KR20180097116A - Metatronic circuit structure and method for fabricating the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 메타트로닉 회로 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metatronic circuit structure and a method of manufacturing the same.
메타트로닉 회로는, 전기 신호를 제어하는 전기 회로와 달리, 광 신호를 제어하는 회로이다. 예를 들어, 메타트로닉 회로는 전기 회로의 저항, 인덕터, 및 커패시터에 각각 대응하는 광 저항, 광 인덕터, 및 광 커패시터를 포함할 수 있다. 저항, 인덕터, 및 커패시터를 이용하여 전기 신호에 대한 필터(예를 들어, 밴드 패스 필터(band pass filter)를 제작할 수 있는 것과 같이, 상기 광 저항, 광 인덕터, 및 광 커패시터를 이용하여 광 신호에 대한 필터를 제작할 수 있다. 메타트로닉스 회로 구조체는 상기 메타트로닉 회로를 구현하기 위한 구조체일 수 있다.A metatronic circuit is a circuit for controlling an optical signal, unlike an electrical circuit for controlling an electrical signal. For example, the metatronic circuit may include a photoresistor, a phototouch inductor, and a photocapacitor, each corresponding to a resistance of an electrical circuit, an inductor, and a capacitor. (For example, a band pass filter can be fabricated using a resistor, an inductor, and a capacitor), the optical resistance, the optical inductor, and the optical capacitor The metatronic circuit structure may be a structure for implementing the metatronic circuit.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 메타트로닉 회로 구조체의 집적도 특성을 개선하는 것에 있다. An object of the present invention is to improve the degree of integration of a metatronic circuit structure.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 개시에 한정되지 않는다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above disclosure.
상기 과제를 해결하기위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체는 기판; 상기 기판 상에서, 제1 방향으로 배열되는 제1 광 구조체들; 상기 제1 광 구조체들 사이에 각각 배치되는 제2 광 구조체들; 및 상기 제1 광 구조체들 상에 각각 제공되는 제3 광 구조체들을 포함하되, 상기 제2 및 제3 광 구조체들의 각각은 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함하되, 상기 제1 내지 제3 광 구조체들의 각각의 두께 및 폭은, 적외선 영역의 파장 이하이고 0보다 큰 값을 가질 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, a metatronic circuit structure includes a substrate; First optical structures arranged on the substrate in a first direction; Second optical structures disposed between the first optical structures, respectively; And third optical structures each provided on the first optical structures, wherein each of the second and third optical structures includes a material whose real number of permittivity is a negative number, wherein the first through third optical structures The thickness and the width of each of the infrared rays may be equal to or less than the wavelength of the infrared region and have a value larger than zero.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 광 구조체들의 각각의 두께는 제1 광 구조체들의 각각의 두께보다 작을 수 있다.In exemplary embodiments, the thickness of each of the second optical structures may be less than the thickness of each of the first optical structures.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 광 구조체들의 각각의 상면은 상기 제1 광 구조체들의 각각의 상면보다 낮은 준위에 배치될 수 있다.In exemplary embodiments, the top surface of each of the second optical structures may be disposed at a lower level than the top surface of each of the first optical structures.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 광 구조체들의 각각의 두께와 제3 광 구조체들의 각각의 두께는 서로 동일할 수 있다.In exemplary embodiments, the thickness of each of the second optical structures and the thickness of each of the third optical structures may be equal to each other.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 광 구조체들은 각각 서로 다른 폭들을 가질 수 있다.In exemplary embodiments, the second optical structures may each have different widths.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 광 구조체들은 각각 서로 다른 두께들을 가질 수 있다.In exemplary embodiments, the second optical structures may each have different thicknesses.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 광 구조체들은 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the first optical structures may comprise a material in which the real part of the dielectric constant is positive.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 광 구조체들은 SiO2 및 TiO2 중 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the first optical structures may comprise at least one selected from SiO2 and TiO2.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 광 구조체들은 상변화 물질을 포함하되, 상기 제1 광 구조체들은 상기 상변화 물질의 상에 따라 변하는 유전율을 가질 수 있다.In exemplary embodiments, the first optical structures include a phase change material, wherein the first optical structures may have a dielectric constant that varies with an image of the phase change material.
예시적인 실시예들에 있어서, 제1 광 구조체들은 VO2 또는 GeSbTe를 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the first optical structures may include VO2 or GeSbTe.
예시적인 실시예들에 있어서, 제2 및 제3 광 구조체들은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide, ITO), 및 알루미늄 도핑된 산화아연(Al-doped ZnO, AZO)에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.In the exemplary embodiments, the second and third optical structures may be formed of Ag, Al, Au, Pt, Indium-Tin-Oxide (ITO) , And Al-doped ZnO (AZO).
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 및 제3 광 구조체들의 각각은 차례로 적층된 제1 막, 제2 막, 및 제3 막을 포함하되, 상기 제1 및 제3 막들은 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함하고, 상기 제2 막은 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, each of the second and third optical structures includes a first film, a second film, and a third film that are sequentially stacked, wherein the first and third films have a negative real part of permittivity, And the second film may comprise a material having a positive real part of the dielectric constant.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 광 구조체들과 상기 기판의 상면 사이에 개재되는 연결막을 더 포함하되, 상기 연결막은 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함하고, 상기 제1 광 구조체들과 상기 연결막은 단일 구조체일 수 있다.In exemplary embodiments, the device further comprises a coupling film interposed between the second optical structures and the top surface of the substrate, wherein the coupling film comprises a material having a positive real part of permittivity, The connecting membrane can be a single structure.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 광 구조체들과 상기 연결막은 동일한 물질을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the first optical structures and the coupling membrane may comprise the same material.
