KR101581362B1 - Apparatus for growing graphene using Joule heating - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그래핀의 제조 장치에 관한 것으로 특히, 줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은, 가스 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하여, 촉매 금속을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부; 상기 촉매 금속 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역을 정의하고, 상기 형성 영역의 양측에 접촉하는 접촉부; 상기 촉매 금속을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부; 및 상기 접촉부를 통하여 상기 형성 영역에 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing graphene, and more particularly to an apparatus for manufacturing graphene using row heating. The present invention as described above includes: a chamber including a gas inflow section and an exhaust section; A supply portion located in the chamber and capable of supplying the catalytic metal in a roll state; A contact portion that defines a formation region capable of forming graphene on the catalyst metal and contacts both sides of the formation region; A storage portion capable of storing the catalyst metal in a roll state; And a current supplying unit for supplying a current to the forming region through the contact portion.

Description

줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치 {Apparatus for growing graphene using Joule heating}[0001] Apparatus for growing graphene using Joule heating [0002]

본 발명은 그래핀의 제조 장치에 관한 것으로 특히, 줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing graphene, and more particularly to an apparatus for manufacturing graphene using row heating.

탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.As materials composed of carbon atoms, fullerene, carbon nanotube, graphene, graphite and the like exist. Among them, graphene is a structure in which carbon atoms are composed of one layer on a two-dimensional plane.

특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.In particular, graphene is not only very stable and excellent in electrical, mechanical and chemical properties, but it is also a good conductive material that can move electrons much faster than silicon and can carry much larger currents than copper, It has been proved through experiments that a method of separation has been discovered.

이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.Such graphene can be formed in a large area and has electrical, mechanical and chemical stability as well as excellent conductivity, and thus is attracting attention as a basic material for electronic circuits.

또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.In addition, since graphenes generally have electrical characteristics that vary depending on the crystal orientation of graphene of a given thickness, the user can express the electrical characteristics in the selected direction and thus design the device easily. Therefore, graphene can be effectively used for carbon-based electric or electromagnetic devices.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 촉매 금속을 효율적으로 가열하여 연속적인 그래핀의 형성이 가능하도록 하는 줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an apparatus for manufacturing graphene by using row heating to enable continuous formation of graphene by efficiently heating a catalytic metal.

상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하여, 촉매 금속을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부; 상기 촉매 금속 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역을 정의하고, 상기 형성 영역의 양측에 접촉하는 접촉부; 상기 촉매 금속을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부; 및 상기 접촉부를 통하여 상기 형성 영역에 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a chamber including an inlet and an outlet; A supply portion located in the chamber and capable of supplying the catalytic metal in a roll state; A contact portion that defines a formation region capable of forming graphene on the catalyst metal and contacts both sides of the formation region; A storage portion capable of storing the catalyst metal in a roll state; And a current supplying unit for supplying a current to the forming region through the contact portion.

여기서, 접촉부는, 형성 영역의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전도성 롤러를 포함할 수 있다.Here, the contact portion may include at least one pair of conductive rollers located on both sides of the formation region.

또한, 접촉부는, 형성 영역의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전극을 포함할 수 있다.Further, the contact portion may include at least a pair of electrodes located on both sides of the formation region.

이때, 전극은 촉매 금속의 형성 영역의 양측에 선 접촉 또는 면 접촉하여 전류를 공급할 수 있다.At this time, the electrodes may be in line contact or in surface contact with both sides of the formation region of the catalytic metal to supply current.

또한, 전극의 일측에 위치하는 지지 롤러를 더 포함할 수 있다.Further, it may further include a supporting roller located at one side of the electrode.

이때, 전극은 촉매 금속의 폭과 같거나 넓은 브러시 형 전극일 수 있다.At this time, the electrode may be a brush-like electrode having a width equal to or greater than the width of the catalytic metal.

한편, 챔버 내에 위치하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다.On the other hand, it may further include a temperature sensor located in the chamber.

또한, 온도 센서의 감지 값에 따라 전류 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.The controller may further include a controller for controlling the current supply unit according to the sensed value of the temperature sensor.

여기서, 챔버는, 금속 또는 세라믹 재질로 이루어질 수 있다.Here, the chamber may be made of a metal or a ceramic material.

공급부와 접촉부 사이 및 접촉부와 수납부 사이 중 적어도 어느 일측에는 이송 롤러를 더 포함할 수 있다.And at least one of the supply portion and the contact portion and the contact portion and the storage portion may further include a transport roller.

