작은 픽셀 크기의 실리콘 기반 칩의 에너지 효율이 낮고 스칼라 회절 이론 계산 정확도가 부족한 문제를 해결하기 위해, 본 논문은 실리콘 기반 칩의 에너지 효율에 대한 정밀 계산 및 최적화 연구를 수행하였다. 스칼라 회절 이론과 유한 차분 시분야법(FDTD)을 각각 사용하여 실리콘 칩의 에너지 효율을 계산하고, 532 nm 레이저 테스트 시스템을 구축하여 실험적으로 검증하였다. TiO₂/SiO₂ 소재를 선택해 λ/4 타입의 다층막 고반사막을 설계하였으며, FDTD 시뮬레이션을 통해 막 계열 주기 수와 작동 파장이 에너지 효율 최적화에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, 현재 일반적인 픽셀 크기(픽셀 주기 2~8 μm)의 실리콘 칩에 대해, FDTD 방법으로 계산한 에너지 효율과 실험 결과의 절대 오차가 1% 미만임을 확인하였다; 다층 고반사막 도포는 칩의 에너지 효율을 효과적으로 향상시킬 수 있으며, 반사막 주기 단위 수가 5에 도달하면, 450~625 nm 파장 범위 내에서 각 픽셀 크기 칩의 에너지 효율이 모두 95% 이상에 달한다.

실리콘 칩;회절 효율;에너지 효율;유한 차분 시분야법;다층 고반사막