상기 과제를 해결하기위한 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체 제조 방법은 기판 상에 예비 광 구조체 막을 형성하는 것; 상기 예비 광 구조체 막을 패터닝하여 제1 광 구조체들을 형성하는 것; 상기 제1 광 구조체들 사이에 제2 광 구조체들을 각각 형성하는 것; 및 상기 제1 광 구조체들 상에 제3 광 구조체들을 각각 형성하는 것을 포함하되, 상기 예비 광 구조체 막 및 상기 제1 광 구조체들은 유전율(permittivity)의 실수부가 양수인 물질을 포함하고, 상기 제2 광 구조체들은 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함하며, 상기 제1 내지 제3 광 구조체들의 각각의 두께는, 적외선 영역의 파장 이하이고 0보다 큰 값을 갖고, 상기 제1 내지 제3 광 구조체들의 각각의 폭은 상기 적외선 영역의 파장 이하이고 0보다 큰 값을 가질 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, there is provided a method of fabricating a metatronic circuit structure, including: forming a preliminary optical structure film on a substrate; Patterning the preliminary optical structure film to form first optical structures; Forming second optical structures between the first optical structures, respectively; And forming third optical structures on the first optical structures, wherein the preliminary optical structure film and the first optical structures each comprise a material having a positive real number of permittivity, Wherein the thicknesses of the first to third optical structures are equal to or less than the wavelength of the infrared region and have a value larger than 0, and each of the first to third optical structures May be less than or equal to the wavelength of the infrared region and may have a value greater than zero.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 예비 광 구조체 막을 패터닝하는 것은, 상기 예비 광 구조체 막의 하부를 남기는 것을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, patterning the preliminary light structure film may include leaving a bottom portion of the preliminary light structure film.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 예비 광 구조체 막을 패터닝하는 것은, 상기 예비 광 구조체 막의 일부를 제거하여 상기 기판의 상기 상면을 노출하는 것을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, patterning the preliminary light structure film may include exposing the top surface of the substrate by removing a portion of the preliminary light structure film.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 예비 광 구조체 막을 패터닝하는 것은, 나노 임프린팅(nano imprinting) 공정을 수행하는 것에 의해 상기 예비 광 구조체 막의 일부를 제거하는 것 포함할 수 있다In exemplary embodiments, patterning the preliminary light structure film may include removing a portion of the preliminary light structure film by performing a nano imprinting process
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 광 구조체들을 형성하는 것 및 상In exemplary embodiments, forming the second optical structures and forming
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 메타트로닉 회로 구조체의 집적도가 최대화될 수 있다. According to exemplary embodiments of the present invention, the degree of integration of the metatronic circuit structure can be maximized.
다만, 본 발명의 효과는 상기 개시에 한정되지 않는다.However, the effect of the present invention is not limited to the above disclosure.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I'단면을 따른 단면도이다.
도 3는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 작동예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 도 3의 메타트로닉 회로 구조체를 통과한 전자기파에 대한 시뮬레이션 결과 그래프이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다.
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다.
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 단면도이다. 1 is a perspective view of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'of FIG.
3 is a conceptual diagram for explaining an operation example of a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention.
4 is a graph of simulation results for electromagnetic waves passing through the metatronic circuit structure of FIG.
5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention.
6 and 7 are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention.
8 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention.
9 is a cross-sectional view corresponding to line I-I 'of FIG. 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
10 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention.
Figure 11 is a cross-sectional view corresponding to line I-I 'of Figure 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
12 is a cross-sectional view corresponding to section I-I 'of FIG. 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
Figure 13 is a cross-sectional view corresponding to line I-I 'of Figure 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
Figure 14 is a cross-sectional view corresponding to line I-I 'of Figure 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
15 is a cross-sectional view of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. In order to fully understand the structure and effect of the technical idea of the present invention, preferred embodiments of the technical idea of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be implemented in various forms and various modifications may be made. It is to be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in many other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 블록도 및/또는 개념도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다. The same reference numerals denote the same elements throughout the specification. The embodiments described herein will be described with reference to block diagrams and / or conceptual diagrams that are ideal illustrations of the technical spirit of the present invention. In the drawings, the thickness of the regions is exaggerated for an effective description of the technical content. Thus, the regions illustrated in the figures have schematic attributes, and the shapes of the regions illustrated in the figures are intended to illustrate specific types of regions of the elements and are not intended to limit the scope of the invention. Although various terms have been used in the various embodiments of the present disclosure to describe various elements, these elements should not be limited by these terms. These terms have only been used to distinguish one component from another. The embodiments described and exemplified herein also include their complementary embodiments.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I'단면을 따른 단면도이다. 1 is a perspective view of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line I-I 'of FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(100), 기판(100) 상에 교대로 배열된 제1 광 구조체(210)와 제2 광 구조체(310), 및 상기 제1 광 구조체(210) 상에 제공된 제3 광 구조체(320)를 포함하는 메타트로닉 회로 구조체(10)가 제공될 수 있다. Referring to FIGS. 1 and 2, a
