KR101337027B1 - Method of manufacturing a graphene structure - Google Patents

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Abstract

그래핀 구조물의 제조 방법에 있어서, 베이스부 및 상기 베이스부의 일면으로부터 부분적으로 돌출된 돌출부를 갖도록 제1 패턴이 형성된 그라파이트화 촉매막 패턴을 준비한다. 상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 탄소계 물질을 공급하여, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 상기 베이스부 및 상기 돌출부를 따라 컨포멀하게 그래핀막을 형성한다. 따라서, 삼차원 구조를 갖는 그래핀막이 형성될 수 있다.In the method of manufacturing a graphene structure, a graphite catalyst layer pattern having a first pattern is prepared to have a base portion and a protrusion partially protruding from one surface of the base portion. By supplying a carbon-based material on the graphitized catalyst film pattern, a graphene film is conformally formed along the base and the protrusion on the graphitized catalyst film pattern. Thus, a graphene film having a three-dimensional structure can be formed.

Description

그래핀 구조물의 제조 방법{METHOD OF MANUFACTURING A GRAPHENE STRUCTURE}Method for producing graphene structure {METHOD OF MANUFACTURING A GRAPHENE STRUCTURE}

본 발명은 그래핀 구조물의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 상대적으로 우수한 전기 전도성, 투명성 및 유연성을 갖는 그래핀 구조물의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a graphene structure. More specifically, the present invention relates to a method for producing a graphene structure having a relatively good electrical conductivity, transparency and flexibility.

현재 탄소에 기반을 둔 재료로서, 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 다이아몬드(diamond), 그라파이트(graphite), 그래핀(graphene) 등이 다양한 분야에서 연구되고 있다. Currently, carbon nanotubes, diamond, graphite, graphene, etc. are being studied in various fields as materials based on carbon.

상기 그래핀은 탄소원자들이 2차원적으로 배열된 수 나노미터(nm) 두께의 박막 물질로서, 그 내부에서 전하가 제로 유효 질량 입자(zero effective mass particle)로 작용하기 때문에 매우 높은 전기 전도도를 가지며, 나아가 광학적인 투명성을 갖는다. 또한, 상기 그래핀은 탄성 특성으로 인해 플렉서블 (flexible)한 소자에 적용하기에 적합한 물질로서 사용될 수 있다.The graphene is a thin film material of several nanometers (nm) thickness in which carbon atoms are two-dimensionally arranged, and has very high electrical conductivity because the charge acts as a zero effective mass particle. Furthermore, it has optical transparency. In addition, the graphene may be used as a material suitable for application to a flexible device due to its elastic properties.

따라서, 상기 그래핀에 대한 많은 특성 연구가 진행되고 있으며 다양한 분야에서 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다.Therefore, many characteristic studies on the graphene are in progress, and researches for utilizing them in various fields are in progress.

본 발명의 일 목적은 삼차원 구조를 가짐에 따라 접촉 면적의 증가에 의한 우수한 전기적 특성을 가질 수 있는 그래핀 구조물의 제조 방법을 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a method for producing a graphene structure that can have excellent electrical properties by increasing the contact area as having a three-dimensional structure.

