전반사 감쇄법을 이용한 자기 조립 초박막의 광학 특성 연구

Abstract

The linear optical properties of the self-assembled thin films were studied by the method of attenuated total reflection (ATR). Silver was thermally evaporated on cleaned BK7 glass substrate and then PEI(Polyethylenimine) mono-layer with positive charges and Tetra- CuPc(Tetra-Copperphthalocyanine) mono-layer with negative charges were self-assembled alternately. From the Kretsch-mann geometry (prism/silver/organic-films), the ATR curves of the organic samples were obtained and those curves were analyzed to find out optical properties (thick-ness and dielectric constants of the mono-layer). As optical source, He-Ne laser(632.8nm) and IR laser(830nm) were employed. The ATR curve measurement revealed that the surface plasmon resonance curves were sharper and the coupling angles were smaller at 830nm compared to those at 632.8nm. And as the number of self-assembled layers were increased, the surface plasmon coupling angles were shifted to the larger angles. The data of ATR curves were fit by multi-reflection theory. We found that the thickness and the dielectric constant of self-assembled films were responsible for the shift of the surface plasmon coupling angle and the increase of half width of the ATR curve. The surface of the self-assembled film was analyzed by AFM measurement.;전반사 감쇄법 (ATR:Attenuated Total Reflection method)을 이용하여 자기 조립법으로 성막된 분자 초박막의 표면 플라즈몬 여기를 통한 선형 광학적 특성을 연구하였다. 유리 기판(BK7) 위에 Ag를 진공 증착시킨 후, 그 위에 (+) 전하를 띠는 PEl (Poly ethylenimine)분자층과 (-) 전하를 띠는 Tetra- CuP e(Tetra-Copperphthaloeyan-ine) 분자층을 반복적으로 흡착하여 상반된 전하의 인력을 이용하는 자기 조립법으로 다층 초박막을 제작하였다. 이 때 자기 조립되는 Tetra-CuPe 분자는 NaOH에 녹여 (-) 전하를 띠게 한다. 이 시료를 이용해 프리즘/은/유기 박막의 구조를 갖는 Kretsehmann 장치를 구성하여 표면 플라즈몬의 반사 곡선을 측정하고 박막의 광학 특성인 두께와 유전율의 변화효과를 조사하였다. He-Ne laser(632.8nm)와 lR laser(830nm)를 사용하여 Agj유기 박막 각 층에서의 표면 플라즈몬의 여기 곡선을 비교해 보았다. 그리고 He-Ne laser(632.8nm)를 사용하여 유기 박막의 적층 수가 증가함에 따라 표면 플라즈몬의 여기각이 증가하는방향으로 이동함을 확인하였고, 전산시늄을 통해 이러한 여기각의 이동은 각성막의 유전율의 변화에 기인함을 알 수 있었다. 각각의 경우에서 표면 플라즈몬의 반사 곡선을 이론 맞춤하여, 유전율을 실수부와 허수부 및 시료의 두께를 계산하였다. 그리고 AFM을 통해 시료의 표면을 조사하였다.