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표제지

목차

국문초록 10

제1장 서론 11

제2장 이론 14

2.1. LED 추출효율 14

2.1.1. LED 추출효율 정의 14

2.1.2. LED 내부 전반사 16

2.1.3. LED 추출효율을 향상시키는 방법 18

2.2. photonic crystal 20

2.2.1. photonic crystal 특징 20

2.3. amorphous structure 21

2.3.1. amorphous structure의 특징 21

2.4. fourier transform 23

2.4.1. 1차원 fourier transform 23

2.4.2. 2차원 fourier transform 25

2.4.3. fourier transform과 diffraction 26

2.5. correlation 28

2.5.1. autocorrelation 28

2.5.2. autocorrelation in matlab 30

제3장 structure 제작 31

3.1. photonic crystal 제작 31

3.2. amorphous structure 제작 32

3.3. FE-SEM image 측정 34

3.3.1. 420㎚ size photonic crystal 36

3.3.2. 580㎚ size photonic crystal 37

3.3.3. 420㎚ + 500㎚ size amorphous structure 38

3.3.4. 390㎚ + 420㎚ size amorphous structure 39

제4장 structure 광학적 분석 40

4.1. fourier transform 41

4.1.1. fourier transform image 분석 41

4.2. correlation 47

4.2.1. correlation image 47

제5장 회절무늬 측정 56

5.1. blue laser의 beam Size 측정 57

5.2. CCD Camera로 회절무늬 측정 60

제6장 결론 64

참고문헌 66

Abstract 71

표 3-1. photonic crystal 제작과정 31

표 3-2. amorphous structure 제작과정 32

표 3-3. 시료 composition (bangslab) 33

표 3-4. FE-SEM S-4300 사양 34

표 3-2. 420㎚ photonic crystal SEM image data 36

표 3-6. 580㎚ photonic crystal SEM image data 37

표 3-7. 420㎚+580㎚ amorphous structure SEM image data 38

표 3-8. 390㎚+420㎚ amorphous structure SEM image data 39

그림 2-1. 칩 내부에서 발생하는 내부 전반사 현상 17

그림 2-2. 다양한 기하학적 구조의 LED 19

그림 3-1. FE-SEM S-4300 35

그림 3-2. 420㎚ photonic crystal (silicon) 36

그림 3-3. 580㎚ photonic crystal (silicon) 37

그림 3-4. 420㎚+500㎚ amorphous structure (silicon) 38

그림 3-5. 390㎚+420㎚ amorphous structure (silicon) 39

그림 4-1. 420㎚ SEM image의 fourier transform image 41

그림 4-2. 확대이미지 41

그림 4-3. 580㎚ SEM image의 fourier transform image 43

그림 4-4. 그림 4-4의 확대한 이미지 43

그림 4-5. 420㎚+500㎚ SEM image의 fourier transform image 45

그림 4-6. 390㎚+420㎚ SEM image의 fourier transform image 46

그림 4-7. hexagonal ideal image 47

그림 4-8. ideal image의 correlation image 48

그림 4-9. ideal image의 correlation peak 그래프 49

그림 4-10. 420㎚ SEM image의 correlation image 50

그림 4-11. 580㎚ SEM image의 correlation image 50

그림 4-12. photonic crystal correlation 값 그래프 51

그림 4-13. 지수함수 fitting 그래프 52

그림 4-14. 420㎚+500㎚ SEM image의 correlation image 53

그림 4-15. amorphous structure의 correlation peak 그래프 54

그림 4-16. 지수함수 fitting 그래프 55

그림 5-1. beam intensity peak 값 그래프 57

그림 5-2. error function graph 58

그림 5-3. 580㎚ photonic crystal의 회절무늬 60

그림 5-4. 420㎚+500㎚ amorphous structure의 회절무늬 62

초록보기

 본 연구에서는 LED의 추출효율을 향상시키기 위한 방법 중 LED 내부전반사로 인해 발생하는 손실을 최대한 줄이기 위해 표면을 Patterning 하는 structure를 제작하였다. 다양한 사이즈(diameter : 420nm, 580nm)의 polystyrene sphere를 사용하여, 주기적인 구조인 photonic crystal을 제작한 뒤, photonic crystal이 가지는 광학적 특징을 연구하였다. 또한 다양한 사이즈의 polystyrene sphere를 mixture하여, 비주기적인 구조인 amorphous structure를 제작하였다. amorphous structure의 회절무늬를 분석해 본 결과, amorphous structure의 isotropic한 성질이 회절무늬와 scattering에도 영향을 미쳐 내부전반사로 인해 소멸되는 광자를 외부로 방출시켜 추출효율을 높이기에 적합한 구조라는 것을 확인하였다. 이를 통해 amorphous structure가 LED 의 추출효율을 높일 수 있는 가능성을 확인하였다.

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