KR101995780B1 - Metamaterial structure with photonic spin hall effect and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가장 하부에 제공되는 기판; 및 상기 기판의 상측에 제공되고, 메타표면으로 제공되는 기능층을 포함하고, 상기 기능층은 기 설정된 간격을 두고 나노 크기의 타원형 슬릿이 복수개 제공되는 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체를 제공한다.The present invention provides a semiconductor device comprising: a substrate provided at the bottom; And a functional layer provided on the substrate and provided as a meta surface, wherein the functional layer is provided with a plurality of nano-sized elliptical slits at predetermined intervals, the meta material structure having a photon-spin hole effect .
Description
본 발명은 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a meta material structure having a photon-spin-hole effect and a method of manufacturing the same.
에드윈 홀(Edwin Hall)은 횡자기장이 금속판을 통과할 때 전자들의 흐름을 어떻게 편향시킬 수 있는지를 설명하는 홀 효과(Hall Effect)를 발견했다. 홀 효과란 자기장 속에 도체가 놓여있을 때 자기장의 직각 방향으로 전류를 흘려주면 자기장과 전류 모두에 수직인 방향으로 전기장이 발생하는 현상을 말한다.Edwin Hall found a Hall Effect that explains how a transverse magnetic field can deflect the flow of electrons as it passes through a metal plate. Hall effect refers to a phenomenon in which an electric field is generated in a direction perpendicular to both a magnetic field and a current when a current flows in a direction perpendicular to the magnetic field when a conductor is placed in the magnetic field.
최근에는, 비특허문헌 1에 개시된 것처럼 얇은 반도체 속 전자들에 대해 자기장 없이도 홀 효과와 비슷한 현상이 일어나는 스핀 홀 효과(Spin Hall Effect, SHE)가 입증되었다. In recent years, a spin Hall effect (SHE) has been proved in which a phenomenon similar to a Hall effect occurs without a magnetic field for thin semiconductor electrons as disclosed in Non-Patent Document 1.
스핀 홀 효과는 홀 효과와 유사하나, 외부 자기장이 없을 때에도 자체 유발된 스핀에 의해서 홀 효과가 나타나는 현상으로, 회전하는 전자들이 반도체를 통과하면서 구부러진 경로를 따라 움직이는 현상을 설명하는 이론이다. 이는 전자의 물리적 운동과 스핀 사이의 상호작용으로 발생한다. The spin-hole effect is similar to the Hall effect, but is a phenomenon in which a hole effect is generated by self-induced spin even when there is no external magnetic field, and a phenomenon in which rotating electrons move along a bent path while passing through a semiconductor. This is caused by the interaction between the physical motion of the electron and the spin.
금속을 통과하여 이동하는 빛도 이러한 스핀 홀 효과, 즉, 광자 스핀 홀 효과(photonic SHE)가 나타날 수 있다. 광자 스핀 홀 효과는 간단하게 입사되는 빛의 스핀에 따라 빛의 경로가 나누어지는 것으로 이해될 수 있다. 그런데, 광자의 스핀 각운동량(spin angular momentum)과 스핀 궤도 상호작용(spin-orbit interaction)은 매우 작기 때문에 광자 스핀 홀 효과는 매우 약하게 나타난다.Light traveling through the metal may also exhibit such spin-hole effects, i.e., photonic SHEs. It can be understood that the photon spin-hole effect is simply a path of light divided by the spin of incident light. However, since the spin angular momentum and the spin-orbit interaction of the photon are very small, the photon spin-hole effect is very weak.
종래에는 실험을 반복하여 누적 신호를 얻거나, 고도로 정교한 양자측정을 이용함으로써 광자 스핀 홀 효과를 관측하는데 성공했으나, 이러한 종래의 방법은 광자 스핀 홀 효과를 얻기 위해 실험을 반복적으로 수행하거나 고도로 정교한 양자측정을 이용해야 하는 어려움이 있었다.Conventionally, experiments have been repeated to obtain a cumulative signal or to observe the photon spin-Hall effect by using highly sophisticated quantum measurements. However, such conventional methods have repeatedly performed experiments to obtain a photon spin- There was a difficulty in using the measurement.
본 발명은 광자 스핀 홀 효과를 얻을 수 있는 메타물질 구조체 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a meta material structure capable of obtaining a photon spin-hole effect and a method of manufacturing the same.
본 발명의 일 실시예에 따른 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체는, 가장 하부에 제공되는 기판; 및 상기 기판의 상측에 제공되고, 메타표면으로 제공되고, 타원형 슬릿을 구비하는 기능층을 포함하는 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체가 제공될 수 있다.A meta-material structure having a photon-spin-hole effect according to an embodiment of the present invention includes: a substrate provided at the bottom; And a functional layer provided on the substrate and provided as a meta surface, the functional layer having an elliptical slit, may be provided.
또한, 상기 기능층은 은(Ag)이고, 상기 기판은 이산화규소(SiO2)일 수 있다.Further, the functional layer may be silver (Ag), and the substrate may be silicon dioxide (SiO2).
또한, 상기 타원형 슬릿은 내측 타원과 외측 타원에 의해 구획되고, 상기 내측 타원과 상기 외측 타원은 어느 하나의 중심으로부터 같은 방향으로 길게 연장될 수 있다.In addition, the elliptical slit is divided by an inner ellipse and an outer ellipse, and the inner ellipse and the outer ellipse may be elongated in the same direction from any one center.
또한, 상기 내측 타원은, 상기 중심으로부터 가장 가까운 지점까지의 거리가 23 내지 63nm 범위에 있고, 가장 먼 지점까지의 거리가 66 내지 106nm 범위에 있을 수 있다.In addition, the inner ellipse may have a distance from the center to the nearest point in the range of 23 to 63 nm, and a distance to the farthest point in the range of 66 to 106 nm.
또한, 상기 내측 타원은, 상기 중심으로부터 가장 가까운 지점까지의 거리는 43nm이고, 가장 먼 지점까지의 거리는 86nm일 수 있다.In addition, the inner ellipse may have a distance from the center to the nearest point of 43 nm, and the distance to the farthest point may be 86 nm.
