KR102136920B1 - 표면 플라즈몬 구조 층의 신속한 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 표면 플라즈몬 구조 층을 형성하는 방법을 제공하는 것에 관한 것으로서, 기판을 제공하는 단계; 알칼리 전해액으로 기판을 양극 산화 처리하여 기판의 한 표면을 반응시켜 플라즈마 구조 층을 형성하는 단계를 포함하며,
이 방법에 의하면, 기판 표면을 단시간에 플라즈마 구조 층으로 반응시킬 수있다.

Description

표면 플라즈몬 구조 층의 신속한 형성 방법{A Method of rapid formation of surface plasmonic structure layer}
본 발명은 표면 플라즈몬 구조 층을 형성하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면 플라즈몬 구조 층을 빠르게 형성하는 방법에 관한 것이다.
색채는 안료색소, 생물 발광 또는 구조로부터 유도된다. 구조성 색소는 주로 빛과 나노 구조의주기적인 배열 사이의 상호 작용에 의해 발생되며, 여기에는 간섭 (interference), 회절 (diffraction), 산란 (scattering), 또는 공명 흡수 (resonance absortion) 가 포함된다. 그 결과, 특정 파장의 빛에서 전자기파는 반사될 수 있다. 생물학적 관점에서, 지역의 많은 종은 공작새 꼬리, 나비 날개, selaginella flora의 잎, 나노 구조의 1 차원, 2 차원 또는 3 차원 배열을 갖는 바다 애벌레의 가시 나무와 같은 구조적인 색상을 가지고 있습니다 (이른바 "광자 결정"). 또한, 여러 종류의 주기적인 나노 구조가 다중 층, 공극, 그루브, 격자, 반 구체 및 다른 형태의 나노 입자와 같은 구조적 색상을 제공하는 것으로 밝혀졌다.
앞서 언급한 전자기파와 유사한 물리적 메커니즘은 금속 회절 격자에서 특이한 파 회절을 발견한 Wood 가 1902 년에 처음 제안했다 (Philosophical Magazine Series 4 (1902) 396 참조). 이후, Fano 와 Hessel 은 이러한 비정상이 평면파와 물질 표면 공진의 전파에 의해 발생한다고 제안했다. (J. Opt. Soc. Am. 31 (1941) 213, Appl. Opt. 4 (1965) 1275 참조). 입사 전자파가 금속 - 유전체 계면 (진공 포함)에 들어가면 표면 근처의 전자는 금속 표면에 분극 된 전하를 생성하지 않고 수집 물의 전기 쌍극자 진동을 유도한다. 이 고체 물질 특성은 표면 플라즈몬 공명과 같은 플라즈마 개념에 의해 기술될 수 있다. 표면 플라즈몬 공명 과학은 1970 년대에 (Surface Enhanced Raman Scattering, SERS) 가 널리 보급된 후 최근 10 년 간 주요 연구 분야로 발전해 왔으며, 관련 기술 및 제품, 플라즈마 센서, 나노 임프린트 등이 등장했다.
플라즈마 구조의 컬러 소재는 컬러 필터, 컬러 인쇄와 같은 많은 장점을 가지며 디스플레이 기술에 적용될 수 있다. 그 가치는 많은 연구 관심사, 특히 채도, 입사각 및 해당 나노 구조와 같은 광도 특성을 끌어 들였다. 플라스마 구조의 컬러 재료는 공극, 입자, 격자 또는 금속 - 유전체 - 금속 구조를 포함하는 다양한 나노 와이어 배열에서 얻어진다. 그러나, 유전체 몸체상의 홀, 벌크 금속 및 나노 스케일 금속 반구의 배열은 나노 미터 규모의 금속 컬럼에 비해 상이한 파장의 광에서 최대 흡수 속도를 제공한다는 것이 잘 알려져있다. 특히, 진공 증착 시스템에 의해 제조 된 나노 입자의 비용 및 복잡성은 상당히 높다.
