KR102529893B1 - 메타 구조체 및 이를 포함하는 가변 광학 소자 - Google Patents
메타 구조체 및 이를 포함하는 가변 광학 소자 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102529893B1 KR102529893B1 KR1020160068110A KR20160068110A KR102529893B1 KR 102529893 B1 KR102529893 B1 KR 102529893B1 KR 1020160068110 A KR1020160068110 A KR 1020160068110A KR 20160068110 A KR20160068110 A KR 20160068110A KR 102529893 B1 KR102529893 B1 KR 102529893B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- meta
- voltage
- active layer
- variable
- layer
- Prior art date
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 85
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 56
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 50
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 10
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 5
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004140 HfO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 17
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 17
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 12
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 4
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Substances [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 3
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 2
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 2
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- -1 transition metal nitride Chemical class 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- 229910021532 Calcite Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910013641 LiNbO 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000002597 Solanum melongena Nutrition 0.000 description 1
- 244000061458 Solanum melongena Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000005136 cathodoluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000000382 optic material Substances 0.000 description 1
- 230000001443 photoexcitation Effects 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 239000004038 photonic crystal Substances 0.000 description 1
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titanium dioxide Inorganic materials O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B1/00—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
- G02B1/002—Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of materials engineered to provide properties not available in nature, e.g. metamaterials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/001—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras
- G02B13/0055—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element
- G02B13/0075—Miniaturised objectives for electronic devices, e.g. portable telephones, webcams, PDAs, small digital cameras employing a special optical element having an element with variable optical properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/38—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions
- H01L21/385—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
금속층과 유전체층이 교번 적층된 구조와 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 변하는 활성층을 포함하는 메타 구조체가 제공된다. 메타 구조체는 활성층과 금속층 사이에 인가되는 전압에 따른 캐리어 농도에 변화에 의해, 유효 광학 파라미터가 넓은 범위로 가변될 수 있어, 다양한 광학 소자에 적용될 수 있다.
Description
본 개시는 메타 구조체 및 이를 포함하는 가변 광학 소자에 대한 것이다.
메타 물질(meta material)은 자연계에 존재하지 않는 광학적 특성을 나타내는 물질로, 파장보다 작은 수치가, 두께, 패턴, 또는 주기 등에 적용된 인공적인 구조이다. 메타물질은 전자기파나, 음파 또는 초음파에 대하여 서브파장 포커싱(subwavelength focusing), 음굴절(Negative refraction), 기이한 전송(extraordinary transmission), 보이지 않는 망토(invisibility cloaking)와 같은 새로운 현상들을 나타낼 수 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 메타 물질로는 광결정(photonic crystal), 플라즈모닉 구조체(plasmonic structure)와 같은 예가 있다.
메타 물질은 다양한 광학적 특성을 나타낼 수 있고, 또한, 응답 속도가 높은 초소형 구조로 적용될 수 있을 것으로 기대되며, 메타 물질을 입사광의 투과/반사, 편광, 위상, 세기, 경로 등을 변경하는 광학 소자에 적용하려는 시도가 지속되고 있다.
본 개시는 광학 파라미터의 조절 범위가 넓은 메타 구조체를 제공한다.
본 개시는 메타 구조체를 활용한 가변 광학 소자를 제공한다.
일 유형에 따르면, 서로 이격 배치된 복수의 금속층; 상기 복수의 금속층과 이격 배치되며, 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 가변되는 활성층; 서로 이격 배치되고, 일면은 상기 복수의 금속층 중 어느 하나와 접하고, 다른 일면은 상기 활성층과 접하는, 복수의 유전체층;을 포함하는, 메타 구조체가 제공된다.
상기 메타 구조체는 상기 활성층과 상기 복수의 금속층 사이에 전압을 인가하는 전압 인가부;를 더 포함할 수 있다.
상기 전압 인가부는 상기 활성층에 대해 상기 복수의 금속층에 동일한 전압을 인가할 수 있다.
상기 활성층과 상기 복수의 금속층 사이에 전압이 인가되면, 상기 활성층의 영역 중 상기 복수의 유전체층과 접하는 양단에 전하 밀도가 가변되는 캐리어 축적층이 형성될 수 있다.
상기 활성층은 투명 전도성 산화물, 질화물, 또는 도핑된 반도체 물질을 포함할 수 있다.
상기 유전체층은 SiO2, Al2O3, HfO2, HfSiO4, 전이금속 산화물, electrochromic 폴리머 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 유전체층의 절연파괴 전기장(dielectric breakdown electric field, Ebr)과 DC 유전상수(kdiel)은 다음 조건을 만족할 수 있다.
여기서, N은 상기 캐리어 축적층의 캐리어 농도, e는 전자의 전하량, ε0는 진공의 유전율, d는 상기 활성층의 Debye length이다.
상기 금속층은 Cu, Al, Ni, Fe, Co, Zn, Ti, Ru, Rh, Pd, Pt, Ag, Os, Ir, Au, TiN 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또한, 일 유형에 따르면, 서로 이격 배치된 복수의 금속층과, 상기 복수의 금속층과 이격 배치되며, 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 가변되는 활성층과, 서로 이격 배치되고, 일면은 상기 복수의 금속층 중 어느 하나와 접하고, 다른 일면은 상기 활성층과 접하는, 복수의 유전체층을 포함하는, 메타 구조체; 상기 활성층과 복수의 금속층 사이에 전압을 인가하는 전압 인가부; 및 상기 메타 구조체에서 제어하고자 하는 광학적 성질에 따라 상기 전압 인가부에서 상기 활성층과 상기 복수의 금속층 사이에 인가할 전압을 제어하는 제어부;를 포함하는, 가변 광학 소자가 제공된다.
상기 제어부는 상기 메타 구조체의 복굴절성이 가변되도록, 인가 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 메타 구조체의 이색성이 가변되도록, 인가 전압을 제어할 수 있다.
상기 제어부는 상기 메타 구조체의 광학적 밴드갭이 가변되도록, 인가 전압을 제어할 수 있다.
상기 가변 광학 소자는 이차원적으로 배열된 복수의 메타 구조체를 포함하고, 상기 복수의 메타 구조체 각각에 전압을 인가하기 위한 회로 요소를 구비하는 회로 기판;을 더 포함할 수 있다.
상기 메타 구조체의 이상 광축(extraordinary axis)은 상기 이차원적 배열이 형성하는 면 방향과 나란할 수 있다.
상기 메타 구조체의 이상 광축(extraordinary axis)은 상기 이차원적 배열이 형성하는 면 방향과 수직일 수 있다.
또한, 일 유형에 따르면, 제1편광판이 구비된 제1기판; 제2편광판이 구비된 제2기판; 상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치되며, 서로 이격 배치된 복수의 금속층과, 상기 복수의 금속층과 이격 배치되며, 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 가변되는 활성층과, 서로 이격 배치되고, 일면은 상기 복수의 금속층 중 어느 하나와 접하고, 다른 일면은 상기 활성층과 접하는, 복수의 유전체층을 포함하는 메타 구조체 복수개가 2차원적으로 배열된 광 변조부; 및 상기 복수의 메타 구조체 각각에 전압을 인가하기 위한 회로 요소를 구비하는 회로 기판;을 포함하는, 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 디스플레이 장치는 상기 광 변조부에서 변조할 광을 제공하는 백라이트 유닛;을 더 포함할 수 있다.