또한, 상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 가까운 지점은 상기 중심과 상기 내측 타원의 가장 가까운 지점을 잇는 선의 연장선 상에 위치하고, 상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 먼 지점은 상기 중심과 상기 내측 타원의 가장 먼 지점을 잇는 선의 연장선 상에 위치하고, 상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 가까운 지점과 상기 중심으로부터 상기 내측 타원의 가장 가까운 지점 사이의 거리는 10 내지 70nm이고, 상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 먼 지점과 상기 중심으로부터 상기 내측 타원의 가장 먼 지점 사이의 거리는 50내지 110nm일 수 있다.The nearest point of the outer ellipse from the center is located on an extension line of the line connecting the center and the closest point of the inner ellipse, and the farthest point of the outer ellipse from the center is the center The distance between the nearest point of the outer ellipse from the center and the nearest point of the inner ellipse is 10 to 70 nm and the distance from the center to the farthest point of the outer ellipse The distance from the center to the farthest point of the inner ellipse may be between 50 and 110 nm.
또한, 상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 가까운 지점과 상기 중심으로부터 상기 내측 타원의 가장 가까운 지점 사이의 거리는 50nm이고, 상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 먼 지점과 상기 중심으로부터 상기 내측 타원의 가장 먼 지점 사이의 거리는 100nm일 수 있다.The distance between the nearest point of the outer ellipse and the nearest point of the inner ellipse from the center is 50 nm and the distance from the center to the farthest point of the outer ellipse and from the center to the farthest point of the inner ellipse May be 100 nm.
또한, 상기 타원형 슬릿은 중심으로부터 가까운 부분에서 먼 부분을 향하면서 슬릿의 폭이 점차 폭이 넓어지는 형태로 제공될 수 있다. Also, the elliptical slit may be provided in such a form that the width of the slit is gradually widened while being directed away from a portion closer to the center.
또한, 상기 타원형 슬릿의 깊이는 상기 기능층의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.The depth of the elliptical slit may be the same as the thickness of the functional layer.
또한, 상기 기판은 이산화규소, 실리콘, 불화 칼슘 중 하나로 형성되고,상기 기능층은 금 또는 은 중 하나로 형성될 수 있다.Further, the substrate may be formed of one of silicon dioxide, silicon, and calcium fluoride, and the functional layer may be formed of one of gold and silver.
본 발명의 일 실시예에 따른 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체는, 기판; 및 상기 기판에 적층되고, 메타표면으로 제공되고, 복수 개의 타원형 슬릿을 구비하는 기능층을 포함하는 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체가 제공될 수 있다.A meta-material structure having a photon-spin-hole effect according to an embodiment of the present invention includes a substrate; And a functional layer stacked on the substrate and provided as a meta surface, the functional layer having a plurality of elliptical slits, may be provided.
또한, 복수 개의 상기 타원형 슬릿은 기 설정된 간격으로 배치될 수 있다.Also, the plurality of elliptical slits may be arranged at predetermined intervals.
또한, 어느 하나의 상기 타원형 슬릿과 가장 가까운 타원형 슬릿은 x, y 좌표계에서의 상대 좌표로서 (, )에 위치되고, 는 ±700 내지 770nm이고, 는 ±700 내지 770nm일 수 있다.Further, the elliptical slit closest to any one of the elliptical slits is a relative coordinate in the x, y coordinate system ( , , ≪ / RTI > Is within a range of 700 to 770 nm, May be in the range of 700 to 770 nm.
또한, 는 ±740nm이고, 는 ±740nm일 수 있다.Also, Is ± 740 nm, May be +/- 740nm.
또한, 상기 타원형 슬릿의 주기는 식 에 따라서 도출되고, , 는 어느 하나의 상기 타원형 슬릿에 대한 다른 타원형 슬릿의 상대 위치일 수 있다.Also, the period of the elliptical slit is expressed by the equation Lt; / RTI > , May be a relative position of another elliptical slit with respect to any one of the elliptical slits.
또한, 상기 타원형 슬릿은 반경이 커지는 0<<90 및 180<<270에서 기하학적 전하(m)가 0보다 크고, 반경이 축소되는 90< <180 및 270<<360에서 기하학적 전하(m)가 0보다 작은 이중으로 축퇴된 기하학적 전하를 가질 수 있다.Also, the elliptical slit has a radius of 0 < ≪ 90 and 180 & At <270, the geometric charge (m) is greater than 0 and the radius is reduced to 90 < ≪ 180 and 270 & At < 360, the geometric charge (m) may have a double degenerated geometric charge less than zero.
또한, +45°선형 편광이 조명될 때 기하학적 전하(m)가 +1이고, -45°선형 편광이 조명될 때 기하학적 전하(m)가 -1일 수 있다.Also, the geometrical charge (m) can be -1 when the +45 [deg.] Linear polarization is illuminated and the geometrical charge (m) can be -1 when the -45 [deg.] Linear polarization is illuminated.
본 발명의 일 실시예에 따른 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체의 제조방법은, 가장 하부에 형성되는 기판을 제공하는 단계; 상기 기판에 메타표면을 갖는 기능층을 적층하는 단계; 및 상기 기능층에 타원형 슬릿을 형성하는 단계를 포함하는 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체의 제조방법이 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a meta-material structure having a photon-spin-hole effect, the method comprising: providing a bottom substrate; Stacking a functional layer having a meta surface on the substrate; And forming an elliptical slit in the functional layer. The present invention also provides a method of manufacturing a meta-material structure having a photon spin-hole effect.
또한, 상기 기판은 이산화규소이고, 상기 기능층은 은이며, 상기 기능층은 전자빔 증착기에 의해 상기 기판 상에 적층될 수 있다.Further, the substrate is silicon dioxide, the functional layer is silver, and the functional layer can be laminated on the substrate by an electron beam evaporator.
또한, 상기 타원형 슬릿은 집속 이온빔 밀링 공정에 의해 상기 기능층 상에 형성될 수 있다.Also, the elliptical slit may be formed on the functional layer by a focused ion beam milling process.
본 발명의 실시예들에 따른 메타물질 구조체에 의하면 광자 스핀 홀 효과를 얻을 수 있다는 효과가 있다.According to the meta-material structure according to the embodiments of the present invention, a photon spin-hole effect can be obtained.