양극 산화 처리 된 알루미늄은 비 진공 제조 표면 플라 노닉 구조 컬러 필름 방법이다. 성장 - 에칭 - 성장 3 단계 공정으로 고차원 6 각 격자 구조를 생성할 수 있었다. 또한, 양극 산화 알루미늄 박막의 공극 크기를 정밀하게 제어하기 위해 인가 전압, 전류 모드, 전해액 농도 및 용액 온도와 같은 매개 변수가 사용되었다. 그러나, 대부분의 경우, 산성 용액에서 자기 정렬 나노 스케일 공극 구조의 제조는 치밀하고 평평한 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 처리가 처리하는데 수 시간에서 며칠이 걸리기 때문에 해로운 문제가 있었다.
본 발명의 목적은 종래의 양극 산화 처리에 소요되는 시간을 과도하게 길게하는 문제를 해결하는 것이다.
따라서, 본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위하여, 기판을 제공하는 단계; 알칼리 전해액으로 기판을 양극 산화 처리하여 기판의 한 표면을 반응시켜 플라즈마 구조 층을 형성하는 단계를 포함하는 표면 플라즈몬 구조 층을 형성하는 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에서 상기 기판은 금속 기판이다.
일 실시 예에서, 기판은 알루미늄 - 함유 기판이다.
일 실시 예에서, 기판은 알루미늄 합금 기판이다.
일 실시 예에서, 플라즈마 구조 층은 γ-Al2O3 층이다.
일 실시 예에서, 알칼리 전해액은 실리케이트 및 포스페이트를 함유하는 전해액이다.
일 실시 예에서, 알칼리 전해액은 KOH, Na4P2O7·10H2O 및 Na2SiO3 를 함유한다.
일 실시 예에서, 알칼리 전해액은 10 내지 14 의 pH 를 갖는다.
일 실시 예에서, 양극 산화 처리는 직류 모드를 채택한다.
일 실시 예에서, 양극 산화 처리는 7.5 내지 40 mA·cm-2의 전류 밀도를 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 방법은 상기 플라즈마 구조 층의 표면상에 금속층을 형성하는 단계를 더 포함한다.
결론적으로, 상기 방법은 산성 전해액 하에서 수행된 양극 산화 처리와 비교하여 기판의 표면을 플라즈마 구조 층으로 신속하게 반응시킬 수 있다.
도 1a 는 금속 - 유전체 - 금속 구조의 외관을 나타내는 사진이다.
도 1b 는 금속 - 유전체 - 금속 구조의 반사색을 확인하는 CIE1931 색도도이다.
도 2 는 전압에 대응하는 상이한 전류 밀도의 인가를 나타내는 시간 - 전압 다이어그램이다.
도 3 은 상이한 전류 밀도에서 얻어진 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 단면 구조를 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 4 는 상이한 전류 밀도에서인가 된 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 표면 외관을 보여주는 주사 전자 현미경 사진이다.
도 5 는 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 조성을 나타내는 X 선 산란 결과의 그래프이다.
도 6a 는 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 특성을 설명하기 위해 전기 화학적 임피던스 분광법을 사용하는 전체 주파수 복소도이다.
도 6b 는 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 특성을 설명하기 위해 전기 화학 임피던스 분광법을 사용하는 보드 플롯입니다.
도 6c 는 105 내지 400 Hz 의 주파수에서 전기 화학 임피던스 분광법을 사용하는 애노드 알루미나 코팅의 나이퀴스트 (Nyquist) 임피던스 복합 평면도이다.
도 7a 는 양극 산화 처리 된 알루미늄 코팅의 반사광의 파장을 도시하는 자외선 대역 분광 광도계의 결과의 차트이다.
도 7b 는 양극 산화 피막의 반사광의 파장을 나타내는 가시 광선 대역의 측광 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8 은 금속 - 유전체 - 금속 구조의 반사광 파장을 나타내는 자외선 광 밴드의 측광 분석 결과를 나타낸다.
도 9 는 금속 - 유전체 - 금속 구조의 반사광 파장을 보여주는 가시 광선 대역의 측광 분석 결과를 보여줍니다.
도 10 은 상이한 금 코팅 두께를 갖는 금속 - 유전체 - 금속 구조의 반사색을 확인하는 CIE1931 색도도이다.
본 발명의 상기 및/또는 다른 목적, 기능 및 특징을보다 명백하고 이해하기 쉽게하기 위해, 바람직한 실시 예를 아래에서 상세하게 설명한다.
