광결정(Photonic crystal)
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- 목차
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1. 광결정의 원리
2. 광밴드 구조의 해석
3. 광 결정의 제조
4. 광결정 소자의 개발 배경
- 본문내용
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1. 광결정의 원리
광결정에 대한 원리를 이해하기 위해서는 광밴드갭(Photonic band gap)에 대하여 이해해야 하는데 이는 기존의 반도체의 전기적 띠간격(electronic bandgap)과 비교하여 이해 할 수 있다. 대개 결정구조를 갖는 물질들은 물질을 구성하는 원자나 분자들의 규칙적인 배열로 인한 주기적인 퍼텐셜로 띠 간격이 형성되고 특정한 에너지를 가진 전자의 진행을 막는 역할을 한다. 빛, 즉 광자에 대하여도 동일한 띠간격의 개념이 적용될 수 있다. 이는 빛에 대해서 퍼텐셜로 작용하는 것이 유전체이므로 이를 주기적으로 배열하면 광자 띠간격이 생겨 특정한 에너지를 가진 전자기파를 선택적으로 통과시키거나 막을 수 있다는 것이다.
또한 광결정에서의 광특성, 특히 스펙트럼 상에서 밴드갭을 결정짓는 변수는 유전체를 구성하는 물질들의 유전 함수와 규칙적인 유전체의 반복 주기를 나타내는 격자 상수로 결정된다. 이는 광밴드갭이 형성되는 에너지 영역이 주기적인 반복 구조, 즉 결정 구조의 크기와 상간관계를 가지며, 마이크로 주파수 영역의 경우 밀리미터, 가시광이나 근적외선 영역에서는 수백 나노미터 스케일에 준하는 격자 상수에 해당하는 크기를 가져야 한다는 것이다. 규칙적인 주기의 물체에서 빛의 회절현상을 직관적으로 보기 위해 1D 광결정과 같은 유전상수가 반복되는 적층 구조를 예로 들어보면, 적층된 구조로 입사된 빛은 적층된 각각의 평면에서 서로 다른 위상을 가지는 산란과정을 겪게 된다. 2π의 정수배에 해당하는 위상들로 인해 형성되는 보강 간섭을 간다하게 수식화 해 놓은 것이 Bragg's 법칙이다. 이는 X선 회절을 이용한 결정 분석법에서 라우에 정리와 파동벡터 공간(k공간)에서 실격자의 주기를 가지고 생성되는 평면파를 포함하는 역격자 개념을 통해 잘 정리되어 있다
- 참고문헌
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http://register.itfind.or.kr/Report/200301/IITA/IITA-0776/IITA-0776.pdf
http://msfl.kaist.ac.kr/sub/paper/domestic/27.pdf
http://www.kosen21.org/board/report/board_report_detailview.jsp?bid=0000000414390&id_major=0000000414390&boardname=expertreport
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