또한, 궤도 각운동량의 유무에 관계없이 광자 스핀 홀 효과를 갖는다는 이점이 있다.Further, there is an advantage of having a photon spin Hall effect regardless of the presence or absence of the angular momentum of the orbit.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메타물질 구조체의 사시도 및 평면도이다.
도 2는 도 1의 메타물질 구조체에 선형 편광이 조명된 LSP 모드의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 메타물질 구조체에 원형 편광이 조명된 LSP 모드의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 1의 메타물질 구조체의 2차원 설계 및 광자 스핀 홀 효과의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 5는 도 1의 메타물질 구조체의 실험 샘플의 SEM 이미지와 타원형 슬릿의 구성 및 광자 스핀 홀 효과를 측정하기 위한 광 경로를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 5의 CCD2 이미지를 보여주는 도면이다.1 is a perspective view and a plan view of a meta-material structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing simulation results of an LSP mode in which linear polarization is illuminated in the meta-material structure of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a simulation result of an LSP mode in which circular polarized light is illuminated in the meta-material structure of FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the results of a two-dimensional design of the meta-material structure of FIG. 1 and a simulation result of a photon-spin Hall effect.
FIG. 5 is a view showing an SEM image of an experimental sample of the meta-material structure of FIG. 1, a configuration of an elliptical slit, and an optical path for measuring a photon-spin Hall effect.
6 is a view showing an image of the
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 일 실시예에 따른 메타물질 구조체의 사시도 및 평면도이다.1 is a perspective view and a plan view of a meta-material structure according to one embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체(100)는, 가장 하부에 제공되는 기판(110)과, 기판(110)의 상측에 메타표면으로 제공되는 기능층(120)을 포함할 수 있다. 1, a meta-
본 실시예에서, 메타물질(Metamaterial)은 전기적 요소와 자기적 요소가 모두 포함된 새로운 인공소재로서, 음의 굴절률을 가져서 음굴절을 구현하는 것이다. 이때, 음굴절이란 빛이 굴절할 때 법선을 기준으로 하여 입사광과 같은 방향으로 빛이 굴절하는 현상을 말한다. 메타물질은 이러한 음의 굴절률을 가짐으로써, 일반 재질과 반대 방향으로 빛의 굴절이 일어나도록 한다. 본 실시예에서는 기판(110) 및 기능층(120)이 메타물질로 작용하는 것을 예로 들어 설명한다. In this embodiment, Metamaterial is a new artificial material including both electric and magnetic elements, and has a negative refractive index to realize negative refraction. At this time, negative refraction refers to a phenomenon in which light is refracted in the same direction as incident light based on a normal line when the light is refracted. The metamaterial has such a negative refractive index that light refraction occurs in the opposite direction to the normal material. In this embodiment, the
기판(110)은 메타물질 구조체(100)의 가장 하부에 제공되는 것으로서, 기능층(120)을 지지한다. 기판(110)은 이산화규소(SiO2)로 형성된다. The
또한, 기판(110)의 상부에는 메타표면을 갖는 기능층(120)이 제공될 수 있다. 여기서, 기능층(120)은 은(Ag)으로 형성될 수 있다. 기능층(120) 상에는 타원형 슬릿(121)이 형성될 수 있는데, 이와 관련된 구체적인 설명은 후술하겠다.In addition, a
본 발명의 실시예에서는 기판(110)과 기능층(120)이 각각 이산화규소와 은 소재로 형성되는 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판(110)은 이산화규소, 실리콘, 불화 칼슘 등의 소재로 형성될 수 있고, 기능층(120)은 가시광선에서 표면플라즈몬을 여기시킬 수 있는 소재로서, 일 예로 금 또는 은으로 형성될 수 있다.In the embodiment of the present invention, the
메타표면은 작동하는 빛의 파장보다 작은 나노 구조물을 배열하여 만든 기능성 박막으로서, 각각의 나노 구조물이 빛의 파장, 파면, 위상, 진폭 등 빛의 특성의 조절을 수행하는 안테나 역할을 할 수 있다. 이때, 메타표면을 구성하는 금속 나노 구조물의 크기는 수 나노미터 내지 수백 나노미터일 수 있으며, 나노 구조물의 두께 및 배열은 다양할 수 있다. 이러한 메타표면은 일반적으로 전자빔 리소그래피 공정을 통해 제작되나, 메타표면의 제조 방법은 이에 한정되지 않는다. The meta surface is a functional thin film formed by arranging nanostructures smaller than the wavelength of the working light. Each nanostructure can serve as an antenna for controlling the characteristics of light such as wavelength, wavefront, phase, and amplitude of light. At this time, the size of the metal nanostructures constituting the meta surface may be several nanometers to several hundred nanometers, and the thickness and arrangement of the nanostructures may vary. Such a meta surface is generally manufactured through an electron beam lithography process, but the production method of the meta surface is not limited thereto.
