KR101138141B1 - Method and apparatus for manufacturing graphene sheet using atomic layer deposition - Google Patents

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Abstract

원자층 증착공정을 이용한 대면적 그래핀 시트 제조방법 및 제조장치가 개시된다. 원자층 증착공정을 이용하여 그래핀 시트(graphene sheet)를 제조하기 위한 그래핀 시트 제조장치는, 증착공정이 수행되는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수의 기판이 공전 가능하게 안착되는 서셉터, 상기 서셉터 상부에서 상기 기판에 대향되게 구비되어 상기 기판에 촉매층을 형성하기 위한 촉매 소스와 그래핀층을 형성하기 위한 탄소 소스를 제공하는 분사유닛 및 상기 분사유닛에 구비되어 상기 촉매 소스와 상기 탄소 소스를 선택적으로 제공하도록 제어하는 가스제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 그래핀 시트 제조장치는 원자층 증착공정을 이용하여 상기 촉매층과 상기 그래핀층을 인시튜(in-situ)로 증착할 수 있도록 형성된다.Disclosed are a method and apparatus for manufacturing a large area graphene sheet using an atomic layer deposition process. Graphene sheet manufacturing apparatus for manufacturing a graphene sheet (graphene sheet) by using an atomic layer deposition process, the process chamber, the substrate is provided inside the process chamber is carried out the deposition process is a plurality of substrates are settled to be revolving And a spraying unit provided on the injector to face the substrate on the susceptor and providing a catalyst source for forming a catalyst layer on the substrate and a carbon source for forming a graphene layer; and the catalyst source and the It may be configured to include a gas control unit for controlling to provide a carbon source selectively. Here, the graphene sheet manufacturing apparatus is formed to deposit the catalyst layer and the graphene layer in-situ using an atomic layer deposition process.

원자층 증착방법(atomic layer deposition), 그래핀(graphene), 카본나노튜브(carbon nano tube), 이차전지 Atomic layer deposition, graphene, carbon nanotube, secondary battery

Description

그래핀 시트 제조방법 및 제조장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING GRAPHENE SHEET USING ATOMIC LAYER DEPOSITION}Graphene sheet manufacturing method and manufacturing apparatus {METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING GRAPHENE SHEET USING ATOMIC LAYER DEPOSITION}

본 발명은 원자층 증착공정을 이용하여 대면적 그래핀 시트(graphene sheet)를 제조할 수 있는 그래핀 시트 제조방법 및 그래핀 시트 제조를 위한 그래핀 시트 제조장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a graphene sheet manufacturing method capable of producing a large area graphene sheet (graphene sheet) using an atomic layer deposition process and a graphene sheet manufacturing apparatus for producing a graphene sheet.

최근 그래파이트에서 한 층 또는 다층의 그래핀 시트를 벗겨 내어 그 특성을 조사한 결과 기존과는 다른 매우 유용한 특성을 발견하였다. 여기서, 그래핀 시트는 그래파이트(graphite)의 결정을 구성하는 탄소 원자가 정육각형 모양으로 연결된 판 상의 구조를 갖는 것으로, 가장 주목할만한 특징으로는 그래핀 시트에서 전자의 이동이 질량이 제로인 것처럼 흐른다는 것이며, 이는 전자가 진공 중에서의 빛의 속도로 이동한다는 것을 의미한다. 또한, 그래핀 시트는 전자와 정공에 대하여 비정상적인 반정수 양자 홀 효과(half-integer quantum hall effect)를 가진다는 특징이 있다.Recently, one or more layers of graphene sheets were peeled off from graphite and examined for its properties, and found to be very useful. Here, the graphene sheet has a plate-like structure in which carbon atoms constituting graphite crystals are connected in a regular hexagonal shape. The most notable feature is that the movement of electrons in the graphene sheet flows as if the mass is zero. This means that the electrons move at the speed of light in the vacuum. In addition, graphene sheets are characterized by having an abnormal half-integer quantum hall effect on electrons and holes.

또한, 그래핀 시트를 이용하여 카본나노튜브를 제조할 수 있다. 예를 들어, 단층 그래핀 시트를 원통형으로 권취하여 단일벽 카본나노튜브(single-walled carbon nano tube, SWCNT)를 형성하거나, 2층 이상 다층의 그래핀 시트로 이루어지는 다층벽 카본나노튜브(multi-walled carbon nano tube, MWCNT), 다발형 카본나노튜브(rope carbon nano tube)를 제조할 수 있다. 여기서, 탄소나노튜브는 원통면에서 탄소 원자가 형성하는 육각망면(六角網面)이 나선형으로 감겨진 형태를 갖는데, 이와 같은 나선 상태를 키랄성(chirality)이라 부르며, 카본나노튜브의 각종 물성은 그래핀 시트의 층수, 튜브의 직경, 키랄성에 따라 상이하다고 알려져 있다. 한편, 카본나노튜브의 경우 합성 후 정제 과정에서 수율이 매우 낮기 때문에 제조가 어렵고 비용이 증가하는데 반해, 그래핀 시트 및 그래핀 시트를 이용하여 카본나노튜브를 형성하는 방법은 제조 비용이 매우 낮다는 장점이 있다.In addition, carbon nanotubes may be manufactured using graphene sheets. For example, single-layered graphene sheets are wound in a cylindrical form to form single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), or multi-walled carbon nanotubes composed of two or more layers of graphene sheets. Walled carbon nanotubes (MWCNT), bundle carbon nanotubes (rope carbon nanotubes) can be prepared. Here, the carbon nanotubes have a shape in which a hexagonal mesh surface formed by carbon atoms is wound in a spiral shape on a cylindrical surface. Such a spiral state is called chirality, and various physical properties of carbon nanotubes are graphene. It is known that it differs according to the number of layers of a sheet, the diameter of a tube, and a chirality. On the other hand, in the case of carbon nanotubes, since the yield is very low during the purification process after synthesis, manufacturing is difficult and the cost increases, whereas the method of forming carbon nanotubes using graphene sheets and graphene sheets is very low in manufacturing cost. There is an advantage.

특히, 단일벽 카본나노튜브의 경우 키랄성 및 튜브의 직경에 따라 금속/반도체 특성이 달라질 뿐만이 아니라, 동일한 반도체 특성을 가지더라도 밴드갭이 모두 다르다는 특징을 가지므로, 주어진 단일벽 카본나노튜브로부터 특정 반도체 특성 또는 금속성 특성을 이용하기 위해서는 각 단일벽 카본나노튜브를 모두 분리해야 될 필요가 있는데 이러한 분리 공정이 매우 어렵다고 알려져 있다. 이에 반해 그래핀 시트의 경우, 주어진 두께의 그래핀 시트의 결정 방향성에 따라서 전기적 특성이 변화하므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있어서 소자를 쉽게 디자인 할 수 있다.In particular, in the case of single-walled carbon nanotubes, not only the metal / semiconductor properties vary depending on the chirality and the diameter of the tube, but the band gaps are different even if they have the same semiconductor properties. In order to use properties or metallic properties, it is necessary to separate each single-walled carbon nanotube, which is known to be very difficult. On the other hand, in the case of the graphene sheet, the electrical characteristics change according to the crystal orientation of the graphene sheet having a given thickness, so that the user can express the electrical characteristics in the selection direction, so that the device can be easily designed.

그러나 이와 같이 그래핀 시트가 매우 유용한 특성을 갖고 있음에도 불구하고 경제적이고 재현성 있게 대면적의 그래핀 시트를 제조 할 수 있는 방법이 현재까지 개발되어 있지 않은 상황이다.However, even though the graphene sheet has very useful characteristics, a method for producing a large-area graphene sheet economically and reproducibly has not been developed until now.

현재 개발되어 있는 그래핀 시트의 제조방법으로는 박리 방법과 SiC 결정 열분해 방법이 있다. 여기서, 박리 방법은 그래파이트 시료에 접착 테이프를 붙였다 떼어냄으로써 그래파이트 표면에서 그래핀 시트를 박리시키는 방식으로, 접착 테이프에 의해 박리된 그래핀 시트의 층 수가 일정하지 않고 모양도 일정하지 않다는 문제점이 있으며, 특히, 대면적 그래핀 시트를 제조하는 것이 불가능하다는 문제점이 있다. 그리고 SiC 결정 열분해 방법의 경우, SiC 단결정을 가열하면 표면의 SiC가 분해되면서 Si이 제거되고 카본이 잔류하여 그래핀 시트가 생성되는 방식으로, SiC 단결정이 매우 고가이므로 제조 비용이 상승한다는 문제점이 있으며, 미세 기계적 방법과 마찬가지로 대면적 그래핀 시트를 제조하기가 어렵다는 문제점이 있다.Currently developed graphene sheet manufacturing methods include a peeling method and SiC crystal pyrolysis method. Here, the peeling method is a method of peeling the graphene sheet from the graphite surface by attaching and detaching the adhesive tape to the graphite sample, there is a problem that the number of layers of the graphene sheet peeled off by the adhesive tape is not constant and the shape is not constant. In particular, there is a problem that it is impossible to manufacture a large area graphene sheet. In the SiC crystal pyrolysis method, when SiC single crystal is heated, SiC on the surface is decomposed, Si is removed, and carbon remains to form a graphene sheet. Since SiC single crystal is very expensive, manufacturing cost increases. Like the micromechanical method, there is a problem in that it is difficult to manufacture a large area graphene sheet.

상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들은 원자층 증착공정을 이용하여 대면적 그래핀 시트를 제조할 수 있는 그래핀 시트 제조방법 및 그래핀 시트의 제조장치를 제공하기 위한 것이다.Embodiments of the present invention for solving the above problems are to provide a graphene sheet manufacturing method and a graphene sheet manufacturing apparatus that can produce a large area graphene sheet using an atomic layer deposition process.

또한, 다양한 두께 및 복수의 층으로 적층된 그래핀 시트를 제조할 수 있는 그래핀 시트 제조방법 및 제조장치를 제공하기 위한 것이다.In addition, to provide a graphene sheet manufacturing method and apparatus capable of manufacturing a graphene sheet laminated in various thicknesses and a plurality of layers.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착공정을 이용하여 그래핀 시트(graphene sheet)를 제조하기 위한 그래핀 시트 제조장치는, 증착공정이 수행되는 프로세스 챔버, 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수의 기판이 공전 가능하게 안착되는 서셉터, 상기 서셉터 상부에서 상기 기판에 대향되게 구비되어 상기 기판에 촉매층을 형성하기 위한 촉매 소스와 그래핀층을 형성하기 위한 탄소 소스를 제공하는 분사유닛 및 상기 분사유닛에 구비되어 상기 촉매 소스와 상기 탄소 소스를 선택적으로 제공하도록 제어하는 가스제어부를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 그래핀 시트 제조장치는 원자층 증착공정을 이용하여 상기 촉매층과 상기 그래핀층을 인시튜(in-situ)로 증착할 수 있도록 형성된다.According to embodiments of the present invention for achieving the above object of the present invention, the graphene sheet manufacturing apparatus for manufacturing a graphene sheet using an atomic layer deposition process, a process in which the deposition process is performed A chamber, a susceptor provided inside the process chamber to allow a plurality of substrates to be resonably seated thereon, provided on the susceptor so as to face the substrate to form a catalyst source and a graphene layer for forming a catalyst layer on the substrate. It may be configured to include an injection unit for providing a carbon source and a gas control unit provided in the injection unit to control to selectively provide the catalyst source and the carbon source. Here, the graphene sheet manufacturing apparatus is formed to deposit the catalyst layer and the graphene layer in-situ using an atomic layer deposition process.

