KR101799075B1 - 초음파 발생 소자 및 이의 제조 방법 - Google Patents

초음파 발생 소자 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

초음파 발생 소자는 제1면에 형성된 복수의 게르마늄(Ge) 나노 구조를 포함하고, 상기 제1면에 반대하는 제2면을 통해 입사된 광을 흡수하여 열을 발생시키는 광흡수층 및 상기 광흡수층의 제1면 상에 위치하고, 상기 광흡수층에서 발생된 열을 전달받고, 전달된 열에 의한 열탄성 팽창에 따라 초음파를 발생시키는 제1열탄성층을 포함한다.

Description

초음파 발생 소자 및 이의 제조 방법{ULTRASOUND GENERATING DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}
본 발명의 기술적 사상은 초음파 발생 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 게르마늄(Ge) 나노 구조로 구성되는 광흡수층을 포함하는 구조를 이용하여 효과적으로 초음파를 발생시킬 수 있는 초음파 발생 소자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
초음파는 16kHz이상의 주파수를 가지는, 가청범위 이상의 음파를 말한다. 초음파를 발생시키기 위해서 전기 에너지를 음향 에너지를 변환시키는 장치가 사용되며, 이러한 장치에는 주로 압전성 반도체가 활용된다.
압전 방식의 초음파 발생기는 특정 주파수의 초음파를 얻기 위하여 진동자에 전기를 가해서 진동을 일으키며, 진동자의 진동에 따라 초음파를 발생시킨다. 하지만, 압전 방식의 초음파 발생기는 높은 온도에 노출되거나 충격을 받을 경우 압전 물질이 변하거나 깨지는 등의 문제점을 가진다.
본 발명의 기술적 사상에 따른 초음파 발생 소자 및 이의 제조 방법이 이루고자 하는 기술적 과제는, 게르마늄(Ge) 나노 구조로 구성되는 광흡수층을 포함하는 구조를 이용하여 효과적으로 초음파를 발생시킬 수 있는 초음파 발생 소자 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 초음파 발생 소자는 제1면에 형성된 복수의 게르마늄(Ge) 나노 구조를 포함하고, 상기 제1면에 반대하는 제2면을 통해 입사된 광을 흡수하여 열을 발생시키는 광흡수층 및 상기 광흡수층의 상기 제1면 상에 위치하고, 상기 광흡수층에서 발생된 열을 전달받고, 전달된 열에 의한 열탄성 팽창에 따라 초음파를 발생시키는 제1열탄성층을 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 게르마늄 나노 구조는, 상기 제1면으로부터 상기 제2면을 향하는 방향으로 불규칙한 두께를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 게르마늄 나노 구조는, 상기 제1면에 평행한 방향으로 불규칙한 폭을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1열탄성층은, 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane, PDMS)으로 이루어질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 초음파 발생 소자는 상기 광흡수층의 상기 제2면 상에 위치하고, 상기 광흡수층에서 발생된 열을 전달받고, 전달된 열에 의한 열탄성 팽창에 따라 초음파를 발생시키는 제2열탄성층을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제2열탄성층은, 상기 제1열탄성층과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 광흡수층의 광 흡수계수는 상기 제1열탄성층의 광 흡수계수보다 클 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 광흡수층의 열팽창 계수는 상기 제1열탄성층의 열팽창 계수보다 작을 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 광흡수층은 기판 위에 증착되어 형성되며, 상기 기판은 석영(quartz), 유리, 사파이어(sapphire), 용융 실리카(fused silica), 및 폴리머(polymer) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 초음파 발생 소자의 제조 방법은 기판 상에 복수의 게르마늄(Ge) 나노 구조를 갖는 광흡수층을 형성하는 단계 및 상기 광흡수층 상에 제1열탄성층을 형성하는 단계를 포함한다.