본 발명의 다른 목적은 삼차원 구조를 가짐에 따라 광학 특성을 개선할 수 있는 그래핀 구조물의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a graphene structure that can improve the optical properties as having a three-dimensional structure.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 그래핀 구조물의 제조 방법에 있어서, 베이스부 및 상기 베이스부의 일면으로부터 부분적으로 돌출된 돌출부를 갖도록 제1 패턴이 형성된 그라파이트화 촉매막 패턴을 준비한다. 이어서, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 탄소계 물질을 공급하여, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 상기 베이스부 및 상기 돌출부를 따라 컨포멀하게 그래핀막을 형성한다. In order to achieve the above object of the present invention, in the manufacturing method of the graphene structure according to the embodiments of the present invention, the first pattern is formed into a graphite having a base portion and a protrusion partially protruded from one surface of the base portion Prepare a catalyst film pattern. Subsequently, a carbon-based material is supplied onto the graphitized catalyst film pattern to form a graphene film conformally along the base portion and the protrusion on the graphitized catalyst film pattern.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴은 기판 상에 그라파이트화 촉매막을 형성한 후, 상기 그라파이트화 촉매막을 가압하여 형성할 수 있다. 여기서, 상기 그라파이트화 촉매막을 가압하는 공정은 상기 제1 패턴에 대응되는 제2 패턴을 구비한 스탬프를 이용하여 수행될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the graphitization catalyst film pattern may be formed by forming a graphitization catalyst film on a substrate and then pressing the graphitization catalyst film. Here, the process of pressurizing the graphite catalyst film may be performed using a stamp having a second pattern corresponding to the first pattern.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴은, 상기 제1 패턴에 대응되는 제3 패턴이 형성된 폴리머 몰드를 준비한 후, 상기 폴리머 몰드 상에 상기 그라파이트화 촉맥막 패턴의 물질을 포함하는 그라파이트화 용액을 공급하여 예비 그라파이트화 촉매막을 형성하고, 상기 예비 그라파이트화 촉매막을 기판에 전사시키고, 상기 예비 그라파이트화 촉매막을 가열하여 상기 기판 상에 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 형성하고, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 상기 폴리머 몰드로부터 제거함으로써 형성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the graphitized catalyst film pattern, after preparing a polymer mold having a third pattern corresponding to the first pattern, and includes a material of the graphitized pulmonary membrane pattern on the polymer mold Supplying a graphite solution to form a pre-graphitized catalyst film, transferring the pre-graphitized catalyst film to a substrate, heating the pre-graphitized catalyst film to form the graphitized catalyst film pattern on the substrate, and It may be formed by removing the catalytic catalyst pattern from the polymer mold.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴은, 상기 제1 패턴에 대응되는 제4 패턴이 형성된 폴리머막 패턴을 형성하고, 상기 폴리머막 패턴 상에 그라파이트화 촉매막 패턴의 물질로 이루어진 시드막을 형성한 후, 상기 시드막 상에 전기화학적 플레이팅 방법으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 폴리머막 패턴은 핫 엠보싱 공정을 통하여 형성될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the graphitized catalyst film pattern, a polymer film pattern formed with a fourth pattern corresponding to the first pattern is formed, and the material of the graphitized catalyst film pattern on the polymer film pattern After forming the seed film is formed, it may be formed on the seed film by an electrochemical plating method. Here, the polymer film pattern may be formed through a hot embossing process.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 그래핀 구조물의 제조 방법은 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 상기 그래핀 막으로부터 추가적으로 제거할 수 있다. 여기서, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 상기 그래핀 막으로부터 추가적으로 제거하기 위하여, 상기 제1 패턴에 대응되는 제5 패턴이 형성된 지지부를 상기 그래핀막 상에 위치시키고, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴에 대하여 습식 식각 공정을 수행할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the graphene structure manufacturing method may further remove the graphitization catalyst film pattern from the graphene film. In this case, in order to further remove the graphitized catalyst film pattern from the graphene film, a support part having a fifth pattern corresponding to the first pattern is disposed on the graphene film and wetted with respect to the graphitized catalyst film pattern. An etching process can be performed.

본 발명의 실시예에 따른 그래핀 구조물의 제조 방법에 따르면, 베이스부 및 돌출부를 갖는 그라파이트화 촉매막 패턴을 이용하여 삼차원 구조를 갖는 그래핀 막을 형성함으로써 광투과성, 전기전도성을 갖는 플랙서블한 그래핀 막이 형성될 수 있다.According to the method for manufacturing a graphene structure according to an embodiment of the present invention, by forming a graphene film having a three-dimensional structure by using a graphitized catalyst film pattern having a base portion and a protrusion, a flexible graph having light transmittance and electrical conductivity Fin films may be formed.