또한, 위에서 설명한 제조 장치를 이용하여 얻어지는 그래핀을 제공할 수 있다.Further, graphene obtained by using the above-described manufacturing apparatus can be provided.

본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.

먼저, 촉매 금속의 형성 영역의 양측에 접촉하여 전류가 인가되므로, 형성 영역 전체에 전류가 균일하게 흐를 수 있고, 따라서, 형성 영역 전체의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 것이다.First, since current is applied in contact with both sides of the formation region of the catalyst metal, current can flow uniformly throughout the formation region, and therefore, the temperature of the entire formation region can be uniformly controlled.

이와 같은 줄-열을 이용하여 균일하게 온도가 제어되는 형성 영역에서 그래핀을 합성하면 연속적으로 균일한 그래핀의 성장이 가능하다.When graphene is synthesized in a uniformly controlled temperature region using such a row-column, uniform graphene growth can be achieved continuously.

따라서, 균일한 온도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있으므로, 촉매 금속의 전체 형성 영역에서 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있다.Therefore, since uniform temperature control can be efficiently performed, high quality graphene can be formed in the entire formation region of the catalyst metal.

그리고, 그래핀이 형성된 후에는 촉매 금속을 이송시켜 새로운 형성 영역에서 그래핀을 형성할 수 있으므로, 촉매 금속 전체에 연속적으로 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있게 된다.After the graphene is formed, the catalyst metal can be transferred to form graphene in a new forming region, so that grafting can be continuously performed on the entire catalytic metal.

한편, 이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하면, 촉매 금속의 폭과 관계 없이 일정한 온도 제어가 가능하므로, 대면적의 그래핀을 효율적으로 형성할 수 있고, 이러한 대면적의 그래핀은 대면적을 가지는 디스플레이 장치 등에 효율적으로 이용될 수 있다.On the other hand, by using such an apparatus for producing graphene, it is possible to control a constant temperature irrespective of the width of the catalyst metal, so that large-area graphene can be efficiently formed, and such large- Can be efficiently used for display devices and the like.

또한, 촉매 금속의 공급 및 수납, 그리고 가열을 위한 장치들이 모두 챔버 내에 위치하므로, 챔버는 쿼츠와 같은 고가의 물질을 사용할 필요 없고, 금속이나 세라믹 등으로 제작이 가능하다.In addition, since all of the devices for supplying and storing the catalyst metal and for heating are located in the chamber, the chamber does not need to use expensive materials such as quartz, and can be made of metal, ceramic, or the like.

따라서, 챔버의 크기에도 제약이 없으며, 대면적을 가지는 그래핀의 성장이 용이할 뿐 아니라, 양산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, there is no restriction on the size of the chamber, and it is easy to grow graphen having a large area, and the mass productivity can be greatly improved.

도 1은 그래핀의 제조 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 그래핀 형성 영역의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 그래핀의 제조 장치의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 전극의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 도 3에 의한 그래핀 형성 영역의 예를 나타내는 개략도이다.
도 6은 도 1의 장치를 이용하여 그래핀을 형성하는 과정을 나타내는 개략도이다.1 is a schematic view showing an example of an apparatus for producing graphene.
2 is a schematic view showing an example of a graphen forming region.
3 is a schematic view showing another example of an apparatus for producing graphene.
4 is a schematic view showing an example of an electrode.
5 is a schematic view showing an example of a graphene forming region according to Fig.
6 is a schematic view showing a process of forming graphene using the apparatus of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.

층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .

비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.

도 1에서 도시하는 바와 같이, 그래핀의 제조 장치는, 가스 유입부(11) 및 배기부(12)를 포함하는 챔버(10) 내에, 촉매 금속(80)을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부(20)와, 그래핀이 형성된 촉매 금속(80)을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부(30)를 포함한다.1, the apparatus for producing graphene includes a chamber 10 including a gas inflow section 11 and an exhaust section 12, and a supply section (not shown) capable of supplying the catalyst metal 80 in a roll state 20), and a storage portion (30) capable of storing the catalytic metal (80) formed with graphene in a roll state.

공급부(20)와 수납부(30)는 촉매 금속(80)을 공급하거나 이송시킬 수 있는 롤러 형태일 수 있으며, 이러한 공급부(20)와 수납부(30)는 챔버(10) 외부에서 회전시킴으로써 촉매 금속(80)을 이송시킬 수 있다.The supply unit 20 and the storage unit 30 may be in the form of a roller capable of supplying or transporting the catalyst metal 80. The supply unit 20 and the storage unit 30 are rotated outside the chamber 10, The metal 80 can be transported.

