TiO2 코팅

2026년 3월 3일|K WONG

티타니아로도 불리는 이산화티타늄(TiO₂)은 박막 광학 코팅 제조에 널리 사용되는 유전체 재료입니다. 매우 높은 굴절률과 뛰어난 내구성으로 알려진 TiO₂는 특히 가시광선 및 근적외선(NIR) 스펙트럼에서 다양한 광학 시스템에 걸쳐 빛을 조작하는 데 중요한 재료입니다.

광학적 특성

TiO₂의 광학 부품 활용도는 다음과 같은 특정 물리적 및 광학적 특성에서 비롯됩니다.

높은 굴절률: TiO₂는 투명 광학 코팅 재료 중에서 가장 높은 굴절률을 가집니다. 증착 방법과 특정 광 파장에 따라 굴절률(n)은 일반적으로 2.2에서 2.4 범위입니다.
넓은 투명 범위: 400nm 부근의 가시 스펙트럼에서 시작하여 약 3000nm(3um)까지 근적외선 영역으로 확장되는 뛰어난 광 투과율을 나타냅니다.
흡수 및 산란: 올바르게 증착된 TiO₂ 층은 투과 범위에서 흡수 및 산란 손실이 매우 낮아 고정밀 레이저 광학에 이상적입니다.

제조 및 증착 방법

효과적인 광학 부품을 만들기 위해 TiO₂는 기판(유리, 석영 또는 기타 광학 결정 등)에 매우 얇고 엄격하게 제어된 층으로 증착됩니다. 일반적인 증착 기술은 다음과 같습니다.

전자빔 증착: 전자빔이 진공에서 TiO₂ 재료를 녹이고 증발시켜 기판에 응축되도록 하는 전통적인 방법입니다.
이온 보조 증착(IAD): 종종 증착과 함께 사용되는 이 방법은 성장하는 박막을 이온 빔으로 충격합니다. 이는 TiO₂ 층을 고밀도화하여 굴절률을 안정화하고 코팅을 습도와 같은 환경 변화에 매우 강하게 만듭니다.
이온 빔 스퍼터링(IBS): 이 고에너지 공정은 가장 밀도가 높고 매끄럽고 결함 없는 TiO₂ 코팅을 생성합니다. IBS는 일반적으로 매우 낮은 광학 손실과 최대 내구성을 요구하는 까다로운 응용 분야에 사용됩니다.

광학 분야 응용

높은 굴절률 때문에 TiO₂는 단독으로 거의 사용되지 않습니다. 이산화규소(SiO₂, n ~ 1.45)와 같은 저굴절률 재료와 함께 사용하여 교대층을 만드는 경우가 가장 많습니다. 이러한 고/저 굴절률 대비는 층 경계에서 빛이 간섭하게 하여 특정 광학 효과를 얻도록 설계될 수 있습니다.

광학 대역 통과 필터: TiO₂와 SiO₂ 층을 교대로 정밀하게 두께를 제어함으로써 제조업체는 다른 모든 파장은 반사하면서 특정 좁은 파장 대역만 투과하는 다층 유전체 스택을 만듭니다. 이는 레이저 시스템, 통신 및 분광학에서 매우 중요합니다.
반사 방지(AR) 코팅: TiO₂를 포함한 몇 개의 전략적으로 배치된 층은 렌즈 및 창의 표면 반사를 극적으로 줄여 광 투과율을 최대화할 수 있습니다.
고반사(HR) 거울: TiO₂와 저굴절률 재료의 많은 교대 사분파장 층을 쌓으면 특정 파장에서 입사광의 99.9% 이상을 반사할 수 있는 유전체 거울을 만들 수 있습니다.
빔 분할기: TiO₂ 코팅은 빛을 부분적으로 투과하고 부분적으로 반사하도록 설계되어 단일 빔을 두 개의 광학 경로로 분할할 수 있습니다.