실시예에서, 상기 가스제어부는 상기 기판에 상기 촉매층이 기 설정된 두께 로 성장될 때까지 상기 분사유닛에서 상기 촉매 소스가 분사되도록 하고, 상기 촉매층이 기 설정된 두께로 성장한 후에는 상기 분사유닛에서 상기 탄소 소스가 분사되도록 제어하도록 구성된다.In an embodiment, the gas control unit causes the catalyst source to be injected from the injection unit until the catalyst layer grows to a predetermined thickness on the substrate, and after the catalyst layer grows to a predetermined thickness, the carbon in the injection unit And to control the source to be injected.

그리고 상기 분사유닛은, 상기 촉매 소스 및 상기 탄소 소스가 선택적으로 분사되는 소스 영역, 퍼지 가스가 분사되는 퍼지 영역 및 상기 기판에 상기 촉매층과 상기 그래핀층을 증착하기 위한 반응 가스가 분사되는 반응 영역으로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 분사유닛은 상기 서셉터가 회전함에 따라 상기 기판이 상기 소스 영역, 상기 퍼지 영역, 상기 반응 영역 및 상기 퍼지 영역을 순차적으로 통과하도록 상기 영역들이 형성될 수 있다. 또한, 상기 분사유닛에는 촉매 소스 및 탄소 소스의 반응성을 향상시키고 촉매층 및/또는 그래핀층의 증착률을 향상시키기 위한 플라즈마 소스가 구비될 수 있다. 예를 들어, 상기 플라즈마 소스는 상기 분사 영역 중 적어도 어느 하나의 영역에 구비될 수 있다.The injection unit may include a source region in which the catalyst source and the carbon source are selectively injected, a purge region in which purge gas is injected, and a reaction region in which the reaction gas for depositing the catalyst layer and the graphene layer is deposited on the substrate. Can be configured. Here, the injection unit may be formed with the regions so that the substrate sequentially passes through the source region, the purge region, the reaction region and the purge region as the susceptor rotates. In addition, the injection unit may be provided with a plasma source to improve the reactivity of the catalyst source and the carbon source and to improve the deposition rate of the catalyst layer and / or graphene layer. For example, the plasma source may be provided in at least one of the injection areas.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 원자층 증착공정을 이용하여 그래핀 시트를 제조하는 방법은, 기판에 촉매 소스를 제공하고 원자층 증착공정을 이용하여 촉매층을 형성하는 단계, 상기 촉매층 형성 단계와 인시튜(in-situ) 공정으로 수행되며, 상기 촉매층이 형성된 기판에 탄소 소스를 제공하고 원자층 증착공정을 이용하여 그래핀층 형성하는 단계 및 상기 촉매층을 제거하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, a method for producing a graphene sheet using an atomic layer deposition process, providing a catalyst source to the substrate and the atomic layer deposition process Forming a catalyst layer using the catalyst layer, the catalyst layer forming step and an in-situ process, providing a carbon source to the substrate on which the catalyst layer is formed, and forming a graphene layer using an atomic layer deposition process; And removing the catalyst layer.

실시예에서, 상기 촉매층 형성 단계는, 상기 기판에 촉매 소스를 제공하여 흡착시키는 단계, 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하여 잔류 가스 및 미반응 가스를 제거하는 단계, 상기 기판에 흡착된 촉매 소스와 반응하여 촉매층을 형성하는 제1 반응 가스를 제공하고 상기 기판 표면에 촉매층을 증착하는 단계 및 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하여 잔류 가스 및 미반응 가스를 제거하는 단계로 구성될 수 있다. 여기서, 상기 촉매층의 두께가 기설정된 두께로 성장될 때까지 상기 촉매층 형성 단계를 복수 회 반복 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매 소스는 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 물질을 포함하는 가스를 사용할 수 있다. 그리고 상기 그래핀층 형성 단계는, 상기 촉매층이 형성된 기판에 탄소 소스를 제공하여 흡착시키는 단계, 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하여 잔류 가스 및 미반응 가스를 제거하는 단계, 상기 탄소 소스와 반응하여 탄소층을 형성하는 제2 반응 가스를 제공하여 상기 촉매층 표면에 그래핀층을 증착하는 단계 및 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하여 잔류 가스 및 미반응 가스를 제거하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 그래핀 시트는 단층 또는 2층 이상의 다층 그래핀층으로 형성될 수 있으며, 상기 그래핀층의 두께가 기설정된 두께로 성장될 때까지 상기 그래핀층 형성 단계를 적어도 1회 또는 복수회 반복 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 소스는 일산화탄소(carbon monoxide), 이산화탄소, 알코올 및 탄화수소를 포함하는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 가스를 사용할 수 있다. 그리고 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스는 동일한 가스 또는 서로 다른 가스를 사용할 수 있다.In an embodiment, the forming of the catalyst layer may include providing and adsorbing a catalyst source on the substrate, providing a purge gas to the substrate to remove residual gas and unreacted gas, and reacting with the catalyst source adsorbed on the substrate. Thereby providing a first reaction gas to form a catalyst layer, depositing a catalyst layer on the surface of the substrate, and providing a purge gas to the substrate to remove residual gas and unreacted gas. Here, the catalyst layer forming step may be repeated a plurality of times until the thickness of the catalyst layer is grown to a predetermined thickness. For example, the catalyst source is selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr Gases containing one or more materials may be used. The graphene layer forming step may include adsorbing a carbon source to a substrate on which the catalyst layer is formed, removing a residual gas and an unreacted gas by providing a purge gas to the substrate, and reacting with the carbon source to form a carbon layer. Providing a second reaction gas to form a depositing a graphene layer on the surface of the catalyst layer and providing a purge gas to the substrate to remove residual gas and unreacted gas. Here, the graphene sheet may be formed of a single layer or a multilayer graphene layer of two or more layers, and the graphene layer forming step may be repeated at least once or multiple times until the thickness of the graphene layer is grown to a predetermined thickness. have. For example, the carbon source may use a gas including any one or more materials selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, alcohols, and hydrocarbons. The first reactant gas and the second reactant gas may use the same gas or different gases.

실시예에서, 상기 촉매층 제거 단계는 상기 촉매층과 반응하여 용해시키되 상기 그래핀층과는 반응하지 않는 약액을 이용하여 상기 촉매층을 용해시켜 제거할 수 있다.In an embodiment, the removing of the catalyst layer may be performed by dissolving the catalyst layer by using a chemical solution that reacts with the catalyst layer and does not react with the graphene layer.

그리고 상기 기판은 실리콘, 글라스(glass), 실리카(silicon oxide)를 포함하는 무기물 기판 및 니켈(Ni), 구리(Cu), 텅스텐(W)을 포함하는 금속 기판 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성된 기판을 사용할 수 있다. 또는, 상기 기판은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 물질을 포함하는 금속 기판이 사용되고, 상기 촉매층을 형성하는 단계가 생략되고 상기 기판에 상기 탄소 소스가 제공되어 상기 그래핀층을 형성하는 것도 가능하다. 또는, 상기 기판은 상기 촉매층과 동일한 물질로 형성되는 금속 기판이고, 상기 기판은 상기 촉매층을 제거하는 단계에서 상기 촉매층과 같이 용해되어 제거되는 것도 가능하다.The substrate may be formed of any one material selected from an inorganic substrate including silicon, glass, and silicon oxide, and a metal substrate including nickel (Ni), copper (Cu), and tungsten (W). Can be used. Alternatively, the substrate is at least one material selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr It is also possible to use a metal substrate comprising a, the step of forming the catalyst layer is omitted and the carbon source is provided on the substrate to form the graphene layer. Alternatively, the substrate may be a metal substrate formed of the same material as the catalyst layer, and the substrate may be dissolved and removed together with the catalyst layer in the step of removing the catalyst layer.

또한, 상기 촉매층은 상기 기판 전체 또는 일부 영역에 형성될 수 있으며, 상기 그래핀층이 형성될 영역을 한정하는 블록층이 형성될 수 있다. 또는, 상기 그래핀층을 형성하고자 하는 형태에 따라 상기 촉매층을 일부 영역에만 형성하고 나머지 영역은 상기 기판을 그대로 노출시키도록 형성하는 것도 가능하다.In addition, the catalyst layer may be formed on the entirety or a partial region of the substrate, and a block layer defining a region where the graphene layer is to be formed may be formed. Alternatively, the catalyst layer may be formed only in a partial region and the remaining region may be formed to expose the substrate as it is, depending on the form of forming the graphene layer.

또한, 상기 촉매층을 형성하는 단계 및 상기 그래핀층을 형성하는 단계 중 적어도 하나의 단계에는 플라즈마를 제공하는 단계가 구비될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 제공 단계는 상기 제1 반응 가스 또는 상기 제2 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 제공할 수 있다. 또는, 상기 그래핀층이 소정 두께로 형성된 후 상기 증착된 그래핀층에 플라즈마를 제공하여 어닐링하는 단계가 수행되는 것도 가능 하다.In addition, at least one of the step of forming the catalyst layer and the step of forming the graphene layer may be provided with a step of providing a plasma. For example, the plasma providing step may be provided by exciting the first reaction gas or the second reaction gas in a plasma state. Alternatively, after the graphene layer is formed to a predetermined thickness, annealing may be performed by providing a plasma to the deposited graphene layer.

한편, 상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예들에 따르면, 원자층 증착공정을 이용한 다층 그래핀 시트 제조방법은, 기판에 금속 소스를 제공하고 원자층 증착공정을 이용하여 금속층을 형성하는 단계 및 상기 금속층 형성 단계와 인시튜로 수행되며, 상기 금속층이 형성된 기판에 탄소 소스를 제공하고 원자층 증착공정을 이용하여 상기 금속층 상에 그래핀층을 형성하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 상기 금속층과 형성 단계와 상기 그래핀층 형성 단계를 적어도 1회 이상 복수 회 반복 수행하여 다층 그래핀 시트를 형성할 수 있다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object of the present invention, the method for manufacturing a multilayer graphene sheet using an atomic layer deposition process, by providing a metal source to the substrate and using the atomic layer deposition process Forming a metal layer and in situ with the metal layer forming step, and providing a carbon source to the substrate on which the metal layer is formed and forming a graphene layer on the metal layer using an atomic layer deposition process. Can be. Here, the metal layer, the forming step and the graphene layer forming step may be repeatedly performed at least one or more times a plurality of times to form a multilayer graphene sheet.

실시예에서, 상기 탄소 소스는 일산화탄소(carbon monoxide), 이산화탄소, 알코올 및 탄화수소를 포함하는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 가스를 사용할 수 있다. 그리고 상기 금속 소스는 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 물질을 사용할 수 있다. 한편, 상기 기판은 실리콘, 글라스(glass), 실리카(silicon oxide)를 포함하는 무기물 기판 및 니켈(Ni), 구리(Cu), 텅스텐(W)을 포함하는 금속 기판 중 선택된 어느 하나의 기판을 사용할 수 있다. 또는, 상기 기판은 상기 금속 소스와 동일한 물질로 형성되는 금속 기판을 사용할 수 있다. 그리고 상기 금속층은 동일한 제1 두께를 갖는 복수의 금속층이 형성되고 상기 그래핀층은 동일한 제2 두께를 갖는 복수의 그래핀층이 서로 교번적으로 적층 형성될 수 있다.In an embodiment, the carbon source may use a gas including any one or more materials selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, alcohols, and hydrocarbons. And the metal source is at least one material selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr Can be used. The substrate may be any one selected from an inorganic substrate including silicon, glass, and silica, and a metal substrate including nickel (Ni), copper (Cu), and tungsten (W). Can be. Alternatively, the substrate may be a metal substrate formed of the same material as the metal source. The metal layer may be formed of a plurality of metal layers having the same first thickness, and the graphene layer may be formed by alternately stacking a plurality of graphene layers having the same second thickness.