이러한 공급부(20)와 수납부(30) 사이에는 촉매 금속(80) 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역(A)이 정의된다. 이러한 형성 영역(A)은 그 양측에 위치하는 접촉부(40)를 통하여 정의될 수 있다.Between the supply portion 20 and the accommodating portion 30, a forming region A capable of forming a graphene on the catalyst metal 80 is defined. This forming region A can be defined through the contact portions 40 located on both sides thereof.

이와 같은 접촉부(40)를 통하여 촉매 금속(80)은 그 형성 영역(A)에 전류 공급부(50)로부터 전류를 공급받을 수 있다.Through the contact portion 40, the catalytic metal 80 can receive current from the current supplying portion 50 in the forming region A.

따라서, 전류 공급부(50)로부터 전류를 공급받으면 촉매 금속(80)은 형성 영역(A)이 가열될 수 있다. 즉, 전류를 공급받으면 촉매 금속(80)의 저항에 의하여 줄-열(Joule heat)이 발생하여 형성 영역(A)이 그래핀을 형성하기에 알맞은 온도로 가열될 수 있는 것이다.Therefore, when the current is supplied from the current supply part 50, the forming area A can be heated by the catalytic metal 80. [ That is, when current is supplied, joule heat is generated due to the resistance of the catalytic metal 80, so that the forming region A can be heated to a temperature suitable for forming graphene.

이때, 촉매 금속(80)에 전류를 공급하기 위한 접촉부(40)는, 도시하는 바와 같이, 형성 영역(A)의 양측에 위치하는 한 쌍의 전도성 롤러(41, 42)를 포함할 수 있다.At this time, the contact portion 40 for supplying current to the catalytic metal 80 may include a pair of conductive rollers 41 and 42 located on both sides of the formation region A, as shown in the figure.

즉, 이러한 롤러(41, 42)는 전도성을 가지고, 촉매 금속(80)에 선 접촉(또는 면 접촉)할 수 있으므로, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)에 균일한 전류를 공급할 수 있다. 이러한 롤러(41, 42)는 촉매 금속(80)을 지지하는 지지 롤러로 작용할 수도 있다.That is, these rollers 41 and 42 are conductive and can be in line contact (or surface contact) with the catalyst metal 80, so that a uniform current can be supplied to the formation region A of the catalyst metal 80 . These rollers 41, 42 may act as support rollers for supporting the catalytic metal 80.

경우에 따라, 이러한 전도성 롤러(41, 42)는 한 쌍 이상이 구비될 수도 있다. 즉, 두 쌍이 구비되어, 하나 이상의 형성 영역을 정의할 수도 있음은 물론이다.In some cases, more than one pair of such conductive rollers 41 and 42 may be provided. That is, it is needless to say that two pairs are provided to define one or more forming regions.

이러한 형성 영역(A)에는 온도 센서(60)가 구비될 수 있어, 이 온도 센서(60)에서 감지되는 온도 값에 따라, 전류 공급부(50)에서 필요한 전류를 공급할 수 있도록 할 수 있다.The forming area A may be provided with a temperature sensor 60 so that the current supplied from the current supplying part 50 can be supplied according to the temperature value sensed by the temperature sensor 60.

또한, 전류 공급부(50)에는 온도 센서(60)에서 감지되는 값에 따라, 전류 공급부(50)를 제어할 수 있는 제어부(도시되지 않음)가 포함될 수 있다.The current supply unit 50 may include a control unit (not shown) that can control the current supply unit 50 according to a value sensed by the temperature sensor 60.

따라서, 제어부에서 온도를 설정하게 되면, 온도 센서(60)의 감지 값에 따라 전류 공급부(50)를 제어하여, 형성 영역(A)이 최단시간에 설정 온도에 다다를 수 있도록 할 수 있다.Therefore, when the temperature is set in the control unit, the current supplying unit 50 is controlled according to the detection value of the temperature sensor 60 so that the forming region A can reach the set temperature in the shortest time.

또한, 온도가 미세하게 변화하는 경우에도 전류 공급 값을 미세 조절하여 그래핀 성장 시간 동안 온도가 일정하게 제어할 수 있는 것이다.In addition, even when the temperature is slightly changed, the current supply value can be finely adjusted to control the temperature constantly during the graphene growth time.