이때, 기능층(120)은 하이퍼볼릭 형태의 분산을 나타내는 하이퍼볼릭 메타표면을 제외한 메타표면일 수 있다. 여기서, 하이퍼볼릭 메타표면이란, 일반적인 플라즈모닉 금속과는 다르게 정의되는 비등방성 재질로서, 방향별 유전율의 부호가 다른 재질을 말한다. 이처럼 기능층(120)에서 하이퍼볼릭 메타표면을 제외하는 이유는 하이퍼볼릭 메타표면의 경우 분산 관계(dispersion relation) 특성이 일반적인 플라즈모닉 금속과는 다르게 정의되기 때문에, 아래와 같은 드루드 모델에서 유전율이 달라지기 때문이다. 따라서, 하이퍼볼릭 메타표면을 표면 플라즈모닉 특성을 바탕으로 하는 광자 스핀홀 효과 구조에는 이용하기 어렵다.At this time, the
은 소재의 메타표면으로 제공되는 기능층(120)은 로 모델링 되는 드루드(drude) 모델일 수 있으며, 고주파 유전율()가 6.0이고, 플라즈마 주파수()가 이며, 충돌 빈도()가 일 수 있다. The
또한, 기능층(120)은 기 설정된 두께로 제공될 수 있다. 예를 들어, 기능층(120)은 60nm 내지 70nm의 두께, 바람직하게는 65nm의 두께를 가질 수 있다. 이때, 기능층(120)은 기판(110)에 전자빔 증착기 또는 스퍼터를 통해 증착될 수 있다.In addition, the
도 1을 참조하면, 메타물질 구조체(100)의 가장 상부에 있는 기능층(120)에는 타원형 슬릿(121)이 형성될 수 있다. 타원형 슬릿(121)은 타원형으로 제공되는 것으로서, 나노 단위 크기로 형성되어 기능층(120)에 일정한 배열로 제공될 수 있다. 이때, 타원형 슬릿(121)은 실리카 기판()위에 65nm 두께를 갖는 은 박막을 증착한 후, 작은 면적에 정교한 형태로 패터닝하는데 효과적인 집속 이온빔 밀링(Focused Ion Beam milling) 공정을 통해 타원형의 슬릿이 구현될 수 있다. 그러나, 타원형 슬릿(121)의 형성 방법은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전자빔 리소그래피(Electron Beam Lithography) 공정을 통해 negative tone resist 위에 타원형의 슬릿 모양을 형성한 후 은 박막을 증착하고, 리프트 오프(Lift-off) 공정을 통해 구현될 수 있다.Referring to FIG. 1, an
구체적으로, 타원형 슬릿(121)은 타원 형의 내측 타원과 외측 타원에 의해 구획될 수 있다. 여기서, 내측 타원과 외측 타원은 어느 하나의 중심으로부터 같은 방향으로 길게 연장된다. 또한, 내측 타원은 상기 중심으로 가장 가까운 지점은 a만큼 떨어지고(도면 기준 x축 방향), 가장 먼 지점은 b만큼 떨어지게(도면 기준 y축 방향) 형성될 수 있다. 이때, a는 23 내지 63nm, 바람직하게 43nm일 수 있고, b는 66nm 내지 106nm, 바람직하게 86nm일 수 있다.Specifically, the
또한, 타원형 슬릿(121)의 외측 타원은 내측 타원의 중심과 같은 점을 중심으로 가장 가까운 지점은 a보다 g1만큼 더 떨어지고, 가장 먼 지점은 b보다 g2만큼더 떨어질 수 있다. 즉, 중심으로부터 외측 타원의 가장 가까운 지점은 상기 중심과 내측 타원의 가장 가까운 지점을 잇는 선의 연장선 상에 위치하고, 중심으로부터 외측 타원의 가장 먼 지점은 중심과 내측 타원의 가장 먼 지점을 잇는 선의 연장선 상에 위치할 수 있다. 다시 말하면, g1은 중심으로부터 외측 타원의 가장 가까운 지점과 중심으로부터 내측 타원의 가장 가까운 지점 사이의 거리를 의미하고, g2는 중심으로부터 외측 타원의 가장 먼 지점과 중심으로부터 내측 타원의 가장 먼 지점 사이의 거리를 의미할 수 있다. 여기서, g1은 10 내지 70nm, 바람직하게 50nm, g2는 50 내지 110nm, 바람직하게 100nm일 수 있다. 이 경우, 측정 실험에서 사용되는 레이저 광원에서 가장 효율이 높은 부분에서 표면 플라즈몬이 여기될 수 있다. 이때, 타원의 치수가 약간은 틀어져도 타원 형태를 유지하면서 단축과 장축의 비율이 일정하다면 바람직한 디자인과 비슷한 형태의 표면 플라즈몬이 여기될 수는 있으나, 여기 되는 표면 플라즈몬의 파장대가 약간 달라지게 된다.In addition, the outer oval of the
또한, 타원형 슬릿(121)은 x축 방향에서 y축 방향으로 갈수록, 즉 중심으로부터 가까운 부분에서 먼 부분을 향하면서 슬릿의 폭이 점차 폭이 넓어지도록 형성될 수 있다. 즉, 타원형 슬릿(121)의 폭은 50nm 내지 100nm일 수 있다. 본 실시예에서 설명되는 결과는 각각 a=43nm, b=86nm, g1=50nm, g2=100nm인 경우 측정된 결과이다.Further, the
여기서, 기능층(120)은 메타물질인 바, 타원형 슬릿(121)의 깊이는 박막, 즉 기능층(120)의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.Here, the
또한, 본 실시예에서는, 타원형 슬릿(121)이 기능층(120)에 음각 형태로 제공되는 것을 예로 도시하였으나, 타원형 슬릿(121)은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 타원형 슬릿(121)은 기능층(120)에 양각 형태로 제공될 수 있으며, 양각 형태의 타원형 슬릿(121)은 음각 형태의 타원형 슬릿(121)과 Babinet principle에 의해 광학적 특성이 동일할 수 있다. In this embodiment, the
다만, 본 실시예와 같이 타원형 슬릿(121)을 음각 형태로 디자인하는 경우, 제조 공정이 보다 용이해질 수 있다.However, when the
위상 광자의 관점에서 볼 때, 반경에 의해 정의된 아르키메데스의 와선에 대한 기하학적 전하(geometrical charge, m)는 0이 아니다. 이때, 기하학적 전하는 외부에서 입사되는 빛으로 인해 구조 내부에서 발생하는 전하로서 소정의 구조적인 기하학적 특성을 갖는 것을 의미한다.From the point of view of phase photons, The geometrical charge (m) for the arc of the Archimedes defined by In this case, the geometric charge means that the charge generated inside the structure due to the light incident from the outside has a predetermined structural geometrical characteristic.
