KR20200052207A - Optical modulating device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광변조 소자에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 20nm 내지 100nm 두께의 상변화 물질을 포함하는 광변조 소자 및 그 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optical modulation device, and more particularly, to an optical modulation device including a phase change material having a thickness of 20 nm to 100 nm and an operation method thereof.
최근, 보다 자연스런 입체 영상을 표시하기 위해 홀로그래픽 3차원 영상 표시장치(Holographic 3D image display)가 연구되고 있다. 광은 세기 정보와 위상 정보를 가지는 파동으로 생각할 수 있으며, 홀로그래피 기술은 광의 위상과 광의 세기 제어를 통해 영상을 표시한다. 따라서, 홀로그래픽 3차원 영상 표시장치는 광의 진폭(세기) 또는 위상을 제어할 수 있는 소자가 필요하다. 이를 위해, 상변화 물질(Phase Change Material, PCM)과 투명 전극을 포함하는 광변조 소자(Optical modulating device)가 이용되고 있다. 상변화 물질로는 저마늄-안티모니-텔루륨 합금(Germanium-Antimony-tellurium alloy, GST) 등이 이용되고 있다.Recently, a holographic 3D image display has been researched to display a more natural stereoscopic image. Light can be thought of as a wave having intensity information and phase information, and holography technology displays an image through control of light phase and light intensity. Therefore, a holographic 3D image display device needs an element capable of controlling the amplitude (intensity) or phase of light. To this end, an optical modulating device including a phase change material (PCM) and a transparent electrode is used. As a phase change material, a germanium-antimony-tellurium alloy (GST) is used.
본 발명은 반복 동작 내구성을 향상시킬 수 있는 광변조 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an optical modulation element capable of improving the durability of repeated operation.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명은 반사층, 상기 반사층 상에 형성된 유전체층, 상기 유전체층 상에 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극, 및 상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 광변조층을 포함하되, 상기 광변조층의 두께는 약 20nm 내지 100nm인 광변조 소자를 제공한다.The present invention includes a reflective layer, a dielectric layer formed on the reflective layer, a first electrode and a second electrode formed on the dielectric layer, and an optical modulation layer formed between the first electrode and the second electrode, wherein the optical modulation layer It provides an optical modulation device having a thickness of about 20 nm to 100 nm.
본 발명에 따른 광변조 소자는 동작 과정에서 광변조층 내부의 공동 형성을 억제하여 반복 동작 내구성을 향상시킴으로써 안정적인 3차원 홀로그램 구현을 가능케 한다.The optical modulation device according to the present invention suppresses the formation of a cavity inside the optical modulation layer during the operation process, thereby improving the durability of repeated operations, thereby enabling stable three-dimensional hologram implementation.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자의 동작 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자의 동작 방법에서 제 1 전압 및 제 2 전압의 크기와 지속시간을 상대적으로 비교하는 그래프이다.
도 2e 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자의 동작 방법 중 일부 단계들에서 입사광의 파장에 따른 반사율 또는 회절 효율을 측정하여 나타낸 그래프들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광변조 소자의 동작 방법을 나타내는 단면도들이다.1 is a cross-sectional view of an optical modulation device according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are cross-sectional views illustrating a method of operating an optical modulation device according to an embodiment of the present invention.
2D is a graph for comparatively comparing the magnitude and duration of the first voltage and the second voltage in the method of operating the optical modulation device according to an embodiment of the present invention.
2E to 2H are graphs showing measurement of reflectance or diffraction efficiency according to the wavelength of incident light in some steps of an operation method of a light modulation device according to an embodiment of the present invention.