기판(100)의 상면(102) 상에 이하에서 설명되는 광 구조체들이 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(100)은 실리콘(Si) 및 실리콘 다이옥사이드(SiO2) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. On the
기판(100) 상에 제1 광 구조체들(210)이 제공될 수 있다. 제1 광 구조체들(210)은, 기판(100)의 상면(102)에 평행한 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제1 광 구조체들(210)은 제1 방향(D1)으로 연장되는 사각 막대(rod) 형상으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. First
제1 광 구조체들(210)의 각각의 제1 두께(t1) 및 제1 폭(w1)은 적외선 영역의 파장과 같거나 그보다 짧을 수 있다. 본 명세서에서, 광 구조체의 두께는 기판(100)의 상면(102)에 수직한 제2 방향(D2)을 따른 광 구조체의 크기를 지칭하는 것이고, 광 구조체의 폭은 기판(100)의 상면(102)에 평행하고 제1 방향(D1)과 교차하는 제3 방향(D3)을 따른 광 구조체의 크기를 지칭하는 것이다. The first thickness t1 and the first width w1 of each of the first
제1 광 구조체들(210)은, 상기 제1 광 구조체들(210)에 입사하는 전자기파에 대해 유전율(permittivity)의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다. 상기 제1 광 구조체들(210)의 유전율의 실수부는 상기 제1 광 구조체들(210)에 입사하는 전자기파의 진동수에 의존하는 값일 수 있다. 예를 들어, 제1 광 구조체들(210)은 적외선 또는 가시광선에 대해 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 광 구조체들(210)은 실리콘다이옥사이드(SiO2) 및 티타늄다이옥사이드(TiO2) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first
제1 광 구조체들(210)은 제3 방향(D3)으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 광 구조체들(210)은 제3 방향(D3)을 따라 서로 일정한 간격으로 이격될 수 있다. The first
제2 광 구조체들(310)은 제1 광 구조체들(210) 사이에 제공될 수 있다. 제2 광 구조체들(310)은, 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제2 광 구조체들(310)은 제1 방향(D1)으로 연장되는 사각 막대 형상으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. The second
제2 광 구조체들(310)의 각각의 제2 두께(t2) 및 제2 폭(w2)은 적외선 영역의 파장과 같거나 그보다 짧을 수 있다. 제2 두께(t2)는 제1 두께(t1)보다 작을 수 있다. 제2 광 구조체들(310)의 상면은 제1 광 구조체들(210)의 상면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 제2 광 구조체들(310)은 제1 광 구조체들(210)의 하부와 수평적으로 중첩될 수 있다. 제2 광 구조체들(310)은 제1 광 구조체들(210)의 상부의 양 측면들을 노출할 수 있다. 다만, 상기 제2 두께(t2)는 예시적으로 도시된 것이다. 제2 두께(t2)는 필요에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 제2 두께(t2)는 제1 두께(t1)와 실질적으로 동일할 수 있다. The second thickness t2 and the second width w2 of each of the second
제2 광 구조체들(310)은, 상기 제2 광 구조체들(310)에 입사하는 전자기파에 대해 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 광 구조체들(310)의 유전율의 실수부는 상기 제2 광 구조체들(310)에 입사하는 전자기파의 진동수에 의존하는 값일 수 있다. 예를 들어, 제2 광 구조체들(310)은 적외선 영역의 진동수 또는 가시광선 영역의 진동수에 대해 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 광 구조체들(310)은 금속(예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt) 등) 및 투명전극 물질(예를 들어, 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide, ITO), 알루미늄 도핑된 산화아연(Al-doped ZnO, AZO) 등) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. The second
제2 광 구조체들(310)은 제3 방향(D3)을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 제1 광 구조체들(210)은 제3 방향(D3)을 따라 서로 일정한 간격으로 이격될 수 있다. 제2 광 구조체들(310)은 제1 광 구조체들(210) 사이의 기판(100)의 상면(102)을 덮을 수 있다. The second
제3 광 구조체들(320)은 제1 광 구조체들(210) 상에 각각 제공될 수 있다. 제3 광 구조체들(320)은, 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제3 광 구조체들(320)은 제1 방향(D1)으로 연장되는 사각 막대 형상으로 도시되었지만, 이는 예시적인 것이다. The third
제3 광 구조체들(320)의 각각의 제3 두께(t3) 및 제3 폭(w3)은 적외선 영역의 파장과 같거나 그보다 짧을 수 있다. 제3 두께(t3)는 제1 두께(t1)보다 작을 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제3 두께(t3)는 제2 두께(t2)와 실질적으로 동일할 수 있다. 제3 두께(t3)는 필요에 따라 조절될 수 있다. The third thickness t3 and the third width w3 of each of the third
제3 광 구조체들(320)은, 상기 제3 광 구조체들(320)에 입사하는 전자기파에 대해 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함할 수 있다. 상기 제3 광 구조체들(320)의 유전율의 실수부는 상기 제3 광 구조체들(320)에 입사하는 전자기파의 진동수에 의존하는 값일 수 있다. 예를 들어, 제3 광 구조체들(320)은 적외선 영역의 진동수 또는 가시광선 영역의 진동수에 대해 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제3 광 구조체들(320)은 금속(예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt) 등) 및 투명전극 물질(예를 들어, 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide, ITO), 알루미늄 도핑된 산화아연(Al-doped ZnO, AZO) 등) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다. The third
제3 광 구조체들(320)은 제3 방향(D3)을 따라 배열될 수 있다. 예를 들어, 제3 광 구조체들(320)은 제3 방향(D3)을 따라 서로 일정한 간격으로 이격될 수 있다. 제3 광 구조체들(320)은 제1 광 구조체들(210)의 상면들을 각각 덮을 수 있다. 제3 광 구조체들(320)은 제2 광 구조체들(310)로부터 이격될 수 있다. The third
상기 제1 광 구조체(210)는 광 커패시터로 작동할 수 있다. 이때, 제1 폭(w1)이 클수록, 그리고 제1 두께(t1)가 작을수록, 광 커패시턴스가 클 수 있다. 상기 제2 및 제3 광 구조체들(310, 320)의 각각은 광 인덕터와 광 저항이 병렬 연결된 하나의 소자로 작동할 수 있다. 이때, 제2 및 제3 광 구조체들(310, 320)의 각각의 폭(제2 폭(w2) 및 제3 폭(w3))이 작을수록, 그리고 제2 및 제3 광 구조체들(310, 320)의 각각의 두께(제2 두께(t2) 및 제3 두께(t3))가 클수록, 광 인덕턴스가 클 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 제1 내지 제3 광 구조체들(210, 310, 320)의 각각의 두께 및 폭을 조절하여, 요구되는 영역의 파장을 갖는 전자기파를 차단하거나 통과시키는 메타트로닉 회로 구조체가 제공될 수 있다. The first
일반적으로, 메타트로닉 회로 구조체는 2차원 상에서 배열된 광 구조체들로 형성되어, 집적도를 높이는 것에 한계가 있었다. 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체(10)는 3차원적으로 배열된 제1 내지 제3 광 구조체들(210, 310, 320)로 형성되어, 상기 메타트로닉 회로 구조체(10)의 집적도를 최대화할 수 있다. Generally, the metatronic circuit structure is formed of two-dimensional arranged optical structures, which has limitations in increasing the degree of integration. The
도 3는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 작동예를 설명하기 위한 개념도이다. 도 4는 도 3의 메타트로닉 회로 구조체를 통과한 전자기파에 대한 시뮬레이션 결과 그래프이다.3 is a conceptual diagram for explaining an operation example of a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention. 4 is a graph of simulation results for electromagnetic waves passing through the metatronic circuit structure of FIG.