일부 실시예에서, 상기 광흡수층을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 비정질(amorphous) 게르마늄층을 형성하는 단계, 상기 비정질 게르마늄층 상에 금속 미세입자를 증착하는 단계 및 상기 금속 미세입자가 증착된 비정질 게르마늄층을 식각하여 일면에 상기 복수의 게르마늄 나노 구조를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 금속 미세입자를 증착하는 단계는 상기 비정질 게르마늄층을 형성한 후, 상기 비정질 게르마늄층 상에 상기 금속 미세입자를 용질로 포함하는 용액을 도포하는 단계 및 상기 용액이 도포된 상기 비정질 게르마늄층을 건조하여 상기 용액의 용매를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 복수의 게르마늄 나노 구조를 형성하는 단계는 탈이온수(deionized water)를 이용하여 상기 금속 미세입자가 증착된 비정질 게르마늄층을 식각할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 제1열탄성층을 형성하는 단계는 상기 광흡수층의 일면을 덮도록 폴리디메틸실록산을 스핀 코팅(spin coating)하여 상기 제1열탄성층을 형성할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 광흡수층을 형성하는 단계 전에 상기 기판 상에 제2열탄성층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 광흡수층을 형성하는 단계는, 상기 제2열탄성층 상에 상기 복수의 게르마늄 나노 구조를 포함하는 상기 광흡수층을 형성할 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 방법과 장치는, 열탄성층과의 접촉 면적을 넓게 구성하기에 용이한 게르마늄(Ge) 나노 구조로 구성되는 광흡수층을 포함하며, 상기 광흡수층에 의해 흡수된 열에너지를 효율적으로 열탄성층으로 전달할 수 있는 효과가 있다.
또한, 열탄성층을 각각이 게르마늄 나노 구조로 구성되는 복수의 광흡수층 사이에 배치하는 구조를 이용하여 더 강한 세기의 초음파를 발생시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 발생 소자의 제조방법의 플로우차트이다.
도 2는 도 1의 제조방법에 의해 제조된 초음파 발생 소자의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1의 제조방법에 따라 게르마늄층을 식각하는 과정에서 나타나는 게르마늄 나노 구조의 사진이다.
도 4는 도 3의 게르마늄 나노 구조가 가지는 광 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 펄스 레이저를 도 2의 초음파 발생 소자에 인가하여 발생한 초음파의 세기를 비교예와 비교한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 발생 소자의 제조방법의 플로우차트이다.
도 7는 도 6의 제조방법에 의해 제조된 초음파 발생 소자의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 펄스 레이저를 도 7의 초음파 발생 소자에 인가하여 발생한 초음파의 세기를 비교예와 비교한 그래프이다.
본 발명의 기술적 사상은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 기술적 사상을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 기술적 사상을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에 기재된 "~부(유닛)", "~기", "~자", "~모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
그리고 본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능 별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다.
이하, 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시예들을 차례로 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 초음파 발생 소자의 제조방법의 플로우차트이다. 도 2는 도 1의 제조방법에 의해 제조된 초음파 발생 소자의 구조를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 1의 제조방법에 따라 게르마늄층을 식각하는 과정에서 나타나는 게르마늄 나노 구조의 사진이다.
도 4는 도 3의 게르마늄 나노 구조가 가지는 광 반사율을 나타낸 그래프이다. 도 5는 펄스 레이저를 도 2의 초음파 발생 소자에 인가하여 발생한 초음파의 세기를 비교예와 비교한 그래프이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 초음파 발생 소자(100)는 기판(110), 광흡수층(120), 및 열탄성층(130)을 포함할 수 있다.
초음파 발생 소자(100)는 초음파 발생 소자(100)로 입사되는 입사광을 이용하여 초음파를 출력할 수 있다.
