KR102178752B1 - Recovery of electrical properties and oxidation stability improvement method for two-dimensional materials - Google Patents

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Abstract

본 발명은 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 (a)이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액을 준비하는 단계, (b)상기 준비된 맥신용액을 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름으로 형성시키는 단계, (c)상기 형성된 맥신필름을 상온에 보관하는 단계, (d)상기 상온 보관을 통해 산화된 맥신필름을 사용하기 위해 진공장비 내에 배치시키는 단계, (e)상기 맥신필름이 배치된 진공장비 내에 수소가스를 주입하는 단계 및 (f)상기 주입된 수소가스에 노출된 맥신필름의 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키도록 상기 맥신필름을 어닐링시키는 단계를 포함하고, 실온에서 산화되어 전기적 특성이 하락된 맥신필름을 진공장비 내에서 수소가스에 노출시켜 어닐링함으로써, 맥신필름의 전기적 특성을 회복시킬 수 있다.The present invention relates to a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material, and more particularly, (a) preparing a Maxine solution consisting of a two-dimensional structure of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride, (b) the above Forming the prepared Maxine solution into a Maxine film composed of a composite material in the form of a film, (c) storing the formed Maxine film at room temperature, (d) a vacuum device to use the oxidized Maxine film through the room temperature storage Placing the inside, (e) injecting hydrogen gas into the vacuum equipment in which the Maxine film is disposed, and (f) restoring the electrical properties of the Maxine film exposed to the injected hydrogen gas to a level before oxidation. Including the step of annealing the Maxine film, the electrical properties of the Maxine film may be restored by annealing the Maxine film, which has been oxidized at room temperature and deteriorated in electrical properties, to hydrogen gas in a vacuum equipment.

Description

2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법{RECOVERY OF ELECTRICAL PROPERTIES AND OXIDATION STABILITY IMPROVEMENT METHOD FOR TWO-DIMENSIONAL MATERIALS}Recovery of electrical properties and improvement of oxidation stability of 2D materials{RECOVERY OF ELECTRICAL PROPERTIES AND OXIDATION STABILITY IMPROVEMENT METHOD FOR TWO-DIMENSIONAL MATERIALS}

본 발명은 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 산화된 맥신필름을 고온으로 어닐링함으로써, 전기적 특성의 회복 및 산화 안정성을 개선시키는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material and improving oxidation stability, and more particularly, to a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability by annealing an oxidized Maxine film at a high temperature. And a method for improving oxidation stability.

2차원 물질 중 하나로, MAX 상 (MAX phase, 여기서 M은 전이금속, A는 13 또는 14족 원소, X는 탄소 및/또는 질소)은 준 세라믹 특성의 MX와, M과는 다른 금속원소 A가 조합된 결정질로 전기전도성, 내산화성, 기계가공성 등의 물성이 우수하다. 현재까지 60 종류 이상의 MAX 상이 합성된 것으로 알려져 있다.As one of the two-dimensional materials, the MAX phase (where M is a transition metal, A is a group 13 or 14 element, X is a carbon and/or nitrogen) is a quasi-ceramic property MX and a metal element A different from M It has excellent physical properties such as electrical conductivity, oxidation resistance, and machinability due to the combined crystalline material. It is known that more than 60 types of MAX phases have been synthesized so far.

MAX 상은 이차원 물질이지만, 흑연이나 금속 디칼코게나이드 물질과 달리 전이금속 카바이드 서로의 층상 간에 A 원소와 전이금속 M 사이의 약한 화학적 결합으로 스택되어 있다. 따라서 일반적인 기계적인 박리법이나 화학적 박리법을 사용하여 2차원 구조로 변형시키기 어렵다.The MAX phase is a two-dimensional material, but unlike graphite or metal dichalcogenide materials, transition metal carbide is stacked with weak chemical bonds between the element A and the transition metal M between layers of each other. Therefore, it is difficult to transform into a two-dimensional structure using a general mechanical or chemical peeling method.

그러나, 최근 2011년도에 Drexel university의 Michel W. Barsoum 교수가 이끄는 연구진은 MAX 상인 3차원의 티타늄-알루미늄 카바이드에서 불산을 사용하여 알루미늄 층을 선택적으로 제거함으로써, 완전히 다른 특성을 갖는 2차원의 구조로 변형시키는데 성공하였다. 연구진은 MAX 상을 박리하여 얻어진 2차원의 물질을 "맥신(MXene)"이라 명명하였다. 멕신(MXene)은 그래핀과 같은 유사한 전기전도성과 강도를 가지며, 에너지 저장 장치에서부터 바이오메디컬 응용, 복합체에 이르는 다양한 응용 기술에 적용할 수 있다.However, recently, in 2011, a research team led by Professor Michel W. Barsoum of Drexel University developed a two-dimensional structure with completely different characteristics by selectively removing the aluminum layer using hydrofluoric acid from the three-dimensional titanium-aluminum carbide, a MAX merchant. It succeeded in transforming. The researchers named the two-dimensional material obtained by exfoliating the MAX phase as "MXene". MXene has similar electrical conductivity and strength as graphene, and can be applied to various application technologies ranging from energy storage devices to biomedical applications and composites.

하지만, 이러한 맥신을 물에 분산시켜 맥신용액으로 준비하고, 이를 필름형태의 맥신필름으로 형성시켜 보관 시 공기 및 물에 의해 산화되므로, 본래의 특성을 잃어버리기 쉽다.However, such Maxine is dispersed in water to prepare a Maxine solution, which is formed into a film-type Maxine film and is oxidized by air and water during storage, so it is easy to lose its original properties.

따라서, 공기 및 물에 의해 산화된 맥신필름의 전기적 특성을 회복시키고, 수분이나 산소로부터 산화를 방지할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for a method capable of recovering the electrical properties of the Maxine film oxidized by air and water and preventing oxidation from moisture or oxygen.