또한, 일 유형에 따르면, 서로 이격 배치된 복수의 금속층과, 상기 복수의 금속층과 이격 배치되며, 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 가변되는 활성층과, 서로 이격 배치되고, 일면은 상기 복수의 금속층 중 어느 하나와 접하고, 다른 일면은 상기 활성층과 접하는, 복수의 유전체층을 포함하는, 메타 구조체; 상기 메타 구조체에 인접하게 배치되어, 광에너지를 서로 주고 받을 수 있는 제1 및 제2 양자 이미터; 및 상기 메타 구조체의 광학적 밴드갭을 제어하는 전압을 상기 메타 구조체에 인가하는 제어부;를 포함하는 광학 메모리 소자가 제공된다.
상기 제1 및 제2 양자이미터는 상기 메타 구조체 상에 배치되거나, 또는, 상기 메타 구조체 내에 임베드될 수 있다.
상기 제어부는 상기 제2 양자 이미터가 상기 제1 양자 이미터의 상태 변화에 따라 방출되는 광에너지에 의해 여기될 때, 상기 메타 구조체에 제1전압을 인가하고, 상기 제2 양자 이미터가 여기된 상태에서, 상기 제1전압과 다른 제2 전압을 상기 메타 구조체에 인가할 수 있다.
상술한 메타 구조체는 전계 효과에 의해 유도되는 활성층의 캐리어 농도 변화에 의해, 매우 높은 복굴절성, 이색성의 특성을 나타낼 수 있다.
이러한 복굴절성, 이색성의 조절 가능 범위는 가시광 파장 대역 뿐 아니라, 다양한 파장 대역으로 확장될 수 있다.
상술한 메타 구조체는 효율이 높고 반응 속도가 빠르며, 이에 따라 다양한 광학 소자, 예를 들어, 편광자(polarizer), 편광 소거 모듈(polarization cleanup module), 광학 필터(optical filter), 센서(sensor), 디스플레이 장치, 광학 메모리 소자 등에 적용될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 메타 구조체의 개략적인 구조를 보인 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 정상 유전율(ordinary permittivity)의 실수부와 허수부를 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 이상 유전율(extraordinary permittivity)의 실수부와 허수부를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 투자율(permeability)의 실수부와 허수부를 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 복굴절성(birefringence) 및 이색성(dichroism)의 변화를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 실시예에 따른 메타 구조체에 입사한 전자기파의 파장에 따른 FOM을 활성층의 세 가지 캐리어 농도에 대해 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 메타 구조체에서 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 분산면(dispersion surface) 형태의 변화를 kx-ω 평면 및 kz-ω 평면에서 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 ENP shift 및 Debye length 변화에 다른 ENP shift를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 이상 유전율의 변화율을 각각 세 가지 파장에 대해 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 Debye length 변화에 따른 이상 유전율의 변화율을 각각 세 가지 파장에 대해 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 11은 실시예에 따른 가변 광학 소자의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 가변 광학 소자의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 13은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 14는 실시예에 따른 광학 메모리 소자의 개략적인 구성을 보인다.
도 15는 도 14의 광학 메모리 소자에서 메모리 동작이 실행되는 원리를 설명하는 개념도이다.
도 2a 및 도 2b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 정상 유전율(ordinary permittivity)의 실수부와 허수부를 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 이상 유전율(extraordinary permittivity)의 실수부와 허수부를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 투자율(permeability)의 실수부와 허수부를 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 복굴절성(birefringence) 및 이색성(dichroism)의 변화를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 실시예에 따른 메타 구조체에 입사한 전자기파의 파장에 따른 FOM을 활성층의 세 가지 캐리어 농도에 대해 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 메타 구조체에서 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 분산면(dispersion surface) 형태의 변화를 kx-ω 평면 및 kz-ω 평면에서 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 8a 및 도 8b는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 ENP shift 및 Debye length 변화에 다른 ENP shift를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 캐리어 농도 변화에 따른 이상 유전율의 변화율을 각각 세 가지 파장에 대해 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 실시예에 따른 메타 구조체에서, 활성층의 Debye length 변화에 따른 이상 유전율의 변화율을 각각 세 가지 파장에 대해 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 11은 실시예에 따른 가변 광학 소자의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 12는 다른 실시예에 따른 가변 광학 소자의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
도 13은 실시예에 따른 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
도 14는 실시예에 따른 광학 메모리 소자의 개략적인 구성을 보인다.
도 15는 도 14의 광학 메모리 소자에서 메모리 동작이 실행되는 원리를 설명하는 개념도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다.
이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 “...부”, “모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 메타 구조체(100)의 개략적인 구조를 보인 사시도이다.
메타 구조체(100)는 서로 이격 배치된 복수의 금속층(10), 복수의 금속층(10)과 이격 배치되며, 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 가변되는 활성층(30), 서로 이격 배치되고, 일면은 복수의 금속층(10) 중 어느 하나와 접하고, 다른 일면은 상기 활성층(30)과 접하는, 복수의 유전체층(20)을 포함한다.
메타 구조체(100)는 도시된 바와 같이, 금속층(10), 유전체층(20), 활성층(30), 유전체층(20), 금속층(10)이 Z방향을 따라 순서대로 적층된 구조를 가질 수 있다.
메타 구조체(100)는 또한, 활성층(30)과 복수의 금속층(10) 사이에 전압을 인가하는 전압 인가부를 더 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 활성층(30)에 대해 복수의 금속층(10)에 동일한 전압이 인가될 수 있으며, 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
활성층(30)은 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 가변되는 성질을 가진다. 활성층(30)과 복수의 금속층(10) 사이에 전압이 인가되면, 활성층(30)의 영역 중 복수의 유전체층(20)과 접하는 양단에 전하 밀도가 가변되는 캐리어 축적층(32)(36)이 형성된다. 즉, 활성층(30)의 영역은 전기 신호에 따른 캐리어 분포 변화의 성질에 따라 캐리어 축적층(32)(36), 백그라운드층(34), 캐리어 축적층(32)(36)으로 나뉠 수 있다. 백그라운드층(34)은 전기 신호 변화에 따른 캐리어 농도 변화가 거의 없는 반면, 캐리어 축적층(32)(36)은 전기 신호 변화에 따라 캐리어의 축적(accumulation), 고갈(depletion)에 따른 농도 변화가 상대적으로 민감하게 일어나는 영역이다. 전기 신호가 활성층(30)에 인가되지 않을 때, 백그라운드층(34), 캐리어 축적층(32)(36)의 캐리어 농도는 초기 상태의 값으로 동일하다. 전기 신호가 활성층(30)에 인가되면, 백그라운드층(34)의 캐리어 농도 변화는 거의 없으며, 반면, 캐리어 축적층(32)(36)의 캐리어 농도는 전기 신호에 민감하게 변한다.
활성층(30)은 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 가변되는 성질을 가지는 층으로, 이러한 성질을 나타낼 수 있는 다양한 물질이 활성층(30)에 채용될 수 있다. 활성층(30)은 예를 들어, ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), AZO(aluminium zinc oxide), GZO(gallium zinc oxide)와 같은 투명 전도성 산화물(transparent conductive oxide, TCO)로 이루어질 수 있다. TCO 뿐 아니라, 전계 효과 유도형(field effect induced) 캐리어 농도 변조에 민감한, 어떤 물질도 활성층(30)에 채용 가능하다. TiN, ZrN, HfN, TaN과 같은 전이 금속 질화물(transition metal nitrice)이 채용될 수 있고, 이 외에도, 다양한 질화물이 채용될 수 있다. 또한, 전기 신호가 가해지면 유효 유전율이 변하는 전기 광학(electro-optic 물질), 즉, LiNbO3, LiTaO3 KTN(potassium tantalate niobate), PZT(lead zirconate titanate)이 사용될 수 있고, 전기광학 특성을 갖는 다양한 폴리머(polymer) 물질이 사용될 수 있다. 반도체 물질이 활성층(30)에 채용될 수 있고 또한, 도핑된 반도체 물질이 활성층(30)에 채용될 수 있다.
