KOSEN 한인과학기술자네트워크

>Surface Relief Grating에 관심이 있어 몇가지 논문을 읽어보았는데, >주로 fabrication method에 관한 것이었습니다. >왜 이런 grating을 만드는지 궁금합니다. > >1) Surface relief grating이 어떠한 소자나 시스템에 활용되는지 궁금합니다. > >2) 이와 관련하여 최근 연구 동향(재료, 제조공정 등)에 대해 알고 싶습니다. > >3) Surface relief grating의 spec.을 subwavelength에 맞춘것들을 보았습니다. >이런 spec.은 어떤 응용분야에 적용하려는 것인지요. > >4) 현재 Surface relief grating을 제조하는데 있어 기술적인 문제점과 이슈가 되고 있는 것은 무엇인지요. > >Surface Relief Grating과 관련된 분들의 답변 기다립니다. 사실 저는 Surface Relief Grating(SRG) 분야에 전문가는 아닙니다만... 이 질문이 올라온지 꽤되었는데 아무런 답변도 올라오지 않기에 자칫 부분적이나마 제가 알고 있는 상식에서 말씀드리도록 하겠습니다. 일반적으로 유기 고분자 재료에서 Azo group (-N=N-)이 도입된 경우 400~500nm 근방에서 흡수가 일어나는데 이때 이러한 흡수는 위의 아조그룹의 cis- trans- isomerization을 유도 시키게 됩니다. 이는 고분자 재료에 주입되는 빛의 편광 방향에 민감하게 반응(일반적으로 빛의 편광 방향에 수직으로 배향)하게 되어 고분자 사슬의 배향성을 조절할수 있게됩니다. 또한 간단하게 거울을 이용하여 위상차를 주도록 간섭 패턴(interference pattern)을 고분자 박막 필름에 조사시키게되면 이러한 아조기의 광 이성화현상 (photo isomerization)의 발현으로 고분자들이 간섭 패턴을 피하는 형태로 패턴이 형성이 되는데(이러한 현상에 대한 메커니즘은 아직도 논란 중에 있는걸로 알고 있습니다. 다만 고분자의 degradation. bleaching 문제는 아닌걸로 관찰되어 학술적으로 많은 연구가 되어 온걸로 알고 있습니다. 주로 아조벤젠기의 광반응 dyanmics 라든가 측쇄에 도입되는 기능기 (electron donating, electron withdrawing gruop)에 따른 광배향성등에 관한 연구는 많은 결과들이 보고 된걸로 알고 있습니다) 이러한 현상을 이용하여 SRG pattern을 구현하는데 이는 조사되는 간섭 패턴에 따라 간단하게 패턴을 형성시킬수 있는 방법입니다. 이는 일반적인 PR 공정에서 develop 공정이 필요없으며 조사되는 레이저의 적당한 위상차를 손쉽게 바꾸어 다양한 주기의 패턴을 형성 시킬 수 있는 방법이라는 장점이 있습니다만 고분자 물질(단분자 포함)의 흡수 영역에 해당되는 레이져가 있어야 하며 이때 사용되는 레이저의 파장의 반(difflection limit) 이하의 패턴은 형성 시킬수 없다는 단점이 있습니다.(4번의 답변이 되겠군요) 제가 알기론 SRG가 특정 소자나 시스템에 쓰이고 있다는 이야기는 별로 신뢰성이 없다고 봅니다. 일반적으로 patterning 기술은 트랜지스터, 메모리, 디스플레이 할거 없이 거의 대부분의 전자소자에 기본 핵심기술이므로 이러한 여러가지 patterning기술의 하나로 생각되고 있으며 SRG의 경우 앞서 언급한것과 같이 손쉽게 레이저 파장에 따라 차이는 있겠지만 수마이크론에서 수백 나노미터 스케일의 패턴을 형성시킬수 있다는 장점으로 여러가지 소자에 응용가능성이 높다고 알고 있습니다. (1번의 답변이 될까요? ^^) 일반적으로 SRG 패턴의 spec을 sub wavelength로 두는 이유는 제가 생각하건데 일반적으로 AZO-BENZEN 그룹을 가지고 있는 고분자의 absorption maximum이 400~500 nm로 이에 해당되는 파자의 laser의 파장으로 diffraction limit를 고려해보았을때 루틴하게 그리고 최소한 작게 만들수 있는 크기가 수백나노 크기이며(사실 이는 photolithography나 laerlithography의 한계이기도 합니다만..) 또 이러한 크기가 일반적으로 가시광 영역을 커버할수 있는 스케일이므로 이는 사용되는 파장의 크기에 준하는 구조물을 형성시켜 구조물과 빛사이의 상호작용을 기대할 수 있으므로 특정 파장영역대 에서 반사방지 특성이나 각종 디스플레이의 광학 필름에 사용을 기대할 수 있습니다. 이는 softlithgraphy를 바탕으로 하는데 일반적으로 azo 고분자는 400~500 nm 에서 흡수가 있기 때문에 가시광 영역에서 흡수가 없는 고분자를 SRG 패턴이 형성된 고분자 필름위에 sol-gel 공정을 통해 reflication 시킴으로써 사용되고 있습니다(nano imprinting). 또한 이러한 방법을 통해 물질에 상관없이 이러한 방법을 이용해 패턴을 원하는 기판에 전사시키는 방법도 많은 연구가 되어 오고 있습니다. (micro-contact printing, nanotransfer printing) (3번의 답변이 되었으면 합니다. ^^) 마지막으로 앞서 제가 말씀드린것 처럼 저는 SRG의 전문가가 아니라 최근 연구동향에 관해서는 잘 알지 못하기 때문에 2번의 질문에는 구체적인 답변을 해드리지 못해서 죄송합니다. 조금이나마 도움이 되셨으면 하군요.