공개특허공보 제 10- 2017-0036507호(2017.04.03.)Unexamined Patent Publication No. 10- 2017-0036507 (2017.04.03.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 실온에서 산화되어 전기적 특성이 하락된 맥신필름을 진공장비 내에서 수소가스에 노출시켜 고온으로 어닐링함으로써, 맥신필름의 전기적 특성의 회복 및 산화 안정성을 개선시키는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is a two-dimensional material that recovers the electrical properties of the Maxine film and improves the oxidation stability by exposing the Maxine film, which has been oxidized at room temperature to deteriorate its electrical properties, to hydrogen gas in a vacuum equipment and annealing it at high temperature It is to provide a method of recovering the electrical properties and improving oxidation stability.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법은 (a)이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액을 준비하는 단계, (b)상기 준비된 맥신용액을 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름으로 형성시키는 단계, (c)상기 형성된 맥신필름을 상온에 보관하는 단계, (d)상기 상온 보관을 통해 산화된 맥신필름을 사용하기 위해 진공장비 내에 배치시키는 단계, (e)상기 맥신필름이 배치된 진공장비 내에 수소가스를 주입하는 단계 및 (f)상기 주입된 수소가스에 노출된 맥신필름의 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키도록 상기 맥신필름을 어닐링시키는 단계를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to the present invention includes the steps of: (a) preparing a Maxine solution consisting of a two-dimensional transition metal carbide and a transition metal carbonitride, (b ) Forming the prepared Maxine solution into a Maxine film composed of a film-type composite material, (c) storing the formed Maxine film at room temperature, (d) to use the oxidized Maxine film through the room temperature storage Placing in a vacuum equipment, (e) injecting hydrogen gas into the vacuum equipment in which the Maxine film is disposed, and (f) recovering the electrical properties of the Maxine film exposed to the injected hydrogen gas to a level before oxidation It provides a step of annealing the Maxine film to make it.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신용액은 Ti2C, Ti3C2, V2C, Nb2C, (Ti0.5, Nb0.5)2CTx, Ti3CN, (V0.5, Cr0.5)3C2, Ta4C3 및 Nb4C3 중 어느 하나로 구성된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the Maxine solution is Ti 2 C, Ti 3 C 2 , Any one of V 2 C, Nb 2 C, (Ti 0.5 , Nb 0.5 ) 2 CT x , Ti 3 CN, (V 0.5 , Cr 0.5 ) 3 C 2 , Ta 4 C 3 and Nb 4 C 3 is possible. .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신용액은 Mn+1Xn의 화학식으로 이루진 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the Maxine solution may be formed of the formula of M n + 1 X n .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 M은 앞전이금속인 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the formula of M n + 1 X n , M may be a preceding transition metal.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 X는 탄소 및 질소 중에서 적어도 하나를 포함하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, in the formula of M n + 1 X n , X may contain at least one of carbon and nitrogen.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 맥신용액은 스핀코팅, 드롭캐스트, 감압여과 방식을 통해 필름형태로 제조된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the Maxine solution in step (b) may be prepared in a film form through spin coating, drop casting, or vacuum filtration.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계에서 상기 맥신필름은 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 20분 내지 40분의 시간동안 어닐링되는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, in the step (f), the Maxine film may be annealed at a temperature of 800°C to 1000°C for a time of 20 to 40 minutes.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계를 통해 어닐링된 맥신필름의 면저항값과 (b) 단계를 통해 형성된 맥신필름의 면저항값의 비율은 0.9 내지 1.2의 비를 갖는 것일 수 있다. In an embodiment of the present invention, a ratio of the sheet resistance value of the Maxine film annealed through step (f) and the sheet resistance value of the Maxine film formed through step (b) may have a ratio of 0.9 to 1.2.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신필름의 표면에 결합된 작용기는 산화 및 환원작용을 통해 플루오린의 비율이 감소되는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the functional group bonded to the surface of the Maxine film may be one in which the ratio of fluorine is reduced through oxidation and reduction.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신필름은 어닐링을 통해 표면에 견고한 네트워크를 형성하여 산소 및 수분의 침투를 막하 산화를 방지하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the Maxine film may form a solid network on the surface through annealing to prevent the penetration of oxygen and moisture to prevent oxidation.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신필름은 900℃의 온도에서 30분간 어닐링을 수행하여 면저항값이 초기값과 비교하여 3.1배 이하를 유지하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the Maxine film may be annealing at a temperature of 900° C. for 30 minutes to maintain a sheet resistance value of 3.1 times or less compared to an initial value.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 진공장비는 중공의 원통형상으로 형성된 바디부, 상기 바디부의 내부에는 상기 맥신필름이 상단에 배치되도록 구비된 석영관, 상기 석영관의 상단에 배치된 맥신필름이 상기 수소가스에 노출되도록 상기 바디부의 일측 하단에는 상기 수소가스가 공급되도록 구비된 가스공급부, 상기 가스공급부로부터 공급된 상기 수소가스가 상기 바디부의 내부에 유동되어 상기 맥신필름과 접촉된 후 외부로 배출되도록 상기 바디부의 타측 끝단에 구비된 가스배출부 및 상기 맥신필름이 어닐링되도록 상기 석영관이 배치된 상기 바디부의 측벽을 감싸도록 배치되어 고온으로 가열하는 어닐링부를 포함하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the vacuum device includes a body portion formed in a hollow cylindrical shape, a quartz tube provided such that the maxine film is disposed on the upper end, and a maxine film disposed on the top of the quartz tube. A gas supply unit provided to supply the hydrogen gas at one lower end of the body unit so as to be exposed to the hydrogen gas, and the hydrogen gas supplied from the gas supply unit flows inside the body unit and is discharged to the outside after contacting the Maxine film It is also possible to include a gas discharge portion provided at the other end of the body portion and an annealing portion disposed to surround the sidewall of the body portion in which the quartz tube is disposed so that the maxine film is annealed and heated to a high temperature.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법을 통해 보관된 맥신필름을 통해 전극재료로 맥신소자가 구성될 수 있다.In an embodiment of the present invention, a Maxine device may be configured as an electrode material through a Maxine film stored through the method of recovering electrical properties of the 2D material and improving oxidation stability.

본 발명의 실시예에 따르면, 실온에서 산화되어 전기적 특성이 하락된 맥신필름을 진공장비 내에서 수소가스에 노출시켜 고온으로 어닐링함으로써, 맥신필름의 전기적 특성의 회복 및 산화 안정성을 개선시키는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, there is an effect of recovering the electrical properties of the Maxine film and improving the oxidation stability by exposing the Maxine film, which has been oxidized at room temperature to deteriorate its electrical properties, to hydrogen gas and annealed at a high temperature in a vacuum equipment. .

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The effects of the present invention are not limited to the above effects, and should be understood to include all effects that can be inferred from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 맥신필름이 배치된 진공장비의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 온도의 변화에 따른 면저항비를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 시간의 변화에 따른 면저항비를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화도에 따른 면저항의 회복률을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화도에 따른 어닐링시의 면저항 변화를 온도에 따라 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 어닐링 횟수에 따른 면저항비를 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 시간, 온도 어닐링 횟수에 따른 전체 면저항비를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화 및 환원작용을 통한 작용기들의 결합상태를 나타낸 표이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 수소 어닐링이 적용 및 비적용된 맥신필름의 산화도를 비교한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 수소 어닐링이 적용 및 비적용된 맥신필름을 주사전자현미경으로 확대한 사진이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 고온 어닐링에 의한 이산화타이타늄의 Counts/s와 Binding Energy와의 관계를 도시한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화된 맥신필름의 어닐링을 통한 온도와 시간 및 면저항비의 관계를 도시한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름을 높은 습도에 노출시켰을 때 수분과의 접촉각의 관계를 도시한 그래프이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화되지 않은 맥신필름과 산화된 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름의 전기적 특성 및 히터 특성의 차이를 도시한 그래프이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화되지 않은 맥신필름과 산화된 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름의 전압에 따른 히터특성을 도시한 그래프이다.
도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화되지 않은 맥신필름과 산화된 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름의 면저항비와 히터특성의 관계를 도시한 그래프이다.
도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화되지 않은 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름의 면저항비와 히터특성의 관계를 도시한 그래프이다.
도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름 및 어닐링이 수행된 맥신필름의 면저항 및 히터특성의 관계를 도시한 그래프이다.
도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 수소분위기에 따른 맥신필름의 면저항을 그래프이다.1 is a flowchart of a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a vacuum device in which a Maxine film is disposed in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a sheet resistance ratio according to a temperature change in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a sheet resistance ratio over time in a method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a recovery rate of sheet resistance according to an oxidation degree of a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing a change in sheet resistance during annealing according to an oxidation degree of a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a sheet resistance ratio according to the number of annealing times in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing the total sheet resistance ratio according to the time and the number of temperature annealing in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
9 is a table showing a bonding state of functional groups through oxidation and reduction actions in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
10 is a graph comparing the oxidation degree of a Maxine film to which hydrogen annealing is applied and not applied in a method of recovering electrical properties of a two-dimensional material and improving oxidation stability according to an embodiment of the present invention.
11 is an enlarged photograph of a Maxine film to which hydrogen annealing is applied and not applied in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention with a scanning electron microscope.
12 is a graph showing the relationship between Counts/s of titanium dioxide and Binding Energy of titanium dioxide by high temperature annealing in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
13 is a graph showing the relationship between temperature, time, and sheet resistance ratio through annealing of an oxidized Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
14 is a view of a contact angle with moisture when a Maxine film on which annealing was not performed and a Maxine film on which annealing was performed are exposed to high humidity in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the relationship.
15 illustrates the difference between electrical properties and heater properties of an unoxidized Maxine film, an oxidized Maxine film, and an annealed Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. It is a graph shown.
16 is a diagram illustrating heater characteristics according to voltages of an unoxidized Maxine film, an oxidized Maxine film, and an annealing Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. It is a graph.
FIG. 17 illustrates the relationship between sheet resistance ratio and heater characteristics of an oxidized Maxine film, an oxidized Maxine film, and an annealed Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. It is a graph shown.
18 is a graph showing the relationship between the sheet resistance ratio and the heater characteristics of the non-oxidized Maxine film and the annealed Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.
19 is a graph showing the relationship between sheet resistance and heater characteristics of a Maxine film that has not been annealed and a Maxine film that has been annealed in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. .
20 is a graph showing sheet resistance of a Maxine film according to a hydrogen atmosphere in a method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and therefore is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, bonded)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in the middle. "Including the case. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided, rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