도 3을 참조하면, 메타트로닉 회로 구조체(11)에 전자기파(1)가 입사할 수 있다. 상기 메타트로닉 회로 구조체(11)는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 메타트로닉 회로 구조체(10)의 일부일 수 있다. 예를 들어, 전자기파(1)는 적외선 또는 가시광선일 수 있다. 전자기파(1)는 제2 방향(D2)에 반대되는 방향을 따라 기판(100)의 상면(102)으로 진행할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 전자기파(1)의 전기장은 제3 방향(D3)을 따라 진동할 수 있다. 제1 및 제3 광 구조체들(210, 320)은 기판(100)의 상면(102)으로 진행하는 전자기파에 대해 서로 병렬 연결될 수 있고, 제1 및 제2 광 구조체들(210, 310)은 제3 방향(D3)을 따라 진동하는 전기장에 대해 서로 직렬 연결될 수 있다. Referring to FIG. 3, the
다른 예시적인 실시예들에서, 전자기파(1)의 전기장은 제1 방향(D1)을 따라 진동할 수 있다. 제1 및 제2 광 구조체들(210, 310)은 제1 방향(D1)을 따라 진동하는 전기장에 대해 서로 병렬 연결될 수 있다. In other exemplary embodiments, the electric field of the
도 4를 참조하면, 메타트로닉 회로 구조체(11)에 대한 전자기파(1)의 투과율을 확인할 수 있다. 전자기파(1)의 투과율은 전자기파(1)의 파장에 따라 달라짐을 알 수 있다. 구체적으로, 메타트로닉 회로 구조체(11)는 약 1000 나노미터(nm) 내지 약 3000 나노미터(nm)의 파장을 갖는 전자기파(근적외선)에 대해 LC 공진 회로 특성(대역 차단 필터 특성)을 보였다. Referring to FIG. 4, the transmittance of the
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 6 및 도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 5 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention. 6 and 7 are cross-sectional views illustrating a method of fabricating a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention.
도 5 및 도 6을 참조하면, 기판(100)이 제공될 수 있다. 기판(100)은, 예를 들어, 실리콘(Si), 실리콘 다이옥사이드(SiO2), 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 5 and 6, a
기판(100) 상에 예비 제1 광 구조체 막(20)이 형성될 수 있다.(S10) 예비 제1 광 구조체 막(20)은 유전율(permittivity)의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다. 예비 제1 광 구조체 막(20)의 유전율의 실수부는 예비 제1 광 구조체 막(20)에 입사하는 전자기파의 진동수에 의존하는 값일 수 있다. 예를 들어, 예비 제1 광 구조체 막(20)은 적외선 영역의 진동수 또는 가시광선 영역의 진동수에 대해 그 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예비 제1 광 구조체 막(20)은 실리콘다이옥사이드(SiO2) 및 티타늄다이옥사이드(TiO2) 및 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 예비 제1 광 구조체 막(20)은 증착 공정을 통해 형성될 수 있다.The preliminary first
예비 제1 광 구조체 막(20) 상에 마스크 패턴들(30)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 마스크 패턴들(30)은 포토레지스트를 포함할 수 있다.