<실험예>
1. 알류미늄 샘플의 전처리
AA 6061 알루미늄 합금은 광범위한 용도 및 저비용을 위한 기재로 선택되었다. 알루미늄 샘플을 20 x 20 mm 웨이퍼로 절단하고 모든 표면을 연마하여 약 0.1 ㎛의 중심선 평균 조도 (Ra) 를 갖도록 하였다. 다음으로 전원 공급 장치와의 양호한 전기 연결을 보장하기 위하여, M3 x 0.5 공극에 나사산을 끼우고 알루미늄 합금 와이어로 연결하였다. 마지막으로, 알루미늄 합금 샘플을 초음파 진동으로 제거하고, 얼룩을 실온에서 탈 이온수 및 아세톤으로 제거하였다.
2. 규산 및 인산 전해액을 이용한 양극 산화 처리
냉각 교반기가 장착된 5 L 의 스테인레스 스틸 탱크를 전해액 온도를 약 25 ℃ 로 유지하면서 상대 전극으로 사용 하였다. 전기장이 두 개의 주요 가시 표면에 균등하게 분포되도록 알루미늄 합금 샘플을 중앙에 고정하였다. 그 다음, 전해액은 1g/L KOH, 2g/L Na4P2O7.10H2O 및 2g/L Na2SiO3 를 함유하는 반면, 완전히 갈아 낸 알루미늄 합금 샘플 (표면적 1,600 mm2) 은 알칼리 전해액 (pH 12) 에서 양극 산화 처리되었다. 각각의 양극 산화 처리는 직류 모드에서 수행되었으며, 이 모드에서는 전류가 약 1 분 동안 인가되고, 그 기간 동안 인가된 전류의 전류밀도는 7.5 내지 40 mA·cm-2 이다.
3. 후처리
금 코팅은 양극 산화 처리된 알류미늄 표면에 약 0.35 nm/s의 스퍼터 증착 속도로 표면 플라즈몬 공진을 위한 금속 - 유전체 - 금속 샌드위치를 생성하기 위해 스퍼터링에 의해 도포된다. 이 방법은 외부 금속층을 형성한다. 다른 표면 플라즈몬 공명에 외부 금속 층의 두께의 연구를 위해, 코팅 시간은 10 ~ 40 초로 될 수 있다.
4. 특성분석
플라즈몬 구조 컬러 샘플의 표면 형태 및 특성을 전계 방출 주사 전자 현미경 (S-4800, Hitachi) 으로 분석 하였다. 또한, 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 조성은 에너지 분산 형 X 선 분광법에 의해 측정되었다. 상기 양극 산화 알루미늄 피막의 단면 구조 및 2 x 2 mm 알루미늄 박의 양극 산화 처리된 알루미늄 시트 폐쇄 단부 공부 코팅의 두께를 측정하기 위해 상기 실험을 반복한다. 그 후, 남은 기질을 염화 제 2 구리 용액 (염화수소 100 mL 에 용해 된 13.5g) 에 침지시켜 제거하였다. 다음으로, 처리된 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 외관을 전계 방출 주사 전자 현미경으로 제거하였다. 한편, 코팅의 외관은 전도성 상태로 인해 주사형 전자 현미경으로 관찰되었으며, 준비된 모든 시료는 약 20 초 동안 금으로 코팅되었다. 형성된 필름의 조성을 확인하기 위해 X- 선 산란 기술 (0.1 도의 시선 각) 을 선택하였다. 마지막으로, 전기 화학 임피던스 분광법 (electrochemical impedance spectroscopy，EIS) 은 탈 이온수에서 양극 산화 알루미늄 코팅의 특성을 더 이해하는 데 사용됩니다. 이 시스템은 백금 와이어와 상용은 / 염화은 전극을 각각 해당 전극과 기준 전극으로 선택한다. 시스템의 안정성을 보장하기 위해 전기 화학 임피던스 분광법을 사용하기 전에 각 샘플을 약 5 분 동안 탈 이온수에 담구었다.
플라즈마 구조의 컬러 코팅은 자와선 가시광선 (UV-VIS) 분광 광도법 (UV-1601, Shimadzu Scientific Instruments) 을 사용하여 분석되었으며, 금 도금 두께에서 반사 된 빛과 다른 전류 밀도의 반응으로 나타낼 수 있다. 비교를 위해, 처리되지 않은 알루미늄 합금 및 금 전용 코팅의 샘플도 사용되었다. 마지막으로, CIE 색 공간 색도 다이어그램을 기반으로 각 샘플의 색을 확인하기 위해 색채 계 (X-rite S60, Torso-Verlag) 를 사용했다.