금속층(10)으로는 표면 플라즈몬 여기(surface plasmon excitation)가 일어날 수 있는 도전성이 높은 금속 물질이 채용될 수 있다. 예를 들어, Au, Cu, Al, Pt, Ag, Ni, Fe, Co, Zn, Ti, 루세늄(ruthenium, Ru), 로듐(rhodium, Rh), 팔라듐(palladium, Pd), 오스뮴(osmium, Os), 이리듐(iridium, Ir), 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 채용될 수 있고, 이들 중 어느 하나를 포함하는 합금, 예를 들어, TiN으로 이루어질 수 있다. 또한, 그래핀(graphene)과 같이 전도성이 좋은 이차원 물질, 또는, 전도성 산화물이 채용될 수도 있다.
유전체층(20)으로 다양한 유전체 물질이 사용될 수 있다. 예를 들어, SiO2, Al2O3, HfO2, HfSiO4, 전이금속 산화물, electrochromic 폴리머, 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 유전체층(20)은 인가된 외부 바이어스 전압 V에 의해 형성되는 전기장에 의한 breakdown(절연파괴)을 견딜 수 있는 물질이 채용되어야 한다. 캐리어 축적층(32)(36), 백그라운드층(34)을 포함하는 활성층(30)은 백그라운드층(34)의 캐리어 농도보다 높은 캐리어 농도를 가지는 디바이 길이(Debye length)에 해당하는 두께를 가지는 균일층(uniform layer)로 근사될 수 있다. Metal/dielectric/TCO에 대한 근사적인 계산을 통해 다음 조건을 얻을 수 있다.
여기서, t는 유전체층(20)의 두께, V는 인가 전압, Ebr은 유전체층(20)의 절연파괴 전기장(dielectric breakdown electric field), N은 캐리어 축적층(32)(36)의 캐리어 농도, e는 전자의 전하량, ε0는 진공의 유전율, kdiel은 유전체층(20)의 DC 유전상수, d는 Debye length이다.
즉, 유전체층(20)의 절연파괴 전기장과 DC 유전상수는 다음 조건을 만족하는 재질로 형성될 수 있다.
다른 위치에 배치된 복수의 금속층(10), 복수의 유전체층(20)이 모두 같은 재질로 한정되는 것은 아니며, 각각 상술한 어느 한 재질로 형성될 수 있다.
메타 구조체(100)를 이루는 각 층은 서브 파장(sub-wavelength) 두께를 가진다. 서브 파장(sub-wavelength)은 메타 구조체(100)의 동작 파장보다 작은 치수를 의미하며, 다시 말하면, 메타 구조체(100)는 상기 각 층의 두께보다 큰 파장의 광에 대해서, 앞으로 설명할, 다양한 광학 성능을 나타낼 수 있다.
이하, 메타 구조체(100)의 다양한 광학 성능에 대해, 근사적인 수식과 전산 모사 결과들을 참조하여 살펴보기로 한다. 이하에서 제시되는 전산 모사 결과들은 금속층(10), 유전체층(20), 활성층(30)의 물질을 각각, Ag, HfO2, ITO로 가정한 것이다.
각각이 서브 파장(sub-wavelength) 두께를 가지는 금속층, 유전체층의 다층 적층 구조에 의해 하이퍼볼릭 메타물질(hyperbolic metamaterial, HMM)이 구현되는 것이 알려져 있다. 하이퍼볼릭 메타물질의 유전율(permittivity), 투자율(permeability)은 텐서(tensor)로 다음과 같이 표현될 수 있다.
여기서, εor,μor은 인플레인(in-plane) 방향으로 편광된 광에 대한 정상 변수(ordinary parameter) 이고, εex,μex은 광축 방향으로 편광된 광에 대한 이상 변수(extraordinary parameter)이다. 광축 방향은 적층 방향, 인플레인 방향은 적층 방향에 수직인 방향에 해당하며, 도 1을 참조하면, Z축이 extraordinary 방향이고, 한다. XY 평면상에 놓이는 방향은 ordinary 방향이다.
하이버볼릭 메타구조 내에서, 유전율의 정상 변수와 이상 변수의 부호는 반대이며, 이에 의해 강한 이방성(anisotropy)이 형성된다. 따라서, 이러한 이방성을 나타내는 방향의 전기장 성분을 가지는 편광 상태(TM 모드, transverse magnetic mode)의 전자기파가 입사되면, 다음의 분산 관계식(dispersion relation)으로 표현되는 강한 복굴절(birefringence) 성질을 나타내게 된다.
하이퍼볼릭 메타구조 내에, 실시예와 같은 활성층(30)을 도입한 메타 구조체(100)에 적용되기 위해, 상기 분산 관계식에 포함되는 변수들의 값은 달라지게 된다. 활성층(30)과 금속층(10)과의 사이에 인가되는 DC 바이어스 전압에 따라 유전체층(20)과 활성층(30)의 경계면에 캐리어 축적층(32)(36)이 형성되고, 캐리어 축적층(32)(36)의 캐리어 농도의 변화가 유도되기 때문에, 경계면에서 맥스웰 방정식의 경계조건이 달라진다. 이는 메타 구조체(100)의 유효 광학 변수들을 변화시킨다.
활성층(30)에 형성되는 캐리어 축적층(32)(36)의 캐리어 농도를 변화시킴으로써, 메타 구조체(100)의 광학 변수들은 조절될 수 있다. 이러한 점에서, 실시예에 따른 메타 구조체(100)는 tunable HMM(tunable hyperbolic metamaterial)으로 불릴 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에서, 활성층(30)의 캐리어 농도 변화에 따른 정상 유전율(ordinary permittivity)의 실수부와 허수부를 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에서, 활성층(30)의 캐리어 농도 변화에 따른 이상 유전율(extraordinary permittivity)의 실수부와 허수부를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 4a 및 도 4b는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에서, 활성층(30)의 캐리어 농도 변화에 따른 투자율(permeability)의 실수부와 허수부를 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 정상 유전율(ordinary permittivity)은 캐리어 농도에 따른 변화가 미미하다. 이것은 메타 구조체(100)의 인플레인 반응(in-plane response)은 캐리어 축적층(32)(36)에 의한 영향보다 금속층(10)에 의한 영향이 우세하기 때문이다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 투자율(permeability)의 경우, 이상 변수, 정상 변수가 동일하며, 이는 메타 구조체(100)가 자기 파라미터(magnetic parameter)에 주는 영향이 미미함을 의미한다. 또한, 캐리어 농도 변화에 따른 투자율 변화도 미미하게 나타난다.
도 2a, 도 2b, 도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4b를 살펴보면, 가장 변화가 많은 광학 변수는 도 3a, 도 3b에 도시된, 이상 유전율(extraordinary permittivity, εex)이다. 이의 변화는 메타 구조체(100)의 복굴절성(birefringence), 이색성(dichroism), 광학적 밴드갭(optical bandgap)에 영향을 줄 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 캐리어 농도가 5*1020/cm3에서 7.5*1021/cm3으로 변함에 따라, 로렌츠 형상 공진(Lorentzian-shaped resonance)의 위치는 청색 파장 대역으로 이동한다. ENP(epsilon near pole) 파장의 위치가 약 60nm 이상 청색 파장 대역으로 이동한다. ENP(epsilon near pole) 파장은 유전율이 무한대가 되는 파장을 의미하며, 여기서는 유전율이 최대값이 되는 파장을 지칭하고 있다. 예시된 캐리어 농도 범위에서 ENP 파장은 가시광선 범위 내를 유지하고 있다. 캐리어 농도가 높은 경우, 즉, 캐리어 농도가 2.5*1021/cm3, 5*1021/cm3, 7,5*1021/cm3인 경우에는 이차 공진도 나타나고 있다.