기판(110)은 광흡수층(120) 및 열탄성층(130)을 지지할 수 있다. 기판(110)은 입사광이 입사되는 방향에 배치될 수 있으며, 입사광을 투과시켜 광흡수층(120)으로 전달할 수 있다. 기판(110)은 투명한 소재로 구성될 수 있다. 실시 예에 따라, 기판(110)은 석영(quartz), 유리, 사파이어(sapphire), 용융 실리카(fused silica), 및 폴리머(polymer) 중에서 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
기판(110) 상에는 광흡수층(120)이 위치할 수 있다. 광흡수층(120)은 기판(110)을 통과한 입사광을 흡수하여 열을 발생시킬 수 있다.
열탄성층(130)은 광흡수층(120) 위에 위치할 수 있다. 열탄성층(130)은 광흡수층(120)에서 발생된 열을 전달받고, 전달된 열에 의한 열탄성 팽창에 따라 초음파를 발생시킬 수 있다.
실시 예에 따라, 열탄성층(130)은 폴리디메틸실록산 (polydimethylsiloxane, PDMS) 등의 폴리머 물질로 이루어질 수 있다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 폴리머 물질, Cr, Ti, Au, Al 등의 금속 물질, CNT(Carbon NanoTube) 등의 탄소 계열 물질, 및 실리콘 등의 반도체 물질 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
실시 예에 따라, 광흡수층(120)의 광 흡수계수는 열탄성층(130)의 광 흡수계수보다 더 큰 값을 가질 수 있다. 실시 예에 따라, 광흡수층(120)의 열팽창 계수는 열탄성층(130)의 열팽창 계수보다 작은 값을 가질 수 있다.
도 1의 S10 단계 내지 S14 단계는 기판(110)의 일면에 광흡수층(120)을 형성하는 과정을 나타낸다.
기판(110) 상에 게르마늄층을 증착할 수 있다(S10). 실시 예에 따라, 상기 게르마늄층은 전자빔 증착법(e-beam evaporation)을 이용하여 기판(110)에 증착될 수 있다. 실시 예에 따라, 상기 게르마늄층은 비정질(amorphous)로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 게르마늄층은 결정질(crystalline)로 이루어질 수 있다.
다음으로, 기판(110)에 증착된 게르마늄층에 금속 미세입자(예컨대, 금(Au) 미세입자)가 고르게 퍼져 있는 용액을 도포한 뒤, 용액을 건조시킬 수 있다(S12). 상기 용액 도포 및 건조 과정을 통해 용액의 용매가 제거됨에 따라 상기 게르마늄층 상에 상기 금속 미세입자가 잔류하게 되며, 상기 잔류된 금속 미세입자는 이후의 S14 단계의 공정에서 식각 속도, 식각 방향 등에 영향을 미치게 된다.
S12 단계에 의해 게르마늄층 위에 금속 미세입자가 증착된 이후, MAC(Metal-Assisted Chemical) 식각기법을 이용하여 탈이온수(deionized water)로 게르마늄층을 식각할 수 있다(S14).
S14 단계의 MAC 식각은 다음과 같은 산화환원반응식을 통해 나타낼 수 있다.
O2 + 4H+ + 4e- ↔ 2H2O (반응식 1)
GeO2 + 4H+ + 4e- ↔ Ge + 2H2O (반응식 2)
산소는 (반응식 1)에 따라 물로 환원될 수 있으며, 이 과정에서 필요한 수소 이온과 전자는 (반응식 2)의 게르마늄(Ge)이 산화되는 과정에서 공급된다. 이러한 산화환원 반응은 게르마늄(Ge) 표면의 금속 입자 주변에서 더욱 활발히 일어나게 되어 금속 입자 주변이 다른 곳에 비해 더 빠르게 산화된다.
S 14 단계가 완료되면, 광흡수층(120)의 제1면(120-1)에는 불규칙한 구조를 갖는 복수의 게르마늄 나노 구조가 형성된다. 예를 들어, 상기 복수의 게르마늄 나노 구조는 제1면(120-1)으로부터 제2면(120-2)을 향하는 방향으로 불규칙한 두께를 가질 수 있다. 또는, 상기 복수의 게르마늄 나노 구조는 제1면에 평행한 방향으로 불규칙한 폭을 가질 수 있다.