챔버(10)의 가스 유입부(11)를 통하여 탄소를 함유한 가스인 반응 가스(원료 가스)를 공급할 수 있다. 이러한 반응 가스는 탄소를 함유하는 화합물이며 탄소 수 6개 이하의 화합물이나, 탄소 수 4개 이하의 화합물, 또는 탄소수 2개 이하의 화합물일 수 있다. A reaction gas (raw material gas) which is a gas containing carbon can be supplied through the gas inlet portion 11 of the chamber 10. [ Such reaction gas is a compound containing carbon and may be a compound having 6 or less carbon atoms, a compound having 4 or less carbon atoms, or a compound having 2 or less carbon atoms.

반응 가스는 예를 들어 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로 헥산, 벤젠 및 톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.The reaction gas may be at least one selected from the group consisting of, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, ethane, ethylene, ethanol, acetylene, propane, propylene, butane, butadiene, pentane, pentene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, Can be used.

이러한 가스 유입부(11)를 통하여 반응 가스 이외에도 분위기 가스도 함께 공급할 수 있다. 분위기 가스는, 헬륨, 아르곤 등과 같은 불활성 가스와, 금속 촉매의 표면을 깨끗하게 유지하여 기상 반응을 제어하기 위한 수소 등을 포함하는 비 반응 가스를 포함할 수 있다.In addition to the reaction gas, an atmospheric gas can be supplied through the gas inlet 11. The atmospheric gas may include an inert gas such as helium, argon, and the like, and an unreacted gas including hydrogen or the like for keeping the surface of the metal catalyst clean to control the gas phase reaction.

또한, 가스 유입부(11)와 배기부(12)에는 제어 밸브(도시되지 않음)가 설치되어 가스 유입부(11)로부터 챔버(10)로 공급되는 가스의 유량 등을 제어할 수 있다.A control valve (not shown) is provided in the gas inflow section 11 and the exhaust section 12 to control the flow rate of the gas supplied from the gas inflow section 11 to the chamber 10. [

한편, 공급부(20)와 접촉부(40) 사이 및 접촉부(40)와 수납부(30) 사이 중 적어도 어느 일측에는 촉매 금속(80)을 효율적으로 이송하기 위한 이송 롤러(13, 14)가 구비될 수 있다.On the other hand, conveying rollers 13 and 14 for efficiently conveying the catalyst metal 80 are provided on at least one side between the feeding part 20 and the contact part 40 and between the contact part 40 and the receiving part 30 .

이러한 이송 롤러(13, 14)는 공급부(20)에 감겨진 촉매 금속(80)을 형성 영역(A)에 로딩할 경우, 또는 그래핀이 형성된 촉매 금속(80)을 수납부(30)에 감기도록 하는 경우에, 촉매 금속(80)이 무게에 의하여 쳐지지 않도록 할 수 있다.The conveying rollers 13 and 14 are used to load the catalytic metal 80 wound on the supply part 20 into the forming area A or to wind the catalytic metal 80 on which the graphen is formed to the receiving part 30 The catalyst metal 80 can be prevented from being struck by the weight.

또한, 촉매 금속(80)에 적당한 장력을 가함으로써, 촉매 금속(80)이 전도성 롤러(41, 42)와 선 접촉(또는 면 접촉)하여 전류를 일정하게 공급받을 수 있도록 할 수 있다.In addition, by applying an appropriate tension to the catalytic metal 80, the catalytic metal 80 can be brought into line contact (or surface contact) with the conductive rollers 41 and 42 so that current can be supplied uniformly.

한편, 이러한 촉매 금속(80)의 이송 과정에서 공급부(20) 및 수납부(30)는 자동 제어될 수 있고, 이러한 과정에서 이송 롤러(13, 14)가 함께 작동될 수 있다.Meanwhile, during the transportation of the catalytic metal 80, the supply unit 20 and the storage unit 30 can be automatically controlled, and in this process, the transport rollers 13 and 14 can be operated together.

챔버(10)에 구비된 가스 배기구(12)에는 진공펌프(70)가 구비되어, 그래핀의 성장시 필요한 반응 가스와 분위기 가스가 챔버(10) 내에 채워지거나 배기될 수 있도록 할 수 있다. A vacuum pump 70 is provided in the gas exhaust port 12 provided in the chamber 10 so that the reactive gas and the atmospheric gas necessary for the growth of the graphene can be filled in or exhausted from the chamber 10.

도 2에서는 촉매 금속(80)에 전도성 롤러(41, 42)에 의하여 정의되는 형성 영역(A)을 도시하고 있다. In Fig. 2, the forming area A defined by the conductive rollers 41 and 42 is shown in the catalytic metal 80.