따라서, 상기 그래핀 막은 인접하는 막 사이의 접촉 면적을 증대시켜 상기 그래핀막이 전극으로 사용되는 전자 소자의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 그래핀 막을 광학 패턴으로 활용하여 전자 소자의 광학적 특성을 개선할 수 있다.Therefore, the graphene film may increase the contact area between adjacent films to improve electrical characteristics of an electronic device in which the graphene film is used as an electrode. In addition, by using the graphene film as an optical pattern it can improve the optical characteristics of the electronic device.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 그라파이트화 촉매막 패턴의 형성 방법의 일 예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 8 내지 도 10은 그라파이트화 촉매막 패턴의 형성 방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 11 내지 도 13은 그라파이트화 촉매막 패턴의 형성 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 단면도들이다. 1 to 4 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a graphene structure according to an embodiment of the present invention.
5 to 7 are cross-sectional views illustrating an example of a method of forming a graphitization catalyst film pattern.
8 to 10 are cross-sectional views illustrating another example of a method of forming a graphitization catalyst film pattern.
11 to 13 are cross-sectional views illustrating still another example of a method of forming a graphitization catalyst film pattern.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 대상물들의 크기와 양은 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. In the accompanying drawings, the sizes and the quantities of objects are shown enlarged or reduced from the actual size for the sake of clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, the terms "comprise", "comprising", and the like are intended to specify that there is a feature, step, function, element, or combination of features disclosed in the specification, Quot; or " an " or < / RTI > combinations thereof.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 구조물의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 4 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a graphene structure according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 구조물의 제조 방법에 있어서, 그라파이트화 촉매막 패턴(110)을 준비한다. 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)에는 베이스부(111) 및 상기 베이스부(111)의 일면으로부터 부분적으로 돌출된 돌출부(115)를 구비한다. 상기 베이스부(111) 및 상기 돌출부(115)를 포함하는 패턴이 제1 패턴으로 정의된다. 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)은 후속하는 그패핀막 형성 공정에 있어서 공정 속도를 증가시킬 수 있다. 상기 제1 패턴의 형상에 따라 후속하여 형성되는 그래핀막(120)의 형상이 결정될 수 있다. 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)은 니켈, 구리, 코발트, 철, 백금, 망간, 금, 알루미늄, 크롬, 탄탈륨, 마그네슘, 티타늄, 몰리브덴, 로듐, 규소, 텅스텐, 루테늄, 이리듐 또는 로듐으로 이루어질 수 있다.Referring to FIG. 1, in the method for manufacturing a graphene structure according to an embodiment of the present invention, a graphitized catalyst film pattern 110 is prepared. The graphite catalyst layer pattern 110 includes a base portion 111 and a protrusion 115 partially protruding from one surface of the base portion 111. The pattern including the base 111 and the protrusion 115 is defined as a first pattern. The graphitization catalyst film pattern 110 may increase the process speed in a subsequent gaffene film formation process. The shape of the graphene film 120 subsequently formed may be determined according to the shape of the first pattern. The graphitized catalyst film pattern 110 may be made of nickel, copper, cobalt, iron, platinum, manganese, gold, aluminum, chromium, tantalum, magnesium, titanium, molybdenum, rhodium, silicon, tungsten, ruthenium, iridium or rhodium. have.

상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)의 형성 방법에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.A detailed description of the formation method of the graphitization catalyst film pattern 110 will be described later.

도 2를 참조하면, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)상에 탄소계 물질이 공급된다. 따라서, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110) 상에 컨포멀하게 그래핀막(120)이 형성된다. 또한, 상기 그래핀막(120)은 상기 베이스부(111) 및 상기 돌출부(115)를 따라 형성된다. 2, a carbonaceous material is supplied onto the graphite catalyst layer pattern 110. Therefore, the graphene film 120 is conformally formed on the graphitization catalyst film pattern 110. In addition, the graphene film 120 is formed along the base 111 and the protrusion 115.

상기 탄소계 물질은 탄소를 포함한 탄소를 포함한 탄소화합물을 포함할 수 있다. 특히, 상기 탄소계 물질은 상대적으로 높은 밀도를 갖는 탄소화합물을 포함할 수 있다. 따라서, 후속하여 형성되는 그래핀막(120)이 상대적으로 높은 밀도를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 탄소계 물질의 예로는 기상 탄소계 물질을 들 수 있다.The carbonaceous material may include a carbon compound including carbon including carbon. In particular, the carbonaceous material may include a carbon compound having a relatively high density. Therefore, the graphene film 120 formed subsequently may have a relatively high density. For example, the carbonaceous material may be a gaseous carbonaceous material.

상기 기상 탄소계 물질은 일산화탄소, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠 또는 톨루엔을 포함할 수 있다.The gaseous carbonaceous material may include carbon monoxide, ethane, ethylene, ethanol, acetylene, propane, propylene, butane, butadiene, pentane, pentene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, benzene or toluene.

상기 기상 탄소계 물질은 그라파이트화 촉매막 패턴(110)이 존재하는 챔버 내에 일정한 압력으로 공급될 수 있다. 또한 상기 챔버 내에서는 상기 기상 탄소계 물질만 존재하거나, 또는 헬륨, 아르곤 등과 같은 불활성 가스와 함께 존재하는 것도 가능하다. 이로써 화학적 기상 증착 공정으로 통하여 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110) 상에 그래핀막(120)이 형성될 수 있다. 이때 열처리 공정이 인시튜(in-situ)로 수행될 수 있다.The gaseous carbonaceous material may be supplied at a constant pressure in the chamber in which the graphite catalyst layer pattern 110 is present. In addition, only the gaseous carbonaceous material may be present in the chamber, or may be present together with an inert gas such as helium or argon. Accordingly, the graphene film 120 may be formed on the graphite catalyst layer pattern 110 through a chemical vapor deposition process. At this time, the heat treatment process may be performed in-situ.