실시 예에 따라, 게르마늄층이 비정질 게르마늄으로 구성되는 경우, 게르마늄층이 결정질 게르마늄으로 구성되는 경우보다 더 불규칙한 구조의 게르마늄 나노 구조가 형성될 수 있다.
도 3(a)는 36시간 동안 식각한 이후의 광흡수층(120)의 X선 회절(X-ray diffraction) 패턴을 나타낸 것으로, 도 3(a)를 참조하면, 표면이 검게 변한 것을 확인할 수 있다. 즉, 식각 이후의 광흡수층(120)은 표면에서 빛을 반사시키지 않고 대부분 흡수하게 된다.
도 3(b), 도 3(c), 도 3(d) 각각은 증착된 비정질 게르마늄층을 각각 24시간, 36시간, 48시간 동안 식각하고, 식각한 이후의 게르마늄층 표면을 SEM(Scanning Electron Microscope)으로 관찰한 사진이다. 도 3(b), 도 3(c), 도 3(d)에서 볼 수 있듯이, 식각 이후에는 표면에 불규칙한 게르마늄 나노 구조가 형성되었음을 확인할 수 있다.
즉, S10 단계 내지 S14 단계를 통하여 생성된 광흡수층(120)의 게르마늄 나노 구조는 불규칙한 구조로 형성되기 때문에 낮은 반사율을 가질 수 있다.
도 4를 참조하면, 식각하지 않은 상태의 게르마늄은 40%에 가까운 반사율을 가지지만, 36시간, 48시간, 60시간의 식각 과정을 거침에 따라 반사율이 10% 정도까지 낮아지는 것을 확인할 수 있다. S14 단계의 식각이 완료됨에 따라 광흡수층(120)이 형성된다.
광흡수층(120) 상에는 열탄성층(130)이 형성될 수 있다(S16). 실시 예에 따라, 열탄성층(130)이 PMDS와 같은 폴리머 물질 이루어지는 경우 열탄성층(130)은 스핀 코팅(spin coating) 공정을 통하여 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 광흡수층(120)을 게르마늄(Ge) 나노구조로 구성한 초음파 발생 소자(100)와 광흡수층(120)을 100nm의 크롬(Cr) 층으로 구성한 초음파 발생 소자(비교예) 각각에 펄스 폭 20ns, 파장 532nm, 스팟 사이즈(spot size) 3mm, 파워 53uJ의 펄스 레이저를 가하여 발생된 초음파의 세기를 비교한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 발생 소자(100)가 광흡수층(120)을 크롬(Cr)으로 구성한 초음파 발생 소자에 비하여 약 3배의 강한 세기를 갖는 초음파를 발생시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 발생 소자의 제조방법의 플로우차트이다. 도 7는 도 6의 제조방법에 의해 제조된 초음파 발생 소자의 구조를 나타낸 도면이다. 도 8은 펄스 레이저를 도 7의 초음파 발생 소자에 인가하여 발생한 초음파의 세기를 비교예와 비교한 그래프이다.
도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 초음파 발생 소자(200)는, 열탄성층이 하부 열탄성층(220-1)과 상부 열탄성층(220-2)으로 구성된 점 및 광흡수층(230)이 하부 열탄성층(220-1)과 상부 열탄성층(220-2) 사이에 개재된 점을 제외하면, 도 2의 초음파 발생 소자(100)와 재료, 기능, 및 동작 원리 측면에서 실질적으로 동일하다.
기판(210) 상에 하부 열탄성층(220-1)이 형성될 수 있다(S20).