도시하는 바와 같이, 전도성 롤러(41, 42)로 이루어지는 접촉부(40)는 촉매 금속(80)이 공급되는 방향과 수직 방향으로 선 접촉 또는 면 접촉하여, 촉매 금속(80)에는 형성 영역(A)의 양측에 위치하는 전도성 롤러(41, 42)를 통하여 전류를 공급할 수 있다.As shown in the figure, the contact portions 40 made of the conductive rollers 41 and 42 are linearly or surface-contacted in a direction perpendicular to the direction in which the catalyst metal 80 is fed, The current can be supplied through the conductive rollers 41, 42 located on both sides of the conductive roller 41, 42.

이와 같이, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)의 양측에 접촉하여 전류가 인가되므로, 형성 영역(A) 전체에 전류가 균일하게 흐를 수 있고, 따라서, 형성 영역(A) 전체의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 것이다.As described above, since the current is applied in contact with both sides of the formation region A of the catalyst metal 80, the current can flow uniformly throughout the formation region A, It is possible to control them uniformly.

이와 같은 줄-열을 이용하여 균일하게 온도가 제어되는 형성 영역(A)에서 그래핀을 합성하면 연속적으로 균일한 그래핀의 성장이 가능하다.When graphene is synthesized in the forming region (A) where the temperature is controlled uniformly by using such a row-column, uniform graphene growth can be continuously performed.

따라서, 균일한 온도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있으므로, 촉매 금속(80)의 전체 형성 영역(A)에서 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있다.Therefore, since uniform temperature control can be performed efficiently, high-quality graphene can be formed in the entire formation region A of the catalyst metal 80. [

그리고, 그래핀이 형성된 후에는 촉매 금속(80)을 이송시켜 새로운 형성 영역(A)에서 그래핀을 형성할 수 있으므로, 촉매 금속(80) 전체에 연속적으로 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있게 된다.After the graphene is formed, the catalyst metal 80 can be transferred to form the graphene in the new formation region A, so that the graphene can be continuously formed on the entire catalyst metal 80 .

한편, 이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하면, 촉매 금속(80)의 폭과 관계 없이 일정한 온도 제어가 가능하므로, 대면적의 그래핀을 효율적으로 형성할 수 있고, 이러한 대면적의 그래핀은 대면적을 가지는 디스플레이 장치 등에 효율적으로 이용될 수 있다.On the other hand, when such an apparatus for producing graphene is used, since it is possible to control the temperature constantly regardless of the width of the catalyst metal 80, it is possible to efficiently form a large-area graphene, And can be efficiently used for a display device having a large area.

또한, 촉매 금속(80)의 공급 및 수납, 그리고 가열을 위한 장치들이 모두 챔버(80) 내에 위치하므로, 챔버(80)는 쿼츠(quartz)와 같은 고가의 물질을 사용할 필요 없고, 금속이나 세라믹 등으로 제작이 가능하다.In addition, since all the devices for supplying, storing, and heating the catalytic metal 80 are located in the chamber 80, the chamber 80 does not need to use expensive materials such as quartz, Can be produced.

따라서, 챔버(80)의 크기에도 제약이 없으며, 대면적을 가지는 그래핀의 성장이 용이할 뿐 아니라, 양산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.Therefore, there is no restriction on the size of the chamber 80, and it is easy to grow the graphen having a large area, and the mass productivity can be greatly improved.

도 3에서는, 접촉부(40)의 다른 예를 나타내고 있다. 즉, 접촉부(40)는 형성 영역(A)의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전극(43, 44)으로 이루어지는 예를 나타내고 있다.In Fig. 3, another example of the contact portion 40 is shown. That is, the contact portion 40 is formed of at least one pair of electrodes 43 and 44 located on both sides of the formation region A.

즉, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)의 양측에 접촉하는 전극(43, 44)을 통하여 전류 공급부(50)로부터 전류가 인가된다.That is, a current is applied from the current supply unit 50 through the electrodes 43 and 44 which are in contact with both sides of the formation region A of the catalyst metal 80.

이때, 이러한 전극(43, 44)의 일측에는 별도의 지지 롤러(45, 46)가 위치하여, 촉매 금속(80)의 이송을 용이하도록 할 수 있고, 촉매 금속(80)을 지지할 수 있다.At this time, separate support rollers 45 and 46 are disposed on one side of the electrodes 43 and 44 to facilitate the transfer of the catalyst metal 80 and to support the catalyst metal 80.