도 5 및 도 7을 참조하면, 상기 예비 제1 광 구조체 막(20)이 패터닝되어, 제1 광 구조체들(210)이 형성될 수 있다.(S20) 예비 제1 광 구조체 막(20)을 패터닝하는 것은 도 7을 참조하여 설명된 마스크 패턴들(30)을 식각 마스크로 이용한 식각 공정을 포함할 수 있다. 상기 식각 공정 후 마스크 패턴들(30)은 제거될 수 있다.5 and 7, the preliminary first
도 5 및 도 2를 참조하면, 기판(100) 및 제1 광 구조체(210) 상에 각각 제2 광 구조체(310) 및 제3 광 구조체(320)가 형성될 수 있다.(S30) 상기 제2 및 제3 광 구조체들(310, 320)을 형성하는 것은 증착 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 증착 공정은 전자빔 증착 공정(E-beam evaporation)을 포함할 수 있다. 5 and 2, the second
본 발명의 개념에 따르면, 간단한 공정을 통해 메타트로닉 회로 구조체를 형성할 수 있다. According to the concept of the present invention, a metatronic circuit structure can be formed through a simple process.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 도 8을 참조하여 설명되는 예시적인 실시예는 예비 제1 광 구조체 막(20)을 패터닝하는 방법을 제외하면, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명된 예시적인 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다. 8 is a cross-sectional view illustrating a method of fabricating a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same contents as those described with reference to Figs. 6 and 7 may not be described. The exemplary embodiment described with reference to Fig. 8 can be substantially the same as the exemplary embodiment described with reference to Figs. 6 and 7, except for the method of patterning the preliminary first
도 8을 참조하면, 도 6을 참조하여 설명된 예비 제1 광 구조체 막(20)이 패터닝되어, 제1 광 구조체들(210)이 형성될 수 있다. 도 7을 참조하여 설명된 것과 달리, 예비 제1 광 구조체 막(20)을 패터닝하는 것은 나노임프린팅(nano imprinting) 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 예비 제1 광 구조체 막(20)은 스탬프(40)에 의해 압착되어, 제1 광 구조체들(210)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 8, the preliminary first
도 5 및 도 2를 다시 참조하면, 기판(100) 및 제1 광 구조체(210) 상에 각각 제2 및 제3 광 구조체들(310, 320)이 증착될 수 있다. 예를 들어, 상기 증착 공정은 전자빔 증착 공정(E-beam evaporation)을 포함할 수 있다. Referring again to FIGS. 5 and 2, second and third
본 발명의 개념에 따르면, 간단한 공정을 통해 메타트로닉 회로 구조체를 형성할 수 있다. According to the concept of the present invention, a metatronic circuit structure can be formed through a simple process.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 9 is a cross-sectional view corresponding to line I-I 'of FIG. 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same contents as those described with reference to Figs. 1 and 2 may not be described.
도 9를 참조하면, 기판(100), 기판(100) 상의 제1 광 구조체들(210), 및 제1 광 구조체들(210) 상의 제3 광 구조체들(320)을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체(12)가 제공될 수 있다. 기판(100), 제1 광 구조체들(210), 및 제3 광 구조체들(320)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일할 수 있다. 9, there is shown a lithographic apparatus including a
상기 제1 광 구조체들(210) 사이에 연결막들(212)이 제공될 수 있다. 연결막들(212)은 상기 제1 광 구조체들(210)의 하부에 수평적으로 중첩될 수 있다. 제1 광 구조체들(210) 및 연결막들(212)은 서로 연결된 단일 구조체일 수 있다. 즉, 제1 광 구조체들(210)과 연결막들(212)은 경계면 없이 서로 접할 수 있다.
연결막(212)은, 상기 연결막(212)에 입사하는 전자기파에 대해 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다. 상기 연결막(212)의 유전율의 실수부는 상기 연결막(212)에 입사하는 전자기파의 진동수에 의존하는 값일 수 있다. 예를 들어, 연결막(212)은 적외선 또는 가시광선에 대해 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연결막(212)은 실리콘다이옥사이드(SiO2) 및 티타늄다이옥사이드(TiO2) 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The
제2 광 구조체들(310)은 기판(100)의 상면(102) 상이 아닌 연결막들(212) 상에 제공되는 점을 제외하면, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 제2 광 구조체들(310)과 실질적으로 동일할 수 있다. 1 and 2, except that the second
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 8을 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 10 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same contents as those described with reference to Fig. 8 may not be described.
도 10을 참조하면, 도 6을 참조하여 설명된 예비 제1 광 구조체 막(20)이 나노 임프린팅되어, 제1 광 구조체들(210)이 형성될 수 있다. 도 8을 참조하여 설명된 것과 달리, 제1 광 구조체들(210) 사이에 예비 제1 광 구조체 막(20)의 일부가 남아, 연결막(212)이 형성될 수 있다. 연결막(212)은 제1 광 구조체들(210)과 단일 구조체를 형성할 수 있다. Referring to FIG. 10, the preliminary first
이후, 도 9에 도시된 바와 같이, 연결막(212)들 상에 제2 광 구조체들(310)이 각각 형성되고, 제1 광 구조체들(210) 상에 제3 광 구조체들(320)이 각각 형성될 수 있다. 제1 및 제3 광 구조체들(210, 320)을 형성하는 것은 증착 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 증착 공정은 전자빔 증착 공정(E-beam evaporation)을 포함할 수 있다. 9, second
본 발명의 개념에 따르면, 간단한 공정을 통해 메타트로닉 회로 구조체를 형성할 수 있다. According to the concept of the present invention, a metatronic circuit structure can be formed through a simple process.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 도 11을 참조하여 설명되는 예시적인 실시예는, 제1 및 제3 광 구조체들(210, 320)의 폭에 대한 내용을 제외하면, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 예시적인 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다. Figure 11 is a cross-sectional view corresponding to line I-I 'of Figure 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same contents as those described with reference to Figs. 1 and 2 may not be described. The exemplary embodiment described with reference to FIG. 11 is similar to the exemplary embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2, except for the widths of the first and third