본 명세서에서 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 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 맥신필름이 배치된 진공장비의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 온도의 변화에 따른 면저항비를 도시한 그래프이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 시간의 변화에 따른 면저항비를 도시한 그래프이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화도에 따른 면저항의 회복률을 도시한 그래프이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화도에 따른 어닐링시의 면저항 변화를 온도에 따라 도시한 그래프이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 어닐링 횟수에 따른 면저항비를 도시한 그래프이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 시간, 온도 어닐링 횟수에 따른 전체 면저항비를 도시한 그래프이며, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화 및 환원작용을 통한 작용기들의 결합상태를 나타낸 표이고, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 수소 어닐링이 적용 및 비적용된 맥신필름의 산화도를 비교한 그래프이며, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 수소 어닐링이 적용 및 비적용된 맥신필름을 주사전자현미경으로 확대한 사진이다.1 is a flowchart of a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. Is a cross-sectional view of the vacuum equipment in which the Maxine film is disposed, and FIG. 3 is a graph showing a sheet resistance ratio according to a change in temperature of a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. 4 is a graph showing a sheet resistance ratio over time in a method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. Is a graph showing the recovery rate of sheet resistance according to the oxidation degree of the method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of, and FIG. 6 is a graph showing the oxidation degree of the method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an exemplary embodiment Is a graph showing the change in sheet resistance during annealing according to temperature, and FIG. 7 is a graph showing the sheet resistance ratio according to the number of annealing times in the method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. , FIG. 8 is a graph showing the total sheet resistance ratio according to the time and the number of temperature annealing in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is an embodiment of the present invention. Is a table showing the bonding states of functional groups through oxidation and reduction in the method for recovering electrical properties of a two-dimensional material and improving oxidation stability according to the method, and FIG. 10 is a table showing the recovery and oxidation of electrical properties of a two-dimensional material according to an embodiment It is a graph comparing the degree of oxidation of Maxine films to which hydrogen annealing is applied and not applied as a stability improvement method, and FIG. 11 is a graph comparing the electrical properties of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention and hydrogen annealing is applied to the oxidation stability improvement method. And an enlarged photograph of the non-applied Maxine film with a scanning electron microscope.

도 1 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법은 (a)이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액을 준비하는 단계, (b)상기 준비된 맥신용액을 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름으로 형성시키는 단계;1 to 11, the method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to the present invention includes the steps of: (a) preparing a Maxine solution consisting of a two-dimensional transition metal carbide and a transition metal carbonitride, ( b) forming the prepared Maxine solution into a Maxine film composed of a film-type composite material;

(c)상기 형성된 맥신필름을 상온에 보관하는 단계, (d)상기 상온 보관을 통해 산화된 맥신필름을 사용하기 위해 진공장비 내에 배치시키는 단계, (e)상기 맥신필름이 배치된 진공장비 내에 수소가스를 주입하는 단계 및 (f)상기 주입된 수소가스에 노출된 맥신필름의 면저항값을 감소시키도록 상기 맥신필름을 어닐링시키는 단계를 제공한다.(c) storing the formed Maxine film at room temperature, (d) placing it in a vacuum equipment to use the oxidized Maxine film through the room temperature storage, (e) hydrogen in the vacuum equipment in which the Maxine film is placed Injecting a gas and (f) annealing the Maxine film to reduce the sheet resistance value of the Maxine film exposed to the injected hydrogen gas is provided.

본 발명의 실시예에 있어서, 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액을 준비하는 단계(S110)를 포함한다.In an embodiment of the present invention, a method of recovering electrical properties of a two-dimensional material and improving oxidation stability includes preparing a Maxine solution composed of a two-dimensional transition metal carbide and a transition metal carbonitride (S110).

보다 상세하게는, 맥신용액은 2차원 층상 구조체로, 원자로 구성되는 층이 적층되어 다층 구조를 이루고 있다. 이와 같은 2차원 다층 구조체인 맥신용액은 가볍고 낮은 밀도를 가지며, 전기 전도도가 우수하고, 상호간에 쉽게 분리가 가능하여 다양한 분야에서 전파 흡수체로 사용될 수 있다.More specifically, Maxine's solution is a two-dimensional layered structure, in which layers composed of atoms are stacked to form a multilayer structure. Maxine's solution, which is a two-dimensional multi-layered structure, is light and has a low density, has excellent electrical conductivity, and can be easily separated from each other, so that it can be used as a radio wave absorber in various fields.

이러한 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액을 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름으로 형성시키는 단계(S120)를 포함한다.And forming a Maxine solution composed of such a two-dimensional transition metal carbide and a transition metal carbonitride into a Maxine film composed of a composite material in the form of a film (S120).

보다 상세하게는, 상기 준비된 맥신용액이 스핀코팅(Spin coating), 드롭캐스트(Drop cast), 감압여과(Vacuum filtration) 방식을 통해 필름형태로 제조하여 맥신필름을 제조하고, 상기와 같은 스핀코팅, 드롭캐스트 및 감압여과 방식과 같이 다양한 방법을 통해 맥신필름을 제조함으로써, 제조여건이나 조건에 따라 효과적으로 맥신필름을 생산할 수 있다.In more detail, the prepared Maxine solution was prepared in the form of a film through spin coating, drop cast, and vacuum filtration to prepare a Maxine film, and spin coating as described above, By manufacturing the Maxine film through various methods such as drop cast and vacuum filtration, it is possible to effectively produce the Maxine film according to the manufacturing conditions or conditions.

또한, 형성된 맥신필름을 상온에서 보관하는 단계(S130)를 포함한다.In addition, it includes the step of storing the formed Maxine film at room temperature (S130).

보다 상세하게는, 상기 맥신용액을 통해 형성된 맥신필름을 사용하지 않을 때는 실온에서 보관될 수 있고, 상기 맥신필름은 공기 및 수분에 노출되어 산화반응을 일으켜 면저항성 및 전기적특성이 감소하게 된다.More specifically, when the Maxine film formed through the Maxine solution is not used, it may be stored at room temperature, and the Maxine film is exposed to air and moisture to cause an oxidation reaction, thereby reducing sheet resistance and electrical properties.

또한, 상온 보관을 통해 산화된 맥신필름을 사용하기 위해 진공장비 내에 배치시키는 단계(S140)를 포함한다.In addition, it includes a step (S140) of placing in a vacuum equipment to use the oxidized Maxine film through room temperature storage.

보다 상세하게는, 상기 상온보관을 통해 산화된 맥신필름은 전기적 특성이 감소되어 있으므로, 이를 복원시키기 위해 내부가 진공상태인 진공장비에 배치시킨다.More specifically, since the electrical properties of the Maxine film oxidized through the room temperature storage have been reduced, it is placed in a vacuum device having a vacuum inside to restore it.

또한, 맥신필름이 배치된 진공장비 내에 수소가스를 주입하는 단계(S150)를 포함한다.In addition, it includes a step (S150) of injecting hydrogen gas into the vacuum equipment in which the Maxine film is disposed.

보다 상세하게는, 상기 맥신필름이 수소가스에 노출되어 산화된 맥신필름이 환원된다. 따라서, 산화된 맥신필름은 환원과정을 통해 전기적 특성 및 면저항값을 산화되기 전의 상태로 회복될 수 있다.In more detail, the maxine film is exposed to hydrogen gas to reduce the oxidized maxine film. Accordingly, the oxidized Maxine film may recover its electrical properties and sheet resistance to a state before oxidation through a reduction process.

즉, 상기 수소가스는 상온에 보관되어 산화된 맥신필름에서 산소와 수소가스 결합되어 상기 맥신필름의 환원과정을 수행하도록 상기 진공장비 내로 수소가스가 주입된다.That is, the hydrogen gas is stored at room temperature and combined with oxygen and hydrogen gas in the oxidized Maxine film, and hydrogen gas is injected into the vacuum equipment to perform the reduction process of the Maxine film.

따라서, 상기 수소가스는 상기 맥신필름의 산화도를 감소시키고 전기적 특성을 회복시킬 수 있다.Accordingly, the hydrogen gas may reduce the degree of oxidation of the Maxine film and restore electrical properties.

또한, 주입된 수소가스에 노출된 맥신필름의 전기적 특성을 회복시키도록 상기 맥신필름을 어닐링시키는 단계(S160)를 포함한다.In addition, the step of annealing the Maxine film (S160) to restore the electrical properties of the Maxine film exposed to the injected hydrogen gas.

