Poly-Si 원형 기둥 메타표면 단위셀 라이브러리

6가지 직경의 다결정 Si 원형 기둥 배열 (높이 270 nm, 피치 190 nm, 기둥 직경 66 / 83 / 88 / 93 / 98 / 111 nm)을 700 °C에서 LPCVD로 용융 실리카 위에 증착한 구조로, 위상을 0–2π 범위에서 π/3 간격의 6단계로 구현한다. 투과형 위상 전용 단위셀 라이브러리로서 — 원형 대칭에 의해 편광 독립성을 가지며, CMOS 공정과 호환된다.

재료 및 기하 구조 (see Yoon et al., ACS Photonics (2017), p. 2)

• 복소 굴절률 ~4.5 + 0.2i at 532 nm — c-Si와 a-Si의 중간 수준의 흡수 특성을 가지며, c-Si 또는 TiO₂의 복잡한 증착 공정 없이도 가시광 영역에서 동작 가능하다.
• 원형 기둥 기하 구조(si-nanobrick-metasurface의 나노 벽돌 구조와 대비)는 편광 독립성을 보장하며, 위상은 기둥의 방향이 아닌 직경에 의해 결정된다.
• 공정: EBL + Cr 하드 마스크 + ICP-RIE.

역할

본 단위셀 라이브러리는 투과형 geometric-phase-metasurface-hologram (poly-Si 열)의 기반을 구성한다. 홀로그램 동작은 poly-Si-phase-modulation-transmission (공진 위상, 비균일 진폭)에 의해 지배되며, 성능 지표는 diffraction-efficiency-metasurface-hologram에 정리되어 있다. 반사형 PB 위상 방식인 si-nanobrick-metasurface와 상보적 관계를 이룬다: poly-Si 원형 기둥 = 편광 독립 투과형; Si 나노 벽돌 = 기하학적 위상 반사형.