도 11을 참조하면, 서로 다른 제1 폭들(w1)을 갖는 제1 광 구조체들(210)을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체(13)가 제공될 수 있다. 제1 광 구조체들(210)의 제1 두께들(t1)이 서로 동일한 경우, 제1 광 구조체(210)의 제1 폭(w1)이 클수록, 제1 광 구조체(210)의 광 커패시턴스는 커질 수 있다. 따라서, 제1 광 구조체들(210)의 각각이 요구되는 광 커패시턴스를 가지도록, 제1 폭들(w1)이 각각 조절될 수 있다. 예를 들어, 도시된 세 개의 제1 광 구조체들(210) 중 중간에 배치된 제1 광 구조체(210)의 광 커패시턴스가 가장 크고, 왼쪽에 배치된 제1 광 구조체(210)의 광 커패시턴스가 가장 작을 수 있다.Referring to FIG. 11, a
제3 광 구조체들(320)의 제3 폭들(w3)은 서로 다를 수 있다. 제3 광 구조체들(320)의 제3 두께(t3)가 동일한 경우, 제3 광 구조체(320)의 제3 폭(w3)이 클수록 제3 구조체(320)의 광 인덕턴스는 작아질 수 있다. 따라서, 제3 광 구조체들(320)의 각각이 요구되는 광 인덕턴스를 가지도록, 제3 폭들(w3)이 각각 조절될 수 있다. 예를 들어, 도시된 세 개의 제3 광 구조체들(320) 중 중간에 배치된 제3 광 구조체(320)의 광 인덕턴스가 가장 작고, 왼쪽에 배치된 제3 광 구조체(320)의 광 인덕턴스가 가장 클 수 있다.The third widths w3 of the third
본 발명의 개념에 따른 메타트로닉 회로 구조체(13)는 제1 광 구조체들(210) 및 제3 광 구조체들(320)의 각각의 폭이 조절되어, 요구하는 광 커패시턴스 및 광 인덕턴스를 얻을 수 있다. 제어할 수 있다. The
도 12는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 도 12를 참조하여 설명되는 예시적인 실시예는, 제1 및 제3 광 구조체들(210, 320)의 두께에 대한 내용을 제외하면, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 예시적인 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다. 12 is a cross-sectional view corresponding to section I-I 'of FIG. 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same contents as those described with reference to Figs. 1 and 2 may not be described. Except for the thicknesses of the first and third
도 12를 참조하면, 서로 다른 제1 두께들(t1)을 갖는 제1 광 구조체들(210)을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체(14)가 제공될 수 있다. 제1 광 구조체들(210)의 제1 폭들(w1)이 동일한 경우, 제1 광 구조체(210)의 제1 두께(t1)가 클수록 제1 광 구조체(210)의 광 커패시턴스는 작을 수 있다. 즉, 제1 광 구조체들(210)의 각각이 요구되는 광 커패시턴스를 가지도록, 제1 두께들(t1)이 각각 조절될 수 있다. 예를 들어, 도시된 세 개의 제1 광 구조체들(210) 중 가장 왼쪽에 배치된 제1 광 구조체(210)의 광 커패시턴스가 가장 작고, 가장 오른쪽에 배치된 제1 광 구조체(210)의 광 커패시턴스가 가장 클 수 있다.Referring to FIG. 12, a
본 발명의 개념에 따른 메타트로닉 회로 구조체(14)는 서로 다른 제1 두께들(t1)을 갖는 제1 광 구조체들(210)을 포함하여, 제1 광 구조체들(210)은 요구되는 광 커패시턴스를 가질 수 있다. The
도 13은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 도 13을 참조하여 설명되는 예시적인 실시예는, 제1 광 구조체(210) 대신 제공되는 제4 광 구조체들(220)를 제외하면, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 예시적인 실시예와 실질적으로 동일할 수 있다. Figure 13 is a cross-sectional view corresponding to line I-I 'of Figure 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same contents as those described with reference to Figs. 1 and 2 may not be described. Exemplary embodiments described with reference to FIG. 13 are similar to the exemplary embodiments described with reference to FIGS. 1 and 2, except for the fourth
도 13을 참조하면, 제4 광 구조체들(220)을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체(15)가 제공될 수 있다. 제4 광 구조체들(220)의 각각은 유전율이 변할 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제4 광 구조체들(220)은 상변화 물질(예를 들어, 바나듐다이옥사이드(VO2) 또는 저마늄안티모니텔루라이드(GeSbTe))을 포함 할 수 있다. 상기 상변화 물질의 유전율은 상에 따라 변할 수 있다. 제4 광 구조체들(220)의 유전율의 실수부가 양수가 되도록 상기 상변화 물질의 상이 제어될 경우, 제4 광 구조체들(220)은 광 커패시터의 기능을 가질 수 있다. 제4 광 구조체들(220)의 유전율의 실수부가 음수가 되도록 상기 상변화 물질의 상이 제어될 경우, 제4 광 구조체들(220)은 광 인덕터의 기능을 가질 수 있다. Referring to FIG. 13, a
본 발명의 개념에 따르면, 제4 광 구조체들(220)의 유전율을 제어하여, 메타트로닉 회로 구조체(15)에 광 인덕터 또는 광 커패시터를 제공할 수 있다.According to the concept of the present invention, the permittivity of the fourth
도 14는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 도 1의 I-I'단면에 대응하는 단면도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. Figure 14 is a cross-sectional view corresponding to line I-I 'of Figure 1 of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same contents as those described with reference to Figs. 1 and 2 may not be described.
도 14를 참조하면, 기판(100) 및 상기 기판(100)의 제1 광 구조체들(210)를 포함하는 메타트로닉 회로 구조체(16)가 제공될 수 있다. 상기 기판(100) 및 제1 광 구조체들(210)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 기판(100) 및 제1 광 구조체들(210)과 실질적으로 동일할 수 있다.Referring to FIG. 14, a
도 1 및 도 2에 도시된 것과 달리, 제2 및 제3 광 구조체들(310, 320) 대신 제5 광 구조체들(330)이 제공될 수 있다. 제5 광 구조체들(330)의 각각은 차례로 적층된 제1 막(332), 제2 막(334), 및 제3 막(336)을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에서, 상기 제1 및 제3 막들(332, 336)은 유전율의 실수부가 음수인 막들이고, 상기 제2 막(334)은 유전율의 실수부가 양수인 막일 수 있다. 따라서, 제1 및 제3 막들(332, 336)은 광 인덕터의 기능을 가질 수 있고, 제2 막(334)은 광 커패시터의 기능을 가질 수 있다. 1 and 2, the fifth
본 발명의 개념에 따른 제1 내지 제3 막들(332, 334, 336)의 두께들(t1, t2, t3)이 제어되어, 제5 광 구조체들(330)의 광 인덕턴스 및 광 커패시턴스를 조절할 수 있다. 결과적으로, 메타트로닉 회로 구조체(16)의 광 커패시턴스들 및 광 인덕턴스들이 제어될 수 있다. The thicknesses t1, t2 and t3 of the first to
도 15는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체의 단면도이다. 설명의 간결함을 위하여, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 것과 실질적으로 동일한 내용은 설명되지 않을 수 있다. 15 is a cross-sectional view of a metatronic circuit structure in accordance with exemplary embodiments of the present invention. For brevity of description, substantially the same contents as those described with reference to Figs. 1 and 2 may not be described.