광학 변수의 이러한 조절 가능성(tenability)은 조절 가능한 복굴절성, 조절 가능한 이색성으로 나타날 수 있다.
메타 구조체(100)는 식 (4)에 따라, 입사된 전자기파의 편광 상태(TM 모드, TE 모드)에 대해 강한 복굴절성, 이색성을 나타내게 된다.
복굴절성은 서로 다른 두 편광 상태의 전자기파가 각각 서로 다른 두 가지 방향으로 굴절되는 것을 의미한다. 따라서, 복굴절성은 매질 내에서 각 편광 상태에 따라 서로 다른 전자기파의 진행속도와 관련되며, 이는 굴절률, 특히, 유전율의 실수부와 관련된다. 복굴절성은 다음과 같이 정의될 수 있다.
이색성(dichroism)은 전자기파의 편광 상태에 따라 서로 다른 두 가지 색상을 나타내는 것을 의미한다. 이색성은 매질 내에서 전자기파의 흡수와 관련되며, 따라서, 유전율의 허수부와 관련된다. 이색성은 다음과 같이 정의될 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에서, 활성층(30)의 캐리어 농도 변화에 따른 복굴절성(birefringence) 및 이색성(dichroism)의 변화를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
그래프들을 참조하면, 복굴절성, 이색성을 나타내는 수치는 가시광선 파장 대역에서 캐리어 농도 변화에 따라 매우 다양하게 변화되고 있다.
다음 표는 자연계에 존재하는 이방성 물질들의 복굴절성을 보인다.
| material | birefringence |
| Al2O3 | 0.008 |
| Calcite | 0.172 |
| Lithium Niobate | 0.085 |
| Rutile | 0.287 |
| Nematic liquid crystal | ~0.4 |
도 5a와 상기 표를 비교하면, 메타 구조체(100)에서 나타나는 복굴절성은 자연계에 존재하는 이방성 물질의 복굴절성보다 현격히 크게 나타남을 알 수 있다. 또한, 주목할 점은, 이러한 복굴절성과 이색성이 가시광선 파장 대역의 전 영역에 분포한다는 것이다. 이는 가시광선 파장 대역내의 원하는 파장의 광에 대해 복굴절성의 조절이 가능함을 의미한다.
복굴절성의 이와 같은 조절 가능 범위에 의해, 0~2π 사이의 어떤 값이든지 위상 변화 값으로 구현될 수 있다. 또한, 복굴절성의 공진 특성에 의해 협대역의 가변 파장판(narrow band tunable waveplate)가 구현될 수 있다.
또한, 이색성의 이와 같은 조절 가능 범위에 의해 파장 가변 편광자(wavelength tunable polarizer)가 구현될 수 있다.
상술한 결과는 활성층(30)의 재질을 ITO로 한 전산 모사 결과이며, 활성층(30)의 재질을 다양화하여 가시광선 대역 뿐 아니라, 근적외선, 원적외선 범위까지 메타 구조체의 가변 범위가 확장될 수 있다. 예를 들어, 활성층(30)의 재질을 도핑된 반도체 물질로 하며 도핑 상태 및 농도를 적절히 조절하여, 원적외선 영역까지로 가변 대역을 변경할 수 있다.
메타 구조체(100)는 또한, Tunable FOM(figure of merit)과 tunable bandgap 특징을 나타낼 수 있다. 메타 구조체(100)에 인가되는 전압에 따라, 분산면(dispersion surface)의 형상이나 타입은 매우 급격히 변한다.
분산면에 둘러싸인 면적은 활용 가능한 광학 상태(optical state)의 총 개수에 비례하며, 이는 캐리어 축적층(32)(36)의 캐리어 농도에 따라 급격히 변한다. 이를 활용하여, 메타 구조체(100)의 광학 상태 밀도(optical density of state)를 제어할 수 있다.
FOM(figure of merit)은 다음과 같이 정의될 수 있다.
여기서, kx,eff는 매질 내에서의 유효 파수 벡터의 x 성분, 즉, 메타 구조체(100)의 인플레인(in-plane) 방향의 성분을 나타낸다.
매질내에서 전자기파의 진행은 파수 벡터의 실수부로 표현되는 것이므로, FOM이 클수록 메타 구조체(100)에 입사된 전자기파가 메타 구조체(100)내에 존재할 수 있는 광학 상태(optical state)의 개수는 많은 것이 된다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에 입사한 전자기파의 파장에 따른 FOM을 활성층(30)의 세 가지 캐리어 농도에 대해 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
그래프들에서, k0는 공기중에서의 전자기파 파수 벡터의 크기를 의미한다.
그래프에 나타난 FOM의 수치는 기존의 메타 구조와 비교할 때 매우 큰 값을 나타낸다. 그래프에 나타난 골(valley)과 산(ridge)은 인가 전압, 즉, 캐리어 농도에 따라 급격히 변한다. 골과 산의 위치는 각각, 식(1)의 분모들이 모두 음인 경우 및 서로 반대 부호인 경우이다. 골과 산은 각각 각각 밴드갭과 쌍곡선 분산(hyperbolic dispersion)을 나타낸다.
산(ridge)은 전자기파의 진행이 고무되는(enhanced) 상태로서, 광학 상태 밀도(density of optical state, DOS)의 증가를 나타낸다. 반면, 골(valley)은 전자기파의 진행이 억제되고(suppressed), DOS의 사라짐을 의미한다. DOS가 0인 경우, 메타 구조체(100)내에서의 전자기파 진행(propagation)이 완전히 억제되며, 이것은 곧, 전방향성 반사 밴드갭(omnidirectional reflective band gap)을 의미한다.
도 6a를 참조하면, 바이어스 전압이 0인 경우, 즉, 캐리어 농도가 5*1020/cm3 인 경우, 메타 구조체(100)는 세 개의 구분되는 파장 영역을 형성한다.
kx는 메타 구조체(100)에 입사하는 광의 메타 구조체(100)의 경계면과 평행한 파수(wave number) 벡터 성분, 예를 들어, x 성분의 크기를 공기 중 파수(wave number)(ko)를 사용하여 나타낸 것으로, 입사각도에 대응된다. kx가 0일 경우, 경계면에 수직 입사, 1ko일 경우 경계면에 평행, 즉, 90도 입사각을 가지는 빛에 대한 반응을 의미한다. kx가 ko보다 클 경우 공기 중에서 near-field(근접장) 성분에 해당하는 것으로, FOM이 0이 아닌 경우에, 이에 해당하는 성분들도 메타 구조체(100)을 통해서 에너지가 전달될 수 있음을 뜻한다. 이는 후에 양자 상태 광학 메모리 소자에서 작은 발광체에서의 광 여기 상태 제어에 활용될 수 있다.
도 6a에서 약 300nm~400nm 사이의 파장 영역은 FOM이 큰 영역이며, 제1형 쌍곡선 분산(type I hyperbolic dispersion) 특성을 나타내는 영역이다.
다음 영역은 FOM이 거의 0이 되어, 전방향성 반사 밴드갭에 대응하는 영역이다. 이는 어떤 광학 상태도 가능하지 않은 영역, 즉, 억제된(suppressed) DOS 영역이다.