<분석예>
플라즈마 서브 구조 칼라 코팅을 제조 한 후, 추가 연구를 위해 서로 다른 전류 밀도의 10 개 샘플을 취한 결과는 도 1a 에 도시 된 바와 같이 : (1) 외관 색 영역이 다른 경우 (파란색 영역 7.5 mA·cm-2; 녹색 (청색) 영역 아래 12mA·cm-2; 노란색 영역 아래 13mA·cm-2; 빨간색 영역 아래 21mA·cm-2; 보라색 영역 아래 30mA·cm-2); (2) 유사한 발색 된 영역 (15 mA·cm-2 에서 황금 영역); (3) 붉은 색에서 보라색으로의 색 이동 (21 내지 23 mA·cm-2); (4) 반복 된 색 영역 (각각 35 및 40 mA·cm-2의 청색 및 녹색 영역) 으로 나타난다. CIE1931 색도 좌표에 따라 20 초간 금색 샘플 색상 확인이 도 1b 에 나와 있다. 분명한 것은, 반사된 색이 크로마토 그램에서 시계 방향으로 완전히 이동한다는 것이다.
반사된 색상에 대한 금속 - 유전체 - 금속 구조의 영향을 더 논의하기 위해, 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅 특성 및 외부 금 코팅의 두께에 따라 샘플을 2 개의 그룹으로 나누었다. 이는 구조적 성질의 메카니즘이 표면의 플라즈몬 공명에 영향을 미친다는 것을 보다 상세히 알려준다.
1. 유전체 - 색채발현의 영향을 받는 금속 구조
도 2 는 모든 양극 산화 처리된 알루미늄 처리에 대한 다양한 전류 밀도에서 기록 된 전압의 일시적인 변화를 도시한 것이다. 정상적인 전류 제어 양극 산화 처리 공정과 마찬가지로 짧은 선형 영역이 처음부터 볼 수 있어 패러데이 반응 (Faradaic reaction) 을 일으킬 수 있다. 고전류 밀도는 높은 전압 레벨을 발생시킨다. 표 1 에 나타난 바와 같이 인가된 전류 밀도가 7.5 mA·cm-2 에서 40mA·cm- 2 일 때 최종 전압은 현저하게 증가 할 수 있다 (83.5 V 에서 245.4 V 로). 이 결과는 전류 밀도의 높은 인가 하에서 두꺼운 양극 산화 알루미늄 코팅이 얻어질 수 있고, 두께는 도 1 에 도시된 단면 주사 전자 현미경으로부터 계산 될 수 있음을 보여준다. 특히, 40 mA·cm-2 에서 얻은 시료 두께는 7.5 mA·cm-2 에서 얻은 시료 두께의 3 배이다. 또한, 인가된 전류 밀도는 양극 코팅의 두께에 따라 선형적이다 (R2 = 0.91). 또한, 양극 코팅의 이론적인 두께는 다음 식으로부터 패러데이의 법칙에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112018012906854-pat00001
여기서, I 는 전류를 나타내고, t 는 양극 산화 처리의 지속 시간을 나타내고, A 는 원자량 (몰) 을 나타내고, n 은 반응 원자가를 몰로 나타내고, F 는 패러데이 상수를 나타내고, ρ 는 알루미늄 밀도를 나타내고, S 는 기판의 표면적을 나타낸다. 실험 결과와 비교하여 높은 도포 전류 밀도에서 코팅 형성 효율이 감소 함을 알 수 있다 (표 1 참조, 66 % ~ 35 %). 이 현상은 유전체 애노드 층과 전해액 사이의 계면에서 발생하는 이중층 (전기 이중층, 확산층) 반응에 의해 설명될 수 있다. 또한, 도 2 를 참조하면 양극 산화 반응이 패러데이 반응이 아니라는 것을 확인할 수 있다.