상기 기상 탄소계 물질을 공급할 때 수소를 함께 공급할 수 있다. 그리고 열처리 온도는 300 ~ 1,200 ℃ 정도일 수 있으며, 할로겐 램프 열원을 이용하여 1000 ℃에서 5 분간 열처리할 수 있다. 열처리 후, 상기 그래핀막(120)을 자연 냉각 등의 방법으로 냉각시켜 상기 그래핀막(120)이 일정한 배열이 되도록 성장시킬 수 있다.When the gaseous carbonaceous material is supplied, hydrogen may be supplied together. The heat treatment temperature may be about 300 to 1,200 ° C., and may be heat treated at 1000 ° C. for 5 minutes using a halogen lamp heat source. After the heat treatment, the graphene film 120 may be cooled by a method such as natural cooling to grow the graphene film 120 in a constant arrangement.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 상기 탄소계 물질은 탄소 함유 폴리머 또는 액상 탄소계 물질을 포함할 수 있다.In another embodiment of the present invention, the carbonaceous material may include a carbon-containing polymer or a liquid carbonaceous material.

상기 탄소 함유 폴리머는 카프르산, 라우르산, 팔미트산, 스테아르산, 미리스톨레산(myristoleic acid), 팔미톨레산(palmitoleic acid), 올레산, 스테아리돈산, 리놀렌산, 카프릴 아민, 라우릴 아민, 스테아릴 아민 또는 올레일 아민을 포함할 수 있다. The carbon-containing polymers include capric acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, stearic acid, linolenic acid, caprylamine, lauryl Amines, stearyl amines or oleyl amines.

이와 다르게, 상기 탄소 함유 폴리머는 폴리아세틸렌계, 폴리피롤계, 폴리티오펜계, 폴리아닐린계, 폴리플로오렌계, 폴리(3-헥실티오펜), 폴리나프탈렌계, 폴리(p-페닐렌 설파이드) 또는 폴리(p-페닐렌 비닐렌)계를 포함할 수 있다.Alternatively, the carbon-containing polymer may be polyacetylene-based, polypyrrole-based, polythiophene-based, polyaniline-based, polyfluoroene-based, poly (3-hexylthiophene), polynaphthalene-based, poly (p-phenylene sulfide) or Poly (p-phenylene vinylene) -based.

상기 탄소 함유 폴리머는 랭뮤어-브로젯(Langmuir-Blodgett), 딥코팅, 스핀코팅 또는 진공증착의 방법으로 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110) 상에 코팅되거나 증착되어 상기 그래핀막(120)을 형성할 수 있다.The carbon-containing polymer is coated or deposited on the graphitized catalyst film pattern 110 by Langmuir-Blodgett, dip coating, spin coating or vacuum deposition to form the graphene film 120. can do.

상기 액상 탄소계 물질로서는 유기 용매를 예를 들 수 있다. 상기 액상 탄소계 물질은 상기 그래파이트화 촉매에 열분해될 수 있는 물질을 포함할 수 있다. 상기 액상 탄소계 물질은 알코올계 유기용매, 에테르계 유기 용매, 케톤계 유기용매, 에스테르계 유기용매 또는 유기산 유기용매를 포함할 수 있다.Examples of the liquid carbonaceous substance include organic solvents. The liquid carbon-based material may include a material that can be thermally decomposed to the graphitization catalyst. The liquid carbon-based material may include an alcohol organic solvent, an ether organic solvent, a ketone organic solvent, an ester organic solvent, or an organic acid organic solvent.

상기 액상 탄소계 물질로 이루어진 용액 내에 그라파이트화 촉매막 패턴(110)을 침지시킨 후, 열처리 공정에 통하여 액상 탄소계 물질로부터 탄소를 분해시킨다. 이후, 분해된 탄소가 침탄 공정에 의해 그라파이트화 촉매막 패턴(110)의 내부에 침투하게 된다. 이로써 상기 그래핀막(120)이 형성된다.After immersing the graphitized catalyst film pattern 110 in a solution made of the liquid carbonaceous material, carbon is decomposed from the liquid carbonaceous material through a heat treatment process. Thereafter, the decomposed carbon penetrates into the graphite catalyst layer pattern 110 by a carburization process. As a result, the graphene film 120 is formed.

도 3을 참조하면, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)을 상기 그래핀막(120)으로부터 제거할 수 있다.Referring to FIG. 3, the graphitization catalyst film pattern 110 may be removed from the graphene film 120.