은 방위각 에서의 반경일 수 있다. 아르키메데스의 와선이란 중심으로부터의 거리가 회전각에 비례하여 커지는 소용돌이와 같은 곡선을 의미한다. 구체적으로, 나선형 반지름이 0에서 로 증가하는 방위각()에 대해서 반경을 1만큼 늘리면 m=1인 기하학적 전하 구조를 얻을 수 있고, 반대로, 나선형 반경이 축소되면 m=-1인 기하학적 전하 구조를 얻을 수 있다. 본 실시예에서의 타원형 슬릿(121)은 반경이 커지는 0<<90 및 180<<270에서 기하학적 전하(m)가 0보다 클 수 있고, 반경이 축소되는 90< <180 및 270<<360에서 기하학적 전하(m)가 0보다 작을 수 있다. 즉, 메타물질 구조체(100)는 이중으로 축퇴된 독특한 기하학적 전하를 가질 수 있다. The azimuth angle Lt; / RTI > The Archimedes warship means a vortex-like curve in which the distance from the center increases in proportion to the angle of rotation. Specifically, if the spiral radius is 0 Increasing azimuth ( ), A geometric charge structure with m = 1 can be obtained by increasing the radius by 1, and a geometric charge structure with m = -1 can be obtained when the spiral radius is reduced. The
구체적으로, 메타물질 구조체(100)는 z방향으로 입사광이 전파될 수 있다. 이때, 메타물질 구조체(100)는 나노 크기의 타원형 슬릿(121)을 포함하므로 이방성 물질일 수 있으며, 이에 따라, 메타물질 구조체(100)는 메타표면인 기능층(120)에서 스핀 제어된 표면 플라즈몬(Surface Plasmon, SP) 공명이 일어날 수 있다. 표면 플라즈몬(SP) 공명이란, 도전성 재료의 표면 또는 그 근방에서 특정 파장을 갖는 광자와 전자가 결합되어 생성된 표면 플라즈몬 폴라리톤(Surface Plasmon Polariton, SPP)의 전파 현상을 지칭한다. 이러한 SP 공명은 일반적으로 음의 유전 함수를 갖는 금속과 양의 유전 함수를 갖는 매질의 계면을 따라 전파하는 전도대 전자들의 집단적인 진동 현상이며, 입사된 전자기파보다 증가된 강도를 갖고 계면에서 수직방향으로 멀어질수록 지수적으로 감소하는 소멸파의 특성을 갖는다. 이때, 나노 크기의 금속 구조에서 발생하는 SP 공명을 국소 표면 플라즈몬(Localized Surface Plasmon, LSP)이라 한다. Specifically, the meta-
본 실시예에서, LSP 모드란 메타물질 구조체(100)에 특정 광이 조사될 때, 메타물질 구조체(100)의 기능층(120)에서 발생되는 SP 공명 상태로 이해된다.In this embodiment, the LSP mode is understood as an SP resonance state generated in the
도 2는 도 1의 메타물질 구조체에 선형 편광이 조명된 LSP 모드의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.FIG. 2 is a diagram showing simulation results of an LSP mode in which linear polarization is illuminated in the meta-material structure of FIG. 1; FIG.
도 2를 참조하면, LSP 모드에서 기 설정된 각도의 선형 편광으로 조명된 타원형 슬릿(121)의 위상 진행 시뮬레이션 결과를 볼 수 있다. 이때, 기 설정된 편광 각도는 +45° 또는 -45°일 수 있고, 자유 공간 파장은 1064nm일 수 있으며, 스핀(σ)은 0일 수 있다.Referring to FIG. 2, the phase advance simulation result of the
도 2의 (a), (c), 및 (e)는 +45°선형 편광이 조명되었을 경우의 위상 진행을 보여주고, 도 2의 (b), (d), 및 (f)는 -45°선형 편광이 조명되었을 경우의 위상 진행을 보여주는 도면이다. 2 (a), 2 (c), and 2 (e) show the phase progression when the +45-degree linearly polarized light is illuminated, ≪ / RTI > shows the phase advance when the linearly polarized light is illuminated.
도 2의 (a)를 참조하면, 메타물질 구조체(100)에 +45°선형 편광이 조명되는 것을 볼 수 있고, (c)를 참조하면, +45°선형 편광이 조명된 메타물질 구조체(100)의 시계 방향의 위상 진행, 즉, 위상 전하가 +1인 것을 볼 수 있다. 여기서, 위상 전하(l)이 기하학적 전하(m)와 스핀(σ)의 합인 것에 의해, +45°선형 편광이 조명된 메타물질 구조체(100)의 기하학적 전하(m)가 +1인 것을 알 수 있다. 반대로, (b)를 참조하면, 메타물질 구조체(100)에 -45°선형 편광이 조명되는 것을 볼 수 있고, (d)를 참조하면, -45°선형 편광이 조명된 메타물질 구조체(100)의 반시계 방향의 위상 진행, 즉, 위상 전하가 -1인 것을 볼 수 있다. 따라서, -45°선형 편광이 조명된 메타물질 구조체(100)의 기하학적 전하(m)가 -1인 것을 알 수 있다. 즉, +45°선형 편광이 +1인 기하학적 전하(m)를 통해 타원형 슬릿(121)과 상호 작용하고, -45°선형 편광이 -1인 기하학적 전하(m)를 통해 타원형 슬릿(121)과 상호 작용하는 것을 알 수 있으므로, 기하학적 전하의 축퇴는 입사광의 선형 편광 방향에 따라서 다른 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 2 (a), it can be seen that the + 45 ° linear polarized light is illuminated on the meta-
도 3은 도 1의 메타물질 구조체에 원형 편광이 조명된 LSP 모드의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다. FIG. 3 is a diagram showing a simulation result of an LSP mode in which circular polarized light is illuminated in the meta-material structure of FIG. 1; FIG.
도 3을 참조하면, LSP 모드에서 서로 다른 스핀 방향을 갖는 원형 편광으로 조명된 타원형 슬릿(121)의 위상 진행 시뮬레이션 결과를 볼 수 있다. 이때, 자유 공간 파장은 1064nm일 수 있고, 궤도 각운동량은 0일 수 있다.Referring to FIG. 3, the phase advance simulation result of the
구체적으로, 스핀 상태의 를 갖는 원형 편광은 ±90 °의 위상 지연을 갖는 초기 +45°및 -45°선형 편광된 빛의 중첩으로 간주될 수 있다. 여기서, 은 오른쪽 원형 편광(RCP)이고, 은 왼쪽 원형 편광(LCP)일 수 있다. Specifically, Can be regarded as an overlap of the initial + 45 ° and -45 ° linearly polarized light with a phase delay of ± 90 °. here, Is right circularly polarized light (RCP) May be left circularly polarized light (LCP).