여기서, 상기 그래핀층을 형성하는 단계는 상기 제2 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 제공하는 플라즈마 제공 단계를 더 포함할 수 있다. 또는, 상기 그래핀층이 소정 두께로 형성된 후 상기 증착된 그래핀층에 플라즈마를 제공하여 어닐링하는 단계가 수행되는 것도 가능하다.The forming of the graphene layer may further include a plasma providing step of exciting and providing the second reaction gas in a plasma state. Alternatively, after the graphene layer is formed to a predetermined thickness, annealing may be performed by providing a plasma to the deposited graphene layer.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 원자층 증착공정을 이용하여 대면적 그래핀 시트를 제조할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, a large area graphene sheet may be manufactured using an atomic layer deposition process.

또한, 그래핀 시트의 제조 비용과 시간을 절감할 수 있으며, 그래핀 시트를 이용하여 카본나노튜브나 이차전지와 같은 다층 그래핀 시트 구조물들을 용이하고 저렴하게 제조할 수 있다.In addition, it is possible to reduce the manufacturing cost and time of the graphene sheet, it is possible to easily and inexpensively manufacture multilayer graphene sheet structures such as carbon nanotubes or secondary batteries using the graphene sheet.

또한, 그래핀 시트의 크기와 형태 및 두께를 자유롭게 조절할 수 있다.In addition, the size, shape and thickness of the graphene sheet can be freely adjusted.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략될 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to or limited by the embodiments. In describing the present invention, a detailed description of well-known functions or constructions may be omitted for clarity of the present invention.

이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착공정을 이용한 그래핀 시트의 제조방법에 대해 상세하게 설명한다. 참고적으로, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 증착공정을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 도 1의 그래핀 시트 제조방법에서 인시튜(in-situ)로 표시한 촉매층 및 그래핀층의 증착공정을 설명하게 위한 순서도이다. 그리고 도 3은 도 1 및 도 2의 그래핀 시트 제조방법을 설명하기 위한 기판의 모식도들이다. 또한, 도 4는 상술한 그래핀 시트 제조방법에 따라 그래핀 시트를 제조하기 위한 그래핀 시트 제조장치의 일 예를 도시한 단면도이고, 도 5는 도 4의 그래핀 시트 제조장치에서 분사유닛의 일 예를 설명하기 위한 평면도이다.Hereinafter, a method of manufacturing a graphene sheet using an atomic layer deposition process according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5. For reference, FIG. 1 is a flowchart illustrating a graphene deposition process according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a catalyst layer represented in-situ in the graphene sheet manufacturing method of FIG. It is a flowchart for demonstrating the deposition process of a graphene layer. 3 is a schematic view of a substrate for explaining the graphene sheet manufacturing method of FIGS. 1 and 2. In addition, Figure 4 is a cross-sectional view showing an example of a graphene sheet manufacturing apparatus for manufacturing a graphene sheet according to the above-described graphene sheet manufacturing method, Figure 5 is a graph of the injection unit in the graphene sheet manufacturing apparatus of FIG. It is a top view for demonstrating an example.

본 실시예들에서, '그래핀 시트'는 복수의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리시클릭(polycyclic) 방향족 분자를 형성하는 그래핀이 시트 형태를 형성한 것을 말한다. 여기서, 그래핀 시트는 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 6원환을 형성하나, 5원환 및/또는 7원환을 포함하는 것도 가능하며, 그래핀 시트는 서로 공유결합된 탄소원자들의 단일층으로 보인다.In the present embodiments, the 'graphene sheet' refers to a graphene sheet in which a plurality of carbon atoms are covalently connected to each other to form a polycyclic aromatic molecule. Here, the graphene sheet covalently linked carbon atoms form a 6-membered ring as a basic repeating unit, but may include a 5-membered ring and / or 7-membered ring, the graphene sheet is a single layer of covalently bonded carbon atoms Seems.

여기서, 본 실시예에 따르면, 도 4 내지 도 5에 예시한 원자층 증착공정을 수행할 수 있는 그래핀 시트 제조장치(100)를 이용하여 원자층 증착공정과 유사하게 그래핀 시트(20)를 제조할 수 있으며, 대면적 그래핀 시트(graphene sheet)를 형성할 수 있다. 또한, 그래핀 시트 제조방법은 일반적인 원자층 증착공정과 유사하게 기판(10) 상에 탄소 소스를 제공함으로써 기판(10) 표면에서 탄소 원자층이 증착되도록 하고, 증착된 단원자층 또는 다층의 탄소층을 기판에서 분리함으로써 그래핀 시트를 제조할 수 있다.Here, according to the present embodiment, using the graphene sheet manufacturing apparatus 100 that can perform the atomic layer deposition process illustrated in Figures 4 to 5 similar to the atomic layer deposition process to the graphene sheet 20 It can be produced, it is possible to form a large area graphene sheet (graphene sheet). In addition, the graphene sheet manufacturing method allows a carbon atom layer to be deposited on the surface of the substrate 10 by providing a carbon source on the substrate 10 similarly to a general atomic layer deposition process, and the deposited monoatomic layer or multilayer carbon layer. The graphene sheet can be prepared by separating the from the substrate.

도면을 참조하면, 먼저, 소정의 기판(10)을 제공하여(S11) 기판(10) 상에 탄 소가 증착될 수 있도록 촉매 역할을 하는 촉매층(11)을 형성하고(S12), 촉매층(11) 상에 탄소 소스를 제공하여 탄소의 단원자층을 증착시킴으로써 그래핀층(12)을 형성할 수 있다(S13). 그리고 그래핀층(12)이 형성된 기판(10)에 소정 약액을 이용하여 촉매층(11)을 제거함으로써(S14) 그래핀 시트(20)를 분리할 수 있다(S15).Referring to the drawings, first, a predetermined substrate 10 is provided (S11) to form a catalyst layer 11 serving as a catalyst so that carbon can be deposited on the substrate 10 (S12), and the catalyst layer 11 The graphene layer 12 may be formed by depositing a monoatomic layer of carbon by providing a carbon source on (S13). The graphene sheet 20 may be separated by removing the catalyst layer 11 using a predetermined chemical solution on the substrate 10 on which the graphene layer 12 is formed (S14).

여기서, 기판(10)은 실리콘 기판(silicon substrate)이나 실리카(silica, SiO2) 기판, 글라스 기판(glass substrate), GaN 기판, 등의 무기물 기판을 사용할 수 있으며, 또는 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 금속 재질로 형성된 금속 기판을 사용할 수 있다.Here, the substrate 10 may be an inorganic substrate such as a silicon substrate, a silica (SiO 2) substrate, a glass substrate, a GaN substrate, or the like, or Ni, Co, Fe, Pt, Metal substrates formed of any one metal material selected from the group consisting of Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr may be used.

촉매층(11)을 형성하는 단계(S12)는 원자층 증착공정에 의해 이루어지며, 상세하게는, 촉매 소스를 제공하여 기판(10)에 촉매 소스가 흡착되고(S121), 퍼지 가스를 제공하여 기판(10)에 흡착되지 않은 잉여 촉매 소스를 제거한다(S122). 다음으로, 제1 반응 가스를 제공함으로써 기판(10) 표면에서 촉매 소스와 반응하도록 하여 촉매 소스와 제1 반응 가스의 반응 생성물이 기판(10)에 증착된다(S123). 그리고 다시 기판(10)에 퍼지 가스를 제공하여 기판(10)에서 잔류 제1 반응 가스와 미반응 가스 등을 제거한다(S124).The forming of the catalyst layer 11 (S12) is performed by an atomic layer deposition process. Specifically, the catalyst source is adsorbed onto the substrate 10 by providing a catalyst source (S121), and the substrate is provided by providing a purge gas. The excess catalyst source not adsorbed to (10) is removed (S122). Next, a reaction product of the catalyst source and the first reaction gas is deposited on the substrate 10 by reacting with the catalyst source on the surface of the substrate 10 by providing the first reaction gas (S123). In addition, a purge gas is provided to the substrate 10 to remove the residual first reactant gas and the unreacted gas from the substrate 10 (S124).

여기서, 상술한 바와 같이 기판(10)에 순차적으로 촉매 소스와 제1 반응 가스가 순차적으로 제공됨에 따라 단원자층에 해당하는 촉매층(11)이 증착되는데, 촉매층(11)을 한 층만 증착하거나 또는 일정 두께로 증착할 수 있다. 본 실시예에서는, 촉매층(11)이 일정 두께로 증착되며, 상술한 촉매층 증착공정을 반복 수행함으 로써 기 설정된 두께 T1을 갖는 촉매층(11)을 형성할 수 있다(S125).Here, as described above, as the catalyst source and the first reaction gas are sequentially provided on the substrate 10, the catalyst layer 11 corresponding to the monoatomic layer is deposited, and only one layer of the catalyst layer 11 is deposited or fixed. It can be deposited to a thickness. In this embodiment, the catalyst layer 11 is deposited to a predetermined thickness, and by repeatedly performing the above-described catalyst layer deposition process, the catalyst layer 11 having a predetermined thickness T1 may be formed (S125).

다음으로, 기 설정된 두께 T1의 촉매층(11)이 형성되면 촉매층(11) 상에 그래핀층(12)을 형성한다. 여기서, 그래핀층(12)은 촉매층(11)과 마찬가지로 원자층 증착공정을 이용하여 수행되며 촉매층(11)과 동일 프로세스 챔버(101) 내부에서 인시튜 공정으로 수행된다. 여기서, 촉매층 형성 단계(S12)가 완료된 후 그래핀층 형성 단계(S13)의 수행 여부를 조절하는 것은 후술하는 가스제어부(105)에 의해 이루어지며, 가스제어부(105)의 구성 및 동작에 대해서는 도 4와 도 5를 참조하여 후술한다.Next, when the catalyst layer 11 having a predetermined thickness T1 is formed, the graphene layer 12 is formed on the catalyst layer 11. Here, the graphene layer 12 is performed using an atomic layer deposition process similarly to the catalyst layer 11 and is performed in-situ in the same process chamber 101 as the catalyst layer 11. Here, after the completion of the catalyst layer forming step (S12) to control whether the graphene layer forming step (S13) is performed by the gas control unit 105 to be described later, the configuration and operation of the gas control unit 105 is shown in FIG. It will be described later with reference to FIG.

