KR20170112908A - Manufacturing method of graphene - Google Patents
Manufacturing method of graphene Download PDFInfo
- Publication number
- KR20170112908A KR20170112908A KR1020160107806A KR20160107806A KR20170112908A KR 20170112908 A KR20170112908 A KR 20170112908A KR 1020160107806 A KR1020160107806 A KR 1020160107806A KR 20160107806 A KR20160107806 A KR 20160107806A KR 20170112908 A KR20170112908 A KR 20170112908A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- graphene
- pattern
- forming
- growth substrate
- laser
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 269
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 256
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010951 brass Substances 0.000 claims description 4
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- -1 Baux Substances 0.000 claims description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 38
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 12
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 10
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 3
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N cyclopentadiene Chemical compound C1C=CC=C1 ZSWFCLXCOIISFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000570 Cupronickel Inorganic materials 0.000 description 1
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000001289 rapid thermal chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/15—Nano-sized carbon materials
- C01B32/182—Graphene
- C01B32/184—Preparation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic System
- H01L29/1606—Graphene
Abstract
그래핀의 도메인 크기 및 형상을 조절하여 고품질의 우수한 특성의 그래핀을 얻을 수 있는 그래핀 제조방법이 제안된다. 본 발명에 따른 그래핀 제조방법은 그래핀 성장기판에 그래핀 형성용 패턴을 형성하는 그래핀패턴형성단계; 및 그래핀 형성용 패턴이 형성된 그래핀 성장기판 상에 그래핀층을 형성하는 그래핀형성단계;를 포함한다.
There is proposed a graphene manufacturing method capable of obtaining graphene of high quality and excellent characteristics by adjusting the domain size and shape of the graphene. A graphene fabrication method according to the present invention includes: a graphene pattern formation step of forming a graphene formation pattern on a graphene growth substrate; And a graphene forming step of forming a graphene layer on a graphene growth substrate having a pattern for forming graphene formed thereon.
Description
본 발명은 그래핀 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 그래핀의 도메인 크기 및 형상을 조절하여 고품질의 우수한 특성의 그래핀을 얻을 수 있는 그래핀 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a graphene manufacturing method, and more particularly, to a graphene manufacturing method capable of obtaining graphene of high quality and excellent characteristics by controlling the domain size and shape of graphene.
최근 각광받고 있는 그래핀(Graphene)은 유연하고 전기 전도도가 매우 높으며 투명하기 때문에, 투명하고 휘어지는 전극으로 사용하거나 전자 소자에서 전자 수송층과 같은 전자 전송 물질로 활용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. Graphene, which has recently been spotlighted, is flexible and has high electrical conductivity and is transparent. Therefore, studies are actively conducted to use it as a transparent and flexible electrode or as an electron transfer material such as an electron transport layer in an electronic device.
그래핀 기반의 필름의 대량 생산을 위해서는 그래핀을 합성함에 있어 온도, 합성 속도, 대면적 합성 가능 여부 등과 같은 기준들이 고려되어야 한다. 이와 관련하여, 종래 그래핀을 합성하는 방법은 다양할 수 있으나, 통상적으로는 박리법(일명 스카치 테치프법) 또는 금속 촉매상에 그래핀을 직접 성장시키는 직접성장법이 이용되고 있다. For mass-production of graphene-based films, standards such as temperature, synthesis rate, and ability to synthesize large areas must be taken into account when synthesizing graphene. Conventionally, a direct growth method in which graphene is directly grown on a metal catalyst or a peeling method (aka Scotch Techeff method) is conventionally used, although conventional methods for synthesizing graphene may vary.
그런데, 박리법(exfolidation)의 경우에는, 기본적으로 우연에 기대하는 공정으로 스카치 테이프로 기판 위에 증착하는 과정에서 그래핀과 여러층의 그래파이트가 쉽게 부셔지면서 그래핀과 그래파이트 조각들이 기판위에 무질서하게 섞이는 문제점이 있었다. However, in the case of exfoliating, graphene and various layers of graphite are easily broken in the process of depositing onto a substrate with scotch tape, which is basically expected to happen by chance, and graphene and graphite pieces are mixed randomly on the substrate There was a problem.