따라서, 이러한 지지 롤러(45, 46)는 촉매 금속(80)의 이송을 도우면서, 전극(43, 44)이 촉매 금속(80)과 적당한 압력으로 접촉할 수 있도록 할 수 있다.These support rollers 45 and 46 can thus allow the electrodes 43 and 44 to contact the catalytic metal 80 at moderate pressures while helping to transport the catalytic metal 80.

이러한 전극(43, 44)은, 도 4에서 도시하는 바와 같이, 바 형태, 또는 브러시 형태의 전극(44)이 이용될 수 있다. 이와 같은 전극(44)은 전체적으로 균일한 전류가 흐를 수 있도록 함으로써, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)에 균일한 전류가 공급될 수 있도록 할 수 있다.As shown in Fig. 4, electrodes 44 in the form of a bar or a brush may be used for the electrodes 43 and 44. Fig. Such an electrode 44 allows a uniform current to flow through the electrode 44 so that a uniform current can be supplied to the forming region A of the catalyst metal 80.

이때, 이러한 전극(43, 44)은 촉매 금속(80)과 일정 폭이 접촉할 수 있다. 즉, 면 접촉이 이루어질 수도 있으며, 이는 균일한 전류를 공급하는데 문제가 되지 않을 수 있다.At this time, the electrodes 43 and 44 can contact the catalytic metal 80 with a predetermined width. That is, a surface contact may be made, which may not be a problem in supplying a uniform current.

도 5에서는 촉매 금속(80)에 한 쌍의 전극(43, 44)에 의하여 정의되는 형성 영역(A)을 도시하고 있다. 5 shows a forming region A defined by the pair of electrodes 43 and 44 on the catalytic metal 80. As shown in Fig.

도시하는 바와 같이, 전극(43, 44)으로 이루어지는 접촉부(40)는 촉매 금속(80)이 공급되는 방향과 수직 방향으로 선 접촉 또는 면 접촉하여, 촉매 금속(80)에서는 형성 영역(A)의 양측에 위치하는 전극(43, 44)으로부터 전류를 공급받을 수 있다. 이러한 전극(43, 44)의 폭은 촉매 금속(80)의 폭과 같거나 더 클 수 있다.As shown in the drawing, the contact portions 40 made of the electrodes 43 and 44 are linearly or surface-contacted in a direction perpendicular to the direction in which the catalyst metal 80 is fed, And current can be supplied from the electrodes 43 and 44 located on both sides. The width of these electrodes 43, 44 may be equal to or greater than the width of the catalyst metal 80.

그리고, 이러한 전극(43, 44)의 일측에는 지지 롤러(45, 46)가 위치함을 도시하고 있다.The support rollers 45 and 46 are disposed on one side of the electrodes 43 and 44, respectively.

이와 같이, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)의 양측에 접촉하여 전류가 인가되므로, 형성 영역(A) 전체에 전류가 균일하게 흐를 수 있고, 따라서, 형성 영역(A) 전체의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 것이다.As described above, since the current is applied in contact with both sides of the formation region A of the catalyst metal 80, the current can flow uniformly throughout the formation region A, It is possible to control them uniformly.

그 외의 설명되지 않은 사항은 위에서 설명한 도 1 및 도 2의 경우와 동일한 사항이 적용될 수 있다.Other matters not described above can be applied in the same manner as in the case of Figs. 1 and 2 described above.

도 6은 촉매 금속(80) 상에 그래핀(90)이 형성된 상태를 도시하고 있다. 이하, 도 1 및 도 6을 참고하여 그래핀의 제조 장치를 이용하여 제조하는 과정을 간략히 설명한다.FIG. 6 shows a state in which graphene 90 is formed on the catalyst metal 80. Hereinafter, a process of manufacturing a graphene using the apparatus for producing graphene will be briefly described with reference to FIGS. 1 and 6. FIG.

이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하여 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD)을 이용하여 그래핀(20)을 형성할 수 있다.The graphene 20 can be formed by chemical vapor deposition (CVD) using the apparatus for producing graphene.

먼저, 공급부(20)에 포일 형태의 촉매 금속(80)을 공급하여, 이송 롤러(13, 14)를 거쳐 수납부(30)에 촉매 금속(80)의 일부가 감기도록 하여, 촉매 금속(80)에 일정한 장력이 유지될 수 있도록 한다.A catalytic metal 80 in the form of a foil is supplied to the supply unit 20 so that a part of the catalytic metal 80 is wound on the storage unit 30 via the transport rollers 13 and 14, So that a constant tension can be maintained.