도 15를 참조하면, 기판(100) 및 상기 기판(100)의 제6 광 구조체들(230)을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체(17)가 제공될 수 있다. 상기 기판(100)은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 기판(100)과 실질적으로 동일할 수 있다.Referring to FIG. 15, a
제6 광 구조체들(230)은 제2 방향(D2)을 따라 테이퍼질 수 있다. 제6 광 구조체들(230)의 각각은 경사진 한 쌍의 측면들을 가질 수 있다. 제6 광 구조체들(230)은, 제6 광 구조체들(230)에 입사하는 전자기파에 대해 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다. 상기 제6 광 구조체들(230)의 유전율의 실수부는 상기 제6 광 구조체들(230)에 입사하는 전자기파의 진동수에 의존하는 값일 수 있다. 예를 들어, 제6 광 구조체들(230)은 적외선 영역의 진동수 또는 가시광선 영역의 진동수에 대해 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제6 광 구조체들(230)은 실리콘다이옥사이드(SiO2) 및 티타늄다이옥사이드(TiO2) 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. The sixth
제6 광 구조체들(230)의 각각의 한 쌍의 측면들 상에 제7 광 구조체(340) 및 제8 광 구조체(350)가 각각 제공될 수 있다. 제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)은 기판(100)의 상면(102) 상으로 연장되어, 상기 상면(102)을 덮을 수 있다. 제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)은 제6 광 구조체들(230)의 최상부에 인접한 영역에서 서로 이격되어, 제6 광 구조체들(230)의 최상부를 노출할 수 있다. A seventh
제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)의 각각은, 제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)에 입사하는 전자기파에 대해 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함할 수 있다. 상기 제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)의 유전율의 실수부는 각각 상기 제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)에 입사하는 전자기파의 진동수에 의존하는 값일 수 있다. 예를 들어, 제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)의 각각은 적외선 영역의 진동수 또는 가시광선 영역의 진동수에 대해 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)의 각각은 금속(예를 들어, 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt) 등), 투명전극 물질(예를 들어, 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide, ITO), 알루미늄 도핑된 산화아연(Al-doped ZnO, AZO) 등), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다만, 제7 및 제8 광 구조체들(340, 350)은 서로 다른 유전율들을 가질 수 있다. Each of the seventh and eighth
일반적으로, 메타트로닉 회로 구조체는 2차원 상에서 배열된 광 구조체들로 형성되어, 집적도를 높이는 것에 한계가 있었다. 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 메타트로닉 회로 구조체는 3차원적으로 배열된 제6 내지 제8 광 구조체들(230, 340, 350)로 형성되어, 상기 메타트로닉 회로 구조체의 집적도를 최대화할 수 있다. Generally, the metatronic circuit structure is formed of two-dimensional arranged optical structures, which has limitations in increasing the degree of integration. The metatronic circuit structure according to exemplary embodiments of the present invention may be formed of three-dimensionally arranged sixth to eighth
본 발명의 기술적 사상의 실시예들에 대한 이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상의 설명을 위한 예시를 제공한다. 따라서 본 발명의 기술적 사상은 이상의 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 상기 실시예들을 조합하여 실시하는 등 여러 가지 많은 수정 및 변경이 가능함은 명백하다. The above description of embodiments of the technical idea of the present invention provides an example for explaining the technical idea of the present invention. Therefore, the technical spirit of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but various modifications and changes may be made by those skilled in the art within the technical scope of the present invention, It is clear that this is possible.
Claims (19)
상기 기판 상에서, 제1 방향으로 배열되는 제1 광 구조체들;
상기 제1 광 구조체들 사이에 각각 배치되는 제2 광 구조체들; 및
상기 제1 광 구조체들 상에 각각 제공되는 제3 광 구조체들을 포함하되,
상기 제2 및 제3 광 구조체들의 각각은 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함하되,
상기 제1 내지 제3 광 구조체들의 각각의 두께는 적외선 영역의 파장 이하이고 0보다 큰 값을 갖고,
상기 제1 내지 제3 광 구조체들의 각각의 폭은 상기 적외선 영역의 파장 이하이고 0보다 큰 값을 갖는 메타트로닉 회로 구조체.Board;
First optical structures arranged on the substrate in a first direction;
Second optical structures disposed between the first optical structures, respectively; And
And third optical structures provided on the first optical structures, respectively,
Wherein each of the second and third optical structures includes a material whose real number of permittivity is negative,
The thickness of each of the first to third optical structures is equal to or less than the wavelength of the infrared region and has a value larger than 0,
Wherein the width of each of the first to third optical structures is less than or equal to the wavelength of the infrared region and has a value greater than zero.
상기 제2 광 구조체들의 각각의 두께는 제1 광 구조체들의 각각의 두께보다 작은 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the thickness of each of the second optical structures is less than the thickness of each of the first optical structures.
상기 제2 광 구조체들의 각각의 상면은 상기 제1 광 구조체들의 각각의 상면보다 낮은 준위에 배치되는 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
Wherein an upper surface of each of the second optical structures is disposed at a lower level than an upper surface of each of the first optical structures.