3A and 3B are cross-sectional views illustrating a method of operating an optical modulation device according to another embodiment of the present invention.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.In order to fully understand the configuration and effects of the present invention, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 구성 요소들은 설명의 편의를 위하여 그 크기가 실제보다 확대하여 도시한 것이며, 각 구성 요소의 비율은 과장되거나 축소될 수 있다.The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms and various modifications and changes can be made. However, the present invention is provided through the description of the present embodiment, and is provided to completely inform the scope of the invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. In the accompanying drawings, the components are enlarged in size than actual ones for convenience of description, and the proportion of each component may be exaggerated or reduced.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 또한 본 명세서에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.The terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In addition, the terms used in this specification may be interpreted as meanings commonly known to those of ordinary skill in the art unless otherwise defined.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 ‘포함한다(comprises)’ 및/또는 ‘포함하는(comprising)’은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.In the present specification, the singular form also includes the plural form unless otherwise specified in the phrase. As used herein, 'comprises' and / or 'comprising' refers to the components, steps, operations and / or elements mentioned above, the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or do not exclude additions.
본 명세서에서 어떤 층이 다른 층 '상(上)에' 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 상면에 직접 형성되거나 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수도 있다.In the present specification, when a layer is referred to as being “on” another layer, it may be formed directly on the other layer or a third layer may be interposed between them.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 영역, 층 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 층이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 층을 다른 영역 또는 층과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시예에서 제 1 부분으로 언급된 부분이 다른 실시예에서는 제 2 부분으로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Although terms such as first and second are used herein to describe various areas, layers, and the like, these areas and layers should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one region or layer from another. Accordingly, a part referred to as a first part in one embodiment may be referred to as a second part in another embodiment. The embodiments described and illustrated herein also include its complementary embodiments. Parts indicated by the same reference numerals throughout the specification indicate the same components.