이때, 촉매 금속(80)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr 등의 금속이 이용될 수 있다. 또한, 촉매 금속(80)은 대략 10 ㎛ 내지 10 mm 두께의 포일 형태로 이용할 수 있다.At this time, the catalyst metal 80 is made of a metal such as Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, . In addition, the catalytic metal 80 may be utilized in the form of a foil having a thickness of approximately 10 [mu] m to 10 mm.

이와 같이, 촉매 금속(80)은 형성 영역(A)의 양측에서 전도성 롤러(41, 42)와 긴밀하게 접촉하도록 촉매 금속(80)의 장력을 유지시킨다.Thus, the catalytic metal 80 maintains the tension of the catalytic metal 80 so as to be in intimate contact with the conductive rollers 41 and 42 on both sides of the forming region A.

이후, 진공펌프(70)를 작동하여 챔버(10) 내의 불순물을 제거할 수 있다.Thereafter, the vacuum pump 70 can be operated to remove impurities in the chamber 10. [

그런 후에, 유입부(11)를 통하여 분위기 가스를 유입시키고, 전류 공급부(50)를 통하여 촉매 금속(80)에 전류를 공급함으로써 형성 영역(A)의 온도를 상승시킨다. 이때, 온도의 제어는 온도센서(60)와 제어부를 통하여 자동으로 이루어질 수 있다.Thereafter, the atmospheric gas is introduced through the inlet portion 11, and current is supplied to the catalytic metal 80 through the current supply portion 50 to raise the temperature of the forming region A. At this time, the temperature can be controlled automatically through the temperature sensor 60 and the control unit.

도 6에서와 같이, 전도성 롤러(41, 42)의 길이 방향을 따라 전류가 공급되는 경우에, 전류의 방향은 주로 B와 같은 방향으로 흐를 수 있으나, 형성 영역(A) 전체의 관점에서는 전체적으로 고르게 전류가 흐를 수 있다.6, when a current is supplied along the longitudinal direction of the conductive rollers 41 and 42, the direction of the current may flow mainly in the same direction as B, but from the viewpoint of the entire forming region A, A current can flow.

이후, 온도센서(60)에서 감지된 온도가 실제 설정된 온도에 다다르고 안정되면 유입부(11)를 통하여 반응 가스를 공급하여, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)에 그래핀(90)을 성장시킨다.Thereafter, when the temperature sensed by the temperature sensor 60 reaches the actual set temperature and is stabilized, the reaction gas is supplied through the inlet 11 to the graphene 90 in the forming region A of the catalyst metal 80, .

이러한 그래핀(90)의 형성은 대략 300 내지 1500 ℃의 온도 조건에서 이루어질 수 있다. 경우에 따라, 그래핀(90)을 형성하기 전에 소정의 전처리 과정이 이루어질 수도 있다.The formation of the graphene 90 may be performed at a temperature of approximately 300 to 1500 ° C. In some cases, a predetermined pretreatment process may be performed before forming the graphene 90.

이와 같이, 촉매 금속(80)의 형성 영역(A)에 그래핀(90)이 형성된 다음에는, 공급부(20), 수납부(30), 및 이송 롤러(13, 14)를 조절하여 촉매 금속(80)을 형성 영역(A)의 폭만큼 또는 그보다 큰 폭으로 이송시킨 후에, 다시 반응 가스를 공급하여 촉매 금속(80) 상에 연속적으로 그래핀(90)을 형성시킬 수 있다.After the graphene 90 is formed in the formation region A of the catalyst metal 80 as described above, the supply portion 20, the storage portion 30, and the transport rollers 13 and 14 are adjusted to form the catalyst metal 80 may be transferred to the width of the formation region A or a width larger than the width of the formation region A, and then the reaction gas may be supplied again to continuously form the graphene 90 on the catalyst metal 80.

이러한 과정에 의하여, 공급부(20)에 공급된 촉매 금속(80)의 장력 유지 부분을 제외한 전체에 그래핀(90)을 형성시킨 후에는 전류 공급을 차단하여 촉매 금속(80)의 온도를 하강시킨다.By this process, after the graphene 90 is formed on the whole except for the tension holding portion of the catalyst metal 80 supplied to the supplying portion 20, the current supply is interrupted to lower the temperature of the catalyst metal 80 .

