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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 李鍾光
- 발행연도
- 2020
- 저작권
- 한밭대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수10
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이 연구의 목적은 블랙 실리콘과 MWCNTs를 이용한 MEMS 기반의 흑체 표면의 개발 가능성을 확인하는 것이다.
이 연구에서 제안한 MEMS 기반의 흑체 표면은 블랙 실리콘과 블랙 실리콘 표면에 제작된 MWCNTs로 구성되었다. FDTD 시뮬레이션을 통해 블랙 실리콘과 MWCNTs의 반사율 감소 효과를 예측하였다. 블랙 실리콘 모델링을 위해 2-D 가우시안의 거친 표면 정의를 이용했다. 총 세 가지의 길이 변경을 통해 블랙 실리콘의 길이에 다른 반사율 감소 효과를 확인 하였다. 블랙 실리콘은 가시광선 영역에서는 2 μm 이상의 크기에서 1% 이하의 반사율을 보이는 것을 확인 했으며, 적외선 영역에서는 크기에 상관없이 세 케이스 모두 10% 이상의 높은 반사율을 가지는 것을 확인했다. MWCNTs 모델링을 위해 수직의 다층 구조를 이용했으며, 총 세 가지의 길이 변경을 통해 MWCNTs의 길이에 따른 반사율 감소 효과를 확인 하였다. MWCNTs가 블랙 실리콘 표면에 생성된 경우 10% 이상의 높은 반사율이 약 1% 정도로 감소하는 것을 확인하였다.
블랙 실리콘은 DRIE의 극저온 공정과 보쉬 공정 두 가지 공정을 통해 제작되어 공정에 따른 블랙 실리콘의 구조를 확인 했으며, 그에 따른 반사율 결과도 확인했다. 극저온 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘은 원주형태를 가지고 있으며, 1 μm 이하의 길이를 가진다. 보쉬 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘은 바늘 형태를 가지고 있으며, 식각 주입 가스 압력 변화에 따라 압력이 감소할수록 길이가 길어지는 것을 확인하였다. 블랙 실리콘은 가시광선 영역에서는 0.5% 미만의 매우 낮은 반사율을 가지지만, 적외선 영역에서는 40% 이상의 높은 반사율로 인해 흑체로써 적용될 수 없다.
블랙 실리콘의 단점을 해결 하고자 블랙 실리콘의 표면에 MWCNTs가 CVD 공정을 통해 성장 되었다. 극저온 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘의 표면에 성장된 MWCNTs는 약 2.2 μm의 높이로, 수직의 형태인 것을 확인했다. 보쉬 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘 표면에 성장된 MWCNTs는 블랙 실리콘의 구조물에 얽히듯 성장되어 높이를 측정 할 수 없었다. 또한, 블랙 실리콘의 높이가 높아질수록 MWCNTs가 블랙 실리콘 구조의 끝 부분에만 성장되는 모습을 확인하였다. 극저온 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘과 보쉬 공정의 식각 가스 주입 압력이 30 mTorr일 때의 표면에 성장된 MWCNTs이 적외선 영역에서 약 1%의 반사율로, 큰 반사율 감소가 일어났음을 확인하였다.
이 연구에서 제안한 MEMS 기반의 흑체 표면은 블랙 실리콘과 블랙 실리콘 표면에 제작된 MWCNTs로 구성되었다. FDTD 시뮬레이션을 통해 블랙 실리콘과 MWCNTs의 반사율 감소 효과를 예측하였다. 블랙 실리콘 모델링을 위해 2-D 가우시안의 거친 표면 정의를 이용했다. 총 세 가지의 길이 변경을 통해 블랙 실리콘의 길이에 다른 반사율 감소 효과를 확인 하였다. 블랙 실리콘은 가시광선 영역에서는 2 μm 이상의 크기에서 1% 이하의 반사율을 보이는 것을 확인 했으며, 적외선 영역에서는 크기에 상관없이 세 케이스 모두 10% 이상의 높은 반사율을 가지는 것을 확인했다. MWCNTs 모델링을 위해 수직의 다층 구조를 이용했으며, 총 세 가지의 길이 변경을 통해 MWCNTs의 길이에 따른 반사율 감소 효과를 확인 하였다. MWCNTs가 블랙 실리콘 표면에 생성된 경우 10% 이상의 높은 반사율이 약 1% 정도로 감소하는 것을 확인하였다.
블랙 실리콘은 DRIE의 극저온 공정과 보쉬 공정 두 가지 공정을 통해 제작되어 공정에 따른 블랙 실리콘의 구조를 확인 했으며, 그에 따른 반사율 결과도 확인했다. 극저온 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘은 원주형태를 가지고 있으며, 1 μm 이하의 길이를 가진다. 보쉬 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘은 바늘 형태를 가지고 있으며, 식각 주입 가스 압력 변화에 따라 압력이 감소할수록 길이가 길어지는 것을 확인하였다. 블랙 실리콘은 가시광선 영역에서는 0.5% 미만의 매우 낮은 반사율을 가지지만, 적외선 영역에서는 40% 이상의 높은 반사율로 인해 흑체로써 적용될 수 없다.
블랙 실리콘의 단점을 해결 하고자 블랙 실리콘의 표면에 MWCNTs가 CVD 공정을 통해 성장 되었다. 극저온 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘의 표면에 성장된 MWCNTs는 약 2.2 μm의 높이로, 수직의 형태인 것을 확인했다. 보쉬 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘 표면에 성장된 MWCNTs는 블랙 실리콘의 구조물에 얽히듯 성장되어 높이를 측정 할 수 없었다. 또한, 블랙 실리콘의 높이가 높아질수록 MWCNTs가 블랙 실리콘 구조의 끝 부분에만 성장되는 모습을 확인하였다. 극저온 공정을 통해 제작된 블랙 실리콘과 보쉬 공정의 식각 가스 주입 압력이 30 mTorr일 때의 표면에 성장된 MWCNTs이 적외선 영역에서 약 1%의 반사율로, 큰 반사율 감소가 일어났음을 확인하였다.
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