복합 플라즈몬 구조에서의 개별 모드 동작을 이용한 플라즈모닉 컬러 필터 최적의 설계 방법
Optimal Design Method for a Plasmonic Color Filter by Using Individual Phenomenon in a Plasmonic Hybrid Structure
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초록
본 연구에서는 나노 홀 배열과 나노 디스크 배열이 AZ 1500 나노 기둥에 의해 분리된 하이브리드 구조의 컬러 필터 설계방법을 제시한다. 우리는 각 설계 변수에 따른 투과광 특성 변화의 경향성을 이용하여 RGB 컬러 필터 설계 방법을 제시한다. 특히, 단면에서의 전기장의 세기 분포를 분석하여 두 배열에서 각각 발생하는 국소 표면 플라즈몬 공명이 서로에게 영향을 주지 않도록 AZ 1500 나노 기둥의 높이를 설정하였다. 최적화된 컬러 필터의 투과광 특성은 다음과 같다. Red 컬러 필터의 투과광 특성은 가시광 대역에서 Red를 표현하는 파장대역이 차지하는 비율이 55.01%, 투과도 최댓값이 41.53%이다. 그리고 Green컬러 필터의 경우, Green을 표현하는 파장대역의 비율이 40.20%, 투과도 최댓값은 42.41%이다. Blue 컬러 필터의 경우, Blue를 표현하는 파장 대역의 비율이 32.78%, 투과도 최댓값은 30.27%이다. 본 연구를 통해 산업용 장치에 집적되는 컬러 필터의 특성 향상을 이끌어낼 수 있을 것으로 예상한다.
Abstract
In this study we propose a hybrid color-filter design method in which a nanohole array and a nanodisk array are separated by nanopillars of the material AZ 1500. We propose a design method for an RGB color filter, using the tendency of transmitted light according to each design variable. Especially we analyzed the intensity distribution of the electric field in the cross section, and set the height of the nanopillars so that the local surface-plasmon resonances generated in the two different arrays do not affect each other. The optical characteristics of the optimized color filter are as follows: In the case of the red filter, the ratio of the wavelength band expressing red in the visible broadband is 55.01%, and the maximum transmittance is 41.53%. In the case of the green filter, the ratio of the wavelength band expressing green is 40.20%, and the maximum transmittance is 42.41%. In the case of the blue filter, the ratio of the wavelength band expressing blue is 32.78%, and the maximum transmittance is 30.27%. We expect to improve the characteristics of color filters integrated in industrial devices by this study.
참고문헌 (19)
- F. I. Baida, "Light transmission by subwavelength annular aperture arrays in metallic films", Opt. Commun, 209, pp.17~22 (2002)
- U. Schröter, "Surface-plasmon-enhanced transmission through metallic gratings", Phys. Rev. B : Condens. Matter Mater. Phys, 58, pp.15419~15421 (1998)
- A. Ono, "Subwavelength optical imaging through a metallic nanorod array", Phys. Rev. Lett, 95, pp.1~4 (2005)
- F. I. Baida, "Subwavelength metallic coaxial waveguides in the optical range : Role of the plasmonic modes", Phys. Rev. B : Condens. Matter Mater. Phys, 74, pp.1~7 (2006)
- C. Genet, "Light in tiny holes", Nature, 445, pp.39~46 (2007)
- T. W. Ebbesen, "Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays", Nature, 86, pp.1114~1117 (1998)
- M. S. Lee, "Display device", U.S. Patent 753194B2, ~ (2017)
- K. A. Willets, "Localized surface plasmon resonance spectroscopy and sensing", Annu. Rev. Phys. Chem, 58, pp.267~297 (2007)
- S. Yokogawa, "Plasmonic color filters for CMOS image sensor applications", Nano Lett, 12, pp.4349~4354 (2012)
- A. Mahanipour, "Optimization of plas monic color filters for CMOS image sensors by genetic algorithm", Proc. 2nd Conference on Swarm Intelligence and Evolutionary Computation, pp.12~15 (2017), Shahid Bahonar Univ
- R. W. Sabnis, "Color filter technology for liquid crystal displays", Displays, 20, pp.119~129 (1999)
- T. F. Villesen, "Self-assembled Al nanoparticles on Si and fused silica, and their application for Si solar cells", Nanotechnology, 24 (2013)
- H. Ghaemi, "Surface plasmons enhance optical transmission through subwavelength holes", Phys. Rev. B : Condens. Matter Mater. Phys, 58, pp.6779~6782 (1998)
- G. Ctistis, "Optical and magnetic properties of hexagonal arrays of subwavelength", Nano Lett, 9, pp.1~6 (2009)
- V. R. Shrestha, "Aluminum plasmonics based highly transmissive polarizationindependent subtractive color filters exploiting a nanopatch array", Nano Lett, 14, pp.6672~6678 (2014)
- S. Xiao, "Surface-plasmon-polaritoninduced suppressed transmission through ultrathin metal disk arrays", Opt. Lett, 36, pp.37~ (2011)
- B. Kang, "Heterodyne interference lithography for one-step micro", nano multiscale structuring, 2013, pp.103, 1~6
- W. L. Barnes, "Surface plasmon subwavelength optics", Nature, 424, pp.824~830 (2003)
- J. R. Krenn, "Squeezing the optical near-field zone by plasmon coupling of metallic nanoparticles", Phys. Rev. Lett, 82, pp.2590~2593 (1999)