실시 예에 따라, 하부 열탄성층(220-1)은 폴리디메틸실록산(PDMS) 등과 같은 폴리머 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하부 열탄성층(220-1)은 상기 폴리머 물질, 금속 물질, 탄소 계열 물질, 및 반도체 물질 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 하부 열탄성층(220-1)이 폴리디메틸실록산(PMDS)과 같은 폴리머 물질 이루어지는 경우, 하부 열탄성층(220-1)은 스핀 코팅 공정을 통하여 기판(210) 상에 형성될 수 있다.
하부 열탄성층(220-1) 상에는 게르마늄층이 증착될 수 있다(S22).
실시 예에 따라, 상기 게르마늄층은 비정질 게르마늄으로 이루어질 수 있으며, 상기 게르마늄층은 전자빔 증착법 등을 통해 하부 열탄성층(220-1) 상에 증착될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 게르마늄층은 결정질 게르마늄으로 이루어질 수 있고, 상기 전자빔 증착법 외에 다양한 기법을 통해 하부 열탄성층(220-1) 상에 형성될 수 있음은 물론이다.
다음으로, 기판(210)에 증착된 게르마늄층에 금속 미세입자(예컨대, 금(Au) 미세입자)가 고르게 퍼져 있는 용액을 도포한 뒤, 용액을 건조시킬 수 있다(S24).
S24 단계에 의해 게르마늄층 위에 금속 미세입자가 형성된 이후, MAC(Metal-Assisted Chemical) 식각기법을 이용하여 탈이온수(deionized water)로 게르마늄층을 식각하여 광흡수층(230)을 형성할 수 있다(S26).
S26 단계를 통하여, 게르마늄층이 식각됨에 따라 광흡수층(230)이 형성된다.
게르마늄층이 비정질 게르마늄으로 구성되는 경우, 게르마늄층이 결정질 게르마늄으로 구성되는 경우보다 더욱 불규칙한 구조를 갖는 광흡수층(230)이 형성될 수 있다.
광흡수층(230) 상에는 상부 열탄성층(220-2)이 형성될 수 있다(S28). 상부 열탄성층(220-2)은 하부 열탄성층(220-1)과 동일한 물질, 예를 들어 폴리디메틸실록산(PDMS)으로 이루어질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고, 상부 열탄성층(220-2)과 하부 열탄성층(220-1)은 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 상부 열탄성층(220-2)이 폴리디메틸실록산(PMDS)과 같은 폴리머 물질 이루어지는 경우, 상부 열탄성층(220-2)은 스핀 코팅 공정을 통하여 광흡수층(230) 상에 형성될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 광흡수층(230)을 게르마늄(Ge) 나노구조로 구성하되 하부 열탄성층(220-1)과 상부 열탄성층(220-2) 사이에 배치한 초음파 발생 소자(200)와 광흡수층을 100nm의 크롬(Cr) 단층으로 구성한 초음파 발생 소자(비교예) 각각에 펄스 폭 20ns, 파장 532nm, 스팟 사이즈(spot size) 3mm, 파워 53uJ의 펄스 레이저를 가하여 발생된 초음파의 세기를 비교한 그래프이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 초음파 발생 소자(200)가 광흡수층을 크롬(Cr)으로 구성한 초음파 발생 소자에 비하여 최대 8.5배 가량의 강한 세기의 초음파를 발생시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
초음파 발생 소자(200)는 광흡수층(230)이 하부 열탄성층(220-1)과 상부 열탄성층(220-2) 사이에 개재됨으로써 입사된 광신호로부터 흡수된 에너지가 일측에서 손실되지 않고 상부와 하부 각각의 열탄성층(220-1, 220-2)에 최대한 전달될 수 있다. 이에 따라, 초음파 발생 소자(200)는 초음파 세기를 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 기술적 사상을 다양한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예들에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다.