상기 제1 패턴에 대응되는 제4 패턴이 형성된 지지부(140)를 준비한다. 상기 지지부(140)는 상기 그래핀막(120) 상에 위치시킨다. 상기 지지부(140)는 예를 들면, 고분자 수지, 경화형 접착제 또는 산화물을 포함할 수 있다. 상기 산화물은 솔-겔 성 산화물을 포함할 수 있다.The support part 140 on which the fourth pattern corresponding to the first pattern is formed is prepared. The support part 140 is positioned on the graphene film 120. The support unit 140 may include, for example, a polymer resin, a curable adhesive, or an oxide. The oxide may comprise a sol-gelic oxide.

도 4를 참조하면, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)에 대하여 습식 공정을 수행하여 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)을 상기 지지부(140)에 지지된 상태의 상기 그래핀막(120)으로부터 제거할 수 있다. 상기 습식 공정에 사용되는 식각액은 예를 들면, 산용액, 염화제2철용액(FeCl3), 비오이(buffered oxide etch; BOE)용액, 불화수소용액 및 질산제2철용액(Fe(NO3)3)을 포함할 수 있다. 따라서 상기 지지부(140) 상에 상기 그래핀막(120)이 전사될 수 있다.Referring to FIG. 4, a wet process is performed on the graphitized catalyst film pattern 110 to remove the graphitized catalyst film pattern 110 from the graphene film 120 in a state supported by the support part 140. can do. The etching solution used in the wet process may be, for example, an acid solution, ferric chloride solution (FeCl 3 ), a buffered oxide etch (BOE) solution, a hydrogen fluoride solution and a ferric nitrate solution (Fe (NO 3 )). 3 ) may be included. Therefore, the graphene film 120 may be transferred onto the support 140.

도 5 내지 도 7은 그라파이트화 촉매막 패턴의 형성 방법의 일 예를 설명하기 위한 단면도들이다. 5 to 7 are cross-sectional views illustrating an example of a method of forming a graphitization catalyst film pattern.

도 5를 참조하면, 기판(105) 상에 그라파이트화 촉매막(113)을 형성한다. 상기 그라파이트화 촉매막(113)은 증착 공정을 통하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 그라파이트화 촉매막(113)은 그라파이트화 촉매 포일(foil)을 상기 기판(105)에 부착할 수 있다. 또한 상기 그라파이트화 촉매막(113)과 상기 기판(105)은 모두 그라파이트화 촉매 포일(foil)로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 5, a graphitization catalyst film 113 is formed on a substrate 105. The graphitization catalyst film 113 may be formed through a deposition process. In addition, the graphitization catalyst film 113 may attach a graphitization catalyst foil to the substrate 105. In addition, both the graphitization catalyst film 113 and the substrate 105 may be formed of a graphitization catalyst foil.

도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 그라파이트화 촉매막(113)을 가압하여 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)을 형성할 수 있다. 상기 그라파이트화 촉매막(113)을 가압하기 위하여 스탬프(150)가 사용될 수 있다. 상기 스탬프(150)는 상기 그라파이트와 촉매막보다 높은 경도를 가진 물질을 포함할 수 있다.6 and 7, the graphite catalyst layer 113 may be pressurized to form the graphite catalyst layer pattern 110. Stamp 150 may be used to pressurize the graphitization catalyst film 113. The stamp 150 may include a material having a higher hardness than the graphite and the catalyst film.

상기 스탬프(150)는 가압부(151) 및 프레스부(155)를 포함한다. 상기 가압부(151)는 상기 제1 패턴에 대응되는 제2 패턴이 구비될 수 있다. 상기 프레스부(155)는 상기 가압부(151)를 하방으로 구동하여 상기 가압부(151)가 상기 그라파이트화 촉매막(113)에 대하여 가압함으로써, 상기 제1 패턴이 구비된 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)이 형성될 수 있다.The stamp 150 includes a pressing unit 151 and a press unit 155. The pressing unit 151 may be provided with a second pattern corresponding to the first pattern. The press unit 155 drives the pressurizing unit 151 downward to press the pressurizing unit 151 against the graphitization catalyst film 113, thereby providing the graphitization catalyst film having the first pattern. The pattern 110 may be formed.

이어서, 상기 스탬프(150)를 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)으로부터 분리시켜 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)이 상기 기판(105)에 의하여 지지된 상태로 형성될 수 있다.Subsequently, the stamp 150 may be separated from the graphitization catalyst layer pattern 110 to form the graphitization catalyst layer pattern 110 supported by the substrate 105.

도 8 내지 도 10은 그라파이트화 촉매막 패턴의 형성 방법의 다른 예를 설명하기 위한 단면도들이다.8 to 10 are cross-sectional views illustrating another example of a method of forming a graphitization catalyst film pattern.