보다 상세하게는, 상기 맥신필름은 상기 진공장비 내에 비치되어 수소가스에 노출되고, 상기 진공장비가 내부를 가열하여 상기 맥신필름을 어닐링시키게 된다. 따라서, 상기 맥신필름은 수소가스에 노출된 상태에서 높은 온도로 가열되므로, 상온 보관을 통해 산화된 상태에서 환원과정을 거쳐 본래의 전기적 특성을 회복시킬 수 있다.More specifically, the Maxine film is provided in the vacuum equipment and exposed to hydrogen gas, and the vacuum equipment heats the inside to anneal the Maxine film. Therefore, since the Maxine film is heated to a high temperature while exposed to hydrogen gas, it is possible to restore its original electrical properties through a reduction process in an oxidized state through room temperature storage.

또한, 맥신필름을 어닐링시키는 단계(S160)에서, 소정의 온도 및 시간동안 어닐링시킨다.Further, in the step of annealing the Maxine film (S160), it is annealed for a predetermined temperature and time.

보다 상세하게는, 상기 맥신필름은 소정의 온도 및 시간동안 어닐링됨으로써, 환원과정을 거쳐 본래의 전기적 특성을 회복할 수 있다. 상기 소정의 온도 및 시간은 상기 맥신필름이 본래의 전기적 특성을 회복할 수 있다면 크게 제한되지 않지만 바람직하게는, 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 20분 내지 40분의 시간동안 어닐링되는 것이다.In more detail, the Maxine film may be annealed for a predetermined temperature and time, thereby recovering its original electrical properties through a reduction process. The predetermined temperature and time are not limited as long as the Maxine film can restore its original electrical properties, but is preferably annealed at a temperature of 800°C to 1000°C for a time of 20 minutes to 40 minutes.

800℃ 미만의 온도 또는 20분 미만의 시간동안 어닐링되면, 본래의 수준만큼 전기적 특성을 회복할 수 없고, 1000℃ 초과의 온도 또는 40분 초과의 시간동안 어닐링되면 작업시간 증가되고, 오히려 전기적 특성이 감소하게 된다.If it is annealed for a temperature of less than 800°C or for a time of less than 20 minutes, the electrical properties cannot be restored as much as the original level, and when annealing for a temperature of more than 1000°C or for a time of more than 40 minutes, the working time is increased. Decrease.

또한, 맥신필름을 어닐링시키는 단계(S160)에서, 소정의 온도 및 시간동안 어닐링되는 상기 맥신필름의 면저항값과 산화되기 전의 초기상태 맥신필름의 면저항 값은 소정의 비를 갖는다.In addition, in the step of annealing the Maxine film (S160), the sheet resistance value of the Maxine film annealed for a predetermined temperature and time and the sheet resistance value of the Maxine film in an initial state before oxidation have a predetermined ratio.

보다 상세하게는, 상기 맥신필름은 상온에 보관되어 산소 및 수분으로 인해 산화되어 전기적 특성이 감소하게 되는데, 어닐링과정을 통해 환원되어 본래의 전기적 특성을 회복할 수 있다. 따라서, 상기 맥신필름은 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 20분 내지 40분의 시간동안 어닐링됨으로써, (f) 단계를 통해 어닐링된 맥신필름의 면저항값과 (b) 단계를 통해 형성된 맥신필름의 면저항값의 비율은 0.9 내지 1.2의 비를 갖는다.In more detail, the Maxine film is stored at room temperature and oxidized due to oxygen and moisture to reduce electrical properties, and is reduced through an annealing process to restore the original electrical properties. Therefore, the Maxine film is annealed at a temperature of 800°C to 1000°C for a period of 20 to 40 minutes, so that the sheet resistance value of the Maxine film annealed through step (f) and the sheet resistance of the Maxine film formed through step (b) The ratio of values has a ratio of 0.9 to 1.2.

또한, 맥신필름의 표면에는 -O, -OH, -F 등의 여러 작용기가 결합되고, 산화과정을 통해 표면에 결합된 플루오린의 비율이 감소하게 된다.In addition, various functional groups such as -O, -OH, and -F are bonded to the surface of the Maxine film, and the proportion of fluorine bonded to the surface is reduced through the oxidation process.

또한, 상기 맥신용액은 Ti2C, Ti3C2, V2C, Nb2C, (Ti0.5, Nb0.5)2CTx, Ti3CN, (V0.5, Cr0.5)3C2, Ta4C3 및 Nb4C3 중 어느 하나로 구성될 수 있다.In addition, the Maxine solution is Ti 2 C, Ti 3 C 2 , V 2 C, Nb 2 C, (Ti 0.5 , Nb 0.5 ) 2 CT x , Ti 3 CN, (V 0.5 , Cr 0.5 ) 3 C 2 , Ta 4 C 3 and Nb 4 C 3 It may be composed of any one of .

또한, 상기 맥신용액은 Mn+1Xn의 화학식으로 이루질 수 있고, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 M은 앞전이금속(early transition metal)이고, X는 탄소 및 질소 중에서 적어도 하나를 포함하며, n은 1 내지 4의 정수일 수 있다.In addition, the Maxine solution may be composed of a formula of M n + 1 X n, in the formula of M n + 1 X n , M is an early transition metal, and X is at least one of carbon and nitrogen. And, n may be an integer of 1 to 4.

한편, 상기 진공장비는 중공의 원통형상으로 형성된 바디부, 상기 바디부의 내부에는 상기 맥신필름이 상단에 배치되도록 구비된 석영관, 상기 석영관의 상단에 배치된 맥신필름이 상기 수소가스에 노출되도록 상기 바디부의 일측 하단에는 상기 수소가스가 공급되도록 구비된 가스공급부, 상기 가스공급부로부터 공급된 상기 수소가스가 상기 바디부의 내부에 유동되어 상기 맥신필름과 접촉된 후 외부로 배출되도록 상기 바디부의 타측 끝단에 구비된 가스배출부 및 상기 맥신필름이 어닐링되도록 상기 석영관이 배치된 상기 바디부의 측벽을 감싸도록 배치되어 고온으로 가열하는 어닐링부를 포함할 수 있다.On the other hand, the vacuum equipment includes a body part formed in a hollow cylindrical shape, a quartz tube provided to have the Maxine film disposed at the top inside the body part, and a Maxine film disposed at the top of the quartz tube to be exposed to the hydrogen gas. At one lower end of the body part, a gas supply part provided to supply the hydrogen gas, and the other end of the body part so that the hydrogen gas supplied from the gas supply part flows inside the body part and is discharged to the outside after contacting the Maxine film. It may include an annealing unit that is disposed so as to surround a sidewall of the body portion on which the quartz tube is disposed so that the gas discharge unit provided in the and the Maxine film is annealed, and heats at a high temperature.

진공장비는 중공의 원통형상으로 형성된 바디부가 구비된다.The vacuum equipment is provided with a body part formed in a hollow cylindrical shape.

보다 상세하게는, 상기 바디부는 원통형상으로 형성되고, 상기 바디부의 내부에 상기 맥신필름이 배치되도록 중공으로 구비된다.More specifically, the body portion is formed in a cylindrical shape, and is provided in a hollow so that the Maxine film is disposed inside the body portion.

또한, 바디부의 내부에는 상기 맥신필름이 상단에 배치되도록 석영관이 구비된다.In addition, a quartz tube is provided inside the body so that the Maxine film is disposed on the top.

보다 상세하게는, 상기 석영관은 석영으로 형성된 관으로 상기 바디부가 고온으로 가열되어도 변형되지 않도록 구비되고, 상기 중공의 바디부의 내부에 배치된다.More specifically, the quartz tube is a tube made of quartz, and is provided so as not to be deformed even when the body portion is heated to a high temperature, and is disposed inside the hollow body portion.

또한, 바디부의 일측 하단에는 상기 수소가스가 공급되도록 가스공급부가 구비된다.In addition, a gas supply unit is provided at one lower end of the body to supply the hydrogen gas.

보다 상세하게는, 상기 가스공급부는 상기 석영관의 상단에 배치된 맥신필름이 상기 수소가스에 노출되도록 상기 바디부의 일측 하단에는 상기 수소가스가 공급된다.More specifically, the hydrogen gas is supplied to the lower end of one side of the body so that the maxine film disposed on the upper end of the quartz tube is exposed to the hydrogen gas.

따라서, 상기 맥신필름은 상기 가스공급부를 통해 공급된 수소가스와 접촉하여 환원과정을 수행하게 된다.Therefore, the Maxine film performs a reduction process by contacting the hydrogen gas supplied through the gas supply unit.