인가된 전류 밀도 (mA·cm-2) 최종 전압
(V)		 실험적 두께 (nm) 이론적 두께 (nm) 양극 코팅 형성 효율 공극 크기 (nm) 표면원자비율 (%)
O Al Si P
7.5 83.5 120±2.4 181.1 66?H 36±22.3 12.12 87.13 0.55 0.20
12 115.4 140±7.8 289.8 48?H 18±7.8 12.36 86.91 0.65 0.08
13 137.5 142±9.5 313.9 45?H 19.51 80.02 0.40 0.08
15 149.5 208±6.2 362.2 57?H 25.35 75.73 0.74 0.10
21 188.2 226±7.9 507.1 45?H 26.34 72.96 0.57 0.13
22 192.9 239±7.5 531.2 45?H 27.65 72.78 0.36 0.21
23 210.7 271±13.0 555.4 49?H 27.07 72.40 0.39 0.14
30 214.4 272±9.9 724.4 37?H 30.18 69.21 0.40 0.21
35 226.9 283±5.7 845.1 34?H 35.12 64.32 0.39 0.17
40 245.5 343±12.0 965.8 36?H 36.00 63.47 0.37 0.16
급증 23.58 74.83 1.46 0.04
도 4 는 양극 산화 처리 된 알루미늄 코팅의 표면 외관을 보여준다. 22 mA·cm-2의 경우, 국부 조도가 두드러진다. 같은 현상이 30 및 35mA·cm-2 조건에서도 나타난다. 에너지 분산 분광법의 결과로 국부적으로 거친 영역에서 규산의 농도 (약 1.5 at. %) 는 정상적인 평면 영역 (0.8 at. % 미만) 의 약 2 ~ 3 배 더 크다 (표 1 참조). 따라서, 이 영역은 양극 산화 처리에서 규산의 비교적 높은 산화 속도를 나타낸다. 모든 조건에서 관찰된 범프는 실리케이트 - 알루미늄 산화물 결정상으로 확인되었다. 또한 알루미늄 / 산소 비율의 선형 변화는 X 선이 통과할 수 있는 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 나노 스케일 두께에 의해 발생한다. 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅이 증가할수록, 알루미늄 합금 기판으로부터의 신호는 약해진다.
반면에 7.5 및 12 mA·cm-2 에서 얻은 샘플에서만 일부 파장 이하의 공극을 볼 수 있다. 알루미늄 양극 산화 처리 동안 보이드 형성의 주된 이유는 기계적 압력 및 전기장 강화 전기 화학 반응이며, 보이드의 형성은 양극 층 형성 및 산화물 용해를 동반한다. 거의 중성 또는 알칼리성 용액에서 Al2O3 의 용해는 산성 용액에 비해 다소 느리므로 중성 또는 알칼리성 환경에 희소한 공극이 있음을 의미한다. 이 경우 공극은 스크래치, 불순물 또는 결함과 같은 낮은 기계적 강도 영역에 나타날 수 있다. 자기 정렬 공극의 공극과 비교할 때, 7.5 mA·cm- 2 의 조건에서 얻어진 샘플의 세공이 홈 모양 영역에 분포되어 있음을 알 수 있으며, 12 mA·cm-2 에서 얻은 샘플의 공극은 무작위로 분포했다. 그러나, 높은 전류 밀도에서, 버려진 알루미늄 이온은 OH- 와 반응하여 공극을 채우기에 충분한 에너지를 얻는다. 이것이 양극 코팅이 고전류 밀도에서 공극이 없고 12 및 13 mA·cm-2 에서 알맞은 두께가 무시되는 이유이다. 다시, 공극 크기는 10 내지 50nm 범위였다 (표 1). 35mA·cm- 2 의 조건에서 얻어진 샘플에 대해, 부분적으로 거친 영역에서 많은 공극 (약 20nm) 이 관찰 될 수 있다. 실질 간극은 없지만 35 mA 및 40 mA·cm- 2 의 조건에서 얻은 샘플은 7.5 및 12 mA·cm- 2 의 조건에서 얻은 샘플과 동일한 반사색을 갖는다. 또한, 샘플에 의해 제시된 색상이 구조와 관련이 있지만 조성과 관련이 없다는 것을 확인하기 위해, 7.5, 22 및 40 mA·cm- 2 의 조건에서 얻어진 샘플을 X 선 산란에 의해 분석 하였다. 도 5에 나타낸 결과는 이들 양극 산화된 알루미나가 γ-Al2O3 의 조성을 가짐을 보여준다.