도 8을 참조하면, 먼저 폴리머 몰드(160)를 준비한다. 상기 폴리머 몰드(160)는 상기 제1 패턴에 대응되는 제3 패턴을 구비할 수 있다. 상기 폴리머 몰드(160)는 상대적으로 우수한 고투습성을 가질 수 있다. 따라서, 후속하는 열처리 공정에서 그라파이트화 용액에 포함된 용매 및 불순물이 폴리머 몰드(160)를 투과하여 제거될 수 있다.Referring to FIG. 8, first, a polymer mold 160 is prepared. The polymer mold 160 may have a third pattern corresponding to the first pattern. The polymer mold 160 may have a relatively high moisture permeability. Therefore, in the subsequent heat treatment process, the solvent and impurities included in the graphitization solution may be removed through the polymer mold 160.

상기 폴리머 몰드(160)는 예를 들면, 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane; PDMS) 또는 퍼플로로폴리에테르(Perflouropolyether; PFPE)를 포함할 수 있다.The polymer mold 160 may include, for example, polydimethylsiloxane (PDMS) or perflouropolyether (PFPE).

상기 폴리머 몰드(160) 상에 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)의 물질을 포함하는 그라파이트화 용액을 공급하여 예비 그라파이트화 촉매막(116)을 형성하다. 상기 그라파이트화 용액은 상기 그라파이트화 촉매 입자가 분산된 상태를 갖는다. 상기 그라파이트화 용액은 코팅 공정을 통하여 상기 폴리머 몰드(160) 상에 공급될 수 있다.A preliminary graphitization catalyst layer 116 is formed by supplying a graphitization solution including a material of the graphitization catalyst layer pattern 110 on the polymer mold 160. The graphitization solution has a state in which the graphitization catalyst particles are dispersed. The graphitization solution may be supplied onto the polymer mold 160 through a coating process.

도 9를 참조하면, 상기 예비 그라파이트화 촉매막(116) 상에 기판(105)을 배치시킨 후 상기 기판(105), 상기 예비 그라파이트화 촉매막(116) 및 상기 폴리머 몰드(160)를 전체적으로 역전시킨다. 상기 기판(105)은 역전된 상기 예비 그라파이트화 촉매막을 지지함으로써 상기 예비 그라파이트화 촉매막이 흘러내리는 것이 억제될 수 있다. 또한 상기 기판(105)은 후속하는 열처리 공정에서 변성이 되지 않는 내열성 물질을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 9, after placing the substrate 105 on the preliminary graphitization catalyst layer 116, the substrate 105, the preliminary graphitization catalyst layer 116, and the polymer mold 160 are inverted as a whole. Let's do it. The substrate 105 may be prevented from flowing down the pre-graphitization catalyst film by supporting the inverted pre-graphitization catalyst film. In addition, the substrate 105 may include a heat resistant material that is not modified in a subsequent heat treatment process.

이어서, 상기 기판(105), 상기 예비 그라파이트화 촉매막(116) 및 상기 폴리머 몰드(160)를 전체적으로 가열하여 상기 예비 그라파이화 촉매막(116)을 열처리한다. 따라서, 상기 예비 그라파이트화 촉매막(116)이 그라파이트화 촉매막 패턴(110)으로 변환된다. 이로써, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)은 상기 제1 패턴을 가질 수 있다.Subsequently, the substrate 105, the preliminary graphitization catalyst film 116, and the polymer mold 160 are heated as a whole to heat the preliminary graphitization catalyst film 116. Therefore, the preliminary graphitization catalyst film 116 is converted into the graphitization catalyst film pattern 110. As a result, the graphite catalyst layer pattern 110 may have the first pattern.

이때 상기 가열 공정에서 상기 기판(105), 상기 예비 그라파이트화 촉매막(116) 및 상기 폴리머 몰드(160) 사이를 가압하는 가압 공정이 동시에 수행될 수 있다.In this case, a pressing process of pressing the substrate 105, the preliminary graphitization catalyst film 116, and the polymer mold 160 may be simultaneously performed in the heating process.

도 10을 참조하면, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)이 형성된 후, 상기 폴리머 몰드(160)는 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)으로부터 분리함으로써 상기 기판(105) 상에 지지된 상태의 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 10, after the graphitization catalyst layer pattern 110 is formed, the polymer mold 160 is separated from the graphitization catalyst layer pattern 110 to be supported on the substrate 105. The graphitization catalyst film pattern 110 may be formed.