상세하게는, 그래핀층(12)을 형성하는 단계(S13)는 촉매층(11)이 형성된 기판(10)에 탄소 소스를 제공함으로써 촉매층(11) 상에 탄소 소스를 흡착시키고(S131), 퍼지 가스를 제공하여 기판(10)에 흡착되지 않은 잉여 탄소 소스를 제거한 후(S132), 소정의 제2 반응 가스를 제공함으로써 기판(10) 표면에서 탄소 소스와 반응시킴으로써 기판(10)에 그래핀층(12)이 증착된다(S133). 그리고 다시 기판(10)에 퍼지 가스를 제공하여 기판(10)에서 잔류 제2 반응 가스와 미반응 가스 등을 제거함으로써(S134) 그래핀층(12) 형성이 완료된다.In detail, the forming of the graphene layer 12 (S13) may provide a carbon source to the substrate 10 on which the catalyst layer 11 is formed to adsorb the carbon source on the catalyst layer 11 (S131), and purge gas. After removing the excess carbon source that is not adsorbed on the substrate 10 (S132) by providing a predetermined second reaction gas, the graphene layer 12 on the substrate 10 by reacting with the carbon source on the surface of the substrate 10 ) Is deposited (S133). The graphene layer 12 is completed by providing a purge gas to the substrate 10 to remove residual second reactant gas and unreacted gas from the substrate 10 (S134).

여기서, 증착된 그래핀층(12)의 두께는 단원자층 또는 소정 두께 T2로 증착할 수 있다. 그리고 상술한 바와 같이 탄소 소스와 제2 반응 가스를 순차적으로 제공하는 그래핀층 증착공정을 반복 수행함으로써 기 설정된 두께 T2로 그래핀층(12)을 성장시킬 수 있다(S135).Here, the thickness of the deposited graphene layer 12 may be deposited in a monoatomic layer or a predetermined thickness T2. As described above, the graphene layer 12 may be grown to a predetermined thickness T2 by repeatedly performing the graphene layer deposition process of sequentially providing the carbon source and the second reaction gas (S135).

예를 들어, 촉매층(11)은 기판(10) 상에 형성되어 탄소 소스에 포함된 탄소 가 기판(10)에 증착되도록 촉매 역할을 하는 물질을 포함하는 것으로, 특히 탄소가 6각형 판상 구조를 형성하도록 한다. 예를 들어, 촉매층은 그래파이트를 합성하거나, 탄화 반응을 유도하거나, 카본나노튜브를 제조하는데 사용되는 촉매를 사용할 수 있다. 또한, 촉매 소스는 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 사용할 수 있다.For example, the catalyst layer 11 includes a material that is formed on the substrate 10 and serves as a catalyst so that carbon included in the carbon source is deposited on the substrate 10. In particular, the carbon forms a hexagonal plate-shaped structure. Do it. For example, the catalyst layer may be a catalyst used for synthesizing graphite, inducing a carbonization reaction, or preparing carbon nanotubes. In addition, the catalyst source is at least one metal selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr Can be used.

탄소 소스는 탄소 원자를 포함하는 물질로써, 일정 온도에서 기체 상태로 존재할 수 있는 물질이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 탄소 소스는 일산화탄소나 이산화탄소, 메탄올, 에탄올 등의 알코올, 메탄(methane), 에탄(ethane), 에틸렌(ethylene), 아세틸렌(acetylene), 프로판(propane), 프로필렌(propylene), 부탄(butane), 부타디엔(butadiene), 펜탄(pentane), 펜텐(pentene), 사이클로펜타디엔(cyclopentadiene), 헥산(hexane), 사이클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene) 및 톨루엔(toluene) 등의 탄화수소(hydro carbon)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상을 물질을 사용할 수 있다.The carbon source is a material containing carbon atoms, and any material that can exist in a gaseous state at a predetermined temperature can be used without particular limitation. For example, carbon sources include carbon monoxide, alcohols such as carbon dioxide, methanol, ethanol, methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, propylene, butane ( butane, butadiene, pentane, pentene, cyclopentadiene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, benzene and toluene One or more materials selected from the group containing carbon may be used.

그리고 제1 반응 가스는 촉매 소스와 반응하여 기판(10) 상에 촉매층(11)을 성장시키기 위한 가스로, 촉매 소스에 따라 실질적으로 다양한 가스를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 산소, 오존, 질소 등의 가스나 불활성 가스 등을 사용할 수 있다. 또한, 제2 반응 가스는 탄소 소스와 반응하여 기판(10) 상에 그래핀층(12)을 성장시키기 위한 가스로, 탄소 소스에 따라 실질적으로 다양한 가스를 사용할 수 있으며, 예를 들어, 산소, 오존, 질소 또는 불활성 가스 등을 사용할 수 있다. 그 리고 제1 및 제2 반응 가스는 동일한 가스가 사용되거나 각 촉매 소스와 탄소 소스에 따라 서로 다른 반응 가스를 사용하는 것도 가능하다. 여기서, 서로 다른 가스를 사용하는 경우에는 제1 및 제2 반응 가스는 서로 화학적으로 반응하지 않는 가스를 사용할 수 있으며, 또는, 도 4에 도시한 바와 같이, 반응 가스가 분사되는 분사유닛(103)의 영역에서 각 반응 가스가 분사되는 유로가 서로 독립적으로 형성된 이중 샤워헤드 구조를 사용하는 것도 가능하다.The first reaction gas is a gas for growing the catalyst layer 11 on the substrate 10 by reacting with the catalyst source. Substantially various gases may be used according to the catalyst source. For example, oxygen, ozone, and nitrogen may be used. Inert gases, such as these, can be used. In addition, the second reaction gas is a gas for growing the graphene layer 12 on the substrate 10 by reacting with a carbon source, and a variety of gases may be used depending on the carbon source. For example, oxygen, ozone , Nitrogen or an inert gas can be used. In addition, the same gas may be used for the first and second reaction gases, or different reaction gases may be used for each catalyst source and carbon source. In this case, when using different gases, the first and second reaction gases may use gases that do not chemically react with each other, or as shown in FIG. 4, the injection unit 103 into which the reaction gases are injected. It is also possible to use a double showerhead structure in which the flow paths through which the respective reaction gases are injected are formed independently of each other.

또한, 도면에는 별도로 도시하지 않았으나 촉매층(11) 및 그래핀층(12)의 증착속도와 증착률을 향상시키기 위해서 분사유닛(103) 일측에는 플라즈마 소스가 구비될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마 소스는 반응 가스가 분사되는 영역에 구비되어 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 제공할 수 있다. 또는, 플라즈마 소스는 반응 가스가 분사되는 영역이 아니라 영역들 사이에 플라즈마 소스가 구비되는 별도의 영역이 구비될 수 있다. 또는, 분사유닛(103) 전체에 플라즈마 소스가 구비되는 것도 가능하다. 또한, 플라즈마 소스는 촉매층(11)의 증착 공정 또는 그래핀층(12)의 증착 공정 중 하나 또는 두 공정 모두에서 작동함으로써 촉매층(11) 및/또는 그래핀층(12)의 증착률을 향상시키도록 작동할 수 있다. 또는, 이와는 달리, 그래핀층(12)을 소정 두께로 형성한 후 소정 시간 동안 작동함으로써 증착된 그래핀층(12)에 플라즈마를 제공하여 어닐링(annealing)하도록 작동하는 것도 가능하다.In addition, although not separately shown in the drawing, a plasma source may be provided at one side of the injection unit 103 in order to improve the deposition rate and the deposition rate of the catalyst layer 11 and the graphene layer 12. For example, the plasma source may be provided in a region where the reactive gas is injected to excite the reactive gas into a plasma state. Alternatively, the plasma source may be provided with a separate region in which the plasma source is provided, rather than the region in which the reactive gas is injected. Alternatively, the plasma source may be provided in the entire injection unit 103. In addition, the plasma source operates to improve the deposition rate of the catalyst layer 11 and / or the graphene layer 12 by operating in one or both of the deposition process of the catalyst layer 11 or the deposition process of the graphene layer 12. can do. Alternatively, the graphene layer 12 may be formed to a predetermined thickness and then operated for a predetermined time to provide annealing by providing a plasma to the deposited graphene layer 12.

다음으로, 그래핀층(12)의 증착이 완료되면 그래핀층(12)이 증착된 기판(10)을 소정의 약액을 이용하여 촉매층(11)을 제거함으로써(S14) 그래핀층(12)이 시트 형태로 분리되므로 그래핀 시트(20)를 제조할 수 있다(S15). 예를 들어, 촉매층(11)은 소정의 금속으로 형성되고 촉매층(11) 제거를 위한 용액은 금속을 용해시킬 수 있는 HF 등의 산성 용액을 이용할 수 있으며, 약액에 촉매층(11) 및 그래핀층(12)이 형성된 기판(10)을 소정 시간 침지시킴으로써 촉매층(11)이 용해되어 제거된다. 여기서, 약액은 촉매층(11)은 제거할 수 있으나 그래핀층(12)과는 반응하지 않는 약액이 사용된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 촉매층(11) 제거 방법 및 실질적으로 다양한 방법이 사용될 수 있다.Next, when the deposition of the graphene layer 12 is completed, the catalyst layer 11 is removed from the substrate 10 on which the graphene layer 12 is deposited by using a predetermined chemical solution (S14). Since it can be separated into a graphene sheet 20 can be produced (S15). For example, the catalyst layer 11 is formed of a predetermined metal, and the solution for removing the catalyst layer 11 may use an acidic solution such as HF capable of dissolving the metal, and the catalyst layer 11 and the graphene layer ( The catalyst layer 11 is dissolved and removed by immersing the substrate 10 on which the 12 is formed for a predetermined time. Here, the chemical solution may be used to remove the catalyst layer 11 but do not react with the graphene layer 12. However, the present invention is not limited thereto, and the catalyst layer 11 removal method and substantially various methods may be used.

또한, 상술한 실시예에서는 기판(10)에 별도의 촉매층(11)을 형성하는 것으로 예시하였으나 기판(10) 자체가 촉매 역할을 하는 금속 기판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 호일(aluminum foil)과 같이 소정 두께의 금속 기판을 이용하여 금속 기판 상에 직접 그래핀층(12)을 형성하고, 약액을 이용하여 금속 기판을 제거함으로써 시트 형태의 그래핀 시트를 제조할 수 있다.In addition, in the above-described embodiment, a separate catalyst layer 11 is formed on the substrate 10, but the substrate 10 itself may use a metal substrate serving as a catalyst. For example, the graphene sheet in the form of a sheet is formed by forming the graphene layer 12 directly on the metal substrate using a metal substrate having a predetermined thickness, such as aluminum foil, and removing the metal substrate using a chemical solution. It can manufacture.

그리고 상술한 바와 같이 제조된 그래핀 시트(20)는 기판(10)에서 분리하여 목적하는 용도에 따라 다양하게 가공하여 사용할 수 있다. 예를 들어, 단층 그래핀 시트(20)를 제조하고, 시트 형태의 그래핀 시트(20)를 원통 형태로 감아서 소정 직경 및 길이를 갖는 단일벽 카본나노튜브를 형성할 수 있다. 그 이외에도 그래핀 시트(20) 자체로 연성 기판(flexible substrate)로 사용하거나 다양한 분야에 사용할 수 있다.In addition, the graphene sheet 20 manufactured as described above may be separated from the substrate 10 and processed in various ways according to the intended use. For example, the single layer graphene sheet 20 may be manufactured, and the graphene sheet 20 in a sheet form may be wound in a cylindrical form to form a single-walled carbon nanotube having a predetermined diameter and length. In addition, the graphene sheet 20 itself may be used as a flexible substrate or used in various fields.