전기 화학 임피던스 분광법을 사용하여 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 특성을 더 조사했다. 도 6a 에 도시된 바와 같이, 최종 스펙트럼은 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅과 코팅 / 용액 계면 사이의 전자 전달을 나타내는 반원형 영역 (105 내지 400 Hz) 및 곡선 형 영역 (400 내지 10 Hz) 으로 분할된다. 표면 및 단면 형태에 따르면, 등가 회로의 2 가지 종류로 설계하였다; 그 중 R-CPE 회로와 Warburg 부품을 7.5 및 12 mA·cm- 2 로 회로 설계하고 나머지 시료는 R-C 회로 및 R-CPEdl 회로로 설계했다.
반원형 영역의 Nyquist 임피던스 복합 평면도 (도 6c) 와 보드 곡선 (도 6b) 에서 두꺼운 코팅에서 스펙트럼 크기가 더 크다는 것을 알 수 있다. 13 및 23 mA·cm-2 에서 얻어진 샘플은 예상보다 크고 작았다. 이 현상은 코팅 두께와 표면 외관에 기인한 것일 수 있다. 또한, 표 1 의 사진 및 주사형 전자 현미경에서 볼 수 있듯이, 13 mA·cm- 2 의 조건에서 양극 산화 처리된 알루미늄은 가장 얇고, 조밀하며, 거친 산화막이 더 적다. 커패시턴스의 변화는 다음 식에 따라 코팅의 두께 (d) 및 표면적 (A) 특성을 나타낸다.
Figure 112018012906854-pat00002
분명히, 13 mA·cm- 2 의 조건에서 얻어진 샘플은 R-C 루프의 높은 저항 및 높은 커패시턴스를 제공할 수 있다. 대조적으로, 23mA·cm-2 에서 생성된 샘플은 비교적 두꺼운 코팅 두께로 인한 것일 수 있는 작은 스펙트럼 진폭을 초래하며, 이 코팅은 40mA·cm-2 에서 얻어진 코팅보다 얇다.
알루미늄 합금 기판상의 나노 - 알루마이트 알루미늄 코팅의 유전체 - 금속 구조로부터 표면 플라즈몬 공명을 조사하기 위해, 반사된 빛의 파장을 UV-vis 분광 광도법으로 분석 하였다. UV 및 가시 밴드에 대한 결과는 각각 도 7a 및 7B 에 제시된다. 알루미늄 합금 기판에 금 코팅을 한 샘플은 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅에서도 볼 수 있는 블랭크 샘플 (순수한 알루미늄 합금 기판) 에 비해 자외선 밴드에서 두 개 또는 세 개의 별개의 반사 피크를 가지고 있다. 또한, 양극 산화 처리 동안 인가된 전류 밀도를 증가시키면, 이러한 피크 밴드는 장파장에서 비교적 넓고, 가시 밴드에서 유사하게 보이는 바와 같이 오른쪽으로 전진한다. 그러나, 플라즈몬 공명은 반사 강도가 약하고, 보다 넓은 대역을 가로지르는 알루미늄 합금 기판상의 금 코팅을 갖는 샘플에 비해 코팅 / 기판 계면에서만 발생한다.
상기 결과를 결합하여, 양극 산화 처리 동안 파라미터 (인가된 전류 밀도와 같음) 를 변화시키는 것이 코팅 / 기판 계면의 공진 파장에 긍정적인 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있다. 또한, 대부분의 데이터는 유전체 - 금속 구조의 반사 색상 특성이 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅의 두께에 의해 영향을 받는다는 것을 보여준다. 대조적으로, 표면 거칠기 및 규산염 - 산화 알루미늄 돌출부의 영향은 무시할 수 있다.
2. 외부 금속층의 색상이 연색성에 미치는 영향
반사형 컬러 필터의 특성은 금층이 양극 산화된 알루미늄 코팅 상에 증착됨에 따라 실질적으로 개선될 수 있다. 또한, 플라즈마 공명 반응의 외부 코팅의 두께 또한 탐구할만한 가치가 있다. 자외선 및 가시 밴드의 경우, 반사 밴드에 대한 금속 - 유전체 - 금속 구조의 표면의 플라즈몬 공명이 도 8 및 9 에 표시된다. 이 수치는 외부 금속층이 광 흡수 응답을 향상시키고 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅이 UV 및 가시 밴드의 스펙트럼 피크 밴드를 여전히 제어 함을 보여준다.