직접성장법은 금속 촉매 상에 그래핀을 직접 성장시키는 방법의 경우에는 금속 촉매 상에 탄소 소스를 포함하는 반응소스를 공급하고 상압에서 열처리함으로써 그래핀을 성장시키게 된다. 이러한 직접성장법에 따르면, 대면적 그래핀을 비교적 고품질로 생산할 수 있다. In the case of the direct growth method of graphene on a metal catalyst, graphene is grown by supplying a reaction source containing a carbon source onto the metal catalyst and heat-treating it at normal pressure. According to this direct growth method, large area graphene can be produced with relatively high quality.
대면적 그래핀은 성장기판상에서 임의의 여러 지점에서 성장된 그래핀 조각들이 성장하다 합쳐져 하나의 그래핀층을 형성된다. 이렇게 형성된 대면적 그래핀은 그래핀 성장지점이 임의로 선택되므로 각각 성장된 그래핀 영역, 즉 그래핀의 도메인의 크기가 일정하지 않고, 다른 그래핀 도메인과 겹치는 부분에서 결함이 발생한다. Large-area graphene grows graphene pieces grown at arbitrary points on a growth substrate to form a single graphene layer. In the large-area graphenes thus formed, graphene growth points are arbitrarily selected, so that the sizes of the grown graphene regions, that is, the graphene domains are not constant, and defects occur at portions overlapping with other graphene domains.
도 1은 직접성장법에 의해 합성된 그래핀의 SEM이미지이다. 도 1을 참조하면, 그래핀 도메인의 경계(boundary)와 주름(wrinkle)을 확인할 수 있고, 선결함 및 점결함도 다수 존재하는 것을 알 수 있다. 이러한 그래핀 도메인간의 충돌로 인한 경계, 주름 및 점결함 들은 그래핀의 전기적 특성에 악영향을 미치게 된다. 1 is an SEM image of graphene synthesized by a direct growth method. Referring to FIG. 1, the boundary and wrinkle of the graphene domain can be confirmed, and it can be seen that there are many line defects and point defects. Boundaries, corrugations and point defects due to collisions between these graphene domains adversely affect the electrical properties of the graphene.
따라서, 그래핀 합성시 결함을 최소화하여 우수한 특성의 대면적 그래핀을 제조할 수 있는 기술개발에 대한 요청이 있다.Therefore, there is a demand for development of a technique capable of producing large-area graphene having excellent characteristics by minimizing defects during graphene synthesis.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 그래핀의 도메인 크기 및 형상을 조절하여 고품질의 우수한 특성의 그래핀을 얻을 수 있는 그래핀 제조방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a graphene manufacturing method which can obtain graphene of high quality and good quality by controlling the domain size and shape of graphene .
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 제조방법은 그래핀 성장기판에 그래핀 형성용 패턴을 형성하는 그래핀패턴형성단계; 및 그래핀 형성용 패턴이 형성된 그래핀 성장기판 상에 그래핀층을 형성하는 그래핀형성단계;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a graphene pattern, comprising: forming a graphene pattern on a graphene growth substrate; And a graphene forming step of forming a graphene layer on a graphene growth substrate having a pattern for forming graphene formed thereon.
그래핀 성장기판은 실리콘, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동, 청동, 백동, 스테인리스 스틸 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다. The graphene growth substrate is made of silicon, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Brass, , Stainless steel, and Ge, or an alloy thereof.
그래핀 형성용 패턴은 그래핀층의 성장이 억제되는 패턴일 수 있다. The pattern for graphene formation may be a pattern in which the growth of the graphene layer is suppressed.
그래핀패턴형성단계는 그래핀 성장기판을 광조사하여 수행되는 단계일 수 있다. 광조사는 IPL(Intensed Pulsed Light, 백색단파장) 및 레이저광 중 적어도 하나를 조사하여 수행될 수 있다. The graft pattern formation step may be performed by irradiating the graphene growth substrate with light. The light irradiation can be performed by irradiating at least one of IPL (Intensified Pulsed Light, white short wavelength) and laser light.
그래핀 형성용 패턴은 육각형 패턴이 반복되는 허니콤(honey) 패턴일 수 있다. The pattern for graphene formation may be a honey pattern in which a hexagonal pattern is repeated.