한편, 촉매층(11)은 상술한 군에서 선택된 하나의 금속이 단독으로 기판 상에 증착되어 촉매층(11)이 형성되는데, 기판(10)에 미리 스퍼터링 등의 방법을 이 용하여 촉매층(11)을 형성한 기판(10)을 사용하여 그래핀층(12)을 형성할 수 있다. 또는, 기판(10) 자체가 상술한 촉매 소스의 물질 중 하나의 물질로 형성된 금속 기판을 사용하는 것도 가능하다.On the other hand, the catalyst layer 11 is a single metal selected from the above group is deposited on the substrate alone to form the catalyst layer 11, the catalyst layer 11 is formed on the substrate 10 using a method such as sputtering in advance. The graphene layer 12 may be formed using one substrate 10. Alternatively, it is also possible to use a metal substrate in which the substrate 10 itself is formed of one of the materials of the catalyst source described above.

그러나 본 실시예에서는 일반적으로 반도체 장치의 제조에 사용되는 실리콘 기판이나 글라스 기판 상에 원자층 증착공정(atomic layer deposition, ALD)을 이용하여 촉매층(11)과 그래핀층(12)을 형성하되 동일한 프로세스 챔버 내부에서 인시튜(in-situ) 공정으로 형성할 수 있다. 여기서, 본 실시예에 따르면 비교적 가격이 저렴하고 일반적으로 사용되는 실리콘 기판이나 글라스 기판을 사용함으로써 제조 비용을 절감할 수 있으며, 단차 피복성 및 두께 균일성이 우수한 원자층 증착공정을 이용함으로써 두께 균일성이 우수한 그래핀 시트(20)를 형성할 수 있다.However, in the present embodiment, the catalyst layer 11 and the graphene layer 12 are formed using an atomic layer deposition (ALD) process on a silicon substrate or a glass substrate, which is generally used for manufacturing a semiconductor device, but the same process is performed. It may be formed in-situ process inside the chamber. Here, according to the present embodiment, the manufacturing cost can be reduced by using a silicon substrate or a glass substrate which is relatively inexpensive and generally used, and uniform thickness by using an atomic layer deposition process excellent in step coverage and thickness uniformity. It is possible to form the graphene sheet 20 having excellent properties.

여기서, 기판(10) 표면 전체에 균일하게 그래핀층(12)을 증착시키고 증착된 그래핀층(12)을 분리하는 방법으로 그래핀 시트(20)를 제조하고, 제조된 그래핀 시트(20)를 그대로 또는 가공하여 사용할 수 있다. 이와는 달리, 소정 형상을 갖는 그래핀 시트(20)를 제조하기 위해서 기판(10) 상에 그래핀층(12)이 형성될 영역을 미리 한정하는 것도 가능하다. 예를 들어, 기판(10) 상에서 그래핀 성장을 억제하기 위한 블록층(block layer or block area)을 형성할 수 있으며, 블록층은 촉매층(11) 상에서 그래핀층(12)의 형성을 억제하기 위한 영역에 형성될 수 있다. 또는 실리콘 기판에는 그래핀층(12)이 정상적으로 증착되기가 어려우므로, 이와 같이 실리콘 기판과 같이 그래핀층(12)의 증착이 어려운 기판을 사용하는 경우에는 별도의 블록층을 형성하지 않고 그래핀층(12)을 형성하고자 하는 영역에만 한정적으로 촉매층(11)을 형성하는 것도 가능하다.Here, the graphene sheet 20 is manufactured by uniformly depositing the graphene layer 12 on the entire surface of the substrate 10 and separating the deposited graphene layer 12, and manufacturing the graphene sheet 20. It can be used as it is or processed. Alternatively, in order to manufacture the graphene sheet 20 having a predetermined shape, it is also possible to predefine an area in which the graphene layer 12 is to be formed on the substrate 10. For example, a block layer or block area for inhibiting graphene growth may be formed on the substrate 10, and the block layer may be used to suppress the formation of the graphene layer 12 on the catalyst layer 11. It can be formed in the area. Alternatively, since the graphene layer 12 is difficult to be normally deposited on the silicon substrate, when using a substrate in which deposition of the graphene layer 12 is difficult, such as the silicon substrate, the graphene layer 12 is not formed. It is also possible to form the catalyst layer 11 only in the region where the () is to be formed.

이하, 원자층 증착공정을 이용하여 그래핀 시트(20)를 형성하기 위한 그래핀 시트 제조장치(100)에 대해 설명한다.Hereinafter, the graphene sheet manufacturing apparatus 100 for forming the graphene sheet 20 using an atomic layer deposition process will be described.

참고적으로, 본 실시예들에서 예로 들어 설명하는 그래핀 시트 제조장치(100)는 원자층 증착장치로써, 스루풋(throughput) 및 품질을 향상시키기 위해서 다수의 기판(10)에 대해 동시에 증착이 수행되며 기판(10)의 표면이 분사유닛(103)에 대해 평행하게 지지된 상태에서 공전하면서 분사유닛(103)에서 분사되는 서로 다른 종류의 가스가 분사되는 영역을 통과함에 따라 소정의 박막이 증착되는 형태의 세미 배치 타입(semi-batch type)이 사용될 수 있다. 여기서, 그래핀 시트 제조장치(100)의 상세한 기술구성은 본 발명의 요지가 아니므로, 자세한 설명 및 도시를 생략하고 주요 구성요소에 대해서만 간략하게 설명한다.For reference, the graphene sheet manufacturing apparatus 100 described as an example in the present embodiments is an atomic layer deposition apparatus, and deposition is simultaneously performed on a plurality of substrates 10 in order to improve throughput and quality. A predetermined thin film is deposited as the surface of the substrate 10 passes through a region in which different types of gases injected from the injection unit 103 are injected while revolving while being supported in parallel with the injection unit 103. A semi-batch type of type may be used. Here, since the detailed technical configuration of the graphene sheet manufacturing apparatus 100 is not the gist of the present invention, the detailed description and illustration will be omitted and only the main components will be briefly described.

서셉터(102)는 증착공정이 수행되는 프로세스 챔버(101) 내부에 구비되어 복수의 기판(10)이 수평하게 안착되며 소정 속도록 기판(10)을 공전시킬 수 있도록 회전 가능하게 형성된다. 예를 들어, 서셉터(102)는 6장의 기판(10)이 서셉터(102)의 원주 방향을 따라 수평으로 안착되도록 형성될 수 있다. 여기서, 도 5에서 가상선으로 도시한 바와 같이 6장의 기판(10)이 배치될 수 있다.The susceptor 102 is provided in the process chamber 101 in which the deposition process is performed, and is rotatably formed so that the plurality of substrates 10 are horizontally seated and revolve the substrate 10 at a predetermined speed. For example, the susceptor 102 may be formed such that six substrates 10 are horizontally mounted along the circumferential direction of the susceptor 102. Here, six substrates 10 may be arranged as shown in phantom lines in FIG. 5.

분사유닛(103)은 원자층 증착공정에 따라 박막을 증착할 수 있도록 서로 다른 복수의 가스를 분사하는 복수의 분사영역이 형성되며, 특히, 촉매층(11)과 그래핀층(12)을 인시튜로 증착할 수 있도록 형성된다.The injection unit 103 is formed with a plurality of injection regions for injecting a plurality of different gases to deposit a thin film according to the atomic layer deposition process, in particular, the catalyst layer 11 and the graphene layer 12 in situ It is formed to be able to deposit.

일 예로, 분사유닛(103)은 촉매 소스 및 탄소 소스가 선택적으로 제공되는 소스 영역(131)과 촉매 소스/탄소 소스와 각각 반응하여 촉매층(11) 및 그래핀층(12)을 형성하기 위한 반응 가스가 제공되는 반응 영역(133) 및 퍼지 가스가 제공되는 퍼지 영역(132, 134)으로 구성될 수 있다. 그리고 기판(10)에서 미반응 가스 및 배기가스를 흡입하여 배출시키기 위한 배기라인(135)이 분사유닛(103)에 구비될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이 4개의 분사영역(131, 132, 133, 134)이 형성되고, 각 분사영역(131, 132, 133, 134)의 경계를 따라 배기라인(135)이 구비되어 배기가스를 배출시킴과 더불어 각 분사영역(131, 132, 133, 134)을 분리시킬 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 도면에서 예시한 분사유닛(103) 및 배기라인(135)은 본 발명을 설명하기 위한 예시적인 형태일 뿐이며, 분사유닛(103)은 서로 다른 종류의 가스들을 영역 별로 분사할 수 있는 실질적으로 다양한 형태를 가질 수 있다.For example, the injection unit 103 is a reaction gas for forming the catalyst layer 11 and the graphene layer 12 by reacting with the source region 131 and the catalyst source / carbon source, which are selectively provided with the catalyst source and the carbon source, respectively. It may be composed of a reaction region 133 is provided and a purge region 132, 134 is provided with a purge gas. In addition, an exhaust line 135 may be provided in the injection unit 103 to suck and discharge unreacted gas and exhaust gas from the substrate 10. For example, as illustrated in FIG. 5, four injection zones 131, 132, 133, and 134 are formed, and an exhaust line 135 is formed along the boundary of each injection zone 131, 132, 133, and 134. It is provided to discharge the exhaust gas and to separate each injection zone (131, 132, 133, 134). However, the present invention is not limited by the drawings, and the injection unit 103 and the exhaust line 135 illustrated in the drawings are merely exemplary forms for describing the present invention, and the injection unit 103 may have different kinds of gases. It may have a variety of forms that can be sprayed to each area.

분사유닛(103)의 각 분사영역(131, 132, 133, 134)에는 가스를 공급하는 가스공급부(104)가 연결되고, 가스공급부(104)는 촉매 소스, 탄소 소스, 반응 가스 및 퍼지 가스를 각각 공급하는 공급원(141, 142, 143, 144)를 포함할 수 있다.A gas supply unit 104 for supplying gas is connected to each injection zone 131, 132, 133, and 134 of the injection unit 103, and the gas supply unit 104 supplies a catalyst source, a carbon source, a reaction gas, and a purge gas. It may include a supply source (141, 142, 143, 144) to supply, respectively.

여기서, 소스 영역(131)에서 촉매 소스와 탄소 소스가 제공되므로 소스 영역(131)은 서로 다른 2가지의 소스 가스를 분사할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 소스 영역은 2개의 독립된 유로를 통해 촉매 소스와 탄소 소스를 서로 독립적으로 유동 및 제공할 수 있도록 이중 샤워헤드 구조를 가질 수 있다.Here, since the catalyst source and the carbon source are provided in the source region 131, the source region 131 may have a structure capable of injecting two different source gases. For example, as shown in FIG. 4, the source region may have a double showerhead structure to allow the flow of the catalyst source and the carbon source independently of each other through two independent flow paths.