특히, 자외선 영역에서, 높은 전류 밀도 하에서는 반사 영역과 흡수 영역 사이의 교환 빈도가 높다. 또한, 이들 도면은 대부분의 조건에서 광 흡수에 대한 외부 금속층의 효과가 무시할 수 있음을 보여준다. 자외선은 자외선 A (광 파장 315 내지 400nm), 자외선 B (광 파장 280 내지 315nm) 및 자외선 C (광 파장 100 내지 280nm) 로 분할된다. 예를 들면, 7.5 mA·cm- 2 의 전류 밀도의 조건하에서, 대부분의 자외선 B 가 흡수될 수 있고, 반대로 전류 밀도가 22 mA·cm- 2 인 조건 하에서, 대부분의 자외선 B 가 반사될 수 있다.
반대로, 금 코팅의 두께가 가시 광선 대역의 분광 반사에 미치는 영향을 고려해야하며, 양극 산화 처리 된 알루미늄 코팅의 특성에 따라 약간의 차이가 있다. 예를 들어 반사 피크의 최대 점은 7.5 및 12 mA·cm-2 조건에서 불변한다. 그러나, 금 코팅 두께가 증가함에 따라, 반사 및 흡수 피크의 띠가 좁아진다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 이 결과는 7.5 mA·cm-2 에서 반사된 색이 청색에서 청색으로 흐려짐을 나타낸다; 또한, 12mA·cm- 2 의 조건에서 색은 여전히 포화 된 것보다 많다. 이 현상은 증착 시간이 증가함에 따라 코팅 두께에 영향을 주어 금 코팅 특성을 변화시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 반대로, 이러한 변화는 13 및 15 mA·cm-2 에 대해 상대적으로 단조로울 수 있다. 금 코팅이 반사 피크를 좁히고 표시 색상의 채도가 증가한다. 반사 영역이 금색의 자연 색과 겹치기 때문이다. 21 mA·cm-2 에서 광학 밴드의 400 nm 와 520 nm 사이의 가장 작은 차이가 있지만 반사율이 크게 향상되고 다른 광학 밴드에서 더 포화된다. 반사 특성은 22 내지 40 mA·cm- 2 의 조건하에서 12 mA·cm- 2 의 반사 특성과 유사하였다. 예를 들어, 40mA·cm- 2 의 경우, 그에 따라 채도가 증가한다. 그러나, 스펙트럼 변화에 대한 금 코팅 특성을 변화시키는 효과는 현저하게 약해진다.
상기 결과에 기초하여, 플라즈몬 공진이 금 / 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅 사이의 계면에서 발생하지만 공진 파장은 양극 산화 처리된 알루미늄 코팅에 의해 결정되는 것을 알 수 있다. 또한, 외부 금속 층의 특성은 구조물의 반사 및 흡수 특성에 크게 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.
상기 설명은 본 발명의 바람직한 실시 예일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하고자하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 적용 범위 및 본 발명의 설명 내용에 따라 이루어진 임의의 간단한 균등 한 변경 및 수정은 여전히 본 발명의 특허의 범위 내에있다.

Claims (10)

  1. 플라즈몬 구조 층을 형성하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계; 및
    전해액으로 기판을 양극 산화 처리하여 기판의 한 표면을 반응시켜 플라즈마 구조 층을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 전해액은 실리케이트 및 포스페이트를 함유하는 전해액인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 알루미늄 - 함유 기판인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 알루미늄 합금 기판인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 구조 층은 γ-Al2O3 층인 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해액은 KOH, Na4P2O7·10H2O 및 Na2SiO3 를 함유하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전해액은 10 내지 14 의 pH 를 갖는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 산화 처리는 직류 모드를 채택하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 양극 산화 처리는 7.5 내지 40 mA·cm-2의 전류 밀도를 제공하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 구조 층의 표면상에 금속층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 플라즈몬 구조 층의 형성 방법.
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