Si 웨이퍼 위에 증착된 박막은 두께가 10~1500 nm 범위에 걸쳐 있으며, 두께와 굴절률 값이 모두 성공적으로 측정되었고, 이는 상용 타원편광계로 얻은 값과 비교하여 확인하였다.

본 논문은 딥러닝과 GAN(Generative Adversarial Network)을 이용하여 결함-배경을 분리한 생성적 적대 신경망(defect-background separated GAN)을 개발하고, 이를 통해 배터리 외관 결함 검사 정확도를 향상시키고자 한다. 실제 배터리 생산 라인에서는 결함 유형에 따라 결함 발생률이 달라, 결함 획득에 소요되는 시간이 길어 대규모의 균일한 결함 데이터셋을 생성하기 어렵다. 그 결과 배터리 외관 결함 검사 정확도가 저하된다. 대규모의 균일한 결함 데이터셋을 구축하기 위해, 본 논문은 GAN의 원리에 기반한 결함-배경 분리 GAN을 제안한다. 결함-배경 분리 GAN은 결함의 분할 라벨링을 참조하여 결함과 배경에 대한 효과적인 분리 학습을 수행한다. 결함-배경 분리 GAN을 활용한 데이터셋 증강을 통해 새로 생성된 합성 결함 이미지의 성능 품질이 향상되며, 대규모 데이터셋 학습을 통해 배터리 외관 결함 검사 정확도를 높일 수 있다. 실험 결과, 배터리 외관 결함 데이터셋에서 다양한 다른 방법들 중 Fréchet inception distance 점수가 가장 낮았고, 사람의 눈으로 식별 가능한 선명한 합성 결함을 생성하였다. 또한, 이 대규모의 균일한 결함 데이터셋에서 결함 분할을 학습함으로써 정확도 96.1%와 intersection over union 값 0.71을 달성하였다. 궁극적으로, 이 결함 검사 네트워크를 실제 생산 라인에 적용한 결과 시간 효율이 72% 향상되었다. 이는 결함-배경 분리 GAN을 통해 생성된 대규모의 균일한 결함 데이터셋이 안정적이며 견고함을 보여준다.

본 연구에서는 디지털 라이트 프로세싱(DLP) 프로젝터를 이용한 각도 분해 분광 반사계측(angle-resolved spectral reflectometry)의 새로운 접근법을 제시한다. 여기서 DLP는 링(ring) 패턴 이미지를 생성하며, 이를 대물렌즈의 후초점면(back focal plane)에 투사한다. 제안된 방법은 후초점면의 반지름과 입사각 사이의 관계를 바탕으로, 입사각을 신속하고 용이하게 변화시킨다. 그 결과, 검출기는 각도 및 분광 축을 기준으로 이미지 평면의 광강도를 포착한다. 제안된 방법은 시료 이미지에서 관심 영역(spot)을 검출함으로써, 전체 시야(full field of view)를 관찰하는 방식으로 측정 영역을 손쉽게 위치시키며, 섬유(fiber)를 채택함으로써 점 크기를 감소시킨다. 본 방법은 박막(thin-film) 시료의 측정 출력치를 상용 타원편광계(commercial ellipsometer)와 비교하여 검증하였다. 그 결과, 제안된 방법은 박막 검사에서 높은 정확도를 가능하게 함을 보여준다.

상용 타원계(ellipsometer)로 측정한 Si 박막 샘플.

실리콘 기판 위에서 수행하고, 그 결과를 상용 타원편광계(ellipsometer)와 비교하였다.

광구동 형상기억합금(SMA) 기반 마이크로스케일 구동기는 원격으로 구동되며 응답 속도가 빠르다는 점에서 인공근 및 생의학 응용에 큰 가능성을 보인다. 그러나 장치 구동에는 자외선(UV) 빛이 필요하므로 작동 환경이 제한되어 왔다. 여기서는 플라즈모닉 효과를 이용하여 적외선(IR) 빛의 흡수율을 향상시키는, IR 빛 구동 SMA 구동기를 제안한다. 빛 흡수율을 조절할 수 있는 광학 메타-표면을 제작하기 위해 서브-마이크로미터 패턴을 사용한다. 집속 이온 빔으로 콘형 나노홀 어레이를 제작한다. 흡수율 조절 효과는 광학적 특성과 구동기의 성능 관점에서 평가한다. 나노패터닝된 표면은 협대역 IR 빛의 흡수를 최대 55%까지 증가시킨다. 광학 시뮬레이션을 수행하여 실험 결과를 검증한다. 자극 광원의 빛의 파장에 기반한 패턴 설계 방법을 제안한다. 이질적인 표면을 결합함으로써 UV와 IR 빛 모두에 대해 분리된(디커플링된) 마이크로스케일 구동을 달성한다. 이러한 구동기들은 눈의 동공 반사에 관여하는 홍채 근(iris muscle)과 유사한 반응을 보인다. 이 구동기들이 임상 장치와 소프트 로보틱스에서의 SMA 응용 범위를 넓힐 것으로 기대된다.

Si 기판 위에, 입사 광 강도들의 다양한 조건에서 형성한 박막.

이 출판사 공지는 Appl. Opt. 60, 8915 (2021)의 정오 사항을 포함한다. APOP aI0003-6935 10.1364/AO.435321.