도 3의 (a)는 왼쪽 원형 편광에서의 전기장을 나타내고, (b)는 오른쪽 원형 편광에서의 전기장을 나타낸다. 구체적으로, 도 3의 (a) 및 (b)를 참조하면, 왼쪽 원형 편광이 조명된 메타물질 구조체(100)는 +45°방향과 평행한 국부적인 필드 스팟을 갖고, 오른쪽 원형 편광이 조명된 메타물질 구조체(100)는 -45°방향과 평행한 국부적인 필드 스팟을 갖는 것을 볼 수 있다. 따라서, 메타물질 구조체(100)는 메타표면인 타원형 슬릿(121)을 통해 LCP 입사 또는 RCP 입사에서 특정 공진 모드를 나타낼 수 있다. 즉, LCP 입사 또는 RCP 입사에 따라 다른 기하학적 전하를 갖는 공진 모드가 야기되므로, 입사되는 빛의 스핀(예를 들어, LCP/RCP)에 따라 빛의 경로가 나누어지게 된다. 다시 말하면, LCP를 입사시키면 45도 방향의 전류 또는 표면 플라즈몬이 야기되고, RCP를 입사시키면 -45도 방향으로 표면 플라즈몬이 야기된다. 결국, 직교 분포된 국부적인 영역인 스핀 제어된 SP 공진 모드에서 광자 스핀 홀 효과(photonic SHE)가 나타날 수 있다. Fig. 3 (a) shows the electric field in the left circularly polarized light, and Fig. 3 (b) shows the electric field in the right circularly polarized light. 3 (a) and 3 (b), the meta-
도 4는 도 1의 메타물질 구조체의 2차원 설계 및 광자 스핀 홀 효과의 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing the results of a two-dimensional design of the meta-material structure of FIG. 1 and a simulation result of a photon-spin Hall effect.
도 4의 (a) 및 (b)를 참조하면, 기능층(120)에 나노 크기의 타원형 슬릿(121)이 기 설정된 주기 배열로 배열될 때, 공기와 기판(110) 사이의 계면에서의 SPP는 원형 편광 상태의 조명에 따라 2개의 직교 궤적으로 전파될 수 있다. 따라서, 스핀 궤도 광학 상호작용으로 인해 나노 크기의 타원형 슬릿(121)을 갖는 기능층(120)에 스핀 홀 현상이 실현될 수 있다. 본 실시예에서는, 타원형 슬릿(121)의 주기가 에 따라 선택될 수 있으며, 및 는 700nm 내지는 770nm일 수 있으며, 바람직하게는 740nm일 수 있다. 여기서, , 는 어느 하나의 타원형 슬릿(121)을 기준으로 할 때 그와 가장 가까운 타원형 슬릿(121)의 x, y 좌표계에서의 상대 좌표일 수 있으며, 일 예로, , 는 각각 ±740nm일 수 있다. 이와 같이 피치(pitch)를 일정하게 함으로써, 각각의 타원형 슬릿(121)에서 발생하는 표면 플라스몬이 주변의 표면 플라스몬과 상호작용(interaction)하면서 45도 방향 또는 -45도 방향에 위치한 그레이팅(grating) 부근까지 전파(propagation)할 수 있다.4 (a) and 4 (b), when nano-sized
도 4의 (c)는 LCP 입사에 따른 광자 스핀 홀 효과를 나타내는 도면이고, (d)는 RCP 입사에 따른 광자 스핀 홀 효과를 나타내는 도면이다. FIG. 4 (c) is a diagram showing a photon spin-hole effect according to LCP incidence, and FIG. 4 (d) is a diagram showing a photon spin-hole effect according to RCP incidence.
도 4의 (c)를 참조하면, LCP 입사인 경우, 궤도 각운동량이 없는 LSP 모드는 타원형 슬릿(121)에서 +45°방향으로 국부적으로 압착된 상태에서 여기되어 +45°방향의 궤적만이 전파될 수 있고, -45°방향의 전파는 진행되지 않을 수 있다. 반대로, (d)를 참조하면, RCP 입사인 경우, 스핀 제어된 SP 모드에 의해 국부 필드가 -45°방향으로 압착될 수 있고, SPP가 +45°방향이 아닌 -45°방향의 궤도를 따라 전파될 수 있다. Referring to FIG. 4C, in the case of LCP incidence, the LSP mode having no orbital angular momentum is excited in a state of being locally squeezed in the + 45 ° direction from the
도 5는 도 1의 메타물질 구조체의 실험 샘플의 SEM 이미지와 타원형 슬릿의 구성 및 광자 스핀 홀 효과를 측정하기 위한 광 경로를 보여주는 도면이고, 도 6은 도 5의 CCD2 이미지를 보여주는 도면이다.FIG. 5 is a view showing an SEM image of an experimental sample of the meta-material structure of FIG. 1, a configuration of an elliptical slit and an optical path for measuring a photon-spin Hall effect, and FIG. 6 is a view showing an image of a
도 5 및 도 6을 참조하면, 기능층(120)에 집중 이온빔(FIB) 밀링을 이용하여 메타물질 구조체(100)의 실험 샘플이 제작될 수 있다. 이때, 도 5의 (a)는 메타물질 구조체(100)의 기능층(120)을 주사형 전자 현미경(SEM)으로 40μm 스케일로 관찰한 이미지이고, (b)는 (a)보다 더 높은 배율인 5μm 스케일로 보여주는 이미지이다. 이때, 메타물질 구조체(100)의 실험 샘플은 a=43±20nm, b=86±20nm, =40±30nm, =80 ±30nm 및 =720nm일 수 있다. Referring to FIGS. 5 and 6, an experimental sample of the meta-
도 5의 (c)는 광자 스핀 홀 효과를 측정하기 위한 광 경로로서, 광 경로를 조정하기 위해 백색광 소스가 기준 빔으로 사용될 수 있고, CCD1은 메타물질 구조체(100)의 샘플의 위치를 확인하는데 사용될 수 있다. 또한, 광원은 1064nm의 좁은 라인 폭의 연속파 레이저가 사용될 수 있다. 이때, LCP와 RCP는 선형 편광판(LP)과 샘플의 기판면에 조사되는 파장판(QWP)에 의해 생성될 수 있으며, 공기와 기능층(120) 계면의 SPP는 회절 격자로 전파될 수 있다. 이러한 전파는 CCD2에 이미징될 수 있다. FIG. 5C shows a light path for measuring the photon-spin Hall effect, in which a white light source can be used as a reference beam to adjust the optical path and CCD1 identifies the location of a sample of the meta-
구체적으로, 선형 편광판(LP)의 방향을 y축 방향으로 유지하면서 파장판(QWP)의 축을 회전시키면, 입사광의 RCP 또는 LCP 편광 상태는 파장판(QWP)의 각도(θ) 가 +45°또는 -45°일 때 얻을 수 있다. 실험 결과에 따르면, +45°방향의 격자는 QWP 각도가 -35°내지 -40°일 때 LCP의 시뮬레이션 결과에 해당하는 빛을 낼 수 있고(도 6의 (a)참조), -45°방향의 격자는 QWP 각도가 +35°내지 +40°일 때 RCP의 시뮬레이션 결과에 해당하는 빛을 낼 수 있다. Specifically, when the axis of the wave plate QWP is rotated while maintaining the direction of the linear polarizer LP in the y axis direction, the RCP or LCP polarized state of the incident light can be obtained by changing the angle θ of the wave plate QWP to + -45 °. According to the experimental results, the lattice in the + 45 ° direction can emit light corresponding to the simulation results of the LCP when the QWP angle is -35 ° to -40 ° (see FIG. 6 (a)), Can emit light corresponding to the simulation result of RCP when the QWP angle is + 35 ° to + 40 °.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따르면, 메타물질 구조체(100)는 메타표면인 기능층(120)을 포함하므로 광자 스핀 홀 효과를 얻을 수 있다. 이때, 기능층(120)에 나노 크기의 타원형 슬릿(121)이 형성되어 이중으로 축퇴된 독특한 기하학적 전하를 가지므로, 스핀 없이도 선형 편광이 전파되는 LSP 모드에서 광자 스핀 홀 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 원형 편광이 전파되는 궤도 각운동량이 없는 LSP 모드에서도 광자 스핀 홀 효과를 얻을 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the meta-
이러한 광자 스핀 홀 효과를 얻을 수 있는 메타물질 구조체(100)는 빛의스핀에 따라서 빛을 나누는 스핀제어 빔 스플리터(splitter), 라우터(router), 및 방향성 광자 장치 등 다양한 잠재적인 응용 분야에서 사용될 수 있다. 또한, 평면 광학(flat optics) 분야에서 핵심적인 광학 컴포넌트로 사용될 수 있다.The