도 11 내지 도 13은 그라파이트화 촉매막 패턴의 형성 방법의 또 다른 예를 설명하기 위한 단면도들이다. 11 to 13 are cross-sectional views illustrating still another example of a method of forming a graphitization catalyst film pattern.

도 11을 참조하면, 상기 제1 패턴에 대응되는 제4 패턴이 형성된 폴리머막 패턴(170)을 준비한다. 상기 폴리머막 패턴(170)은 핫 엠보싱 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 핫 엠보싱 공정에 있어서, 폴리머막을 유리전이 온도 이상으로 가열하여 금형으로 압착하여 금형에 형성된 미세 구조를 상기 몰리머막에 각인하여 상기 제4 패턴이 형성된 폴리머막 패턴(170)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 11, a polymer film pattern 170 having a fourth pattern corresponding to the first pattern is prepared. The polymer film pattern 170 may be formed through a hot embossing process. In the hot embossing process, the polymer film may be heated to a glass transition temperature or more to be pressed into a mold, and the microstructure formed on the mold may be imprinted on the molomer film to form the polymer film pattern 170 having the fourth pattern.

도 12를 참조하면, 상기 폴리머막 패턴(170) 상에 시드막(180)을 형성한다. 상기 시드막(180)은 스터터링 공정과 같은 물리적 기상 증착 공정을 통하여 형성될 수 있다. 또한 상기 시드막(180)은 증발(evaporation) 공정을 통하여 형성될 수 있다. 상기 시드막(180)은 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)과 동일한 물질로 이루어 질 수 있다.Referring to FIG. 12, the seed layer 180 is formed on the polymer layer pattern 170. The seed layer 180 may be formed through a physical vapor deposition process such as a stuttering process. In addition, the seed layer 180 may be formed through an evaporation process. The seed layer 180 may be made of the same material as the graphitization catalyst layer pattern 110.

도 13을 참조하면, 상기 시드막(180)을 전극으로 이용하여 전기화학적 플레이팅(electroplating) 공정을 통하여 상기 시드막(180)으로부터 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)을 형성한다. Referring to FIG. 13, the graphitization catalyst film pattern 110 is formed from the seed film 180 through an electrochemical plating process using the seed film 180 as an electrode.

이후, 상기 폴리머막 패턴(170)을 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)으로부터 제거함으로써, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴(110)이 형성될 수 있다.Thereafter, the graphitization catalyst film pattern 110 may be formed by removing the polymer film pattern 170 from the graphitization catalyst film pattern 110.

본 발명의 실시예에 따른 그래핀 구조물의 제조 방법에 따르면, 베이스부 및 돌출부를 갖는 그라파이트화 촉매막 패턴을 이용하여 그래핀 막을 형성함으로써 광투과성, 전기전도성을 갖는 플랙서블한 그래핀 패턴이 형성될 수 있다.According to the method of manufacturing a graphene structure according to an embodiment of the present invention, by forming a graphene film using a graphitized catalyst film pattern having a base portion and a protrusion, a flexible graphene pattern having light transmission and electrical conductivity is formed. Can be.

상기 그래핀 패턴은 다양한 플랙서블 소자의 전극에 이용될 수 있다. 예를 들면, 상기 그래핀 패턴은 유기 발광 다이오드, 유기 전계 효과 트랜지스터를 갖는 유기발광표시장치와 같은 표시장치에 적용될 수 있다. 나아가, 상기 그래핀 패턴은 투명 전극을 가짐에 따라 태양 전기의 전극으로 활용될 수 있다.The graphene pattern may be used for electrodes of various flexible devices. For example, the graphene pattern may be applied to a display device such as an organic light emitting diode display having an organic light emitting diode and an organic field effect transistor. Furthermore, the graphene pattern may be utilized as an electrode of solar electricity as it has a transparent electrode.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

Claims (8)