제2 광 구조체들의 각각의 두께와 제3 광 구조체들의 각각의 두께는 서로 동일한 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
The thickness of each of the second optical structures and the thickness of each of the third optical structures being equal to each other.
제2 광 구조체들은 각각 서로 다른 폭들을 갖는 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
The second optical structures each have different widths.
제2 광 구조체들은 각각 서로 다른 두께들을 갖는 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
The second optical structures each have different thicknesses.
상기 제1 광 구조체들은 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
Wherein the first optical structures comprise a material whose real part is a positive dielectric constant.
상기 제1 광 구조체들은 SiO2 및 TiO2 중 선택된 적어도 하나를 포함하는 메타트로닉 회로 구조체.8. The method of claim 7,
Wherein the first optical structures comprise at least one selected from SiO2 and TiO2.
상기 제1 광 구조체들은 상변화 물질을 포함하되,
상기 제1 광 구조체들은 상기 상변화 물질의 상에 따라 변하는 유전율을 갖는 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
The first optical structures including a phase change material,
Wherein the first optical structures have a permittivity that varies with the phase of the phase change material.
제1 광 구조체들은 VO2 또는 GeSbTe를 포함하는 메타트로닉 회로 구조체.10. The method of claim 9,
The first optical structures include VO2 or GeSbTe.
제2 및 제3 광 구조체들은 은(Ag), 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 인듐-주석-산화물(Indium-Tin-Oxide, ITO), 및 알루미늄 도핑된 산화아연(Al-doped ZnO, AZO)에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
The second and third optical structures may be formed of a material selected from the group consisting of Ag, Al, Au, Pt, Indium-Tin-Oxide (ITO) Al-doped ZnO, AZO).
상기 제2 및 제3 광 구조체들의 각각은 차례로 적층된 제1 막, 제2 막, 및 제3 막을 포함하되,
상기 제1 및 제3 막들은 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함하고,
상기 제2 막은 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체.The method according to claim 1,
Wherein each of the second and third optical structures includes a first film, a second film, and a third film sequentially stacked,
Wherein the first and third films comprise a material in which the real part of the dielectric constant is negative,
Wherein the second film comprises a material having a positive real part of dielectric constant.
상기 제2 광 구조체들과 상기 기판의 상면 사이에 개재되는 연결막을 더 포함하되,
상기 연결막은 유전율의 실수부가 양수인 물질을 포함하고,
상기 제1 광 구조체들과 상기 연결막은 단일 구조체인 메타트로닉 회로 구조체. The method according to claim 1,
Further comprising a coupling film interposed between the second optical structures and an upper surface of the substrate,
Wherein the connecting membrane comprises a material having a positive real part of permittivity,
Wherein the first optical structures and the connection film are a single structure.
상기 제1 광 구조체들과 상기 연결막은 동일한 물질을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체.14. The method of claim 13,
Wherein the first optical structures and the connection film comprise the same material.
상기 예비 광 구조체 막을 패터닝하여 제1 광 구조체들을 형성하는 것;
상기 제1 광 구조체들 사이에 제2 광 구조체들을 각각 형성하는 것; 및
상기 제1 광 구조체들 상에 제3 광 구조체들을 각각 형성하는 것을 포함하되,
상기 예비 광 구조체 막 및 상기 제1 광 구조체들은 유전율(permittivity)의 실수부가 양수인 물질을 포함하고,
상기 제2 광 구조체들 상기 제3 광 구조체들은 유전율의 실수부가 음수인 물질을 포함하며,
상기 제1 내지 제3 광 구조체들의 각각의 두께는, 적외선 영역의 파장 이하이고 0보다 큰 값을 갖고,
상기 제1 내지 제3 광 구조체들의 각각의 폭은 상기 적외선 영역의 파장 이하이고 0보다 큰 값을 갖는 메타트로닉 회로 구조체 제조 방법.Forming a preliminary light-structured film on a substrate;
Patterning the preliminary optical structure film to form first optical structures;
Forming second optical structures between the first optical structures, respectively; And
Forming third optical structures on the first optical structures, respectively,
Wherein the preliminary-light-structured film and the first optical structures include a material having a positive real number of permittivity,
The second optical structures and the third optical structures comprise a material wherein the real part of the dielectric constant is negative,
The thickness of each of the first to third optical structures is equal to or smaller than the wavelength of the infrared region and has a value larger than 0,
Wherein a width of each of the first to third optical structures is equal to or less than a wavelength of the infrared region and has a value larger than zero.
상기 예비 광 구조체 막을 패터닝하는 것은, 상기 예비 광 구조체 막의 하부를 남기는 것을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein the patterning of the preliminary-light-structure film comprises leaving a lower portion of the preliminary-light-structure film.
상기 예비 광 구조체 막을 패터닝하는 것은, 상기 예비 광 구조체 막의 일부를 제거하여 상기 기판의 상면을 노출하는 것을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein patterning the preliminary optical structure film comprises removing a portion of the preliminary optical structure film to expose an upper surface of the substrate.
상기 예비 광 구조체 막을 패터닝하는 것은, 나노 임프린팅(nano imprinting) 공정을 수행하는 것에 의해 상기 예비 광 구조체 막의 일부를 제거하는 것을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체 제조 방법.16. The method of claim 15,
Wherein patterning the preliminary optical structure film comprises removing a portion of the preliminary optical structure film by performing a nano imprinting process.
상기 제2 광 구조체들을 형성하는 것 및 상기 제3 광 구조체들을 형성하는 것은 전자빔 증착 공정을 수행하는 것을 포함하는 메타트로닉 회로 구조체 제조 방법.
16. The method of claim 15,
Wherein forming the second optical structures and forming the third optical structures comprises performing an electron beam deposition process.
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