그리고 가스공급부(104)는 각각 독립된 유로를 통해 촉매 소스와 탄소 소스를 제공할 수 있도록 연결된다. 한편, 촉매 소스와 탄소 소스는 선택적으로 제공되므로 가스공급부(104)와 분사유닛(103)을 연결하는 공급 유로 상에는 촉매 소스와 탄소 소스의 공급을 조절하기 위한 밸브(151, 152) 및 가스제어부(105)가 구비될 수 있다. 예를 들어, 가스제어부(105)는 촉매 소스 공급원(141)과 탄소 소스 공급원(142)의 공급 유로 상에 구비된 밸브(151, 152)를 개폐함으로써 선택적으로 소스 영역(131)에서 촉매 소스 또는 탄소 소스가 제공되도록 한다. 여기서, 가스제어부(105)는 촉매 소스와 탄소 소스의 분사 여부를 촉매층(11)의 두께와 그래핀층의 두께로 판단할 수 있다. 예를 들어, 가스제어부(105)는 기판(10)에 촉매층(11)의 두께가 기 설정된 두께 T1까지 성장하는 동안은 촉매 소스를 제공하도록 하고, 촉매층(11)의 증착이 완료되면 탄소 소스가 제공되도록 제어할 수 있다.The gas supply unit 104 is connected to provide a catalyst source and a carbon source through independent flow paths, respectively. On the other hand, since the catalyst source and the carbon source are selectively provided, the valves 151 and 152 and the gas control unit for controlling the supply of the catalyst source and the carbon source are provided on the supply passage connecting the gas supply unit 104 and the injection unit 103. 105 may be provided. For example, the gas controller 105 selectively opens or closes the catalyst source in the source region 131 by opening and closing the valves 151 and 152 provided on the supply passages of the catalyst source source 141 and the carbon source source 142. Allow a carbon source to be provided. Here, the gas controller 105 may determine whether the catalyst source and the carbon source are injected, based on the thickness of the catalyst layer 11 and the thickness of the graphene layer. For example, the gas controller 105 may provide a catalyst source while the thickness of the catalyst layer 11 grows to the predetermined thickness T1 on the substrate 10, and when the deposition of the catalyst layer 11 is completed, the carbon source may be provided. Can be controlled to be provided.

한편, 도 4에서는 반응 영역(133)이 단일 유로의 샤워헤드 구조가 구비되는 것으로 예시하였으나, 반응 영역(133) 역시 서로 다른 반응 가스를 사용하는 경우 반응 가스가 분사되는 유로가 서로 독립적으로 형성된 이중 샤워헤드 구조를 사용하는 것도 가능하다. 또한, 도면에는 별도로 도시하지 않았으나 촉매층(11) 및 그래핀층(12)의 증착속도와 증착률을 향상시키기 위해서 분사유닛(103)의 일측 또는 반응 영역(133)에는 플라즈마 소스가 구비될 수 있다.Meanwhile, in FIG. 4, the reaction region 133 is illustrated as having a single flow path of the shower head. However, when the reaction region 133 also uses different reaction gases, the flow paths through which the reaction gases are injected are formed independently of each other. It is also possible to use a showerhead structure. In addition, although not shown separately, a plasma source may be provided at one side or the reaction region 133 of the injection unit 103 to improve the deposition rate and the deposition rate of the catalyst layer 11 and the graphene layer 12.

여기서, 플라즈마 소스는 촉매층(11)을 증착하기 위한 제1 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 제공하거나, 그래핀층(12)을 증착하기 위한 제2 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 제공할 수 있다. 또는, 그래핀층(12)이 소정 두께로 형 성된 후 증착된 그래핀층(12)에 플라즈마를 제공하여 어닐링하는 것도 가능하다.Here, the plasma source may be provided by exciting the first reaction gas for depositing the catalyst layer 11 in the plasma state, or may be provided by exciting the second reaction gas for depositing the graphene layer 12 in the plasma state. Alternatively, the graphene layer 12 may be formed to a predetermined thickness and then annealed by providing a plasma to the deposited graphene layer 12.

한편, 본 실시예에서는 촉매 소스와 탄소 소스가 동일한 영역에서 제공되는 것으로 예시하였으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 촉매 소스가 제공되는 영역과 탄소 소스가 제공되는 영역을 별도로 구획 형성하는 것도 가능하다. 또는, 촉매 소스 및 탄소 소스 중 한 또는 둘 다는 분사영역의 일부에서 제공되는 것이 아니라 프로세스 챔버(101) 전체에 제공되도록 형성되는 것도 가능하다.In the present embodiment, the catalyst source and the carbon source are illustrated as being provided in the same region. However, the present invention is not limited thereto, and the catalyst source region and the carbon source region may be separately partitioned. Alternatively, one or both of the catalyst source and the carbon source may be formed to be provided throughout the process chamber 101 instead of being provided in part of the injection zone.

상술한 실시예에서는 원자층 증착공정을 이용하여 단층 또는 소정 두께를 갖는 그래핀 시트(20)를 제조하는 방법에 대해서 설명하였다. 이하에서는 상술한 실시예에 대한 변형 실시예로써 도 6과 도 7을 참조하여 단층 또는 소정 두께의 그래핀층(32)을 형성하되, 그래핀층(32)과 촉매층(31)이 교번적으로 복수 회 적층된 구조를 갖는 다층 그래핀 시트(30)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 참고적으로, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 그래핀 시트 구조물 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 7은 도 6의 그래핀 시트 제조방법에 따라 제조된 다층 그래핀 시트 구조물의 모식도이다.In the above-described embodiment, a method of manufacturing the graphene sheet 20 having a single layer or a predetermined thickness using an atomic layer deposition process has been described. Hereinafter, as a modified embodiment of the above-described embodiment, a single layer or a graphene layer 32 having a predetermined thickness is formed with reference to FIGS. 6 and 7, but the graphene layer 32 and the catalyst layer 31 are alternately multiple times. The manufacturing method of the multilayer graphene sheet 30 which has a laminated structure is demonstrated. For reference, FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a multilayer graphene sheet structure according to another embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a diagram of a multilayer graphene sheet structure manufactured according to the graphene sheet manufacturing method of FIG. 6. It is a schematic diagram.

여기서, 이하에서 설명하는 실시예에 따른 다층 그래핀 시트(30)는 원자층 증착공정을 이용하여 그래핀층(32)과 촉매층(31)이 인시튜 공정을 수행된다는 점에서 상술한 실시예와 실질적으로 동일하므로, 상술한 그래핀 시트 제조장치(100)를 이용하여 제조할 수 있다. 설명의 편의를 위해서 상술한 실시예와 중복되는 설명은 생략한다.Here, the multilayer graphene sheet 30 according to the embodiment described below is substantially the same as the above-described embodiment in that the graphene layer 32 and the catalyst layer 31 are performed in situ process using an atomic layer deposition process. Since the same, it can be manufactured using the above-described graphene sheet manufacturing apparatus 100. For convenience of description, descriptions overlapping with the above-described embodiments will be omitted.

우선, 기판을 제공하고(S21), 기판 상에 촉매 소스를 제공하여 촉매층(31)을 형성하고(S22) 촉매층 형성 단계(S22)와 동일 프로세스 챔버(101)에서 인시튜 공정으로 탄소 소스를 제공하여 그래핀층(32)을 형성한다(S23). 여기서, 촉매층 형성 단계(S22)와 그래핀층 형성 단계(S23)는 상술한 실시예에서 원자층 증착공정을 이용한 촉매층 형성 단계(S12) 및 그래핀층 형성 단계(S13)와 실질적으로 동일하므로 설명은 생략한다.First, a substrate is provided (S21), a catalyst source is provided on the substrate to form a catalyst layer 31 (S22), and a carbon source is provided in an in-situ process in the same process chamber 101 as the catalyst layer forming step (S22). The graphene layer 32 is formed (S23). Here, since the catalyst layer forming step (S22) and the graphene layer forming step (S23) are substantially the same as the catalyst layer forming step (S12) and the graphene layer forming step (S13) using the atomic layer deposition process in the above-described embodiment, the description is omitted. do.

예를 들어, 촉매 소스는 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속을 사용할 수 있다. 그리고 탄소 소스는 탄소 원자를 포함하는 물질로써, 일정 온도에서 기체 상태로 존재할 수 있는 물질이라면 특별한 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 탄소 소스는 일산화탄소나 이산화탄소, 메탄올, 에탄올 등의 알코올, 메탄(methane), 에탄(ethane), 에틸렌(ethylene), 아세틸렌(acetylene), 프로판(propane), 프로필렌(propylene), 부탄(butane), 부타디엔(butadiene), 펜탄(pentane), 펜텐(pentene), 사이클로펜타디엔(cyclopentadiene), 헥산(hexane), 사이클로헥산(cyclohexane), 벤젠(benzene) 및 톨루엔(toluene) 등의 탄화수소(hydro carbon)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상을 물질을 사용할 수 있다.For example, the catalyst source is one selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr The above metal can be used. The carbon source is a material containing carbon atoms, and any material that can exist in a gaseous state at a predetermined temperature can be used without particular limitation. For example, carbon sources include carbon monoxide, alcohols such as carbon dioxide, methanol, ethanol, methane, ethane, ethylene, acetylene, propane, propylene, butane ( butane, butadiene, pentane, pentene, cyclopentadiene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, benzene and toluene One or more materials selected from the group containing carbon may be used.

여기서, 다층 그래핀 시트(30)는 도 7에 도시한 바와 같이, 그래핀층(32)과 촉매층(31)이 교번적으로 형성되며 복수 층의 그래핀층(32)과 촉매층(31)이 형성된 구조를 갖는다.Here, as shown in FIG. 7, the multilayer graphene sheet 30 has a structure in which the graphene layer 32 and the catalyst layer 31 are alternately formed, and the graphene layer 32 and the catalyst layer 31 of a plurality of layers are formed. Has

즉, 다층 그래핀 시트(30)를 형성하기 위해서는 기 설정된 층수로 촉매층(31) 및 그래핀층(32)이 형성될 때까지 촉매층 형성 단계(S22)와 그래핀층 형성 단계(S23)가 반복 수행된다.That is, in order to form the multilayer graphene sheet 30, the catalyst layer forming step S22 and the graphene layer forming step S23 are repeatedly performed until the catalyst layer 31 and the graphene layer 32 are formed with a predetermined number of layers. .

여기서, 다층 그래핀 시트(30)는 촉매층(31)의 두께와 그래핀층(32)의 두께가 균일하게 형성될 수 있다. 즉, 다층 그래핀 시트(30)를 형성하는 각 촉매층(31)과 각 그래핀층(32)이 도 7에 도시한 바와 같이, 동일한 제1 두께를 갖는 복수의 촉매층(31) 사이 사이에 동일한 제2 두께를 갖는 복수의 그래핀층(32)이 배치된 형태를 가질 수 있다. 그러나 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니며 촉매층(31)의 두께와 그래핀층(32)의 두께는 실질적으로 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 촉매층(31)과 그래핀층(32)의 두께가 모두 동일하게 형성되거나 또는 각 촉매층(31)/그래핀층(32)의 두께가 각각 서로 다르게 형성되는 것도 가능하다.Here, the multilayer graphene sheet 30 may have a uniform thickness of the catalyst layer 31 and the graphene layer 32. That is, each catalyst layer 31 and each graphene layer 32 forming the multilayer graphene sheet 30 are the same agent between the plurality of catalyst layers 31 having the same first thickness as shown in FIG. 7. The plurality of graphene layers 32 having two thicknesses may be disposed. However, the present invention is not limited by the drawings, and the thickness of the catalyst layer 31 and the thickness of the graphene layer 32 may be formed in various ways. For example, the thicknesses of the catalyst layer 31 and the graphene layer 32 may be all the same, or the thickness of each catalyst layer 31 and the graphene layer 32 may be different from each other.

또한, 다층 그래핀 시트(30)의 제조 공정에서, 촉매층(31) 및 그래핀층(32)의 밀도를 증가시키고 증착률을 향상시킬 수 있도록 플라즈마를 제공할 수 있다. 예를 들어, 촉매층(31)을 증착하기 위한 제1 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 제공하거나, 그래핀층(32)을 증착하기 위한 제2 반응 가스를 플라즈마 상태로 여기시켜 제공할 수 있다. 또는, 그래핀층(32)가 소정 두께로 형성된 후 증착된 그래핀층(32)에 플라즈마를 제공하여 어닐링하는 것도 가능하다.In addition, in the manufacturing process of the multilayer graphene sheet 30, a plasma may be provided to increase the density of the catalyst layer 31 and the graphene layer 32 and improve the deposition rate. For example, the first reaction gas for depositing the catalyst layer 31 may be excited by a plasma state, or the second reaction gas for depositing the graphene layer 32 may be excited by a plasma state. Alternatively, the graphene layer 32 may be formed to a predetermined thickness and then annealed by providing a plasma to the deposited graphene layer 32.