제2형 쌍곡선 분산(type Ⅱ hyperbolic dispersion) 영역은 FOM이 다시 증가하는 장파장 영역이다.
도 6b 및 도 6c를 참조하면, 캐리어 농도가 변함에 따라 FOM 그래프 형상은 변하며, 상술한 세 영역의 위치도 변한다. 캐리어 농도가 2.5*1020/cm3 인 도 6b의 그래프를 참조하면, 740nm~810nm의 장파장 대역에 새로운 유효 밴드갭 영역이 발생한다. 이것은 도 3a에서 살펴본 바와 같이, Re(εex)의 2차 공진의 결과이다. 도 6c의 그래프를 참조하면, 이 밴드갭의 위치는 캐리어 농도가 7.5*1020/cm3 인 경우 청색 파장 대역으로 이동한다.
캐리어 농도를 변화시킴에 따라, FOM은 10이상의 값을 나타내고 있다. 이는 통상의 메타 구조에서 나타나는 수치, 1~3에 비해 매우 크다.
도 7a 및 도 7b는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에서 활성층(30)의 캐리어 농도 변화에 따른 분산면(dispersion surface) 형태의 변화를 kx-ω 평면 및 kz-ω 평면에서 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 7a, 도 7b의 그래프들에서, 계산의 편의상, ky는 0으로 가정하였고, 이는 인플레인 성분인 kx, ky는 대칭적인 관계로 거동이 동일하기 때문이다. 도 7a의 그래프는 kz축 방향의 분산면들을 나타내며, 도 7b의 그래프는 kx축 방향의 분산면들을 나타낸다.
도 7a, 도 7b의 그래프들을 참조하면, 분산면들로 둘러싸이지 않은 영역, 즉, 빗금 표시가 없는 영역이 밴드갭을 형성한다. 밴드갭의 위치, 형상은 인가 전압에 따라 조절된다. 또한, 캐리어 농도가 높아질 때, 새로운 유효 밴드갭이 나타난다. 이는 전계 효과(field effect)에 의해 활성층(30)의 유전율이 크게 변하여 쌍곡선 영역(hyperbolic region)과 밴드갭의 파장 쉬프트가 일어난 결과이다. 이와 더불어, 이차 밴드갭의 생성은, 밴드갭의 열고 닫음(open/close)이 가능함을 나타내고 있다.
앞서 설명한, 식(1)에서 나타난 것처럼, tunability range는 N*d로 정의될 수 있다. d는 활성층(30)의 Debye length, N은 활성층(30)의 캐리어 농도이다. d는 캐리어 축적층(32)(36)의 두께가 될 수도 있다. εex 는 전계효과에 의해 가장 많이 변하는 광학 변수이므로, N 또는 d의 함수로 εex의 ENP 파장 변화의 민감도(sensitivity)를 살펴보기로 한다.
도 8a 및 도 8b는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에서, 활성층(30)의 캐리어 농도 변화에 따른 ENP shift 및 Debye length 변화에 다른 ENP shift를 각각 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, ENP 파장 변화에 영향을 크게 주는 요소는 캐리어 밀도임을 알 수 있다. 메타 구조체(100)의 ENP 파장 변화는 광발광(photoluminescence) 또는 음극선 발광(cathodoluminescence) 성능에 있어서도 의미있는 변화를 야기할 수 있을 것으로 예상된다.
메타 구조체(100)의 복굴절성, 이색성, 유효 밴드 구조의 조절에 가장 큰 영향을 미치는 요소는 도 3a 및 도 3b에 나타난 바와 같은, εex의 2차 공진(secondary resonance)이다. 이를 보다 면밀히 살펴보기 위해, Debye length와 캐리어 농도가 εex의 실수부의 변화(|Δεex|rel)에 미치는 영향을 살펴보기로 한다.
인가 전압에 의한 이상 유전율 변화를 나타내는 |Δεex|rel는 |εex _0V - εex|/εex_0V 로 정의된다.
도 9a, 도 9b 및 도 9c는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에서, 활성층(30)의 캐리어 농도 변화에 따른 이상 유전율의 변화율을 각각 세 가지 파장(λ) 에 대해 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 9a, 도 9b, 도 9c를 살펴보면, Debye length 0.5nm 변화에 따라 |Δεex|rel 의 변화는 20~100%를 나타낸다. 이와 같이 큰 변화가 일어나는 것은 εex의 2차 공진에 의한 것으로 분석된다.
도 10a, 도 10b 및 도 10c는 실시예에 따른 메타 구조체(100)에서, 활성층(30)의 Debye length 변화에 따른 이상 유전율의 변화율을 각각 세 가지 파장(λ)에 대해 전산 모사하여 보인 그래프이다.
도 10a, 도 10b, 도 10c를 살펴보면, 캐리어 농도가 높아질수록, 예를 들어, 캐리어 농도가 10배 증가할 때, |Δεex|rel 의 변화는 150~350%에 이른다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 메타 구조체(100)는 전계 효과에 의해 유발되는 활성층(30)의 캐리어 농도 변화에 따라 변화되는 광학적 성능의 종류가 많고, 그 변화 폭이 매우 다양하다. 따라서, 실시예에 따른 메타 구조체(100)는 다양한 광학 장치에 적용될 수 있다. 이하에서는, 실시예에 따른 메타 구조체(100)를 적용한, 광학 장치의 실시예들을 살펴보기로 한다.
도 11은 실시예에 따른 가변 광학 소자(300)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
가변 광학 소자(300)는 메타 구조체(320), 메타 구조체(320)에 전압을 인가하는 전압 인가부(350), 전압 인가부(350)에서 메타 구조체(320)에 인가할 전압을 제어하는 제어부(370)를 포함한다.
메타 구조체(320)는 금속층(10), 유전체층(20), 활성층(30), 유전체층(20), 금속층(10)을 포함하며, 상기 순서가 일방향을 따라 반복되는 형태의 적층 구조를 갖는다. 반복된 횟수는 예시적인 것이며, 도시된 횟수에 한정되지 않는다. 메타 구조체(320)에 포함되는 금속층(10), 유전체층(20), 활성층(30)의 재질은 도 1에서 설명한 것과 같으며, 다른 위치의 금속층(10)들, 유전체층(20)들, 활성층(30)들이 모두 같은 재질로 한정되는 것은 아니다.
전압 인가부(350)는 활성층(30)과 금속층(10) 사이에 전압을 인가할 수 있다. 복수의 활성층(30)들은 접지되고, 복수의 금속층(10)들이 모두 같은 전위가 인가되는 형태로 전압이 인가될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(370)는 메타 구조체(320)에서 제어하고자 하는 광학적 성질에 따라 전압 인가부(350)에서 활성층(30)과 금속층(10) 사이에 인가할 전압을 제어한다.
메타 구조체(300)는 전술한 바와 같이, 활성층(30)과 금속층(10) 간에 인가되는 전압에 따라 매우 다양한 광학적 성능을 나타낼 수 있으며, 제어부(370)에서 설정하는 전압 범위에 따라 가변 광학 소자(300)의 광학적 성질의 가변 범위는 다양하게 조절될 수 있다.
가변 광학 소자(300)는 전기적으로 조절 가능한 필터 혹은 편광판으로 사용될 수 있다. 전기장의 방향이 xz 평면 상에 있고, 메타 구조체(300)에 수직 입사하는 경우, Ezx와 같은 전기장 성분을 가지는 메타 구조체(320)의 이상 유전율(extraordinary permittivity)과만 커플링되며, 메타 구조체(320) 내에서 displacement field, D는 다음과 같은 값을 갖는다.