이상 본 발명의 실시예에 따른 광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체 및 그의 메타표면을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.Although the meta-material structure having the photon-spin-hole effect and the meta-surface thereof according to the embodiment of the present invention have been described above as specific embodiments, the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited thereto. It should be interpreted that it has the broadest range according to. Skilled artisans may implement the pattern of features that have not been explicitly described in combination, substitution of the disclosed embodiments, but which, too, do not depart from the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications may be readily made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100: 메타물질 구조체
110: 기판 120: 기능층
121: 타원형 슬릿100: meta-material structure
110: substrate 120: functional layer
121: Oval slit
Claims (20)
상기 기판의 상측에 제공되고, 메타표면으로 제공되고, 타원형 슬릿을 구비하는 기능층을 포함하되,
상기 타원형 슬릿은 반경이 커지는 0°<<90° 및 180°<<270°에서 기하학적 전하(m)가 0보다 크고, 반경이 축소되는 90°<<180° 및 270°<<360°에서 기하학적 전하(m)가 0보다 작은 이중으로 축퇴된 기하학적 전하를 갖는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
A substrate provided at the lowest portion; And
A functional layer provided on the substrate and provided with a meta surface, the functional layer having an elliptical slit,
The elliptical slit has a radius of 0 DEG < <90 ° and 180 ° < At < 270 [deg.], The geometric charge (m) is greater than 0 and the radius is reduced to 90 [ ≪ 180 ° and 270 ° < At <360 °, the geometric charge (m) has a double-degenerated geometric charge less than zero
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 기능층은 은(Ag)이고, 상기 기판은 이산화규소(SiO2)인
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the functional layer is silver (Ag), the substrate is silicon dioxide (SiO2)
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 타원형 슬릿은 내측 타원과 외측 타원에 의해 구획되고,
상기 내측 타원과 상기 외측 타원은 어느 하나의 중심으로부터 같은 방향으로 길게 연장되는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the elliptical slit is divided by an inner ellipse and an outer ellipse,
The inner ellipse and the outer ellipse are elongated in the same direction from the center of either one
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 내측 타원은,
상기 중심으로부터 가장 가까운 지점까지의 거리가 23 내지 63nm 범위에 있고, 가장 먼 지점까지의 거리가 66 내지 106nm 범위에 있는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
The method of claim 3,
The inner ellipse may be formed,
The distance from the center to the closest point is in the range of 23 to 63 nm and the distance to the farthest point is in the range of 66 to 106 nm
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 내측 타원은,
상기 중심으로부터 가장 가까운 지점까지의 거리는 43nm이고, 가장 먼 지점까지의 거리는 86nm인
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
5. The method of claim 4,
The inner ellipse may be formed,
The distance from the center to the closest point is 43 nm, and the distance to the farthest point is 86 nm
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 가까운 지점은 상기 중심과 상기 내측 타원의 가장 가까운 지점을 잇는 선의 연장선 상에 위치하고,
상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 먼 지점은 상기 중심과 상기 내측 타원의 가장 먼 지점을 잇는 선의 연장선 상에 위치하고,
상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 가까운 지점과 상기 중심으로부터 상기 내측 타원의 가장 가까운 지점 사이의 거리는 10 내지 70nm이고,
상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 먼 지점과 상기 중심으로부터 상기 내측 타원의 가장 먼 지점 사이의 거리는 50내지 110nm인
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
The method according to claim 4 or 5,
The nearest point of the outer ellipse from the center is located on an extension of a line connecting the center and the nearest point of the inner ellipse,
The farthest point of the outer ellipse from the center is located on an extension of a line connecting the center and the farthest point of the inner ellipse,
The distance between the nearest point of the outer ellipse from the center and the nearest point of the inner ellipse from the center is 10 to 70 nm,
The distance between the farthest point of the outer ellipse from the center and the farthest point of the inner ellipse from the center is 50 to 110 nm
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 가까운 지점과 상기 중심으로부터 상기 내측 타원의 가장 가까운 지점 사이의 거리는 50nm이고,
상기 중심으로부터 상기 외측 타원의 가장 먼 지점과 상기 중심으로부터 상기 내측 타원의 가장 먼 지점 사이의 거리는 100nm인
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
The method according to claim 6,
The distance between the nearest point of the outer ellipse from the center and the nearest point of the inner ellipse from the center is 50 nm,
The distance between the farthest point of the outer ellipse from the center and the farthest point of the inner ellipse from the center is 100 nm