여기서, 상기와 같이 형성된 다층 그래핀 시트(30)를 소정의 약액을 이용하여 기판에서 분리하여 사용하거나, 또는 기판을 촉매층(31)과 동일한 재질로 형성할 수 있다. 즉, 기판 자체가 하나의 촉매층(31)이 되므로 증착된 다층 그래핀 시 트(30)를 기판에서 분리시키는 단계를 생략할 수 있다. 예를 들어, 기판은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 재질로 형성된 금속 기판을 사용할 수 있다.Here, the multilayer graphene sheet 30 formed as described above may be separated from the substrate using a predetermined chemical liquid, or the substrate may be formed of the same material as the catalyst layer 31. That is, since the substrate itself becomes one catalyst layer 31, the step of separating the deposited multilayer graphene sheet 30 from the substrate may be omitted. For example, the substrate is any one selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr A metal substrate formed of a material may be used.

다층 그래핀 시트(30)는 금속 재질의 촉매층(31)과 절연 재질의 그래핀층(32)이 교번적으로 적층된 구조를 가지므로 이차전지에 사용될 수 있다.Since the multilayer graphene sheet 30 has a structure in which a catalyst layer 31 of a metal material and a graphene layer 32 of an insulating material are alternately stacked, the multilayer graphene sheet 30 may be used in a secondary battery.

참고적으로 이차전지(secondary cell)은 전기 에너지를 화학 에너지로 저장하고 필요 시 전기 에너지로 변환시킬 수 있는 전지, 즉 충전시 전지(rechargeable battery)로써, 일반적으로 사용되는 이차전지로는 납 축전지, 니켈 카드뮴 전지(NiCd), 니켈 수소 축전지(NiMH), 리튬 이온 전지(Li-ion), 리튬 이온 폴리머 전지(Li-ion polymer) 등이 있다. 한편 이차전지의 음극 활물질로서 탄소계 물질이 사용되는데, 그래핀을 사용하면 흑연이 갖는 우수한 특성, 즉, 매우 가역적인 충/방전 거동을 갖고, 전극 수명 특성이 우수하며, Li 이온의 충전 시 전극전위가 0V Li/Li+로서 순수한 리튬 금속과 거의 유사한 전위를 나타내므로 산화물계 양극과 전지 구성 시 에너지 효율이 높다는 장점을 갖는 이차전지를 제조할 수 있다. 또한, 그래핀의 경우 충방전시 부피 팽창이나 수축이 발생하지 않으므로 상술한 다층 그래핀 시트(30)를 이용하여 이차전치를 형성하는 경우 이차전지에서 미분화, 전도 경로의 상실로 인해 수명이 저하되는 문제점을 방지할 수 있다는 장점이 있다.For reference, a secondary cell is a battery capable of storing electrical energy as chemical energy and converting it into electrical energy when necessary. That is, a rechargeable battery is generally used. Nickel cadmium batteries (NiCd), nickel hydrogen storage batteries (NiMH), lithium ion batteries (Li-ion), lithium ion polymer batteries (Li-ion polymer) and the like. On the other hand, a carbon-based material is used as a negative electrode active material of a secondary battery, and when graphene is used, graphite has excellent characteristics, that is, a very reversible charge / discharge behavior, excellent electrode life characteristics, and an electrode when charging Li ions. As the potential is 0 V Li / Li +, the potential is almost similar to that of pure lithium metal, and thus, a secondary battery having an advantage of high energy efficiency when forming an oxide-based positive electrode and a battery may be manufactured. In addition, in the case of graphene, since the volume expansion or contraction does not occur during charging and discharging, when the secondary battery is formed using the multilayer graphene sheet 30 described above, life may be reduced due to micronization in the secondary battery and loss of the conductive path. The advantage is that it can prevent problems.

본 실시예들에 따르면, 기판(10) 및 촉매층(31)의 크기에 따라 대면적 그래핀 시트(20)를 제조할 수 있으며, 바람직하게는 10㎜ 이상의 대면적 그래핀 시트(20)를 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 기판(10) 및 촉매층(31)의 크기와 형태 를 조절하거나 촉매층(31)의 형태를 조절함으로써 그래핀 시트(20)의 크기를 자유롭게 조절하고 제조할 수 있다. 또한, 원자층 증착공정을 이용하므로 기판(10)의 형상 및 크기에 대한 제약이 존재하지 않으며, 예를 들어, 원형이나 사각형 등의 다각형 기판을 이용하여 다양한 형상의 그래핀 시트(20)를 제조할 수 있다.According to the present embodiments, the large-area graphene sheet 20 may be manufactured according to the size of the substrate 10 and the catalyst layer 31, and preferably, the large-area graphene sheet 20 of 10 mm or more may be easily manufactured. Can be manufactured. In addition, the size of the graphene sheet 20 may be freely adjusted and manufactured by adjusting the size and shape of the substrate 10 and the catalyst layer 31 or the shape of the catalyst layer 31. In addition, since the atomic layer deposition process is used, there is no restriction on the shape and size of the substrate 10. For example, the graphene sheet 20 having various shapes may be manufactured using a polygonal substrate such as a circle or a square. can do.

또한, 원자층 증착장치 또는 증착공정을 이용하여 동일 프로세스 챔버(101) 내에서 촉매층(31)의 증착과 그래핀층(12)의 증착을 인시튜(in-situ) 공정으로 수행할 수 있어서 그래핀 시트(20) 제조공정을 단순화시킴으로써 그래핀 시트(20)의 제조가 용이하며, 시간과 비용을 절감할 수 있다.In addition, the deposition of the catalyst layer 31 and the deposition of the graphene layer 12 in the same process chamber 101 using an atomic layer deposition apparatus or a deposition process can be carried out in an in-situ process so that the graphene By simplifying the sheet 20 manufacturing process, the graphene sheet 20 may be easily manufactured, and time and cost may be reduced.

원자층 증착공정은 고순도 물질을 증착할 수 있으며 증착을 위한 소스 물질에 대한 제약이 크지 않다는 특징을 가지므로, 원자층 증착공정을 이용하여 그래핀 시트(20)를 제조하는 것은 탄소 소스 및 촉매 소스로 사용할 수 있는 물질이 다양하다는 장점을 갖는다. 또한, 원자층 증착공정을 이용함으로써 기판(10)에 대해 동시에 균일한 두께와 특성을 갖는 그래핀층을 형성할 수 있으므로 분리된 그래핀 시트를 산업적으로 광범위한 분야에 적용할 수 있다. 여기서, 스텝 커버리지가 우수하고 단원자층을 증착할 수 있는 원자층 증착공정을 이용하므로 단층 그래핀 시트(20)를 제조하는 것이 가능하며 증착 사이클을 반복 수행하는 것으로 원하는 두께의 다층 그래핀 시트(20)를 제조하는 것도 가능하며, 그래핀 시트(20)의 층수 또는 두께를 자유롭게 조절할 수 있다.The atomic layer deposition process is characterized in that it is possible to deposit a high purity material and that the constraints on the source material for deposition are not large, and thus, to prepare the graphene sheet 20 using the atomic layer deposition process, a carbon source and a catalyst source It can be used as a variety of materials has the advantage. In addition, since the graphene layer having a uniform thickness and characteristics can be simultaneously formed on the substrate 10 by using an atomic layer deposition process, the separated graphene sheet can be applied to a wide range of industrial fields. Here, it is possible to manufacture a single layer graphene sheet 20 by using an atomic layer deposition process that has excellent step coverage and can deposit a monoatomic layer, and by repeating a deposition cycle, a multilayer graphene sheet 20 having a desired thickness (20). ) Can be manufactured, and the number or thickness of the graphene sheet 20 can be freely adjusted.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above-described embodiments. In other words, various modifications and variations are possible to those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the scope of the claims as well as the claims to be described later belong to the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착공정을 이용한 그래핀 시트 제조방법을 설명하기 위한 순서도;1 is a flow chart for explaining a graphene sheet manufacturing method using an atomic layer deposition process according to an embodiment of the present invention;

도 2는 도 1의 그래핀 시트 제조방법에서 인시튜(in-situ) 공정을 설명하기 위한 순서도;2 is a flowchart illustrating an in-situ process in the graphene sheet manufacturing method of FIG. 1;

도 3은 도 1의 그래핀 시트 제조방법을 설명하기 위한 기판의 모식도들;3 is a schematic view of a substrate for explaining the graphene sheet manufacturing method of Figure 1;

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 시트를 제조하기 위한 그래핀 시트 제조장치의 단면도;4 is a cross-sectional view of a graphene sheet manufacturing apparatus for manufacturing a graphene sheet according to an embodiment of the present invention;

도 5는 도 4의 그래핀 시트 제조장치에서 분사유닛의 일 예를 설명하기 위한 평면도;5 is a plan view for explaining an example of the injection unit in the graphene sheet manufacturing apparatus of FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다층 그래핀 시트 구조물 제조방법을 설명하기 위한 순서도;6 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a multilayer graphene sheet structure according to another embodiment of the present invention;

도 7은 도 6의 제조방법에 따라 제조된 다층 그래핀 시트 구조물의 모식도이다.7 is a schematic view of a multilayer graphene sheet structure manufactured according to the manufacturing method of FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 기판 11: 촉매층10: substrate 11: catalyst layer

12: 그래핀층 20: 그래핀 시트12: graphene layer 20: graphene sheet

30: 다층 그래핀 시트 31: 그래핀층30: multilayer graphene sheet 31: graphene layer

32: 금속층 100: 그래핀 시트 제조장치32: metal layer 100: graphene sheet manufacturing apparatus

101: 프로세스 챔버 102: 서셉터101: process chamber 102: susceptor

103: 분사유닛 104: 가스공급부103: injection unit 104: gas supply unit

105: 가스제어부 130, 131, 132, 133, 134: 분사영역105: gas control unit 130, 131, 132, 133, 134: injection zone

135: 배기라인 141, 142, 143, 144: 공급원135: exhaust line 141, 142, 143, 144: source

151, 152: 제어 밸브151, 152: control valve

Claims (22)