이하, 도 1 내지 도 3b를 참조하여 본 발명에 따른 광변조 소자의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the light modulation device according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3B.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자의 단면도이다. 도 2a는 제 1 셋 단계 이후의 광변조 소자의 단면도이다. 도 2b는 제 1 리셋 단계 이후의 광변조 소자의 단면도이다. 도 2c는 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자의 단면도이다. 도 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자의 동작 방법에서 제 1 전압 및 제 2 전압의 크기와 지속시간을 상대적으로 비교하는 그래프이다. 도 2e 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자의 동작 방법 중 일부 단계들에서 반사율(Reflectance) 또는 회절 효율(Diffraction efficiency)을 측정하여 나타낸 그래프들이다.1 is a cross-sectional view of an optical modulation device according to an embodiment of the present invention. 2A is a cross-sectional view of the optical modulation device after the first set step. 2B is a cross-sectional view of the optical modulation element after the first reset step. 2C is a cross-sectional view of an optical modulator at the beginning of the second set stage. 2D is a graph for comparatively comparing the magnitude and duration of the first voltage and the second voltage in the method of operating the optical modulation device according to an embodiment of the present invention. 2E to 2H are graphs showing measurement of reflectance or diffraction efficiency at some stages of an operation method of a light modulation device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자(10)는 반사층(101), 유전체층(102), 제 1 전극(103), 제 2 전극(104) 및 광변조층(105)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, a light modulating
반사층(101)은 금속으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 반사층(101)은 Ta, TiW, TaN, Al, Ti, Pt, Mo, Cr, W, Co 또는 Ni 등으로 형성될 수 있다. 일 예로, 반사층(101)은 약 100nm의 두께로 형성될 수 있다.The
유전체층(102)은 반사층(101) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 유전체층(102)은 TiO2, SiO2, Al2O3, AlN, HfO2, SiC 또는 MgO 등으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 유전체층(102)은 약 300nm 이하의 두께로 형성될 수 있다. 유전체층(102)은 광변조 소자(10)의 광변조 효율을 증대시킬 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 도시된 바와 달리, 유전체층(102)이 생략될 수 있다.The
제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104)은 유전체층(102) 상에 형성될 수 있다. 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104)은 투명 전극 소재로 형성될 수 있다. 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104)은 투명 전도성 산화물(Transparent Conductive Oxide, TCO)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104)은 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide) 또는 AZO(Aluminium-doped Zinc Oxide)로 형성될 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것이고, 전도성이 있고 입사광에 대해 투명한 물질이면 어느 것이든 적용될 수 있다. 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104) 각각의 두께는 이를 구성하는 물질의 굴절률을 고려하여 정해질 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104)은 약 10nm 내지 100nm의 두께로 형성될 수 있다. 일 예로, 제 1 전극(103)의 두께와 제 2 전극(104)의 두께는 실질적으로 동일할 수 있다. 다른 일 예로, 제 1 전극(103)의 두께보다 제 2 전극(104)의 두께가 더 클 수 있다. 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104) 중 적어도 어느 하나는 전압 인가 장치에 연결될 수 있다. 다른 일 실시예에 따르면, 도시된 바와 달리, 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104) 중 어느 하나가 제공되지 않을 수 있다.The