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 타원형 슬릿은 중심으로부터 가까운 부분에서 먼 부분을 향하면서 슬릿의 폭이 점차 폭이 넓어지는 형태로 제공되는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
The method of claim 3,
The elliptical slit is provided in such a form that the width of the slit is gradually widened while being directed away from the portion closer to the center
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 타원형 슬릿의 깊이는 상기 기능층의 두께와 동일하게 형성되는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
The method according to claim 1,
The depth of the elliptical slit is formed to be equal to the thickness of the functional layer
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 기판은 이산화규소, 실리콘, 불화 칼슘 중 하나로 형성되고,
상기 기능층은 금 또는 은 중 하나로 형성되는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate is formed of one of silicon dioxide, silicon, and calcium fluoride,
The functional layer may be formed of one of gold or silver
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 기판에 적층되고, 메타표면으로 제공되고, 복수 개의 타원형 슬릿을 구비하는 기능층을 포함하되,
상기 타원형 슬릿은 반경이 커지는 0°<<90° 및 180°<<270°에서 기하학적 전하(m)가 0보다 크고, 반경이 축소되는 90°<<180° 및 270°<<360°에서 기하학적 전하(m)가 0보다 작은 이중으로 축퇴된 기하학적 전하를 갖는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
Board; And
A functional layer stacked on the substrate and provided as a meta surface, the functional layer having a plurality of elliptical slits,
The elliptical slit has a radius of 0 DEG < <90 ° and 180 ° < At < 270 [deg.], The geometric charge (m) is greater than 0 and the radius is reduced to 90 [ ≪ 180 ° and 270 ° < At <360 °, the geometric charge (m) has a double-degenerated geometric charge less than zero
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
복수 개의 상기 타원형 슬릿은 기 설정된 간격으로 배치되는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
12. The method of claim 11,
The plurality of elliptical slits are arranged at predetermined intervals
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
어느 하나의 상기 타원형 슬릿과 가장 가까운 타원형 슬릿은 x, y 좌표계에서의 상대 좌표로서 (, )에 위치되고,
는 ±700 내지 770nm이고,
는 ±700 내지 770nm인
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
12. The method of claim 11,
The elliptical slit closest to any one of the elliptical slits is a relative coordinate in the x, y coordinate system ( , , ≪ / RTI >
Is within a range of 700 to 770 nm,
0.0 > 770nm < / RTI >
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
는 ±740nm이고,
는 ±740nm인
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
14. The method of claim 13,
Is ± 740 nm,
Lt; / RTI >
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 타원형 슬릿의 주기는 식 에 따라서 도출되고, , 는 어느 하나의 상기 타원형 슬릿에 대한 다른 타원형 슬릿의 상대 위치인
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
12. The method of claim 11,
The period of the elliptical slit is expressed by equation Lt; / RTI > , Is a relative position of another elliptical slit with respect to any one of the elliptical slits
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
+45°선형 편광이 조명될 때 기하학적 전하(m)가 +1이고, -45°선형 편광이 조명될 때 기하학적 전하(m)가 -1인
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체.
12. The method of claim 11,
When the geometrical charge m is +1 when the +45 DEG linear polarization is illuminated and when the geometrical charge m is -1 when the -45 DEG linear polarization is illuminated
A metamaterial structure with a photon spin - hole effect.
상기 기판에 메타표면을 갖는 기능층을 적층하는 단계; 및
상기 기능층에 타원형 슬릿을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 타원형 슬릿은 반경이 커지는 0°<<90° 및 180°<<270°에서 기하학적 전하(m)가 0보다 크고, 반경이 축소되는 90°<<180° 및 270°<<360°에서 기하학적 전하(m)가 0보다 작은 이중으로 축퇴된 기하학적 전하를 갖는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체의 제조방법.
Providing a substrate formed at the bottom of the substrate;
Stacking a functional layer having a meta surface on the substrate; And
Forming an elliptical slit in the functional layer,
The elliptical slit has a radius of 0 DEG < <90 ° and 180 ° < At < 270 [deg.], The geometric charge (m) is greater than 0 and the radius is reduced to 90 [ ≪ 180 ° and 270 ° < At <360 °, the geometric charge (m) has a double-degenerated geometric charge less than zero
Method of manufacturing a metamaterial structure having a photon spin - hole effect.
상기 기판은 이산화규소이고, 상기 기능층은 은이며,
상기 기능층은 전자빔 증착기 또는 스퍼터에 의해 상기 기판 상에 적층되는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체의 제조방법.
19. The method of claim 18,
Wherein the substrate is silicon dioxide, the functional layer is silver,
The functional layer is deposited on the substrate by an electron beam evaporator or sputter
Method of manufacturing a metamaterial structure having a photon spin - hole effect.
상기 타원형 슬릿은 집속 이온빔 밀링 공정에 의해 상기 기능층 상에 형성되는
광자 스핀 홀 효과를 갖는 메타물질 구조체의 제조방법.
20. The method of claim 19,
The elliptical slit is formed on the functional layer by a focused ion beam milling process
Method of manufacturing a metamaterial structure having a photon spin - hole effect.
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