이상 유전율(extraordinary permittivity)은 도 3a, 도 3b를 고려할 때 매우 정교하게 제어될 수 있으며, 인가 전압을 조절함으로써, 예를 들어, 특정 파장 대역의 광만을 투과시키는 광학 필터로 동작할 수 있다.
메타 구조체(100)에 비스듬하게 입사하는 광(L2)의 경우, Exyz과 같은 전기장 성분을 가질 때에는, 메타 구조체(100) 내에서, 이상 유전율(extraordinary permittivity), 정상 유전율(ordinary permittivity)과 커플링된다. 따라서, 입사된 광(L2)에 대해, 도 5a 및 도 5b에서 살펴본 바와 같이, 식 (5), (6)에 따라 정해지는 복굴절성, 이색성을 제어할 수 있다. 예를 들어, 복굴절성을 조절하여, 느린축(slow axis) 또는 빠른축(fast axis)을 따라서만 광이 진행되도록 할 수 있고, 이색성을 조절하여, 특정 전기장 방향(편광 상태)에 대한 광손실을 조절할 수 있다.
도 12는 다른 실시예에 따른 가변 광학 소자(500)의 개략적인 구성을 보이는 사시도이다.
가변 광학 소자(500)는 이차원적으로 배열된 복수개의 메타 구조체(520)를 포함할 수 있다. 메타 구조체(520)는 도 1 또는 도 11에서 예시한 바와 같은 형태를 가질 수 있다.
가변 광학 소자(500)는 복수의 메타 구조체(520) 각각에 전압을 인가하기 위한 회로 요소를 구비하는 회로 기판(530)을 더 포함할 수 있고, 또한, 회로 기판(530)을 통해 메타 구조체(520)에 전압을 인가하는 전압 인가부(미도시), 전압 인가부에서 메타 구조체(520)에 인가할 전압을 제어하는 제어부(미도시)가 더 구비될 수 있다.
가변 광학 소자(500)는 제1기판(510), 회로 기판(530), 복수의 메타 구조체(520)들의 어레이, 제2기판(570)을 포함할 수 있다. 제1기판(510)과 제2기판(570)은 생략될 수도 있다. 또는, 제1기판(510)과 제2기판(570) 중 어느 하나는 메타 구조체(520)에 입사하는 광 또는 메타 구조체(520)로부터 출사하는 광에 대한 추가적인 변조를 하는 광학 소자가 될 수도 있다.
메타 구조체(520)는 도 1 또는 도 11에서 예시한 바와 같은 형태를 가질 수 있고, 각각에 포함되는 금속층, 유전체층 활성층의 적층 방향, 즉, 메타 구조체(520)의 이상 광축(extraordinary axis) 방향은 특별히 제한되지 않는다. 가변할 광학적 성질에 따라, 메타 구조체(520)들이 배열된 면과 나란한 방향이나, 수직인 방향이 될 수 있다.
도 13은 실시예에 따른 디스플레이 장치(700)의 개략적인 구성을 보이는 단면도이다.
디스플레이 장치(700)는 기존의 액정 디스플레이 장치에서의 액정층을 실시예에 따른 메타 구조체로 대체한 형태를 가질 수 있다. 즉, 광변조부(750)는 실시예에 따른 메타 구조체가 이차원적으로 어레이되어 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 도 12와 같이, 메타 구조체(520)들의 어레이를 포함할 수 있다.
디스플레이 장치(700)는 제1 편광판(710)이 형성된 하부 기판(720), 제2 편광판(790)이 형성된 상부 기판(760) 및 하부 기판(720)과 상부 기판(760) 사이에 배치된 광변조부(750)를 포함한다. 하부 기판(720) 상에는 광변조부(750)에 구비된 복수의 메타 구조체 각각에 전압을 인가하기 위한 회로 요소를 구비하는 회로 기판(730)이 더 형성될 수 있다. 디스플레이 장치(700)는 또한, 회로 기판(730)을 통해 광변조부(750)에 구비된 메타 구조체 각각에 전압을 인가하는 전압 인가부(미도시), 전압 인가부에서 메타 구조체에 인가할 전압을 영상 정보에 따라 제어하는 제어부(미도시)를 더 구비할 수 있다.
또한, 상부 기판(760) 상에는 컬러 필터(770)가 더 배치될 수 있다. 컬러 필터(770)는 생략될 수도 있다.
디스플레이 장치(700)는 광변조부(760)에서 변조할 광을 제공하는 백라이트 유닛(BL)을 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(700)가 외광을 이용하여 화상을 형성하는 반사형 디스플레이를 구현할 때, 백라이트 유닛(BL)은 생략될 수도 있다.
디스플레이 장치(700)에 의해 영상이 표시되는 과정을 개략적으로 설명하면 다음과 같다. 백라이트 유닛(BL)에서 제공된 광은 제1편광판(710)을 지나며, 제1편광의 광으로 변화되어 광변조부(750)에 입사한다. 표시할 영상 정보에 따라, 광변조부(750)에 구비된 복수의 메타 구조체 각각에의 인가 전압이 조절된다. 화소 온에 해당하는 위치의 메타 구조체에는 입사광의 편광이 입사된 제1편광과 수직인 제2편광으로 변하도록 메타 구조체의 복굴절성이 조절되게 하는 전압이 인가된다. 광변조부(750)를 출사한 제2편광의 광은 제2편광판(790)을 투과한다. 화소 오프에 해당하는 위치의 메타 구조체에는 복굴절성을 조절하여, 입사광의 편광이 그대로 유지되도록 전압이 인가된다. 광변조부(750)를 출사한 제1편광의 광은 제2편광판(790)을 투과하지 못하고 흡수된다. 상기 설명은 제1편광판(710)과 제2편광판(790)의 편광축 방향이 서로 수직인 것을 예시하였으나, 이에 한정되지 않으며, 동일한 방향의 편광축이어도 무방하다.
기존 LCD(liquid crystal display)의 액정층을 실시예에 따른 메타 구조체 기반의 광변조부(750)로 대체한 실시예에 따른 디스플레이 장치(700)는 메타 구조체의 solid-state nature에 의해 liquid nature를 가지는 LCD에 비해 패키징이 용이하다. 또한, 전계 효과에 의한 캐리어 축적층의 캐리어의 축적, 고갈의 속도는 약 피코초 오더로 매우 빠르며, 수 미리초가 걸리는 LCD에 비해 빠른 응답 특성을 나타낼 수 있다.
도 13과 같은 구조는 빛의 밝기 정보(영상정보)뿐만 아니라 위상 특성을 제어하는 소자로도 동작할 수 있다. 이는 제 1, 2 편광판과, 복굴절, 혹은 이방성 제어를 위한 메타 구조체의 이상 광축 방향 등을 적절하게 조절하여 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 메타 구조체(100)는 광학적 밴드갭(optical bandgap)을 열고 닫을 수 있다는 있다는 점에서, 광학 메모리 소자로 적용될 수 있다. 양자 컴퓨팅 기술은 양자 이미터(또는 양자 비트)의 주변 환경이 제어되는 것, 다시 말하면, 양자 이미터 간의 커뮤니케이션이 외부적으로 제어되는 것을 활용할 수 있다. 실시예에 따른 메타 구조체는 양자 이미터들에 대해 제어되는 주변 환경(tunable environment)를 제공할 수 있다.
도 14는 실시예에 따른 광학 메모리 소자(900)의 개략적인 구성을 보이며, 도 15는 도 14의 광학 메모리 소자(900)에서 메모리 동작이 실행되는 원리를 설명하는 개념도이다.