광변조층(105)은 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104) 사이에 형성될 수 있다. 광변조층(105)은 상변화 물질(Phase Change Material, PCM)로 형성될 수 있다. 광변조층(105)은 칼코게나이드(chalcogenide) 화합물 중 하나인 저마늄-안티모니-텔루륨 합금으로 형성될 수 있다. 일 예로, 광변조층(105)은 Ge2Sb2Te5(GST)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 광변조층(105)의 두께(L1)는 약 20nm 내지 100nm, 보다 상세하게는 약 40nm 내지 100nm일 수 있다. 광변조층(105)이 GST로 형성될 경우, 광변조층(105)의 상(phase)은 비결정질(amorphous)에서 결정질(crystalline)로 또는 결정질에서 비결정질로 변화될 수 있다. 광변조층(105)의 상은 인가되는 전압의 크기 및 지속시간에 따라 가역적으로 변화될 수 있다. 광변조층(105)의 결정질 구조는 FCC 구조(Face Centered Cubic structure)일 수 있다. GST의 상변화에 따라 광변조층(105)의 광학적 특성이 변화될 수 있다. 또한, GST 일부의 상변화만으로도 광변조층(105)의 광학적 특성이 변화될 수 있다. 가시광선 영역에서 GST는 비결정질일 때 굴절률이 높고, GST가 결정질일 때 굴절률이 낮을 수 있다. 즉, GST의 상변화에 따라 광변조층(105)의 굴절률이 달라질 수 있다. 광변조층(105)의 굴절률이 달라짐에 따라 광변조층(105)의 반사율과 투과율이 달라질 수 있다. 제 1 셋 단계 이전의 광변조 소자(10)에서, 광변조층(105)은 비결정질 광변조층(105A)일 수 있다.The
도 1 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자(10)의 동작 방법은 셋(SET) 단계 및 리셋(RESET) 단계를 포함할 수 있다.1 to 2C, an operation method of the
도 2a를 참조하면, 제 1 셋 단계에서, 광변조 소자(11)는, 예를 들어, 약 120도 내지 250도의 온도로 수 시간 가열될 수 있다. 제 1 셋 단계 이후의 광변조 소자(11)에서, 광변조층(105)은 결정질 광변조층(105C)일 수 있다.Referring to FIG. 2A, in the first set step, the
도 2b 및 도 2d를 참조하면, 제 1 리셋 단계에서, 제 1 전압(V1)이 광변조 소자(12)의 제 2 전극(104)에 제 1 지속시간(T1) 동안 인가될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압(V1)의 크기는 약 15V 이하일 수 있다. 예를 들어, 제 1 지속시간(T1)은 수 ㎲미만일 수 있다. 제 1 전압(V1)에 의해, 광변조 소자(12)의 광변조층(105)의 일부는 용융-급냉(melting-quenching)되어 결정질에서 비결정질로 상이 변화될 수 있다. 제 1 리셋 단계 이후의 광변조 소자(12)에서, 광변조층(105)은 제 1 전극(103)에 인접한 결정질 광변조층(105C) 및 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)의 두께(L2)는 약 5nm 내지 40nm일 수 있다. 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)의 두께(L2)는 제 1 전압(V1)의 크기 및 제 1 지속시간(T1)에 의해 결정될 수 있다.2B and 2D, in the first reset step, the first voltage V1 may be applied to the
도 2c 및 도 2d를 참조하면, 제 2 셋 단계에서, 제 2 전압(V2)이 광변조 소자(13)의 제 2 전극(104)에 제 2 지속시간(T2) 동안 인가될 수 있다. 제 2 전압(V2)의 크기는 제 1 전압(V1)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제 2 전압(V2)의 크기는 약 10V 이하일 수 있다. 제 2 지속시간(T2)은 제 1 지속시간(T1)보다 길 수 있다. 예를 들어, 제 2 지속시간(T2)은 수십 ㎲미만일 수 있다. 제 2 전압(V2)에 의해, 광변조 소자(13)의 광변조층(105)의 일부는 비결정질에서 결정질로 상이 변화될 수 있다. 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자(13)에서, 광변조층(105)은 제 1 전극(103)에 인접한 결정질 광변조층(105C) 및 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)을 포함할 수 있다. 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자(13)의 비결정질 광변조층(105A)에서, 결정질 광변조층(105C)에 인접한 부분이 제 2 전극(104)에 인접한 부분보다 더 낮은 에너지에서 먼저 결정화가 일어날 수 있다. 즉, 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자(13)에서, 상이 변화되는 광변조층(105)의 일부는 결정질 광변조층(105C)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)의 일부일 수 있다. 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자(13)에서, 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)의 두께(L2')는, 도 2b에서 도시한 제 1 리셋 단계 이후의 두께(L2)보다 작을 수 있다.2C and 2D, in the second set step, the second voltage V2 may be applied to the
본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자(10)의 동작 방법은 제 1 셋 단계, 제 1 리셋 단계 및 제 2 셋 단계를 포함할 수 있다. 약 20nm 내지 100nm 두께의 광변조층(105)을 포함하는 광변조 소자(10)에서, 제 1 리셋 단계는 광변조층(105)의 일부만을 비결정질로 변화시킬 수 있다. 약 20nm 내지 100nm 두께의 광변조층(105)을 포함하는 광변조 소자(10)에서, 제 2 셋 단계는 결정질 광변조층(105C)에 인접한 부분부터 결정화를 일으킬 수 있다. 제 1 리셋 단계에서 광변조층(105)의 일부만을 비결정질로 변화시키고 제 2 셋 단계에서 결정질 광변조층(105C)에 인접한 부분부터 결정화를 일으킴으로써, 격자 부정합(lattice mismatch)의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라, 격자 부정합으로 인해서 발생하는 광변조층(105) 내부의 공동(void) 형성이 억제될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 광변조 소자(10)의 동작 방법에 따라 광변조층(105) 내부의 공동 형성이 억제되어, 광변조 소자(10)의 반복 동작 내구성(cycling endurance)이 향상될 수 있다.The operation method of the