또한, 바디부의 타측 끝단에 구비된 가스배출부가 구비된다.In addition, a gas discharge portion provided at the other end of the body portion is provided.

보다 상세하게는, 상기 가스배출부는 상기 가스공급부로부터 공급된 상기 수소가스가 상기 바디부의 내부에 유동되어 상기 맥신필름과 접촉된 후 외부로 배출되도록 상기 바디부의 타측 끝단에 구비된다.More specifically, the gas discharge part is provided at the other end of the body part so that the hydrogen gas supplied from the gas supply part flows inside the body part and is discharged to the outside after contacting the Maxine film.

따라서, 상기 가스공급부로부터 공급된 수소가스가 상기 맥신필름을 통과하여 상기 가스배출부로 배출된다.Accordingly, the hydrogen gas supplied from the gas supply unit passes through the Maxine film and is discharged to the gas discharge unit.

또한, 상기 맥신필름이 어닐링되도록 고온으로 상기 바디부를 가열하도록 상기 석영관이 배치된 상기 바디부의 측벽을 감싸도록 어닐링부가 구비된다. 따라서, 상기 어닐링부를 통해 상기 맥신필름이 가열되고, 환원과정을 통해 상기 맥신필름의 전기적 특성이 산화되기 이전의 수준으로 회복된다.In addition, an annealing unit is provided to surround the sidewall of the body portion in which the quartz tube is disposed to heat the body portion at a high temperature so that the Maxine film is annealed. Accordingly, the maxine film is heated through the annealing unit, and the electrical properties of the maxine film are restored to a level before oxidation through a reduction process.

또한, 상기 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법을 통해 보관된 맥신필름을 통해 전극재료로 맥신소자가 구성될 수 있다.In addition, a Maxine device may be configured as an electrode material through a Maxine film stored through a method of recovering electrical properties of the 2D material and improving oxidation stability.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법은 100℃ ~ 900℃의 온도로 30분간 어닐링을 수행하였고, 이를 통해 산화되기 전의 맥신필름의 면저항비(R0)와 산화 후의 맥신필름의 면저항비(Rs)가 산화 후 3.19까지 증가되었다가 어닐링과정을 통해 0.93까지 감소되었다.Referring to FIG. 3, in the method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to the present invention, annealing was performed at a temperature of 100°C to 900°C for 30 minutes, and through this, the sheet resistance ratio (R 0 ) and the sheet resistance ratio (Rs) of Maxine film after oxidation increased to 3.19 after oxidation and decreased to 0.93 through annealing process.

따라서, 산화된 맥신필름의 회복은 높은 온도의 어닐링과정일수록 면저항비가 감소되므로, 높은 온도가 더욱 효과적이다.Therefore, in the recovery of the oxidized Maxine film, the sheet resistance ratio decreases as the annealing process at a high temperature decreases, so a high temperature is more effective.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법은 500℃의 온도로 30분 또는 60분간 어닐링을 수행하였고, 이는, 500℃의 온도로 60분 간 어닐링을 수행하는 것보다 500℃의 온도로 30분 간 어닐링을 수행하는 것이 보다 효과적이다.Referring to FIG. 4, in the method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to the present invention, annealing was performed at a temperature of 500° C. for 30 minutes or 60 minutes, which is, annealing at a temperature of 500° C. for 60 minutes. It is more effective to perform an annealing for 30 minutes at a temperature of 500°C than to perform it.

따라서, 어닐링 시간이 길어지면 오히려 면저항비가 높아지므로 효율이 감소하게 된다.Therefore, as the annealing time increases, the sheet resistance ratio increases, so the efficiency decreases.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법은 산화도에 따른 면저항의 회복률을 온도에 따라 도시한 그래프로, 온도 보다는 산화도에 따른 회복률에 큰 차이가 있다.Referring to FIG. 5, the method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to the present invention is a graph showing the recovery rate of sheet resistance according to the degree of oxidation according to temperature. have.

즉, 산화도에 따라 500℃의 및 900℃의 온도로 각각 30분간 어닐링 수행 시 산화도가 높을수록 어닐링에 따른 면저항의 회복률이 커지고, 낮은 산화도에서는 어닐링에 따른 면저항의 회복률이 낮다.That is, when annealing is performed for 30 minutes at 500°C and 900°C, respectively, depending on the degree of oxidation, the higher the degree of oxidation, the greater the recovery rate of sheet resistance due to annealing, and the lower the recovery rate of the sheet resistance due to annealing at a low degree of oxidation.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법은 500℃ 및 900℃의 온도로 30분간 어닐링을 수행하였고, 산화도에 따른 회복률에 차이가 있다.Referring to FIG. 6, in the method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to the present invention, annealing was performed at 500°C and 900°C for 30 minutes, and there is a difference in recovery rate depending on the degree of oxidation.

즉, 높은 산화도의 맥신필름과 낮은 산화도의 맥신필름의 경우 동일한 조건에서 어닐링을 수행하면 높은 산화도의 맥신필름의 면저항비의 감소도가 낮은 산화도의 맥신필름의 면저항비 보다 높게 된다.That is, in the case of a Maxine film with a high oxidation degree and a Maxine film with a low oxidation degree, if annealing is performed under the same conditions, the reduction in the sheet resistance ratio of the Maxine film with a high oxidation degree becomes higher than that of the Maxine film with a low oxidation degree.

도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법은 500℃의 온도로 30분간 또는 900℃의 온도로 10분간 수차례 어닐링을 수행하였다. 초기의 산화된 맥신필름은 면저항비가 감소되었으나, 이 후 수차례 실시한 어닐링은 면저항비가 감소되지 않고 소폭 증가되었다.Referring to FIG. 7, in the method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to the present invention, annealing was performed several times at 500°C for 30 minutes or 900°C for 10 minutes. In the initial oxidized Maxine film, the sheet resistance ratio decreased, but the annealing performed several times after that did not decrease the sheet resistance ratio and increased slightly.

결과적으로, 상기 실험데이터를 종합한 도 8을 살펴보면, 맥신필름은 과도한 어닐링 시간과 반복적인 어닐링은 전기적 특성을 감소시키고, 면저항비를 증가시킨다. 따라서, 800℃ 내지 1000℃의 온도에서 20분 내지 40분의 시간동안 1회 어닐링을 수행하는 것이 상기 맥신필름의 전기적 특성을 회복하고, 면저항비를 감소시킬 수 있다.As a result, referring to FIG. 8 in which the experimental data are summarized, excessive annealing time and repetitive annealing in Maxine film reduce electrical properties and increase sheet resistance ratio. Accordingly, performing annealing once at a temperature of 800° C. to 1000° C. for a period of 20 to 40 minutes restores the electrical properties of the Maxine film and reduces the sheet resistance ratio.

도 9를 참조하면, 상온에서 보관된 맥신필름은 표면에 -O, -OH, -F 등의 다수의 작용기가 결합되는데 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법을 통해 산화 및 환원작용을 거친 맥신필름은 표면의 플루오린(-F)의 비율을 감소킬 수 있다.Referring to FIG. 9, the Maxine film stored at room temperature has multiple functional groups such as -O, -OH, and -F bonded to the surface, and oxidation and reduction actions are performed through a method of recovering electrical properties of a two-dimensional material and improving oxidation stability. Coarse Maxine film can reduce the proportion of fluorine (-F) on the surface.

플루오린기의 경우 맥신의 박리를 위한 산처리시(LiF, HF) 표면에 결합되는 작용기로, 맥신표면에 결합된 플루오린은 5eV 가량의 일함수를 갖게 되는데 이러한 플루오린기로 인해 맥신이 유기발광다이오드 등과 같은 전극으로 사용되는 경우 전자의 주입을 제한할 수 있다. In the case of a fluorine group, it is a functional group that binds to the surface during acid treatment (LiF, HF) for exfoliation of Maxine, and fluorine bound to the surface of Maxine has a work function of about 5 eV. When used as an electrode such as, the injection of electrons may be restricted.