원자층 증착공정을 이용하여 그래핀 시트(graphene sheet)를 제조하기 위한 그래핀 시트 제조장치에 있어서,In the graphene sheet manufacturing apparatus for producing a graphene sheet (graphene sheet) using an atomic layer deposition process, 증착공정이 수행되는 프로세스 챔버;A process chamber in which a deposition process is performed; 상기 프로세스 챔버 내부에 구비되어 복수의 기판이 공전 가능하게 안착되는 서셉터;A susceptor provided in the process chamber to allow a plurality of substrates to be revolved; 상기 서셉터 상부에서 상기 기판에 대향되게 구비되어 상기 기판에 촉매층을 형성하기 위한 촉매 소스와 그래핀층을 형성하기 위한 탄소 소스를 제공하되 상기 촉매 소스 및 상기 탄소 소스가 선택적으로 분사되는 소스 영역과, 퍼지 가스가 분사되는 퍼지 영역 및 상기 기판에 상기 촉매층과 상기 그래핀층을 증착하기 위한 반응 가스가 분사되는 반응 영역이 형성된 분사유닛; 및A source region provided opposite the substrate on the susceptor to provide a catalyst source for forming a catalyst layer and a carbon source for forming a graphene layer on the substrate, wherein the source and the carbon source are selectively injected; A spray unit having a purge region into which a purge gas is injected and a reaction region into which a reactive gas for depositing the catalyst layer and the graphene layer is formed on the substrate; And 상기 분사유닛에 구비되어 상기 촉매 소스와 상기 탄소 소스를 선택적으로 제공하도록 제어하는 가스제어부;A gas control unit provided in the injection unit to control to selectively provide the catalyst source and the carbon source; 를 포함하고,Including, 원자층 증착공정을 이용하여 상기 서셉터가 회전함에 따라 상기 기판이 상기 소스 영역, 상기 퍼지 영역, 상기 반응 영역 및 상기 퍼지 영역을 순차적으로 통과함에 따라 상기 촉매층과 상기 그래핀층을 인시튜(in-situ)로 증착하는 그래핀 시트 제조장치.As the susceptor rotates using an atomic layer deposition process, the substrate sequentially passes through the source region, the purge region, the reaction region, and the purge region, thereby in-situ the catalyst layer and the graphene layer. Graphene sheet manufacturing apparatus to be deposited in situ). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가스제어부는 상기 기판에 상기 촉매층이 기 설정된 두께로 성장될 때까지 상기 분사유닛에서 상기 촉매 소스가 분사되도록 하고, 상기 촉매층이 기 설정된 두께로 성장한 후에는 상기 분사유닛에서 상기 탄소 소스가 분사되도록 제어하는 그래핀 시트 제조장치.The gas control unit causes the catalyst source to be injected from the injection unit until the catalyst layer is grown to a predetermined thickness on the substrate, and the carbon source is injected from the injection unit after the catalyst layer is grown to a predetermined thickness. Graphene sheet manufacturing apparatus to control. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분사유닛에는 플라즈마 소스가 구비되고,The injection unit is provided with a plasma source, 상기 플라즈마 소스는 상기 분사 영역 중 적어도 어느 하나의 영역에 구비된 그래핀 시트 제조장치.The plasma source is graphene sheet manufacturing apparatus provided in at least one region of the injection region. 기판에 촉매 소스를 제공하고 원자층 증착공정을 이용하여 촉매층을 형성하는 단계;Providing a catalyst source to the substrate and forming a catalyst layer using an atomic layer deposition process; 상기 촉매층 형성 단계와 인시튜(in-situ) 공정으로 수행되며, 상기 촉매층이 형성된 기판에 탄소 소스를 제공하고 원자층 증착공정을 이용하여 그래핀층 형 성하는 단계; 및Performing a catalyst layer forming step and an in-situ process, providing a carbon source to the substrate on which the catalyst layer is formed, and forming a graphene layer using an atomic layer deposition process; And 상기 촉매층을 제거하는 단계;Removing the catalyst layer; 를 포함하는 그래핀 시트 제조방법.Graphene sheet manufacturing method comprising a. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 촉매층 형성 단계는,The catalyst layer forming step, 상기 기판에 촉매 소스를 제공하여 흡착시키는 단계;Providing and adsorbing a catalyst source to the substrate; 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하여 잔류 가스 및 미반응 가스를 제거하는 단계;Providing a purge gas to the substrate to remove residual gas and unreacted gas; 상기 기판에 흡착된 촉매 소스와 반응하여 촉매층을 형성하는 제1 반응 가스를 제공하고 상기 기판 표면에 촉매층을 증착하는 단계; 및Providing a first reaction gas that reacts with a catalyst source adsorbed on the substrate to form a catalyst layer and depositing a catalyst layer on the substrate surface; And 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하여 잔류 가스 및 미반응 가스를 제거하는 단계;Providing a purge gas to the substrate to remove residual gas and unreacted gas; 를 포함하고,Including, 상기 촉매층의 두께가 기설정된 두께로 성장될 때까지 상기 촉매층 형성 단계를 복수 회 반복 수행하는 그래핀 시트 제조방법.Graphene sheet manufacturing method for repeating the catalyst layer forming step a plurality of times until the thickness of the catalyst layer is grown to a predetermined thickness. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 촉매 소스는 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 물질을 포함하는 그래핀 시트 제조방법.The catalyst source comprises at least one material selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr. Graphene sheet manufacturing method comprising. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 그래핀층 형성 단계는,The graphene layer forming step, 상기 촉매층이 형성된 기판에 탄소 소스를 제공하여 흡착시키는 단계;Providing a carbon source to the substrate on which the catalyst layer is formed and adsorbing the carbon source; 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하여 잔류 가스 및 미반응 가스를 제거하는 단계;Providing a purge gas to the substrate to remove residual gas and unreacted gas; 상기 탄소 소스와 반응하여 탄소층을 형성하는 제2 반응 가스를 제공하여 상기 촉매층 표면에 그래핀층을 증착하는 단계; 및Depositing a graphene layer on the surface of the catalyst layer by providing a second reaction gas that reacts with the carbon source to form a carbon layer; And 상기 기판에 퍼지 가스를 제공하여 잔류 가스 및 미반응 가스를 제거하는 단계;Providing a purge gas to the substrate to remove residual gas and unreacted gas; 를 포함하는 그래핀 시트 제조방법.Graphene sheet manufacturing method comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 그래핀층은 단층 또는 2층 이상의 다층 그래핀층으로 형성되며, 상기 그래핀층의 두께가 기설정된 두께로 성장될 때까지 상기 그래핀층 형성 단계를 적어도 1회 이상 복수회 반복 수행하는 그래핀 시트 제조방법.The graphene layer is formed of a single layer or a multi-layer graphene layer of two or more layers, the graphene sheet manufacturing method of repeating the graphene layer forming step at least one or more times a plurality of times until the thickness of the graphene layer is grown to a predetermined thickness. . 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 탄소 소스는 일산화탄소(carbon monoxide), 이산화탄소, 알코올 및 탄 화수소를 포함하는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 그래핀 시트 제조방법.The carbon source is a graphene sheet manufacturing method comprising any one or more materials selected from the group consisting of carbon monoxide (carbon monoxide), carbon dioxide, alcohol and hydrocarbons. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1 반응 가스와 상기 제2 반응 가스는 동일한 가스 또는 서로 다른 가스를 사용하는 그래핀 시트 제조방법.The first reaction gas and the second reaction gas is a graphene sheet manufacturing method using the same gas or different gases. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 촉매층 제거 단계는 상기 촉매층과 반응하여 용해시키되 상기 그래핀층과는 반응하지 않는 약액을 이용하여 상기 촉매층을 용해시켜 제거하는 그래핀 시트 제조방법.The removing of the catalyst layer is a graphene sheet manufacturing method of dissolving and removing the catalyst layer by using a chemical solution that is dissolved by reacting with the catalyst layer but does not react with the graphene layer. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 기판은 실리콘, 글라스(glass), 실리카(silicon oxide)를 포함하는 무기물 기판 및 니켈(Ni), 구리(Cu), 텅스텐(W)을 포함하는 금속 기판 중 선택된 어느 하나의 기판을 사용하는 그래핀 시트 제조방법.The substrate may include any one selected from an inorganic substrate including silicon, glass, and silica, and a metal substrate including nickel (Ni), copper (Cu), and tungsten (W). Pin sheet manufacturing method. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 기판은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 물질을 포함하는 금속 기 판이 사용되고,The substrate comprises at least one material selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr Metal substrate is used, 상기 촉매층을 형성하는 단계가 생략되고 상기 기판에 상기 탄소 소스가 제공되어 상기 그래핀층이 형성되는 그래핀 시트 제조방법.The step of forming the catalyst layer is omitted, the graphene sheet manufacturing method in which the carbon source is provided to the substrate to form the graphene layer. 제13항에 있어서,The method of claim 13, 상기 기판은 상기 촉매층과 동일한 물질로 형성되는 금속 기판이고,The substrate is a metal substrate formed of the same material as the catalyst layer, 상기 기판은 상기 촉매층을 제거하는 단계에서 상기 촉매층과 같이 용해되어 제거되는 그래핀 시트 제조방법.The substrate is a graphene sheet manufacturing method that is dissolved and removed with the catalyst layer in the step of removing the catalyst layer. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 촉매층은 상기 기판 전체 또는 일부 영역에 형성될 수 있으며,The catalyst layer may be formed on the whole or a part of the substrate, 상기 그래핀층이 형성될 영역을 한정하는 블록층이 더 형성되는 그래핀 시트 제조방법.Graphene sheet manufacturing method further comprises a block layer defining a region where the graphene layer is to be formed. 기판에 금속 소스를 제공하고 원자층 증착공정을 이용하여 금속층을 형성하는 단계; 및Providing a metal source to the substrate and forming a metal layer using an atomic layer deposition process; And 상기 금속층 형성 단계와 인시튜로 수행되며, 상기 금속층이 형성된 기판에 탄소 소스를 제공하고 원자층 증착공정을 이용하여 상기 금속층 상에 그래핀층을 형성하는 단계;Performing in situ with the metal layer forming step, providing a carbon source to the substrate on which the metal layer is formed, and forming a graphene layer on the metal layer using an atomic layer deposition process; 를 포함하고,Including, 상기 금속층과 형성 단계와 상기 그래핀층 형성 단계를 적어도 1회 이상 복수 회 반복 수행하는 다층 그래핀 시트 제조방법.The method of manufacturing a multilayer graphene sheet to repeat the step of forming the metal layer and the graphene layer forming step at least one or more times. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 탄소 소스는 일산화탄소(carbon monoxide), 이산화탄소, 알코올 및 탄화수소를 포함하는 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 다층 그래핀 시트 제조방법.The carbon source is a method for producing a multilayer graphene sheet comprising at least one material selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, alcohols and hydrocarbons. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 금속 소스는 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상 물질을 포함하는 다층 그래핀 시트 제조방법.The metal source comprises at least one material selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V and Zr. Multi-layer graphene sheet manufacturing method comprising. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 기판은 실리콘, 글라스(glass), 실리카(silicon oxide)를 포함하는 무기물 기판 및 니켈(Ni), 구리(Cu), 텅스텐(W)을 포함하는 금속 기판 중 선택된 어느 하나의 기판을 사용하는 다층 그래핀 시트 제조방법.The substrate may be a multilayer using any one selected from an inorganic substrate including silicon, glass, and silicon oxide, and a metal substrate including nickel (Ni), copper (Cu), and tungsten (W). Graphene sheet manufacturing method. 제19항에 있어서,The method of claim 19, 상기 기판은 상기 금속 소스와 동일한 물질로 형성되는 금속 기판을 사용하 는 다층 그래핀 시트 제조방법.The substrate is a multi-layer graphene sheet manufacturing method using a metal substrate formed of the same material as the metal source. 제17항에 있어서,The method of claim 17, 상기 금속층은 동일한 제1 두께를 갖는 복수의 금속층이 형성되고 상기 그래핀층은 동일한 제2 두께를 갖는 복수의 그래핀층이 서로 교번적으로 적층 형성된 다층 그래핀 시트 제조방법.The metal layer has a plurality of metal layers having the same first thickness is formed and the graphene layer is a multilayer graphene sheet manufacturing method in which a plurality of graphene layers having the same second thickness are alternately laminated with each other.
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