또한, 광변조층(105)이 결정화될 때 밀도가 약 7% 정도 변할 수 있다. 밀도 변화로 인한 스트레스는 광변조층(105) 내부에 공동을 생성할 수 있다. 광변조층(105)이 두꺼울수록 결정화 시의 밀도 변화로 인한 스트레스가 줄어들 수 있다. 이에 따라, 광변조층(105) 내부의 공동 형성이 억제될 수 있다. In addition, when the
도 2e 내지 도 2h의 그래프들은 모두 유전체층(102)이 생략되고, 광변조층(105) 전체의 두께(L1)가 약 100nm인 경우에, 입사광의 파장에 따른 광 변조 소자(11, 12)의 반사율 또는 회절 효율을 도시한 그래프들이다.In the graphs of FIGS. 2E to 2H, when the
도 2e 및 도 2f는 제 1 셋 단계 이후의 광변조 소자(11)의 반사율(111) 및 제 1 리셋 단계 이후의 광변조 소자(12)의 반사율(121a, 121b)을 비교하여 도시한다. 이때, 도 2e는 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)의 두께(L2)가 약 20nm인 경우에, 입사광의 파장에 따른 광변조 소자(12)의 반사율(121a)을 도시한다. 또한, 도 2f는 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)의 두께(L2)가 약 30nm인 경우에, 입사광의 파장에 따른 광변조 소자(12)의 반사율(121b)을 도시한다. 그래프들은 제 1 리셋 단계 이후의 광변조 소자(12)에서 광변조층(105) 중 일부만을 비결정질로 바꾸더라도 반사율의 변화를 확인할 수 있음을 나타낸다.2E and 2F compare and show the
도 2g 및 도 2h는 제 1 셋 단계 이후의 광변조 소자(11) 및 제 1 리셋 단계 이후의 광변조 소자(12)가 2차원적으로 배열된 경우의 입사광의 파장에 따른 회절 효율을 도시한다. 이때, 도 2g는 제 1 셋 단계 이후의 광변조 소자(11) 및 제 1 리셋 단계 이후에 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)의 두께(L2)가 약 20nm인 광변조 소자(12)가 2차원적으로 배열된 경우의 입사광의 파장에 따른 회절 효율을 도시한다. 또한, 도 2f는 제 1 셋 단계 이후의 광변조 소자(11) 및 제 1 리셋 단계 이후에 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A)의 두께(L2)가 약 30nm인 광변조 소자(12)가 2차원적으로 배열된 경우의 입사광의 파장에 따른 회절 효율을 도시한다. 그래프들은 제 1 셋 단계 이후의 광변조 소자(11) 및 광변조층(105) 중 일부만을 비결정질로 바꾼 제 1 리셋 단계 이후의 광변조 소자(12)를 2차원적으로 배열하면, 홀로그램 구현이 가능한 수준의 회절 효율을 얻을 수 있음을 나타낸다.2G and 2H show diffraction efficiency according to the wavelength of incident light when the
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광변조 소자의 동작 방법을 나타내는 단면도들이다. 도 3a는 제 1 리셋 단계 이후의 광변조 소자의 단면도이다. 도 3b는 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자의 단면도이다. 도 3a 및 도 3b에서, 도 1 내지 도 2d를 참조하여 설명한 광변조 소자와 실질적으로 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조번호를 사용할 수 있고, 중복되는 설명은 생략한다.3A and 3B are cross-sectional views illustrating a method of operating an optical modulation device according to another embodiment of the present invention. 3A is a cross-sectional view of the optical modulation element after the first reset step. 3B is a cross-sectional view of an optical modulator at the beginning of the second set stage. 3A and 3B, the same reference numerals may be used for components that are substantially the same or similar to the light modulating element described with reference to FIGS. 1 to 2D, and duplicate descriptions are omitted.
도 1, 도 2a, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 광변조 소자(22, 23)의 동작 방법은 셋(SET) 단계 및 리셋(RESET) 단계를 포함할 수 있다. 제 1 리셋 단계 이전의 동작 방법은 앞서 도 1 및 도 2a를 참조하여 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다. 제 1 리셋 단계 및 제 2 셋 단계에서 제 1 전극(103)에 인가되는 제 1 전압(V1) 및 제 2 전압(V2)의 크기 및 제 1 지속시간(T1) 및 제 2 지속시간(T2)은 도 2d에서 도시한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.1, 2A, 3A, and 3B, an operation method of the
도 2d 및 도 3a를 참조하면, 제 1 리셋 단계에서, 제 1 전압(V1)이 광변조 소자(22)의 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104)에 제 1 지속시간(T1) 동안 인가될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전압(V1)의 크기는 약 15V 이하일 수 있다. 예를 들어, 제 1 지속시간(T1)은 수 ㎲미만일 수 있다. 제 1 전압(V1)에 의해, 광변조 소자(22)의 광변조층(105)의 일부는 용융-급냉(melting-quenching)되어 결정질에서 비결정질로 상이 변화될 수 있다. 제 1 리셋 단계 이후의 광변조 소자(22)에서, 광변조층(105)은 제 1 전극(103)에 인접한 비결정질 광변조층(105A1), 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A2) 및 비결정질 광변조층들(105A1, 105A2) 사이의 결정질 광변조층(105C)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 전극(103)에 인접한 비결정질 광변조층(105A1)의 두께(L3) 및 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A2)의 두께(L4)는 약 5nm 내지 40nm일 수 있다. 다만, 비결정질 광변조층들(105A1, 105A2)의 두께(L3, L4)의 합은 광변조층(105) 전체의 두께(L1)보다 작을 수 있다. 비결정질 광변조층들(105A1, 105A2)의 두께(L3, L4)는 제 1 전압(V1)의 크기 및 제 1 지속시간(T1)에 의해 결정될 수 있다. 일 예로, 제 1 전극(103)에 인접한 비결정질 광변조층(105A1)의 두께(L3)와 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A2)의 두께(L4)는 실질적으로 동일할 수 있다.Referring to FIGS. 2D and 3A, in the first reset step, the first voltage V1 is applied to the
도 2d 및 도 3b를 참조하면, 제 2 셋 단계에서, 제 2 전압(V2)이 광변조 소자(23)의 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104)에 제 2 지속시간(T2) 동안 인가될 수 있다. 제 2 전압(V2)의 크기는 제 1 전압(V1)의 크기보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제 2 전압(V2)의 크기는 약 10V 이하일 수 있다. 제 2 지속시간(T2)은 제 1 지속시간(T1)보다 길 수 있다. 예를 들어, 제 2 지속시간(T2)은 수십 ㎲미만일 수 있다. 제 2 전압(V2)에 의해, 광변조 소자(23)의 광변조층(105)의 일부는 비결정질에서 결정질로 상이 변화될 수 있다. 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자(23)에서, 광변조층(105)은 제 1 전극(103)에 인접한 비결정질 광변조층(105A1), 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A2) 및 비결정질 광변조층들(105A1, 105A2) 사이의 결정질 광변조층(105C)을 포함할 수 있다. 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자(23)의 비결정질 광변조층들(105A1, 105A2)에서, 결정질 광변조층(105C)에 인접한 부분들이 제 1 전극(103) 및 제 2 전극(104)에 인접한 부분들보다 더 낮은 에너지에서 먼저 결정화(crystallization)가 일어날 수 있다. 즉, 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자(23)에서, 상이 변화되는 광변조층(105)의 일부는 결정질 광변조층(105C)에 인접한 비결정질 광변조층들(105A1, 105A2)의 일부일 수 있다. 제 2 셋 단계 진행 과정 초반의 광변조 소자(23)에서, 제 1 전극(103)에 인접한 비결정질 광변조층(105A1)의 두께(L3') 및 제 2 전극(104)에 인접한 비결정질 광변조층(105A2)의 두께(L4')는, 도 3a에서 도시한 제 1 리셋 단계 이후의 두께(L3, L4)보다 작을 수 있다.2D and 3B, in the second set step, the second voltage V2 is the second duration T2 of the
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
10, 11, 12, 13, 22, 23: 광변조 소자
101: 반사층
102: 유전체층
103: 제 1 전극
104: 제 2 전극
105: 광변조층10, 11, 12, 13, 22, 23: optical modulation element
101: reflective layer
102: dielectric layer
103: first electrode
104: second electrode
105: light modulation layer
Claims (1)
상기 반사층 상에 형성된 유전체층;
상기 유전체층 상에 형성된 제 1 전극 및 제 2 전극; 및
상기 제 1 전극과 상기 제 2 전극 사이에 형성된 광변조층을 포함하되;
상기 광변조층의 두께는 20nm 내지 100nm인 광변조 소자.Reflective layer;
A dielectric layer formed on the reflective layer;
A first electrode and a second electrode formed on the dielectric layer; And
A light modulation layer formed between the first electrode and the second electrode;
The light modulation layer has a thickness of 20nm to 100nm light modulation device.
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