따라서, 맥신필름의 산처리 시 표면에 결합된 다양한 작용기(-O, -OH, -F 등)들 중 플루오린기를 고온어닐링방법을 통해 맥신필름의 표면으로부터 결합을 해제시킴으로써, 맥신필름을 전극으로 사용 시 플루오린기가 전자의 주입을 제한하는 것을 방지할 수 있다.Therefore, during the acid treatment of Maxine film, the fluorine group among various functional groups (-O, -OH, -F, etc.) bound to the surface is released from the surface of the Maxine film through a high-temperature annealing method, so that the Maxine film is used as an electrode. When used, fluorine groups can be prevented from restricting the injection of electrons.

도 10을 참조하면, 수소 어닐링이 적용 및 비적용된 맥신필름의 산화도를 비교한 그래프로 수증기가 포함된 70도 오븐에서 맥신필름의 산화를 진행한 것으로, 수소 어닐링된 맥신필름(붉은색 실선)은 900℃의 온도에서 30분간 어닐링을 수행한 후 산화가 촉진되는 환경에 노출되어도 산화가 거의 발생되지 않지만, 수소 어닐링이 적용되지 않은 맥신필름(검은색 실선)은 산화되었다. Referring to FIG. 10, as a graph comparing the degree of oxidation of Maxine films to which hydrogen annealing was applied and not applied, the oxidation of Maxine film was proceeded in an oven at 70 degrees containing water vapor, and hydrogen annealed Maxine film (red solid line) After performing annealing at 900°C for 30 minutes, oxidation hardly occurred even when exposed to an environment that promotes oxidation, but the Maxine film (black solid line) to which hydrogen annealing was not applied was oxidized.

즉, 수소 어닐링을 통해 맥신필름은 견고한 네트워크를 형성하여 면저항이 60시간 경과되어도 초기값과 비교하여 변화가 크지 않고, 이는 산소 및 수분의 침투를 막아 산화를 방지하는 역할을 수행하지만, 수소 어닐링이 적용되지 않은 맥신필름은 면저항이 60시간 경과된 후 초기값과 비교하여 1126배까지 증가되었는데 이는 산소 및 수분의 침투를 허용하여 급격히 산화가 진행되었음을 의미한다.In other words, through hydrogen annealing, the Maxine film forms a solid network, and the sheet resistance does not change significantly compared to the initial value even after 60 hours elapsed, which prevents the penetration of oxygen and moisture to prevent oxidation, but hydrogen annealing In the unapplied Maxine film, the sheet resistance increased by 1126 times compared to the initial value after 60 hours elapsed, which means that the oxidation proceeded rapidly by allowing the penetration of oxygen and moisture.

도 11을 참조하면, 수소 어닐링이 적용 및 비적용된 맥신필름을 주사전자현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)으로 확대하여 산화도를 비교하였다.Referring to FIG. 11, a Maxine film to which hydrogen annealing was applied and not applied was enlarged with a Scanning Electron Microscope (SEM) to compare the degree of oxidation.

수소 어닐링이 적용된 맥신필름(상단)은 표면에 견고한 네트워크가 형성되있으나, 수소 어닐링이 비적용된 맥신필름(하단)은 표면산화에 의해서 다공성으로 변화되었다. 따라서, 수소 어닐링이 적용된 맥신필름은 산소, 수분의 침투로 인해 산화되는것에 저항성이 있어 산화를 방지할 수 있다.The Maxine film to which hydrogen annealing was applied (top) had a solid network formed on the surface, but the Maxine film to which hydrogen annealing was not applied (bottom) was changed to porosity by surface oxidation. Therefore, the Maxine film to which hydrogen annealing has been applied is resistant to oxidation due to the penetration of oxygen and moisture, and thus oxidation can be prevented.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 고온 어닐링에 의한 이산화타이타늄의 Counts/s와 Binding Energy와의 관계를 도시한 그래프이다.12 is a graph showing the relationship between Counts/s of titanium dioxide and Binding Energy of titanium dioxide by high temperature annealing in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 상기에서 언급한 바와 같이 산화된 맥신필름의 경우 어닐링을 수행하면 산화된 맥신필름의 면저항비가 회복된다. 이러한 산화된 맥신필름의 면저항비의 회복은 도 12를 참조하면, 열처리 진행전(a)와 열처리 진행후(b)를 비교하면 고온 어닐링에 의해 이산화타이타늄의 피크비율이 감소하게 되고, 이는 상기 이산화타이타늄의 환원을 통해 상기 맥신필름의 면저항비가 회복된다.Referring to FIG. 6, in the case of the oxidized maxine film as mentioned above, when annealing is performed, the sheet resistance ratio of the oxidized maxine film is recovered. As for the recovery of the sheet resistance ratio of the oxidized Maxine film, referring to FIG. 12, when comparing before (a) and after (b) heat treatment, the peak ratio of titanium dioxide decreases due to high-temperature annealing. The sheet resistance ratio of the Maxine film is recovered through the reduction of titanium.

즉, 상기 맥신필름의 산화과정을 통해 이산화타이타늄이 생성되고, 상기 생성된 이산화타이타늄은 수소와의 고온어닐링을 통해 환원됨으로써, 상기 맥신필름의 면저항비가 회복된다.That is, titanium dioxide is generated through the oxidation process of the Maxine film, and the generated titanium dioxide is reduced through high-temperature annealing with hydrogen, thereby recovering the sheet resistance ratio of the Maxine film.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화된 맥신필름의 어닐링을 통한 온도와 시간 및 면저항비의 관계를 도시한 그래프이다.13 is a graph showing the relationship between temperature, time, and sheet resistance ratio through annealing of an oxidized Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.

도 13을 참조하면, 맥신필름을 산화되기 쉬운 70℃의 습도 100%의 환경에 노출시키고 이에 따른 열처리를 안한 경우(검은선), 300℃에 30분간 어닐링을 수행한 경우(녹색), 500℃에 30분간 어닐링을 수행한 경우(파란색), 900℃에 30분간 어닐링을 수행한 경우(붉은색)와 같이 실험했을 때, 어닐링을 수행하지 않은 경우 면저항비가 급속도록 증가되었지만 온도가 증가될수록 면저항비가 일정하게 유지되므로, 전기적 특성 또한 일정하게 유지시킬 수 있다.Referring to FIG. 13, when the Maxine film is exposed to an environment of 70°C and 100% humidity, which is prone to oxidation, and the heat treatment is not performed accordingly (black line), when annealing is performed at 300°C for 30 minutes (green), 500°C. When annealing was performed for 30 minutes (blue), annealing at 900°C for 30 minutes (red), the sheet resistance ratio rapidly increased when the annealing was not performed, but the sheet resistance ratio increased as the temperature increased. Since it is kept constant, electrical characteristics can also be kept constant.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름을 높은 습도에 노출시켰을 때 수분과의 접촉각의 관계를 도시한 그래프이다.14 is a view of a contact angle with moisture when a Maxine film on which annealing was not performed and a Maxine film on which annealing was performed are exposed to high humidity in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing the relationship.

도 14를 참조하면, 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름(a, b)과 어닐링이 수행된 맥신필름(c, d)을 습도 100%의 환경에 노출시켜 1분이 경과(b, d)된 후 수분과의 접촉각을 측정하면, 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름의 경우 초기에는 물방울과 44도의 접촉각을 갖다가 수분이 내부로 급속히 스며들어가면서 물방울과의 접촉각이 10도로 낮아지게 되고, 900℃로 수소와 함께 어닐링이 수행된 맥신필름의 경우 초기와 1분이 경과된 후 물방울과의 접촉각이 42도를 유지하게 된다.Referring to FIG. 14, moisture after 1 minute elapses (b, d) by exposing the maxine films (a, b) to which annealing was not performed and the maxine films (c, d) to which the annealing was performed to an environment of 100% humidity. When measuring the contact angle with the water droplets, in the case of Maxine film without annealing, the initial contact angle with the water droplets is 44 degrees, and then the contact angle with the water droplets decreases by 10 degrees as moisture rapidly penetrates into the interior. In the case of Maxine film that has been annealed, the contact angle with the water droplets is maintained at 42 degrees after the initial period and 1 minute elapse.

즉, 수소와 함께 어닐링을 수행함으로써, 상기 맥신필름의 표면에 견고한 네트워크가 형성되어 어닐링을 수행하기 전 다공의 구조에서 다공이 사라진 구조로 변하게 되고, 이로써, 수분 및 산소의 침투를 방지할 수 있다.That is, by performing annealing with hydrogen, a solid network is formed on the surface of the Maxine film, and the structure changes from a porous structure to a structure in which the pores have disappeared before the annealing is performed, thereby preventing the penetration of moisture and oxygen. .