도 14를 참조하면, 광학 메모리 소자(900)는 메타 구조체(920) 환경 하에 놓인 복수의 양자 이미터(QE1)(QE2)를 포함한다. 광학 메모리 소자(900)는 메타 구조체(920)와, 메타 구조체(920) 상에 놓인 제1 양자 이미터(QE1), 제2 양자 이미터(QE2)를 포함한다. 제1 양자 이미터(QE1), 제2 양자 이미터(QE2)의 위치는 도시된 형태에 제한되지 않는다. 제1 양자 이미터(QE1), 제2 양자 이미터(QE2)는 메타 구조체(920)에 인접하여, 메타 구조체(920)에 의해 제어되는 광학 상태(optical state)를 가질 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제1 양자 이미터(QE1), 제2 양자 이미터(QE2)는 메타 구조체(920) 내에 임베드될 수도 있다.
메타 구조체(920)는 순차 적층된, 금속층(10), 유전체층(20), 활성층(30), 유전체층(20), 금속층(10)을 포함하며, 상기 층들이 1회 이상 반복될 수 있다.
광학 메모리 소자(900)는 또한, 메타 구조체(920)에 전압을 인가하는 전압 인가부(950), 전압 인가부(950)에서 메타 구조체(920)에 인가할 전압을 제어하는 제어부(970)를 포함한다. 제어부(970)는 제1 양자 이미터(QE1) 또는 제2 양자 이미터(QE2)가 특정 광학 상태로 여기된 상태에서, 메타 구조체(920)의 광학적 밴드갭(optical bandgap)이 변경되도록, 인가 전압을 제어할 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하여, 광학 메모리 소자(900)의 메모리 동작을 살펴보기로 한다. 도 14를 참조하면, 제1 양자 이미터(QE1)가 여기 상태에 있다가 바닥 상태로 떨어지며 광신호를 방출한다. 방출된 광신호에 의해 제2 양자 이미터 (QE2)가 여기된다. 제2 양자 이미터(QE2)가 여기된 광학 상태는, 예를 들어, 도 15의 왼쪽 그래프와 같은 위치를 점할 수 있다. 즉, 제2 양자 이미터(QE2)는 허용된 여기 상태, 즉, 그래프에서 빗금친 영역 내의 어느 한 상태를 점할 수 있다. 이 상태는 메타 구조체(920)에 소정 전압이 인가된 상태일 수 있고, 전압이 인가되지 않은 상태일 수도 있다. 다음, 메타 구조체(920)에 증가된 바이어스 전압이 인가된다. 이 때 인가되는 전압은, 제2 양자 이미터(QE2)가 위치한 영역을 광학적 밴드갭 영역으로 변화시키는 전압이다. 바이어스 전압의 증가에 따라, 메타 구조체(920)의 밴드 구조는 도 15의 우측 그래프와 같이 변경될 수 있고, 제2 양자 이미터(QE2)는 밴드갭 영역에 놓인 상태가 된다. 이 상태에서, 제2 양자 이미터(QE2)는 바닥 상태로 전이하며 광에너지를 방출하는 것이 허용되지 않으며, 이는, 제2 양자 이미터(QE2)가 decay될 수 있는 모든 광학적 상태가 사라진 상태이기 때문이다. 따라서, 제2 양자 이미터(QE2)는 메타 구조체(920)에의 인가 전압이 밴드갭에 대응하는 한, 그 양자 상태를 보존하며, 여기 상태에 계속 머물게 된다.
상술한 설명은 인가되는 바이어스 전압을 증가시킴에 따라 제2 양자 이미터(QE2) 주변의 메타 구조체(920)의 밴드갭 형태가 변경되고 제2 양자 이미터(QE2) 의 양자 상태가 보존되는 것으로 설명하였지만, 이는 예시적인 것이다. 인가되는 바이어스 전압을 초기보다 감소시킴으로써 제2 양자 이미터(QE2)의 양자 상태가 보존되는 것으로 동작할 수도 있다.
상술한 메타 구조체가 적용될 수 있는 광학 소자는 몇가지를 예시하여 설명하였으나, 이외에도, 다양한 광학 소자, 예를 들어, 편광자(polarizer), 편광 소거 모듈(polarization cleanup module), 광학 필터(optical filter), 센서(sensor), 등에 적용될 수 있다.
지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었다. 그러나, 이러한 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 설명에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이다. 이는 다양한 다른 변형이 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.
10.. 금속층 20.. 유전체층
30.. 활성층 32, 36.. 캐리어 축적층
34.. 백그라운드층 100, 320, 520, 720, 920.. 메타구조체
300, 500.. 가변 광학 소자 700.. 디스플레이 장치
710.. 제1편광판 720..하부 기판
730, 530.. 회로기판 750..광변조부
760.. 상부 기판 770..컬러 필터
790.. 제2편광판 900.. 광학 메모리 소자
30.. 활성층 32, 36.. 캐리어 축적층
34.. 백그라운드층 100, 320, 520, 720, 920.. 메타구조체
300, 500.. 가변 광학 소자 700.. 디스플레이 장치
710.. 제1편광판 720..하부 기판
730, 530.. 회로기판 750..광변조부
760.. 상부 기판 770..컬러 필터
790.. 제2편광판 900.. 광학 메모리 소자
Claims (20)
- 서로 이격 배치된 복수의 금속층;
상기 복수의 금속층과 이격 배치되며, 전기 신호에 따라 캐리어 농도가 가변되는 활성층;
서로 이격 배치되고, 일면은 상기 복수의 금속층 중 어느 하나와 접하고, 다른 일면은 상기 활성층과 접하는, 복수의 유전체층;을 포함하는, 메타 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 활성층과 상기 복수의 금속층 사이에 전압을 인가하는 전압 인가부;를 더 포함하는, 메타 구조체. - 제2항에 있어서,
상기 전압 인가부는 상기 활성층에 대해 상기 복수의 금속층에 동일한 전압을 인가하는, 메타 구조체. - 제2항에 있어서,
상기 활성층과 상기 복수의 금속층 사이에 전압이 인가되면,
상기 활성층의 영역 중 상기 복수의 유전체층과 접하는 양단에 전하 밀도가 가변되는 캐리어 축적층이 형성되는, 메타 구조체. - 제2항에 있어서,
상기 활성층은 투명 전도성 산화물, 질화물, 또는 도핑된 반도체 물질을 포함하는, 메타 구조체. - 제1항에 있어서,
상기 유전체층은 SiO2, Al2O3, HfO2, HfSiO4, 전이금속 산화물, electrochromic 폴리머 중 어느 하나를 포함하는, 메타 구조체 - 제4항에 있어서,
상기 유전체층의 절연파괴 전기장(dielectric breakdown electric field, Ebr)과 DC 유전상수(kdiel)은 다음 조건을 만족하는, 메타 구조체.