100, 200 : 초음파 발생 소자
110, 210 : 기판
120, 230 : 광흡수층
130, 220-1, 220-2 : 열탄성층

Claims (15)

  1. 비정질 게르마늄층 상에 금속 미세입자를 증착하고, 상기 금속 미세입자가 증착된 상기 비정질 게르마늄층을 식각하여 복수의 게르마늄(Ge) 나노 구조가 형성된 제1면과, 상기 제1면에 반대하는 제2면을 통해 입사된 광을 흡수하여 열을 발생시키는 상기 제2면을 포함하는, 광흡수층; 및
    상기 광흡수층의 상기 제1면 상에 위치하고, 상기 광흡수층에서 발생된 열을 전달받고, 전달된 열에 의한 열탄성 팽창에 따라 초음파를 발생시키는 제1열탄성층을 포함하는 초음파 발생 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 게르마늄 나노 구조는,
    상기 제1면으로부터 상기 제2면을 향하는 방향으로 불규칙한 두께를 갖는, 초음파 발생 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 게르마늄 나노 구조는,
    상기 제1면에 평행한 방향으로 불규칙한 폭을 갖는, 초음파 발생 소자.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1열탄성층은, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS)으로 이루어진, 초음파 발생 소자.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 초음파 발생 소자는,
    상기 광흡수층의 상기 제2면 상에 위치하고, 상기 광흡수층에서 발생된 열을 전달받고, 전달된 열에 의한 열탄성 팽창에 따라 초음파를 발생시키는 제2열탄성층을 더 포함하는, 초음파 발생 소자.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제2열탄성층은, 상기 제1열탄성층과 동일한 물질로 이루어지는, 초음파 발생 소자.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수층의 광 흡수계수는 상기 제1열탄성층의 광 흡수계수보다 큰, 초음파 발생 소자.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수층의 열팽창 계수는 상기 제1열탄성층의 열팽창 계수보다 작은, 초음파 발생 소자.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광흡수층은 기판 위에 증착되어 형성되며,
    상기 기판은,
    석영(quartz), 유리, 사파이어(sapphire), 용융 실리카(fused silica), 및 폴리머(polymer) 중에서 적어도 하나를 포함하는, 초음파 발생 소자.
  10. 기판 상에 복수의 게르마늄(Ge) 나노 구조를 갖는 광흡수층을 형성하는 단계; 및
    상기 광흡수층 상에 제1열탄성층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 광흡수층을 형성하는 단계는,
    상기 기판 상에 비정질(amorphous) 게르마늄층을 형성하는 단계;
    상기 비정질 게르마늄층 상에 금속 미세입자를 증착하는 단계; 및
    상기 금속 미세입자가 증착된 비정질 게르마늄층을 식각하여 일면에
    상기 복수의 게르마늄 나노 구조를 형성하는 단계를 포함하는, 초음파 발생 소자의 제조 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 금속 미세입자를 증착하는 단계는,
    상기 비정질 게르마늄층을 형성한 후, 상기 비정질 게르마늄층 상에 상기 금속 미세입자를 용질로 포함하는 용액을 도포하는 단계; 및
    상기 용액이 도포된 상기 비정질 게르마늄층을 건조하여 상기 용액의 용매를 제거하는 단계를 포함하는, 초음파 발생 소자의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 게르마늄 나노 구조를 형성하는 단계는,
    탈이온수(deionized water)를 이용하여 상기 금속 미세입자가 증착된 비정질 게르마늄층을 식각하는, 초음파 발생 소자의 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제1열탄성층을 형성하는 단계는,
    상기 광흡수층의 일면을 덮도록 폴리디메틸실록산을 스핀 코팅(spin coating)하여 상기 제1열탄성층을 형성하는, 초음파 발생 소자의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 광흡수층을 형성하는 단계 전에, 상기 기판 상에 제2열탄성층을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 광흡수층을 형성하는 단계는, 상기 제2열탄성층 상에 상기 복수의 게르마늄 나노 구조를 포함하는 상기 광흡수층을 형성하는, 초음파 발생 소자의 제조 방법.
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