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화되지 않은 맥신필름과 산화된 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름의 전기적 특성 및 히터 특성의 차이를 도시한 그래프이다.15 illustrates the difference between electrical properties and heater properties of an unoxidized Maxine film, an oxidized Maxine film, and an annealed Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. It is a graph shown.

도 15를 참조하면, 산화되지 않은 맥신필름(a), 산화된 맥신필름(b) 및 수소분위기에서 어닐링을 수행한 맥신필름(c)의 온도와 시간에 따른 전기적 특성 및 히터 특성이 맥신필름이 산화되었을 때(b)는 감소되고, 수소분위기 및 900℃로 어닐링을 다시 수행한 맥신필름(c)의 경우 전기적 특성 및 히터 특성이 회복된다.Referring to FIG. 15, the electrical properties and heater properties according to temperature and time of the non-oxidized Maxine film (a), the oxidized Maxine film (b), and the Maxine film (c) subjected to annealing in a hydrogen atmosphere are When oxidized (b) is reduced, and in the case of Maxine film (c), which has been annealed again in a hydrogen atmosphere and 900°C, electrical properties and heater properties are restored.

따라서, 산화된 맥신필름을 수소분위기에서 어닐링을 수행함으로써, 전기적 특성 및 히터 특성을 회복시킬 수 있다.Therefore, by performing annealing on the oxidized Maxine film in a hydrogen atmosphere, electrical characteristics and heater characteristics can be restored.

도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화되지 않은 맥신필름과 산화된 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름의 전압에 따른 히터특성을 도시한 그래프이다.16 is a diagram illustrating heater characteristics according to voltages of an unoxidized Maxine film, an oxidized Maxine film, and an annealing Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. It is a graph.

도 16을 참조하면, 산화되지 않은 맥신필름과 산화된 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름은 전압(10V, 15V, 20V 및 25V)에 따라 히터특성이 변화되는데 산화된 맥신필름의 경우 히터특성이 산화되지 않은 맥신필름보다 감소하게 된다.Referring to FIG. 16, the heater characteristics of the non-oxidized maxine film, the oxidized maxine film, and the annealed maxine film change according to voltages (10V, 15V, 20V, and 25V). It is less than that of unoxidized Maxine film

이때, 산화된 맥신필름을 수소분위기에서 900℃로 어닐링을 수행하는 경우 히터특성이 다시 증가하게 된다.At this time, when the oxidized Maxine film is annealed at 900°C in a hydrogen atmosphere, the heater characteristics are increased again.

도 17은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화되지 않은 맥신필름과 산화된 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름의 면저항비와 히터특성의 관계를 도시한 그래프이다.FIG. 17 illustrates the relationship between sheet resistance ratio and heater characteristics of an oxidized Maxine film, an oxidized Maxine film, and an annealed Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. It is a graph shown.

도 17을 참조하면, 산화되지 않은 맥신필름의 면저항비는 65.3ohm/sq이고 이를 산화시켜 면저항비를 95.5ohm/sq까지 증가된 경우 히터특성은 감소하게 된다.Referring to FIG. 17, the sheet resistance ratio of the non-oxidized Maxine film is 65.3 ohm/sq, and when the sheet resistance ratio is increased to 95.5 ohm/sq by oxidizing it, the heater characteristics decrease.

이때, 산화된 맥신필름을 수소분위기에서 어닐링을 수행한 경우 면저항비가 68.5ohm/sq로 감소되고, 히터특성도 증가하게 된다.At this time, when the oxidized Maxine film is annealed in a hydrogen atmosphere, the sheet resistance ratio is reduced to 68.5 ohm/sq, and the heater characteristics are also increased.

또한, 산화된 맥신필름이 높은 값으로 산화되어 면저항비가 990.1ohm/sq까지 증가되어 히터특성이 감소된 경우, 산화된 맥신필름을 수소분위기에서 어닐링을 수행함으로써, 다시 면저항비가 일정부분까지 감소되고 히터특성 또한 회복할 수 있다.In addition, when the oxidized Maxine film is oxidized to a high value, the sheet resistance ratio is increased to 990.1 ohm/sq, and the heater characteristics are reduced, by performing annealing the oxidized Maxine film in a hydrogen atmosphere, the sheet resistance ratio is reduced to a certain part and the heater Traits can also be restored.

따라서, 산화된 맥신필름은 수소분위기에서 어닐링을 수행함으로써, 면저항비 및 히터특성을 회복할 수 있다.Therefore, the oxidized Maxine film can recover the sheet resistance ratio and heater characteristics by performing annealing in a hydrogen atmosphere.

도 18은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 산화되지 않은 맥신필름과 어닐링이 수행된 맥신필름의 면저항비와 히터특성의 관계를 도시한 그래프이다.18 is a graph showing the relationship between the sheet resistance ratio and the heater characteristics of the non-oxidized Maxine film and the annealed Maxine film in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.

도 18을 참조하면, 산화되지 않은 맥신필름과 900℃ 및 수소분위기에서 어닐링이 수행된 맥신필름이 동일한 유사한 면저항을 갖거나 어닐링이 수행된 맥신필름이 산화되지 않은 맥신필름 보다 높은 면저항을 가져도 수소분위기에서 어닐링이 수행된 맥신필름이 더 높은 히터특성을 나타낸다.Referring to FIG. 18, even if the unoxidized Maxine film and the Maxine film annealed in a hydrogen atmosphere at 900°C have the same similar sheet resistance, or the annealing Maxine film has a higher sheet resistance than the non-oxidized Maxine film, hydrogen Maxine film, which was annealed in an atmosphere, exhibits higher heater characteristics.

도 19는 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름 및 어닐링이 수행된 맥신필름의 면저항 및 히터특성의 관계를 도시한 그래프이다.19 is a graph showing the relationship between sheet resistance and heater characteristics of a Maxine film that has not been annealed and a Maxine film that has been annealed in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention. .

도 19를 참조하면, 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름(a, b) 및 어닐링이 수행된 맥신필름(c, d)을 70℃ 및 습도 100%의 환경에 24시간동안 노출(b, d)시키면, 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름(b)은 면저항이 크게 증가되었지만 어닐링이 수행된 맥신필름(d)은 면저항이 크게 증가되지 않았고, 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름(b)은 히터특성이 크게 감소되었지만 어닐링이 수행된 맥신필름(d)은 히터특성이 크게 감소되지 않았다.Referring to FIG. 19, when the maxine films (a, b) that have not been annealed and the maxine films (c, d) that have been annealed are exposed to an environment of 70° C. and 100% humidity for 24 hours (b, d) , The sheet resistance of the Maxine film (b) without annealing was significantly increased, but the sheet resistance of the Maxine film (d) with the annealing was not significantly increased, and the heater characteristic of the Maxine film (b) without annealing was significantly reduced. However, the heater characteristics were not significantly reduced in the annealed Maxine film (d).

또한, 온도에 따른 색변화를 살펴보면, 어닐링이 수행되지 않은 맥신필름(a, b)은 70℃ 및 습도 100%의 환경에 24시간동안 노출되어 온도의 감소에 따라 색상이 변화되었으나, 어닐링이 수행된 맥신필름(c, d)은 70℃ 및 습도 100%의 환경에 24시간동안 노출에도 색상의 변화가 크지 않다.In addition, looking at the color change according to temperature, Maxine films (a, b) that were not annealed were exposed to an environment of 70°C and 100% humidity for 24 hours, and the color changed as the temperature decreased, but annealing was performed. The resulting Maxine films (c, d) did not show a significant change in color even when exposed to an environment of 70° C. and 100% humidity for 24 hours.

따라서, 수소분위기에서 맥신필름에 어닐링을 수행함으로써, 면저항 및 히터특성을 일정하게 유지할 수 있고, 산화된 맥신필름을 수소분위기에서 맥신필름에 어닐링을 수행함으로써, 면저항 및 히터특성을 일정 수준으로 회복시킬 수 있다.Therefore, by performing annealing on the Maxine film in a hydrogen atmosphere, the sheet resistance and heater characteristics can be kept constant, and the sheet resistance and heater properties can be restored to a certain level by annealing the oxidized Maxine film to the Maxine film in a hydrogen atmosphere. I can.