여기서, N은 상기 캐리어 축적층의 캐리어 농도, e는 전자의 전하량, ε0는 진공의 유전율, d는 상기 활성층의 Debye length이다. - 제1항에 있어서,
상기 금속층은 Cu, Al, Ni, Fe, Co, Zn, Ti, Ru, Rh, Pd, Pt, Ag, Os, Ir, Au, TiN 중 어느 하나를 포함하는, 메타 구조체. - 제1항의 메타 구조체;
상기 활성층과 복수의 금속층 사이에 전압을 인가하는 전압 인가부; 및
상기 메타 구조체에서 제어하고자 하는 광학적 성질에 따라 상기 전압 인가부에서 상기 활성층과 상기 복수의 금속층 사이에 인가할 전압을 제어하는 제어부;를 포함하는, 가변 광학 소자. - 제9항에 있어서,
상기 제어부는
상기 메타 구조체의 복굴절성이 가변되도록, 인가 전압을 제어하는, 가변 광학 소자. - 제9항에 있어서,
상기 제어부는
상기 메타 구조체의 이색성이 가변되도록, 인가 전압을 제어하는, 가변 광학 소자. - 제9항에 있어서,
상기 제어부는
상기 메타 구조체의 광학적 밴드갭이 가변되도록, 인가 전압을 제어하는, 가변 광학 소자. - 제9항에 있어서,
이차원적으로 배열된 복수의 메타 구조체를 포함하고,
상기 복수의 메타 구조체 각각에 전압을 인가하기 위한 회로 요소를 구비하는 회로 기판;을 더 포함하는, 가변 광학 소자. - 제13항에 있어서,
상기 메타 구조체의 이상 광축(extraordinary axis)은 상기 이차원적 배열이 형성하는 면 방향과 나란한, 가변 광학 소자. - 제13항에 있어서,
상기 메타 구조체의 이상 광축(extraordinary axis)은 상기 이차원적 배열이 형성하는 면 방향과 수직인, 가변 광학 소자. - 제1편광판이 구비된 제1기판;
제2편광판이 구비된 제2기판;
상기 제1기판과 상기 제2기판 사이에 배치되며, 제1항의 메타 구조체 복수개가 2차원적으로 배열된 광 변조부;
상기 복수의 메타 구조체 각각에 전압을 인가하기 위한 회로 요소를 구비하는 회로 기판;을 포함하는, 디스플레이 장치. - 제16항에 있어서,
상기 광 변조부에서 변조할 광을 제공하는 백라이트 유닛;을 더 포함하는, 디스플레이 장치. - 제1항의 메타 구조체:
상기 메타 구조체에 인접하게 배치되어, 광에너지를 서로 주고 받을 수 있는 제1 및 제2 양자 이미터; 및
상기 메타 구조체의 광학적 밴드갭을 제어하는 전압을 상기 메타 구조체에 인가하는 제어부;를 포함하는 광학 메모리 소자. - 제18항에 있어서,
상기 제1 및 제2 양자이미터는 상기 메타 구조체 상에 배치되거나, 또는, 상기 메타 구조체 내에 임베드된, 광학 메모리 소자. - 제18항에 있어서,
상기 제어부는
상기 제2 양자 이미터가 상기 제1 양자 이미터의 상태 변화에 따라 방출되는 광에너지에 의해 여기될 때, 상기 메타 구조체에 제1전압을 인가하고,
상기 제2 양자 이미터가 여기된 상태에서, 상기 제1전압과 다른 제2 전압을 상기 메타 구조체에 인가하는, 광학 메모리 소자.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US15/233,036 US9851589B2 (en) | 2015-08-10 | 2016-08-10 | Meta-structure and tunable optical device including the same |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201562203044P | 2015-08-10 | 2015-08-10 | |
| US62/203,044 | 2015-08-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170018765A KR20170018765A (ko) | 2017-02-20 |
| KR102529893B1 true KR102529893B1 (ko) | 2023-05-08 |
Family
ID=58265251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160068110A KR102529893B1 (ko) | 2015-08-10 | 2016-06-01 | 메타 구조체 및 이를 포함하는 가변 광학 소자 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102529893B1 (ko) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109428174A (zh) * | 2017-08-31 | 2019-03-05 | 深圳光启尖端技术有限责任公司 | 一种超材料 |
| KR102257565B1 (ko) | 2020-02-19 | 2021-05-27 | 한국세라믹기술원 | 샌드위치형 메타구조체의 제조방법 |
| KR102627563B1 (ko) * | 2021-02-10 | 2024-01-24 | 한국과학기술원 | 고변조 메타물질 구조체 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050018301A1 (en) | 2003-06-10 | 2005-01-27 | Noboru Uehara | Optical element and optical add-drop module |
| US20120097949A1 (en) | 2009-03-29 | 2012-04-26 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Vertical organic field effect transistor and method of its manufacture |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7440157B2 (en) * | 2006-03-02 | 2008-10-21 | Fury Technologies Corporation | Optically addressed spatial light modulator and method |
| KR101955332B1 (ko) * | 2012-02-22 | 2019-05-30 | 삼성전자주식회사 | 플라즈모닉 변조기 및 이를 채용한 광학장치 |
| KR102374119B1 (ko) * | 2015-02-03 | 2022-03-14 | 삼성전자주식회사 | 게이트 구조를 포함하는 광 변조 소자 |
-
2016
- 2016-06-01 KR KR1020160068110A patent/KR102529893B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050018301A1 (en) | 2003-06-10 | 2005-01-27 | Noboru Uehara | Optical element and optical add-drop module |
| US20120097949A1 (en) | 2009-03-29 | 2012-04-26 | Technion Research And Development Foundation Ltd. | Vertical organic field effect transistor and method of its manufacture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20170018765A (ko) | 2017-02-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9851589B2 (en) | Meta-structure and tunable optical device including the same | |
| US10288977B2 (en) | Electromagnetic waveguide transmission modulation device | |
| Liu et al. | Vanadium dioxide-assisted broadband tunable terahertz metamaterial absorber | |
| WO2018059083A1 (zh) | 显示面板和显示装置 | |
| KR100452859B1 (ko) | 밴드갭 조절을 이용한 광조절장치 및 광결정 디스플레이 | |
| US5155617A (en) | Electro-optic attenuated total internal reflection modulator and method | |
| WO2018215784A1 (en) | Method of defining an optical filter element and optical device comprising a filter structure | |
| CN109375390B (zh) | 一种基于石墨烯的电光调制器 | |
| KR102529893B1 (ko) | 메타 구조체 및 이를 포함하는 가변 광학 소자 | |
| Buchnev et al. | Observing and controlling a Tamm plasmon at the interface with a metasurface | |
| JP2015062066A (ja) | 光学的メタポラライザ・デバイス | |
| Razi et al. | Tunable photonic crystal wavelength sampler with response in terahertz frequency range | |
| Qiu et al. | All-dielectric multifunctional transmittance-tunable metasurfaces based on guided-mode resonance and ENZ effect | |
| He et al. | Reflection chromaticity of cholesteric liquid crystals with sandwiched periodical isotropic defect layers | |
| Ali | Plasmon-polariton gap and associated phenomenon of optical bistability in photonic hypercrystals | |
| Shirin et al. | Tunable lateral shift of the reflected optical beams from a nanocomposite structurally chiral medium | |
| Maruthiyodan Veetil et al. | Nanoantenna induced liquid crystal alignment for high performance tunable metasurface | |
| Jamshidi-Ghaleh et al. | External tunability of optical filter in symmetric one-dimensional photonic crystals containing ferroelectric and ITO material defect | |
| Alihosseini et al. | Design and analysis of a tunable liquid crystal switch/filter with metallic nano-slits | |
| Gorkunov et al. | Metamaterials tunable with liquid crystals | |
| Chen et al. | Liquid crystal based tunable plasmonic induced reflection in MIM waveguide coupled with a disk resonator | |
| US10481433B1 (en) | Dynamic optical and RF devices based on structured plasmonics and liquid crystal hybrids | |
| Shirin et al. | Electrically controlled lateral shift of the reflected optical beams from a nanocomposite structurally chiral medium | |
| US20240045272A1 (en) | Electromagnetic wave control apparatus | |
| Nasari et al. | Electrically tunable light focusing via a plasmonic lens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |