KR20240052338A - Infrared Blocking Optical Filter Using Plasmon Nano-Particles Applicable in Hypersonic Flow - Google Patents

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KR20240052338A
KR20240052338A KR1020220132262A KR20220132262A KR20240052338A KR 20240052338 A KR20240052338 A KR 20240052338A KR 1020220132262 A KR1020220132262 A KR 1020220132262A KR 20220132262 A KR20220132262 A KR 20220132262A KR 20240052338 A KR20240052338 A KR 20240052338A
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조신흠
김익현
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계명대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터에 관한 것으로써, 보다 구체적으로는 기재(matrix); 및 상기 기재 위에 형성되고, 반도체형 도핑이 가능한 나노크리스탈 재료를 이용하여 제조되는 적외선 흡수층을 포함하는, 극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터에 관한 발명이다.The present invention relates to an infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow, and more specifically, to a matrix; and an infrared absorption layer formed on the substrate and manufactured using a nanocrystal material capable of semiconductor doping, and an infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.

Description

극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터{Infrared Blocking Optical Filter Using Plasmon Nano-Particles Applicable in Hypersonic Flow}Infrared Blocking Optical Filter Using Plasmon Nano-Particles Applicable in Hypersonic Flow}

본 발명은 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터에 관한 것으로, 보다 구체적으로 플라즈몬 나노입자를 이용하여 적외선을 차단할 수 있는 극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터에 대한 기술이다.The present invention relates to an infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles, and more specifically, to a technology for an infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow that can block infrared rays using plasmonic nanoparticles.

플라즈몬(plasmon)이란 금속 내의 자유전자가 집단적으로 진동하는 유사 입자를 말한다. 금속의 나노입자에서는 플라즈몬이 표면에 국부적으로 존재하기 때문에 표면 플라즈몬(surface plasmon)이라 부르기도 한다. 그 중에서도 금속 나노입자에서는 가시광선 내지 근적외선 대역 빛의 전기장과 플라즈몬이 짝지어지면서 광흡수가 일어나 선명한 색을 띠게 된다. 이 현상을 표면 플라즈몬 공명(surface plasmon resonance)이라 하며, 국소적으로 매우 증가된 전기장을 발생시킨다. 이것은 빛 에너지가 표면 플라즈몬에 변환되어 금속의 나노입자 표면에 축적되었음을 뜻하며, 빛의 회절 한계보다 작은 영역에서 광 제어가 가능함을 의미하기도 한다. 이러한 금속 나노입자와 빛의 상호작용이 최근 광기술 분야에서 주목받고 있다. Plasmon refers to a pseudo-particle in which free electrons in a metal vibrate collectively. In metal nanoparticles, plasmons exist locally on the surface, so they are also called surface plasmons. Among them, in metal nanoparticles, light absorption occurs when plasmons couple with the electric field of light in the visible or near-infrared range, resulting in vivid colors. This phenomenon is called surface plasmon resonance, and generates a locally greatly increased electric field. This means that light energy is converted to surface plasmon and accumulated on the surface of the metal nanoparticle, and it also means that light control is possible in an area smaller than the diffraction limit of light. The interaction between these metal nanoparticles and light has recently been attracting attention in the field of optical technology.

금속은 흔히 양전하를 띤 이온의 3차원 결정으로 간주되는데, 각각의 금속 원자로부터 자유로운 전자들은 이온화된 금속 표면의 주기적인 전도띠를 움직이게 된다. 이러한 전자들의 진동으로 발생한 플라즈몬은 금속의 광학적 성질에 중요한 역할을 한다. 예를 들어 플라즈마 진동수보다 작은 진동수의 빛은 그 전기장을 금속 표면의 전자들이 가리게 되므로 반사되며, 플라즈마 진동수보다 높은 진동수의 빛은 투과하게 된다. Metals are often regarded as three-dimensional crystals of positively charged ions, and the free electrons from each metal atom move the periodic conduction band on the surface of the ionized metal. Plasmons generated by the vibration of these electrons play an important role in the optical properties of metals. For example, light with a frequency lower than the plasma frequency is reflected because the electric field is blocked by electrons on the metal surface, and light with a frequency higher than the plasma frequency is transmitted.

플라즈몬의 에너지는 다음과 같이 자유전자 모형으로 계산할 수 있다.The energy of plasmon can be calculated using the free electron model as follows.

표면 플라즈몬은 금속 표면에 속박되어 있는 플라즈몬들이 입사된 빛과 강하게 상호작용하여 만든 폴라리톤을 말한다. 진공이나 양의 유전상수를 지닌 물질(즉, 유전체)와의 경계면에서 주로 발생하며 음의 유전상수를 갖는다. 이 표면 플라즈몬의 공명은 생화학에서 효소와 기질의 결합 등 리간드와 수용체의 결합 메커니즘을 연구하는 데 주로 이용되고 있다.Surface plasmons refer to polaritons created when plasmons bound to a metal surface interact strongly with incident light. It mainly occurs in a vacuum or at the interface with a material with a positive dielectric constant (i.e., dielectric) and has a negative dielectric constant. The resonance of this surface plasmon is mainly used in biochemistry to study the binding mechanisms of ligands and receptors, such as the binding of enzymes and substrates.

한편, 종래 초음속 소재 기술은 적외선 태양광 차단을 하지 않을 뿐만 아니라, Mach 5에 근접하는 초음속 비행 충격파의 극한 환경을 견디는 광학 소재가 없었다. 따라서 도 7에 도시된 바와 같이, 추적할 비행체(10)가 태양 뒤에 위치할 시 적외선 신호 초과(Saturation)로 인하여 시야 확보 어려운 문제가 있었다. Meanwhile, conventional supersonic material technology not only does not block infrared sunlight, but there is no optical material that can withstand the extreme environment of shock waves from supersonic flight approaching Mach 5. Therefore, as shown in FIG. 7, when the aircraft 10 to be tracked is located behind the sun, there was a problem in securing visibility due to saturation of the infrared signal.

대한민국 등록특허 제10-1903884호Republic of Korea Patent No. 10-1903884

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 원적외선 투과는 가능하되, 강한 적외선 흡광을 구현할 수 있는 재료로 반도체형 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to provide an infrared-blocking optical filter using semiconductor-type plasmonic nanoparticles as a material capable of transmitting far-infrared rays and realizing strong infrared absorption.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 기재에 고정시킴으로써 적외선 차단 광학 필터를 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide an infrared-blocking optical filter by fixing plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow to a substrate.

또한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 플라즈몬 나노입자를 기재에 부착하여 태양 흑체 복사 (Black-body Radiation) 에너지에서 적외선 스펙트럼 영역 복사를 적외선 센서로부터 차단하여 적외선 열탐지 맹점 각도를 보완할 수 있는 적외선 차단 광학 필터를 제공하는 것이다.In addition, the technical problem to be achieved by the present invention is to block infrared spectrum radiation from solar black-body radiation energy by attaching plasmonic nanoparticles to a substrate to compensate for the blind spot angle of infrared heat detection. It provides an optical filter.

다만 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problem mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는, 기재(matrix); 및 상기 기재 위에 형성되고, 반도체형 도핑이 가능한 나노크리스탈(Nanocrystal) 재료를 이용하여 제조되는 적외선 흡수층을 포함하는, 극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, in one embodiment of the present invention, a matrix (matrix); and an infrared absorption layer formed on the substrate and manufactured using a nanocrystal material capable of semiconductor doping. It provides an infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 적외선 흡수층은, 인듐 틴 옥사이드(Sn:In2O3), 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 아연 옥사이드(ZnO), 티타늄 옥사이드(TiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 바나듐 옥사이드(V2O3/VO2), 하프늄 옥사이드(HfO2), 세륨 옥사이드(CeO2), 황화 구리(CuSx), 실리콘 나이트라이드(SiN) 및 티타늄 나이트라이드(TiN)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the infrared absorption layer includes indium tin oxide (Sn:In2O3), tungsten oxide (WOx), molybdenum oxide (MoOx), zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO2), and aluminum oxide (Al2O3). ), vanadium oxide (V2O3/VO2), hafnium oxide (HfO2), cerium oxide (CeO2), copper sulfide (CuSx), silicon nitride (SiN), and titanium nitride (TiN). It can be included.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 반도체형 도핑을 위한 도핑 원소는, 상기 나노크리스탈 재료에 15% 이하로 주입될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the doping element for the semiconductor type doping may be injected into the nanocrystal material in an amount of 15% or less.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 도핑 원소는, 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 세륨(Ce), 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 양이온을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the doping element is tin (Sn), zirconium (Zr), cerium (Ce), cesium (Cs), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), tungsten ( W), and may contain one or more cations selected from the group consisting of molybdenum (Mo).

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 도핑 원소는, 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 원소 베이컨시(Vacancy)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 음이온을 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the doping element may include one or more anions selected from the group consisting of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), and element vacancy.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 적외선 흡수층은 5,000~3,000/cm 파tn 대역의 적외선을 흡수할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the infrared absorption layer may absorb infrared rays in the 5,000-3,000/cm partn band.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 플라즈몬 나노입자의 형태는 구형, 큐브형, 다면체 또는 불균일형 중 어느 하나일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the shape of the plasmonic nanoparticle may be any one of a sphere, a cube, a polyhedron, or a non-uniform shape.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 적외선 흡수층은, 스핀 코팅(spin coating) 또는 액체-기체 계면증착(liquid-air interface deposition) 방식을 통해 나노입자 단일층으로 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the infrared absorption layer may be formed as a single layer of nanoparticles through spin coating or liquid-air interface deposition.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 적외선 흡수층은, 스프레이 코팅(spray coating) 또는 블레이드 코팅(blade coating) 방식을 통해 나노입자 다층구조로 형성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the infrared absorption layer may be formed into a multilayer structure of nanoparticles through spray coating or blade coating.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 기재는 자동차 유리일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the substrate may be automobile glass.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 극초음속 유동에 적용 가능한 반도체형 플라즈몬 나노입자를 기재에 구속하면 자유전자 플라즈몬 공진 대역이 근적외선 스펙트럼 영역에 위치하여 태양열은 차단하고, 원적외선 영역에서는 높은 투과도를 확보할 수 있는 효과가 있다.According to one embodiment of the present invention, when semiconductor-type plasmon nanoparticles applicable to hypersonic flow are confined to a substrate, the free electron plasmon resonance band is located in the near-infrared spectrum region, thereby blocking solar heat and securing high transmittance in the far-infrared region. There is a possible effect.

또한 본 발명에 의할 경우 태양광열 차단 필름을 초음속 비행체 센서 표면 부착함으로써 태양 흑체 복사 (Black-body Radiation) 에너지에서 적외선 스펙트럼 영역 복사를 적외선 센서로부터 차단하여 적외선 열탐지 맹점 각도를 보완할 수 있는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, by attaching a solar heat blocking film to the surface of the sensor of a supersonic aircraft, radiation in the infrared spectrum region from solar black-body radiation energy is blocked from the infrared sensor, thereby supplementing the blind spot angle of infrared heat detection. There is.

다만, 본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 나노입자의 초음속 충격파 적용 후 적외선 차단기능이 유지되는지를 검증하기 위한 실험의 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구형 적외선 흡광 플라즈몬 입자의 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 큐브형 적외선 흡광 플라즈몬 입자의 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 불균일형 적외선 흡광 플라즈몬 입자의 사진이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 흡수층을 제조하는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음속 비행체의 적외선 탐지기에 부착된 광학 필터로 태양광에 의한 맹점 각도를 보완하는 것을 설명하는 모식도이다.
Figure 1 is a schematic diagram of an infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph of an experiment to verify whether the infrared blocking function is maintained after applying a supersonic shock wave of plasmonic nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a photograph of a spherical infrared-absorbing plasmonic particle according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a photograph of cube-shaped infrared-absorbing plasmonic particles according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a photograph of a non-uniform infrared-absorbing plasmonic particle according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a flow chart for manufacturing an infrared absorption layer using plasmonic nanoparticles according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a schematic diagram illustrating supplementing the blind spot angle caused by sunlight with an optical filter attached to an infrared detector of a supersonic aircraft according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the attached drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts unrelated to the description are omitted, and similar parts are given similar reference numerals throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this means not only "directly connected" but also "indirectly connected" with another member in between. "Includes cases where it is. Additionally, when a part is said to “include” a certain component, this does not mean that other components are excluded, but that other components can be added, unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this specification are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터(110)의 모식도이다.Figure 1 is a schematic diagram of an infrared blocking optical filter 110 using plasmonic nanoparticles according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 기재(matrix)(101)와 상기 기재(101) 위에 형성되고, 반도체형 도핑이 가능한 나노크리스탈(Nanocrystal) 재료를 이용하여 제조되는 적외선 흡수층(102)을 포함하는 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터(110)가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에서는 반도체형 플라즈몬 나노입자를 제조하기 위하여 도핑 원소를 첨가한다. 상기 나노입자 내의 자유 전자 (Free Carrier)을 반도체형 도핑으로 유도하여 적외선 흡광이 발현되도록 하는 것이다. 상기 나노크리스탈은 비활성기체 분위기하에서 스퍼터링 혹은 열적기화 공정으로 제조하거나 솔-젤(sol-gel) 공정을 이용하여 제조할 수 있다. 일반 결정 금속과는 달리 나노크리스탈 재료는 결정립 크기가 아주 작으므로 결정립계 부근에 무질서하게 분포되어 있는 원자의 비율이 대단히 높아 결정립계의 면적이 큰 부분을 차지한다. 매우 작은 결정립도로 인하여 많은 비율의 원자들은 결정립계에 위치하게 되어 나노크리스탈 재료는 무질서한 결정립계로 둘러 쌓여있는 등축결정으로 이루어져 있다고 알려져 있다. As shown in Figure 1, in one embodiment of the present invention, a matrix 101 and an infrared absorption layer formed on the matrix 101 and manufactured using a nanocrystal material capable of semiconductor type doping. An infrared blocking optical filter (110) using plasmonic nanoparticles containing (102) is provided. In one embodiment of the present invention, a doping element is added to produce semiconductor-type plasmonic nanoparticles. The free electrons (free carriers) in the nanoparticles are induced by semiconductor-type doping to generate infrared light absorption. The nanocrystals can be manufactured by sputtering or thermal vaporization under an inert gas atmosphere, or by using a sol-gel process. Unlike general crystalline metals, nanocrystal materials have very small grain sizes, so the proportion of atoms randomly distributed near grain boundaries is very high, so the area of the grain boundaries occupies a large portion. Due to the very small crystal grain size, a large proportion of atoms are located at the grain boundaries, and nanocrystal materials are known to be composed of equiaxed crystals surrounded by disordered grain boundaries.

상기 적외선 흡수층은 반도체형 도핑가능한 나노크리스탈 재료를 활용한다. 예를 들면, 상기 적외선 흡수층은 인듐 틴 옥사이드(Sn:In2O3), 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 아연 옥사이드(ZnO), 티타늄 옥사이드(TiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 바나듐 옥사이드(V2O3/VO2), 하프늄 옥사이드(HfO2), 세륨 옥사이드(CeO2), 황화 구리(CuSx), 실리콘 나이트라이드(SiN) 및 티타늄 나이트라이드(TiN)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함한다.The infrared absorption layer utilizes a semiconductor-type dopable nanocrystal material. For example, the infrared absorption layer is indium tin oxide (Sn:In2O3), tungsten oxide (WOx), molybdenum oxide (MoOx), zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO2), aluminum oxide (Al2O3), vanadium oxide ( V2O3/VO2), hafnium oxide (HfO2), cerium oxide (CeO2), copper sulfide (CuSx), silicon nitride (SiN), and titanium nitride (TiN).

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 흡수층을 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for manufacturing an infrared absorption layer using plasmonic nanoparticles according to an embodiment of the present invention will be described.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 흡수층을 제조하는 순서도인데, 도 6을 참조하면, 상기 나노크리스탈 재료를 준비(S110)하고, 상기 나노크리스탈 재료를 콜로이드 용액으로 제조(S120)하고, 나노입자 합성 기법으로 핵 생성 및 성장(nucleation-growth)시키면서(S130), 상기 용액에 도핑 원소를 주입하여 나노입자를 합성(S140)시킨다. 이후, 상기 합성된 나노입자를 분리정제 후 극성 용액 또는 무극성 용액에 분산(S150)시킴으로써 플라즈몬 적외선 흡수층을 제조(S160)하게 된다. Figure 6 is a flow chart for manufacturing an infrared absorption layer using plasmonic nanoparticles according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 6, the nanocrystal material is prepared (S110), and the nanocrystal material is prepared as a colloidal solution. (S120), nucleation-growth is performed using a nanoparticle synthesis technique (S130), and a doping element is injected into the solution to synthesize nanoparticles (S140). Thereafter, the synthesized nanoparticles are separated and purified and dispersed in a polar solution or a non-polar solution (S150) to prepare a plasmonic infrared absorption layer (S160).

본 발명의 일 실시예에서는 반도체형 플라즈몬 나노입자를 형성하기 위하여 양이온 및 음이온의 도핑 원소를 포함한다. 상기 양이온은 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 세륨(Ce), 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이고, 상기 음이온은 주로 할로겐 음이온으로 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 원소 베이컨시(Vacancy)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상이다. In one embodiment of the present invention, doping elements of positive and negative ions are included to form semiconductor-type plasmonic nanoparticles. The cation is a group consisting of tin (Sn), zirconium (Zr), cerium (Ce), cesium (Cs), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), tungsten (W), and molybdenum (Mo). and the anion is mainly a halogen anion and is at least one selected from the group consisting of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), and the element vacancy.

본 발명의 일 실시예에서 도핑 원소의 함량은 15% 이하로 한정한다. 만약, 상기 적외선 흡수층을 인듐 틴 옥사이드(Sn:In2O3)과 텅스텐 옥사이드(WOx)을 포함하여 제조하는 경우, 상기 인듐틴옥사이드는 n-type 도핑 주석(Sn) 원소를 15% 이하의 중량비(x = 0~15%)로 구성하면 나노입자 결정 격자(lattice) 내에 자유전자를 발생시키고, 나머지((100-x)%)는 인듐옥사이드(Indium Oxide) 결정체 성분으로 초음속 소재로써 견고하고 결정 상변이 (phase transformation) 없이 활용할 수 있기 때문이다. 만약, 도핑 원소의 함량이 15%를 초과하면 재료는 합금(Alloy)으로 정의되며 자유전자를 형성하지 않는 상분리가 발생될 수 있고, 적외선 흡광 성능 저하를 가져올 수 있다. 즉, 자유전자 농도가 저감되어 표면플라즈몬 공명(Localized surface plasmon resonance, LSPR)의 정점이동(Peak Shift)이 장파장영역으로 적색편이(Red Shift)가 발생하여 성능저하가 발생할 수 있으므로 본 발명의 일 실시예에서의 도핑 원소의 함량은 15% 이하로 한정한다. In one embodiment of the present invention, the content of the doping element is limited to 15% or less. If the infrared absorption layer is manufactured including indium tin oxide (Sn:In2O3) and tungsten oxide (WOx), the indium tin oxide contains n-type doped tin (Sn) element in a weight ratio (x = 15% or less) of 15% or less. When composed of 0~15%), free electrons are generated within the nanoparticle crystal lattice, and the remaining ((100-x)%) is an indium oxide crystal component, which is strong as a supersonic material and has a crystal phase transition ( This is because it can be used without phase transformation. If the content of the doping element exceeds 15%, the material is defined as an alloy, and phase separation without forming free electrons may occur, which may lead to a decrease in infrared absorption performance. In other words, as the concentration of free electrons decreases, the peak shift of the localized surface plasmon resonance (LSPR) may red shift to a long wavelength region, which may lead to performance degradation, and thus, one implementation of the present invention The content of the doping element in the example is limited to 15% or less.

도핑 원소의 주입에 의해 나노입자가 합성(S140)되면 상기 합성한 나노입자를 극성 용액 또는 무극성 용액에 분산(S150)시킨다. 만약, 상기 합성된 나노입자가 지용성 용액에 합성되는 경우 무극성 용액에 분산되는데, 상기 지용성 용액은 올레산(Oleic Acid), 올레일알코올(Oleyl Alcohol), 옥틸아민(Octylamine), 트리옥틸아민(Trioctylamine) 및 옥타데켄(Octadecene)을 포함하는 군으로부터 선택되는 하나 이상이다. 이때의 무극성 용액은 헥산(Hexane) 또는 톨루엔(Toluene)일 수 있다.When nanoparticles are synthesized by injection of a doping element (S140), the synthesized nanoparticles are dispersed in a polar solution or non-polar solution (S150). If the synthesized nanoparticles are synthesized in a fat-soluble solution, they are dispersed in a non-polar solution, and the fat-soluble solution contains oleic acid, oleyl alcohol, octylamine, and trioctylamine. and one or more selected from the group containing Octadecene. The nonpolar solution at this time may be hexane or toluene.

또한, 상기 합성된 나노입자를 극성 용액에 분산시키는 경우에는 극성 용액에 분산시키기 전에 니트로소늄 테트라플루오르붕산염(Nitrosonium Tetrafluoroborate), 트리에틸옥소늄 테트라플루오르붕산염(Triethyloxonium Tetrafluoroborate)을 포함하는 미어바인염(Meerwein Salt), 또는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)을 포함하는 염기성 수용액을 활용하여 나노입자를 표면처리한다. 상기 표면처리하는 단계에서 상기 미어바인염 또는 염기성 수용액의 농도는 80~120mg/ml가 바람직하다.In addition, when dispersing the synthesized nanoparticles in a polar solution, Meerwein salt containing Nitrosonium Tetrafluoroborate and Triethyloxonium Tetrafluoroborate is added before dispersing in the polar solution. Nanoparticles are surface treated using salt) or a basic aqueous solution containing sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH). In the surface treatment step, the concentration of the meervine salt or basic aqueous solution is preferably 80 to 120 mg/ml.

상기 제조공정에 의해 제조(S160)되는 상기 플라즈몬 나노입자는 구형, 큐브형, 다면체 또는 불균일형 중 어느 하나의 형태로 제조된다. The plasmonic nanoparticles manufactured through the manufacturing process (S160) are manufactured in any one of the following shapes: spherical, cubic, polyhedral, or non-uniform.

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기의 적외선 흡수층을 이용하여 적외선 차단 광학 필터(110)를 제조하는데, 일예로 상기 적외선 흡수층(101)을 스핀 코팅(spin coating) 또는 액체-기체 계면증착(liquid-air interface deposition)방식을 통해 상기 기재(101) 위에 나노입자 단일층을 형성하여 제조할 수 있다. 나아가, 상기 기재(101) 위에 스프레이 코팅(spray coating) 또는 블레이드 코팅(blade coating)을 통해 나노입자 다층구조를 형성할 수도 있다. 뿐만 아니라, 상기 나노입자가 합성하여 중합체를 형성하기 전에 극성 또는 무극성 용액에 나노입자를 분산시키고 나노입자가 분산된 용액을 이후 합성되는 적외선 흡수층에 첨가하여 필름 복합체를 형성할 수도 있다. 즉, 폴리머 중합체 반응 전 극성 용액 또는 무극성 용액에 나노입자를 분산하여 후속 중합 폴리머 필름인 적외선 흡수층(102)에 첨가함으로써 필름 복합체를 형성할 수도 있다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, an infrared blocking optical filter 110 is manufactured using the infrared absorbing layer. For example, the infrared absorbing layer 101 is formed by spin coating or liquid-gas interface deposition. It can be manufactured by forming a single layer of nanoparticles on the substrate 101 through the -air interface deposition method. Furthermore, a multilayer structure of nanoparticles may be formed on the substrate 101 through spray coating or blade coating. In addition, before the nanoparticles are synthesized to form a polymer, the nanoparticles may be dispersed in a polar or non-polar solution and the solution in which the nanoparticles are dispersed may be added to the infrared absorption layer to be synthesized later to form a film composite. In other words, a film composite may be formed by dispersing nanoparticles in a polar solution or non-polar solution before the polymer polymer reaction and adding them to the infrared absorption layer 102, which is a subsequently polymerized polymer film.

이러한 방법에 의해 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터(110)를 형성할 수 있는데, 이러한 필터(110)를 자동차 유리에 형성할 수 있다. 즉, 상기 적외선 흡수층(102)을 포함한 필터(110)가 자동차의 유리에 부착될 수 있다.By this method, an infrared blocking optical filter 110 using plasmonic nanoparticles can be formed, and this filter 110 can be formed on an automobile glass. That is, the filter 110 including the infrared absorption layer 102 can be attached to the glass of an automobile.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 적외선 흡수층의 제조공정을 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the manufacturing process of the plasmonic infrared absorption layer according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.

본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 적외선 흡수층의 제조는 나노입자 용액합성 단계에서 시작한다. 즉, 콜로이드 나노입자를 합성하기 위해 나노입자 분말을 용액으로 제조한 이후 합성한다.The production of a plasmonic infrared absorbing layer according to an embodiment of the present invention begins with the nanoparticle solution synthesis step. That is, to synthesize colloidal nanoparticles, nanoparticle powder is prepared into a solution and then synthesized.

플라즈몬 나노입자는 반도체형 도핑 나노크리스탈 재료를 활용한다. 예를 들면, 플라즈몬 적외선 흡수층의 주요한 나노입자 재료는 인듐 틴 옥사이드(Sn:In2O3), 텅스텐 옥사이드(WOx)이다. 다만, 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 아연 옥사이드(ZnO), 티타늄 옥사이드(TiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 바나듐 옥사이드(V2O3/VO2), 하프늄 옥사이드(HfO2), 세륨 옥사이드(CeO2), 황화 구리(CuSx), 실리콘 나이트라이드(SiN), 티타늄 나이트라이드(TiN) 등의 적외선 흡광 나노재료도 포함될 수 있다.Plasmonic nanoparticles utilize semiconductor-type doped nanocrystal materials. For example, the main nanoparticle materials of the plasmonic infrared absorption layer are indium tin oxide (Sn:In2O3) and tungsten oxide (WOx). However, molybdenum oxide (MoOx), zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO2), aluminum oxide (Al2O3), vanadium oxide (V2O3/VO2), hafnium oxide (HfO2), cerium oxide (CeO2), copper sulfide (CuSx) ), infrared-absorbing nanomaterials such as silicon nitride (SiN), and titanium nitride (TiN) may also be included.

도핑 원소의 적절한 농도 범위는 15% 이하로 한다. 플라즈몬 구현으로 반도체 자유 전자를 유도하기 위해 도핑 원소 조합하는데, 양이온으로는 주석(Sn), 지르코늄(Zr), 세륨(Ce), 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 중 하나 이상이 조합될 수 있다. 그리고, 음이온으로는 할로겐 음이온이 주로 사용되는데, 플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br)이 사용되며, 나아가 원소 베이컨시(Vacancy)도 활용 가능하다. The appropriate concentration range of doping elements is 15% or less. Doping elements are combined to induce free electrons in the semiconductor through plasmonic implementation. Cations include tin (Sn), zirconium (Zr), cerium (Ce), cesium (Cs), aluminum (Al), gallium (Ga), and indium ( One or more of In), tungsten (W), and molybdenum (Mo) may be combined. Additionally, halogen anions are mainly used as anions, including fluorine (F), chlorine (Cl), and bromine (Br), and elemental vacancy can also be used.

나노크리스탈 재료 준비(S110)가 완료되면, 콜로이드 나노입자 합성 기법으로 입자 재료가 핵 생성 및 성장(nucleation-growth)단계(S130)가 진행되면서 도핑 원소를 주입하여 합성(S140)하여 중합체를 형성한다. 도핑 활성의 적절한 범위는 도핑 원소가 5%인 경우로 아세트산주석(Tin Acetate)의 사용 농도로 진행한다. Once the preparation of the nanocrystal material (S110) is completed, the particle material undergoes a nucleation-growth step (S130) using the colloidal nanoparticle synthesis technique, and a doping element is injected to form a polymer by synthesis (S140). . The appropriate range of doping activity is when the doping element is 5%, which is carried out at the concentration of Tin Acetate.

만약, 나노입자를 올레산(Oleic Acid), 올레일알코올(Oleyl Alcohol), 옥틸라민(Octylamine), 트리옥틸라민(Trioctylamine), 옥타데켄(Octadecene) 과 같은 지용성 용액에 합성하는 경우, 무극성 용액에 분산이 가능하다. 보다 구체적으로, 인듐 아세트산염(Indium Acetate)과 아세트산주석(Tin Acetate)를 올레산(Oleic Acid)에 150℃ 온도로 중합을 하여 인듐 올레산염(Indium Oleate)으로 형성한다. 상기 인듐 올레산염을 올레일알코올(Oleyl Alcohol)에 290℃에서 주입을 한다. 이때 나노입자는 합성을 통해 성장을 하게 되고, 성장한 나노입자를 분리정제 후 헥산(Hexane) 또는 톨루엔(Toluene)과 같은 무극성 용액에 분산시킴으로써 적외선 흡수층(102)을 제조한다. 상기 적외선 흡수층(102)을 필름 박막 형태로 제조하기 위해 유리 필름과 같은 기재(101) 위에 스프레이 처리로 적외선 차단 필터(110)를 만들게 된다. If nanoparticles are synthesized in a fat-soluble solution such as Oleic Acid, Oleyl Alcohol, Octylamine, Trioctylamine, or Octadecene, they are dispersed in a non-polar solution. This is possible. More specifically, indium acetate and tin acetate are polymerized with oleic acid at a temperature of 150°C to form indium oleate. The indium oleate is injected into Oleyl Alcohol at 290°C. At this time, the nanoparticles grow through synthesis, and the infrared absorption layer 102 is manufactured by separating and purifying the grown nanoparticles and dispersing them in a non-polar solution such as hexane or toluene. In order to manufacture the infrared absorption layer 102 in the form of a thin film, an infrared blocking filter 110 is created by spraying on a substrate 101 such as a glass film.

한편, 상기 나노입자를 극성 용액에 분산시키는 경우에는 미어바인염(Meerwein Salt) 또는 염기성 수용액을 활용한다. 일예로 니트로소늄 테트라플루오르붕산염(Nitrosonium Tetrafluoroborate), 트리에틸옥소늄 테트라플루오르붕산염(Triethyloxonium Tetrafluoroborate)을 포함하는 미어바인염(Meerwein Salt), 또는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH)을 포함하는 염기성 수용액을 활용하여 나노입자를 표면처리한다. Meanwhile, when dispersing the nanoparticles in a polar solution, Meerwein Salt or basic aqueous solution is used. For example, Meerwein Salt containing Nitrosonium Tetrafluoroborate, Triethyloxonium Tetrafluoroborate, or basic salt containing sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH). Nanoparticles are surface treated using an aqueous solution.

이를 위해 미어바인염 또는 염기성 수용액을 약 100 mg/mL 첨가한다. For this purpose, approximately 100 mg/mL of meerbein salt or basic aqueous solution is added.

이때, 유기 리간드(ligand)가 스트립(strip)된 형태의 나노입자는 물, 수용액, 알코올계 용액, 다이메틸폼아마이드(Dimethylformamide), 아세토나이트릴(Acetonitrile), 폴리머 중합체와 같은 극성 용액에 분산이 가능하며 이에 의해 적외선 흡수층(102) 형성이 가능하다. At this time, nanoparticles in the form of strips of organic ligands are dispersed in polar solutions such as water, aqueous solutions, alcohol-based solutions, dimethylformamide, acetonitrile, and polymers. It is possible, and thereby the infrared absorption layer 102 can be formed.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나노입자의 초음속 충격파 적용 후 적외선 차단기능이 유지되는지를 검증하기 위한 실험의 그래프이다. 도 2를 참조하면, Mach 6에서 1회의 충격(1 shock)에서부터 15회의 충격(15 shock)에 이르기까지 적외선 차단기능이 크게 변하지 않은 것을 알 수 있다. 즉, 상기 적외선 흡수층은 여러 차례의 충격에도 불구하고 5,000~3,000/cm 파수 대역의 적외선을 흡수하는 것을 알 수 있다. Figure 2 is a graph of an experiment to verify whether the infrared blocking function is maintained after applying a supersonic shock wave of nanoparticles according to an embodiment of the present invention. Referring to Figure 2, it can be seen that the infrared blocking function does not change significantly from 1 shock to 15 shocks at Mach 6. In other words, it can be seen that the infrared absorption layer absorbs infrared rays in the 5,000 to 3,000/cm wavenumber band despite multiple impacts.

상기 적외선 흡수층(102) 내의 플라즈몬 나노입자는 구형, 큐브형, 다면체 또는 불균일형 중 어느 하나일 수 있다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구형 적외선 흡광 플라즈몬 입자의 사진이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 큐브형 적외선 흡광 플라즈몬 입자의 사진이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 불균일형 적외선 흡광 플라즈몬 입자의 사진이다. 도 3 내지 도 5를 참조하면, 플라즈몬 나노입자의 형태가 구형으로 군집을 형성할 수 있고, 큐브 또는 사각형상의 플라즈몬 나노입자가 균일하게 분산되어 형성될 수 있으며, 다면체, 원형 등의 플라즈몬 나노입자가 중첩되어 분균일하게 형성될 수도 있다.The plasmonic nanoparticles in the infrared absorption layer 102 may be spherical, cube-shaped, polyhedral, or non-uniform. Figure 3 is a photograph of a spherical infrared-absorbing plasmonic particle according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a photograph of a cube-shaped infrared-absorbing plasmonic particle according to an embodiment of the present invention, and Figure 5 is an embodiment of the present invention. This is a photo of a non-uniform infrared absorbing plasmonic particle according to . Referring to Figures 3 to 5, the shape of the plasmonic nanoparticles can form a spherical cluster, cube- or square-shaped plasmonic nanoparticles can be formed by uniformly dispersing, and polyhedral, circular, etc. plasmonic nanoparticles can be formed. They may be overlapped and formed evenly.

상기 구형, 큐브형 및 불균일형 플라즈몬 나노입자의 단위 입자당 흡광도의 차이는 크지 않다. 다만, 구형 나노입자의 충전밀도(Packing Density)는 이론상 74%이고, 큐브형 나노입자는 100%으로 큐브형 입자가 필름 단위면적당 흡광을 증진시킬 수 있는 기대 효과가 더 크다고 할 수 있다. The difference in absorbance per unit particle of the spherical, cube-shaped and heterogeneous plasmonic nanoparticles is not large. However, the theoretical packing density of spherical nanoparticles is 74%, and that of cube-shaped nanoparticles is 100%, so it can be said that cube-shaped particles have a greater expected effect of enhancing light absorption per unit area of the film.

한편, 극성 용액 또는 무극성 용액에 분산이 된 적외선 흡수층(102)을 형성한다. 상기 적외선 흡수층(102)을 필름 박막 형태의 소면적으로 할 경우 스핀 코팅(spin coating) 또는 액체-기체 계면증착(liquid-air interface deposition) 방식을 통해 나노입자 단일층을 형성함으로써 가능하다. 그리고, 대형으로 제조하는 경우에는 기재(101) 위에 스프레이 코팅(spray coating) 또는 블레이드 코팅(blade coating)을 진행함으로써 나노입자 다층구조의 적외선 흡수층(102)을 형성할 수 있다. 이때의 기재(101)는 유리를 사용할 수 있다. 이때, 나노입자를 단층으로 형성하면 단위면적당 입자수는 적어져 흡광도는 떨어지나, 다층으로 형성하면 흡광도가 증가될 수 있다. Meanwhile, an infrared absorption layer 102 is formed dispersed in a polar solution or a non-polar solution. When the infrared absorption layer 102 has a small area in the form of a film thin film, it is possible to form a single layer of nanoparticles through spin coating or liquid-air interface deposition. In the case of large-scale manufacturing, the infrared absorption layer 102 with a multilayer nanoparticle structure can be formed by spray coating or blade coating on the substrate 101. The base material 101 at this time may be glass. At this time, if the nanoparticles are formed as a single layer, the number of particles per unit area decreases and the absorbance decreases, but if they are formed as a multilayer, the absorbance can be increased.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초음속 비행체의 적외선 탐지기에 부착된 광학 필터로 태양광에 의한 맹점 각도를 보완하는 것을 설명하는 모식도로 적외선 태양광에 의해 차단되었던 영역(β1+α+ β2)이 초음속 비행체(100)에 부착된 적외선 탐지용 광학 필터(110)에 의해 확장된 것을 도시한 것이다. 도 7을 참조하면, 종래에는 초음속으로 근접해오는 비행체(10)에 대한 초음속 비행체(100)의 적외선 탐지기의 맹점 각도는 (β1+α+ β2)였으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 적외선 흡수층을 이용한 광학 필터(110)를 부착한 경우에는 태양광 맹점의 각도가 α로 감소된 것을 알 수 있다. 즉, 종래의 태양광 맹점의 각도는 초록색 영역이었으나 본 발명의 일 실시예에서의 태양광 맹점의 각도는 적색 영역으로 축소되었다. 노랑색 영역은 태양열 적외선이 차단되지 않는 영역으로 종래에도 초음속 비행체(10)에 대한 적외선 추적이 가능한 영역이다.Figure 7 is a schematic diagram illustrating the supplementation of the blind spot angle caused by sunlight with an optical filter attached to the infrared detector of a supersonic aircraft according to an embodiment of the present invention, showing the area (β1 + α + β2) blocked by infrared sunlight. ) is shown expanded by the optical filter 110 for infrared detection attached to the supersonic vehicle 100. Referring to FIG. 7, conventionally, the blind spot angle of the infrared detector of the supersonic vehicle 100 with respect to the vehicle 10 approaching at supersonic speed was (β1+α+β2), but the plasmonic infrared absorption layer according to an embodiment of the present invention When the optical filter 110 using is attached, it can be seen that the angle of the solar blind spot is reduced to α. That is, the angle of the conventional solar blind spot was in the green area, but in one embodiment of the present invention, the angle of the solar blind spot was reduced to the red area. The yellow area is an area where solar infrared rays are not blocked and is an area where infrared tracking for the supersonic aircraft 10 is possible even conventionally.

태양광 적외선을 차단하는 효과를 증가시키기 위해서는 필름의 흡광도를 증진하여 맹점 각도를 최소화해야 하는데, 본 발명의 일 실시예에서는 도핑 성분 및 함량 비율을 제어하여 자유전자수를 최대화함으로써 나노입자당 흡광도를 증가시켰다. In order to increase the effect of blocking solar infrared rays, the blind spot angle must be minimized by increasing the absorbance of the film. In one embodiment of the present invention, the absorbance per nanoparticle is maximized by controlling the doping component and content ratio to maximize the number of free electrons. increased.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 흡수층(102)을 적외선 센서에 부착한 초음속 비행체(100)에서는 보다 넓은 적외선 열탐지 각도를 가질 수 있다.In this way, the supersonic aircraft 100 in which the infrared absorption layer 102 using plasmonic nanoparticles according to an embodiment of the present invention is attached to the infrared sensor can have a wider infrared heat detection angle.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The description of the present invention described above is for illustrative purposes, and those skilled in the art will understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical idea or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. For example, each component described as single may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어 지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the patent claims described below, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention.

100: 초음속 비행체, 110: 적외선 차단 광학 필터100: supersonic aircraft, 110: infrared blocking optical filter

Claims (10)

기재(matrix); 및
상기 기재 위에 형성되고, 반도체형 도핑이 가능한 나노크리스탈(Nanocrystal) 재료를 이용하여 제조되는 적외선 흡수층을 포함하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
matrix; and
Formed on the substrate and comprising an infrared absorption layer manufactured using a nanocrystal material capable of semiconductor type doping,
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 1에 있어서,
상기 적외선 흡수층은,
인듐 틴 옥사이드(Sn:In2O3), 텅스텐 옥사이드(WOx), 몰리브덴 옥사이드(MoOx), 아연 옥사이드(ZnO), 티타늄 옥사이드(TiO2), 알루미늄 옥사이드(Al2O3), 바나듐 옥사이드(V2O3/VO2), 하프늄 옥사이드(HfO2), 세륨 옥사이드(CeO2), 황화 구리(CuSx), 실리콘 나이트라이드(SiN) 및 티타늄 나이트라이드(TiN)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 1,
The infrared absorption layer is,
Indium tin oxide (Sn:In2O3), tungsten oxide (WOx), molybdenum oxide (MoOx), zinc oxide (ZnO), titanium oxide (TiO2), aluminum oxide (Al2O3), vanadium oxide (V2O3/VO2), hafnium oxide ( HfO2), cerium oxide (CeO2), copper sulfide (CuSx), silicon nitride (SiN), and titanium nitride (TiN),
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 1에 있어서,
상기 반도체형 도핑을 위한 도핑 원소는,
상기 나노크리스탈 재료에 15% 이하로 주입되는 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 1,
The doping element for the semiconductor type doping is,
Characterized in that 15% or less is injected into the nanocrystal material,
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 3에 있어서,
상기 도핑 원소는,
주석(Sn), 지르코늄(Zr), 세륨(Ce), 세슘(Cs), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga), 인듐(In), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 양이온을 포함하는 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 3,
The doping element is,
selected from the group consisting of tin (Sn), zirconium (Zr), cerium (Ce), cesium (Cs), aluminum (Al), gallium (Ga), indium (In), tungsten (W), and molybdenum (Mo). Characterized in that it contains one or more cations,
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 3에 있어서,
상기 도핑 원소는,
플로오르(F), 염소(Cl), 브롬(Br), 원소 베이컨시(Vacancy)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 음이온을 포함하는 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 3,
The doping element is,
Characterized in that it contains one or more anions selected from the group consisting of fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), and elemental vacancy,
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 1에 있어서,
상기 적외선 흡수층은 5,000~3,000/cm 파수 대역의 적외선을 흡수하는 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 1,
The infrared absorption layer is characterized in that it absorbs infrared rays in the wavelength range of 5,000 to 3,000/cm,
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 1에 있어서,
상기 플라즈몬 나노입자의 형태는 구형, 큐브형, 다면체 또는 불균일형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 1,
The shape of the plasmonic nanoparticle is characterized in that it is any one of spherical, cubic, polyhedral, or heterogeneous shape.
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 1에 있어서,
상기 적외선 흡수층은,
스핀 코팅(spin coating) 또는 액체-기체 계면증착(liquid-air interface deposition) 방식을 통해 나노입자 단일층으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 1,
The infrared absorption layer is,
Characterized in that it is formed as a single layer of nanoparticles through spin coating or liquid-air interface deposition.
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 1에 있어서,
상기 적외선 흡수층은,
스프레이 코팅(spray coating) 또는 블레이드 코팅(blade coating) 방식을 통해 나노입자 다층구조로 형성되는 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 1,
The infrared absorption layer is,
Characterized in that it is formed into a multilayer structure of nanoparticles through spray coating or blade coating.
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
청구항 1에 있어서,
상기 기재는 자동차 유리인 것을 특징으로 하는,
극초음속 유동에 적용 가능한 플라즈몬 나노입자를 이용한 적외선 차단 광학 필터.
In claim 1,
Characterized in that the substrate is automobile glass,
Infrared blocking optical filter using plasmonic nanoparticles applicable to hypersonic flow.
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