도 20은 본 발명의 일실시예에 따른 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법의 수소분위기에 따른 맥신필름의 면저항을 그래프이다.20 is a graph showing sheet resistance of a Maxine film according to a hydrogen atmosphere in a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material according to an embodiment of the present invention.

도 20은 참조하면, 산화되지 않은 맥신필름과 산화된 맥신필름을 수소분위기 또는 수소가 없는 조건에서 어닐링을 수행할 경우, 수소가 없는 조건에서 어닐링이 수행된 맥신필름은 수소분위기에서 어닐링이 수행된 맥신필름에 비해 면저항이 높은 값을 나타낸다. 따라서, 맥신필름이 산화되어 면저항이 상승되었을 때, 수소분위기에서 어닐링을 수행하는 경우 면저항 회복 효과가 더욱 커진다.Referring to FIG. 20, when annealing an unoxidized Maxine film and an oxidized Maxine film in a hydrogen atmosphere or a condition in the absence of hydrogen, the annealing was performed in a hydrogen atmosphere. The sheet resistance is higher than that of Maxine film. Therefore, when the sheet resistance is increased due to oxidation of the Maxine film, the sheet resistance recovery effect is further increased when annealing is performed in a hydrogen atmosphere.

또한, 산화되지 않은 맥신필름을 수소분위기 또는 수소가 없는 조건에서 어닐링을 수행할 경우, 수소가 없는 조건에서 어닐링을 수행한 경우도 어닐링을 수행하지 않은 맥신필름보다 면저항이 낮게 유지되지만, 수소분위기에서 어닐링을 수행할 경우 보다 낮은 면저항을 유지할 수 있다.In addition, when annealing an unoxidized Maxine film in a hydrogen atmosphere or without hydrogen, the sheet resistance is kept lower than that of a Maxine film without annealing even when annealing is performed in a hydrogen atmosphere, but in a hydrogen atmosphere. When annealing is performed, a lower sheet resistance can be maintained.

따라서, 어닐링을 수행함으로써 소정의 산화 저항성이 생기지만 수소분위기에서 어닐링을 수행하여 더욱 높은 산화 저항성을 가질 수 있다.Accordingly, a predetermined oxidation resistance is generated by performing annealing, but higher oxidation resistance can be obtained by performing annealing in a hydrogen atmosphere.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustrative purposes only, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later, and all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (13)

(a)이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액을 준비하는 단계;
(b)상기 준비된 맥신용액을 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름으로 형성시키는 단계;
(c)상기 형성된 맥신필름을 상온에 보관하는 단계;
(d)상기 상온 보관을 통해 산화된 맥신필름을 사용하기 위해 진공장비 내에 배치시키는 단계;
(e)상기 맥신필름이 배치된 진공장비 내에 수소가스를 주입하는 단계; 및
(f)상기 주입된 수소가스에 노출된 맥신필름의 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키도록 상기 맥신필름을 어닐링시키는 단계; 를 포함하며,
상기 맥신필름은 900℃의 온도에서 30분간 어닐링을 수행하여 면저항값이 초기값과 비교하여 3.1배 이하를 유지하도록 함으로써 상기 맥신필름은 어닐링을 통해 표면에 견고한 네트워크를 형성하여 산소 및 수분의 침투를 막하 산화를 방지하는 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.(a) preparing a Maxine solution consisting of a two-dimensional transition metal carbide and a transition metal carbonitride;
(b) forming the prepared Maxine solution into a Maxine film composed of a film-type composite material;
(c) storing the formed Maxine film at room temperature;
(d) placing it in a vacuum equipment to use the maxine film oxidized through the room temperature storage;
(e) injecting hydrogen gas into the vacuum equipment in which the Maxine film is disposed; And
(f) annealing the Maxine film to restore the electrical properties of the Maxine film exposed to the injected hydrogen gas to a level before oxidation; Including,
The Maxine film is annealed at a temperature of 900°C for 30 minutes to maintain a sheet resistance value of 3.1 times or less compared to the initial value, so that the Maxine film forms a solid network on the surface through annealing to prevent penetration of oxygen and moisture. A method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material, comprising preventing sub-film oxidation. 제 1 항에 있어서, 상기 맥신용액은 Ti2C, Ti3C2, V2C, Nb2C, (Ti0.5, Nb0.5)2CTx, Ti3CN, (V0.5, Cr0.5)3C2, Ta4C3 및 Nb4C3 중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.The method of claim 1, wherein the Maxine solution is Ti 2 C, Ti 3 C 2 , V 2 C, Nb 2 C, (Ti 0.5 , Nb 0.5 ) 2 CT x , Ti 3 CN, (V 0.5 , Cr 0.5 ) 3 C 2 , Ta 4 C 3 and Nb 4 C 3 A method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of two-dimensional materials. 제 2 항에 있어서, 상기 맥신용액은 Mn+1Xn의 화학식으로 이루진 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.3. The method of claim 2, wherein the Maxine solution is made of a formula of M n + 1 X n . 제 3 항에 있어서, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 M은 앞전이금속인 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.The method of claim 3, wherein M in the formula of M n + 1 X n is a front transition metal. 제 4 항에 있어서, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 X는 탄소 및 질소 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.The method of claim 4, wherein X in the formula of M n + 1 X n includes at least one of carbon and nitrogen. 제 5 항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
상기 맥신용액은 스핀코팅, 드롭캐스트, 감압여과 방식을 통해 필름형태로 제조된 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.The method of claim 5, wherein in step (b),
The Maxine solution is a method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material, characterized in that it is prepared in the form of a film through spin coating, drop cast, and vacuum filtration. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 (f) 단계를 통해 어닐링된 맥신필름의 면저항값과 (b) 단계를 통해 형성된 맥신필름의 면저항값의 비율은 0.9 내지 1.2의 비를 갖는 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.The two-dimensional material according to claim 1, wherein a ratio of the sheet resistance value of the Maxine film annealed through step (f) and the sheet resistance value of the Maxine film formed through step (b) has a ratio of 0.9 to 1.2. Recovery of electrical properties and improvement of oxidation stability. 제 8 항에 있어서, 상기 맥신필름의 표면에 결합된 작용기는 산화 및 환원작용을 통해 플루오린의 비율이 감소되는 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.[9] The method of claim 8, wherein the ratio of fluorine is reduced through oxidation and reduction of the functional groups bound to the surface of the Maxine film. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 진공장비는,
중공의 원통형상으로 형성된 바디부;
상기 바디부의 내부에는 상기 맥신필름이 상단에 배치되도록 구비된 석영관;
상기 석영관의 상단에 배치된 맥신필름이 상기 수소가스에 노출되도록 상기 바디부의 일측 하단에는 상기 수소가스가 공급되도록 구비된 가스공급부;
상기 가스공급부로부터 공급된 상기 수소가스가 상기 바디부의 내부에 유동되어 상기 맥신필름과 접촉된 후 외부로 배출되도록 상기 바디부의 타측 끝단에 구비된 가스배출부; 및
상기 맥신필름이 어닐링되도록 상기 석영관이 배치된 상기 바디부의 측벽을 감싸도록 배치되어 고온으로 가열하는 어닐링부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법.The method of claim 1, wherein the vacuum equipment,
A body portion formed in a hollow cylindrical shape;
A quartz tube provided so that the Maxine film is disposed on an upper end of the body part;
A gas supply unit provided to supply the hydrogen gas at one lower end of the body unit so that the maxine film disposed on the upper end of the quartz tube is exposed to the hydrogen gas;
A gas discharge part provided at the other end of the body part so that the hydrogen gas supplied from the gas supply part flows inside the body part and is discharged to the outside after contacting the Maxine film; And
An annealing unit disposed to surround a sidewall of the body portion on which the quartz tube is disposed so that the maxine film is annealed and heated to a high temperature;
A method for recovering electrical properties and improving oxidation stability of a two-dimensional material comprising a. 제 1 내지 제6항 및 제8, 9, 12항 중 어느 한 항에 따른, 상기 2차원 물질의 전기적 특성 회복 및 산화 안정성 개선 방법을 통해 형성된 맥신필름을 통해 전극재료로 구성된 것을 특징으로 하는 맥신소자.Maxine, characterized in that it is composed of an electrode material through a Maxine film formed through the method of recovering electrical properties and improving oxidation stability of the two-dimensional material according to any one of claims 1 to 6 and 8, 9, 12. device.
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