2014-08-19
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김종수(kjskumal)
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첨부파일
첨부 그림은 MPA (Metamaterial Perfect Absorber)입니다 prepatterned된 실리콘에 1nm Ti과 15nm Au를 증착시킨 것인데 TM 편광을 조사하면 위와같이 공명에 의해 전계가 형성된다고 합니다 그리고 아래는 논문 내용의 일부입니다
localized surface plasmon resonances LSPRs) are excited on the upper and lower resonators.
A Fabry−Perot resonance is also present in the cavity formed from the upper and lower stripe resonator layers.
1. 여기서 위 아래 두 resonator에 표면 플라즈몬 공명이 형성된다는데 위에는 전계가 빨갛게 나오지만 아래 resonator는 색이 파란데 공명이 형성 안되는 거 아닌가요
2. 그리고 위 글에서 Fabry-Perot공명이 무엇인지 궁금합니다 Fabry Perot공진기를 찾아보긴했는데 거울사이에 흡수체를 두고 계속반사시켜서 흡수시키는거라고하는데 이건 공명 같지는 않아서 질문드립니다.
3. 마지막으로 증착과정에서 upper와 lower가 딱 나눠지는 것이아니라 벽면에 1nm정도 골드가 증착되어 위아래 resonator가 연결된다고 합니다 그런데 이것이 absorption peak가 blue shift되고 / metal layer를 연결하여 electrical circuit에 포함시키고 photocurrent가 증가한다고 하는데 이유가 궁금합니다
그러니까 흡수 파장이 blue shift되는 이유, photocurrent가 증가하는 이유를 가르쳐 주십시요
감사합니다
- Fabry-perot resonance
- resonator
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답변 4
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답변
안길홍님의 답변
2014-08-19- 0
먼저 설정되어야 할 전제는 빛은 전자장파이며 에너지를 가지고 있습니다. 전자장파는 전자파와 자장파로 구성되어 있으며, 전자파와 자장파는 90도로 직교합니다. 빛-전자장파-가 물체(thin film)에 비추어 지게 되면 표면에서 반사되는 파장이 있게 되며 투과된 빛은 후면부에서 반사하는 파장이 있게 됩니다. 빛의 간섭현상에 의하여 빛-전자장파-의 공명현상이 일어나게 됩니다. 빨간색-파란색은 전장과 자장을 구분하기 위하여 색상을 나타낸 것 입니다. Fabry-Perot 공명은 이러한 전장과 자장의 공명을 나타내고 있습니다. 질문에서 Ti과 Au가 언급되는데 각각의 반사파장에서 차이가 있습니다. 이러한 파장의 차이에 의하여 일치되는 공명현상이 더욱 일어나기 쉽게 됩니다. 공명작용에 의하여 증폭현상이 일어나면 photocurrent 효율성이 높아집니다(Laser의 증폭작용을 참조). 신기술 개념이 적용되는 전자장파의 공명현상을 이해하는데는 많은 자료가 필요합니다.
첨부된 자료를 참고바랍니다. -
답변
김종수님의 답변
2014-08-20- 0
~제가 올린 첨부파일의 빨간색과 파란색이 전장과 자장을 의미한다고 하셨는데 그림에 보면 |E| 전장벡터의 크기라고 되있고 오른쪽 legend에 빨강이 12로 전장의 크기가 크고 파랑이 1로 전장이 거의 없는 것을 말하는거 아닌가요? 전장이 거의 없다고 해서 자장이 크다는 소리일리는 없고 lower resonator에는 그냥 공명이 잘 안일어나는거 같은데 아닌가요? 그래서 설명해주신 fabry-perot공명이 전장과 자장의 공명이란 말도 이해가 안갑니다. upper와 lower에서 일어나는 공명은 LSPR이고 Fabry-Perot은 논문에서 cavity의 특성으로 나타난다고 하는데 이부분이 설명이 안된거 같습니다.
그리고 공명작용으로 빛의 흡수가 증폭되어 photocurrent가 증가하는것은 압니다만 제 질문은 upper와 lower resonator가 같은회로로 연결되어 photocurrent가 증가하는 현상이 왜 그런지였습니다. 어차피 upper에서나 lower resonator에서나 16nm의 ultrathin film으로서 바로 아래 semi로 hot electron이 유입되어 photocurrent에 기여를 하는데 이 두개가 연결되는것이 무슨 의미가 있어서 photocurrent가 증가되는건지 알려주시면 감사하겠습니다. -
답변
안길홍님의 답변
2014-08-20- 0
첨부자료 참고 바랍니다.
전자기파에서 전장의 에너지와 자장의 에너지 크기는 같습니다. 이를 수식으로 나타내면
S=1/μ (ExB) [ S: 장에 전달되는 에너지 흐름밀도 (단위 면적당 또는 단위 시간당) μ :투자율, E:전장, B: 자장]
Fabry-Perot resonance란 전자기파는 가둔 상태가 이니면 진행파로써 전후로 나아갈려는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성을 억제하기 위하여 전후에 mirror(1st mirror, 2nd mirror)를 두게되면 빛(전자기파)은 가두어 지는 현상이 일어나며(standing wave) 이러한 상태에서 광의 공명작용에 의한 증폭작용을 유도하는 것을 말합니다. 이를 이용한 것이 Laser광입니다. -
답변
이응신님의 답변
2014-08-21- 0
빛은 전자기파의 일종으로 전기장과 자기장이 상호유도를 해서 빛을 형성해서 공간으로 전파되어 갑니다. 전기장의 변화는 자기장을 유도하고 자기장의 변화는 전기장을 유도합니다. 크기는 포인팅벡터에서 볼 수 있으나 실제로는 맥스웰의 방정식에서 알 수 있습니다. 일반적으로 전기장의 크기는 광속 곱하기 자기장의 크기니까 압도적으로 큰 전기장의 세기 때문에 빛이 전파할 때 자기장은 거의 없는 것처럼 보입니다. 따라서 자석이나 자기장으로 빛을 구부려 보려고 해도 소용이 없습니다.
Fabry-Perot 공명기는 레이저에서 반사거울을 형성하는 공명기입니다. 흡사 마이켈슨 간섭계와 비슷한 듯 보이나 구조는 아주 다릅니다. 한쪽은 오목거울 형태로 만들고 반사율이 100 %에 가깝게 하고 반대쪽은 평면거울로 반투명으로 만들어 공명이 일어나 세기가 증가된 빛이 나중에 빠져나오도록 하고 있습니다.
레이저에서 강제로 유도되어 나오는 빛을 한쪽 방향으로 모이도록 하고 양쪽 거울 사이에서 정상파가 형성이 되도록하여 공명을 일으키도록 하는 것이 Fabry-Perot 공명기입니다. 양쪽 거울을 오가는 빛이 보강간섭을 일으키도록 하여 유도되는 빛을 계속 모아 보강을 해서 일정 세기 이상이 되면 반투명 거울을 통해 나오도록 하고 있습니다.
자세한 원리는 반도체레이저를 찾아보면 Fabry-Perot 공명기에 대해 자세히 설명한 글을 발견할 수 있을 것입니다.