이후에는 진공펌프(70)를 작동하여 배기부(12)를 통하여 잔여 반응 가스를 제거할 수 있다.Thereafter, the vacuum pump 70 is operated to remove the residual reaction gas through the exhaust part 12. [

그런 후에는, 챔버(10)를 열어서 수납부(30)에 수납된 그래핀(90)이 형성된 촉매 금속(80)을 회수하여 이용할 수 있는 것이다.Thereafter, the catalyst metal 80 on which the graphene 90 housed in the housing part 30 is formed by opening the chamber 10 can be recovered and used.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

10: 챔버 11: 유입부
12: 배기부 13, 14: 이송 롤러
20: 공급부 30: 수납부
40: 접촉부 41, 42: 전도성 롤러
43, 44: 전극 45, 46: 지지 롤러
50: 전류 공급부 60: 온도센서
70: 전공펌프10: chamber 11: inlet
12: exhaust part 13, 14: conveying roller
20: supply part 30:
40: contact portion 41, 42: conductive roller
43, 44: electrode 45, 46: support roller
50: current supply unit 60: temperature sensor
70: Major pump

Claims (10)

유입부 및 배기부를 포함하는 챔버;
상기 챔버 내에 위치하여, 촉매 금속을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부;
상기 촉매 금속 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역을 정의하고, 상기 형성 영역의 양측에 위치하는 적어도 한 쌍의 전도성 롤러를 포함하여, 상기 형성 영역의 양측에 접촉하는 접촉부;
상기 촉매 금속을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부;
상기 접촉부를 통하여 상기 형성 영역에 전류를 공급하는 전류 공급부; 및
상기 공급부와 접촉부 사이 및 상기 접촉부와 수납부 사이 중 적어도 어느 일측에 구비되어, 상기 촉매 금속에 장력을 가함으로써, 상기 촉매 금속이 상기 한 쌍의 전도성 롤러와 접촉을 유지하여 상기 전류 공급부로부터 전류를 일정하게 공급받을 수 있도록 하는 이송 롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.A chamber including an inlet and an outlet;
A supply portion located in the chamber and capable of supplying the catalytic metal in a roll state;
A contact portion that defines at least one pair of conductive rollers located on both sides of the forming region and defines a forming region capable of forming graphene on the catalyst metal and contacts both sides of the forming region;
A storage portion capable of storing the catalyst metal in a roll state;
A current supplying part for supplying a current to the forming area through the contact part; And
Wherein the catalytic metal is kept in contact with the pair of conductive rollers by applying a tension to the catalytic metal at least either one of the supply part and the contact part and between the contact part and the storage part, And a conveying roller for uniformly feeding the graphene. 삭제delete 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버;
상기 챔버 내에 위치하여, 촉매 금속을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부;
상기 촉매 금속 상에 그래핀을 형성할 수 있는 형성 영역을 정의하고, 상기 형성 영역의 양측에 접촉하여 위치하는 적어도 한 쌍의 전극을 포함하는 접촉부;
상기 촉매 금속을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부;
상기 접촉부를 통하여 상기 형성 영역에 전류를 공급하는 전류 공급부; 및
상기 전극의 일측에 위치하여 상기 촉매 금속의 이송을 도우면서, 상기 전극이 상기 촉매 금속과 일정 압력으로 접촉하도록 하는 지지 롤러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.A chamber including an inlet and an outlet;
A supply portion located in the chamber and capable of supplying the catalytic metal in a roll state;
A contact portion including at least a pair of electrodes positioned in contact with both sides of the forming region, the forming region defining a formation region capable of forming graphene on the catalyst metal;
A storage portion capable of storing the catalyst metal in a roll state;
A current supplying part for supplying a current to the forming area through the contact part; And
And a support roller positioned at one side of the electrode to assist the transport of the catalyst metal and allow the electrode to contact the catalyst metal at a constant pressure. 제 3항에 있어서, 상기 전극은 상기 촉매 금속의 형성 영역의 양측에 접촉하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.The apparatus for manufacturing graphene according to claim 3, wherein the electrode is in contact with both sides of the formation region of the catalyst metal. 삭제delete 제 3항에 있어서, 상기 전극은 상기 촉매 금속의 폭과 같거나 넓은 브러시 형 전극인 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.The apparatus for manufacturing graphene according to claim 3, wherein the electrode is a brush-shaped electrode having a width equal to or greater than the width of the catalytic metal. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 챔버 내에 위치하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.The apparatus of claim 1 or 3, further comprising a temperature sensor located within the chamber. 제 7항에 있어서, 상기 온도 센서의 감지 값에 따라 상기 전류 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.The apparatus of claim 7, further comprising a control unit for controlling the current supply unit according to a sensed value of the temperature sensor. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 챔버는, 금속 또는 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.The apparatus for manufacturing graphene according to claim 1 or 3, wherein the chamber is made of a metal or a ceramic material. 삭제delete
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