삭제delete 베이스부 및 상기 베이스부의 일면으로부터 부분적으로 돌출된 돌출부를 갖도록 제1 패턴이 형성된 그라파이트화 촉매막 패턴을 준비하는 단계; 및
상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 탄소계 물질을 공급하여, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 상기 베이스부 및 상기 돌출부를 따라 컨포멀하게 그래핀막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 준비하는 단계는,
기판 상에 그라파이트화 촉매막을 형성하는 단계; 및
상기 그라파이트화 촉매막을 가압하여, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 구조물의 제조 방법.Preparing a graphitic catalyst film pattern in which a first pattern is formed to have a base portion and a protrusion partially protruding from one surface of the base portion; And
Supplying a carbon-based material on the graphitized catalyst film pattern to form a graphene film conformally along the base and the protrusions on the graphitized catalyst film pattern,
Preparing the graphitized catalyst film pattern,
Forming a graphitization catalyst film on the substrate; And
Pressurizing the graphitization catalyst film to form the graphitization catalyst film pattern. 제2항에 있어서, 상기 그라파이트화 촉매막을 가압하는 단계는, 상기 제1 패턴에 대응되는 제2 패턴을 구비한 스탬프를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 그래핀 구조물의 제조 방법.The method of claim 2, wherein the pressurizing of the graphitization catalyst film is performed using a stamp having a second pattern corresponding to the first pattern. 베이스부 및 상기 베이스부의 일면으로부터 부분적으로 돌출된 돌출부를 갖도록 제1 패턴이 형성된 그라파이트화 촉매막 패턴을 준비하는 단계; 및
상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 탄소계 물질을 공급하여, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 상기 베이스부 및 상기 돌출부를 따라 컨포멀하게 그래핀막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 준비하는 단계는,
상기 제1 패턴에 대응되는 제3 패턴이 형성된 폴리머 몰드를 준비하는 단계;
상기 폴리머 몰드 상에 상기 그라파이트화 촉매막 패턴의 물질을 포함하는 그라파이트화 용액을 공급하여 예비 그라파이트화 촉매막을 형성하는 단계;
상기 예비 그라파이트화 촉매막을 기판에 전사시키는 단계;
상기 예비 그라파이트화 촉매막을 가열하여 상기 기판 상에 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 상기 폴리머 몰드로부터 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 구조물의 제조 방법.Preparing a graphitic catalyst film pattern in which a first pattern is formed to have a base portion and a protrusion partially protruding from one surface of the base portion; And
Supplying a carbon-based material on the graphitized catalyst film pattern to form a graphene film conformally along the base and the protrusions on the graphitized catalyst film pattern,
Preparing the graphitized catalyst film pattern,
Preparing a polymer mold having a third pattern corresponding to the first pattern;
Supplying a graphitization solution including a material of the graphitization catalyst film pattern on the polymer mold to form a preliminary graphitization catalyst film;
Transferring the preliminary graphitization catalyst film to a substrate;
Heating the preliminary graphitization catalyst film to form the graphitization catalyst film pattern on the substrate; And
Removing the graphitized catalyst film pattern from the polymer mold. 삭제delete 베이스부 및 상기 베이스부의 일면으로부터 부분적으로 돌출된 돌출부를 갖도록 제1 패턴이 형성된 그라파이트화 촉매막 패턴을 준비하는 단계; 및
상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 탄소계 물질을 공급하여, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴 상에 상기 베이스부 및 상기 돌출부를 따라 컨포멀하게 그래핀막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 준비하는 단계는,
핫 엠보싱 공정을 통하여 상기 제1 패턴에 대응되는 제4 패턴이 형성된 폴리머막 패턴을 형성하는 단계;
상기 폴리머막 패턴 상에 그라파이트화 촉매막 패턴의 물질로 이루어진 시드막을 형성하는 단계; 및
상기 시드막 상에 전기화학적 플레이팅 방법으로 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 구조물의 제조 방법.Preparing a graphitic catalyst film pattern in which a first pattern is formed to have a base portion and a protrusion partially protruding from one surface of the base portion; And
Supplying a carbon-based material on the graphitized catalyst film pattern to form a graphene film conformally along the base and the protrusions on the graphitized catalyst film pattern,
Preparing the graphitized catalyst film pattern,
Forming a polymer film pattern having a fourth pattern corresponding to the first pattern through a hot embossing process;
Forming a seed film formed of a material of a graphitization catalyst film pattern on the polymer film pattern; And
And forming the graphitized catalyst film pattern on the seed film by an electrochemical plating method. 제2항 내지 제4항 및 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 상기 그래핀막으로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 그래핀 구조물의 제조 방법.7. The method of claim 2, further comprising removing the graphitized catalyst film pattern from the graphene film. 8. 제7항에 있어서, 상기 그라파이트화 촉매막 패턴을 상기 그래핀막으로부터 제거하는 단계는,
상기 제1 패턴에 대응되는 제5 패턴이 형성된 지지부를 상기 그래핀막 상에 위치시키는 단계; 및
상기 그라파이트화 촉매막 패턴에 대하여 습식 식각 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 구조물의 제조 방법.The method of claim 7, wherein the removing of the graphitization catalyst film pattern from the graphene film comprises:
Positioning a support part on which a fifth pattern corresponding to the first pattern is formed on the graphene film; And
Method for producing a graphene structure comprising the step of performing a wet etching process for the graphitized catalyst film pattern.
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