그래핀층은 그래핀 형성용 패턴과 동일한 형상의 도메인을 가질 수 있다. The graphene layer may have a domain in the same shape as the pattern for graphene formation.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 그래핀 성장기판에 그래핀 형성용 패턴을 형성하는 그래핀패턴형성단계; 및 그래핀 형성용 패턴이 형성된 그래핀 성장기판 상에 그래핀층을 형성하는 그래핀형성단계;를 포함하는 그래핀 제조방법에 따라 제조되고, 육각형 패턴이 반복되어 형성된 허니콤 패턴의 도메인을 갖는 그래핀이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a graphene pattern on a graphene growth substrate; And a graphene layer forming step of forming a graphene layer on a graphene growth substrate on which a pattern for forming graphene is formed, the graphene layer having a domain of a honeycomb pattern formed by repeating a hexagonal pattern A pin is provided.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 적어도 일표면에, 육각형 패턴이 반복되어 형성된 허니콤 형상을 갖는 그래핀 도메인을 제어하기 위한 그래핀 도메인 제어용 패턴이 형성된 그래핀 형성용 기판이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a graphene-forming substrate on which at least one surface is provided with a graphene domain control pattern for controlling a graphene domain having a honeycomb shape in which a hexagonal pattern is repeatedly formed.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 그래핀 성장기판의 상부에 그래핀 형성용 패턴에 대응하는 마스크를 위치시키는 단계; 및 마스크의 상부에서 광을 조사하는 단계;를 포함하는 그래핀 형성용 기판 제조방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device, comprising: positioning a mask corresponding to a pattern for graphening formation on a graphen growth substrate; And irradiating light at an upper portion of the mask.
광조사는 IPL(Intensed Pulsed Light, 백색단파장) 및 레이저광 중 적어도 하나를 조사하여 수행될 수 있는데, IPL(Intensed Pulsed Light, 백색단파장) 조사는 플래시 램프 또는 제논 램프를 이용하여 조사될 수 있고, 레이저광의 조사는 Nd:YAG 레이저, CO2 레이저, 아르곤 레이저, 엑시머 레이저 및 다이오드 레이저 중 선택된 어느 하나의 레이저를 이용하여 조사될 수 있다. The light irradiation can be performed by irradiating at least one of IPL (Intensified Pulsed Light) and laser light, wherein the IPL (Intensity Pulsed Light) irradiation can be irradiated using a flash lamp or a xenon lamp, The irradiation of the laser light can be performed using any one of a laser selected from an Nd: YAG laser, a CO2 laser, an argon laser, an excimer laser, and a diode laser.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 그래핀 제조방법을 이용하면, 효과적인 방법으로 그래핀의 도메인의 크기 및 형상을 조절할 수 있어서 그래핀의 결함을 최소화하여 우수한 특성의 그래핀을 제조할 수 있는 효과가 있다. As described above, by using the graphene manufacturing method according to the embodiments of the present invention, it is possible to control the size and shape of the domain of graphene by an effective method, thereby minimizing the defects of graphene, There is an effect that can be done.
도 1은 직접성장법에 의해 합성된 그래핀의 SEM이미지이다.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 형성용 기판 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 제조방법에 따라 N.M. 압연동박 상에 형성된 그래핀의 SEM이미지이고, 도 12는 그래핀패턴형성없이 N.M. 압연동박 상에 형성된 그래핀의 SEM이미지이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 제조방법에 따라 SRC 압연동박 상에 형성된 그래핀의 SEM이미지이고, 도 14는 그래핀패턴형성없이 SRC 압연동박 상에 형성된 그래핀의 SEM이미지이다. 1 is an SEM image of graphene synthesized by a direct growth method.
FIGS. 2 to 9 are views for explaining a method of manufacturing a graphene according to an embodiment of the present invention.
10 is a view provided in the description of a method of manufacturing a substrate for forming graphene according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an SEM image of graphene formed on an NM rolled copper foil according to an embodiment of the present invention, and FIG. 12 is an SEM image of graphene formed on an NM rolled copper foil without forming a graphene pattern .
13 is an SEM image of graphene formed on a SRC rolled copper foil according to an embodiment of the present invention, and Fig. 14 is an SEM image of graphene formed on an SRC rolled copper foil without forming a graphene pattern .
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 첨부된 도면에서 특정 패턴을 갖도록 도시되거나 소정두께를 갖는 구성요소가 있을 수 있으나, 이는 설명 또는 구별의 편의를 위한 것이므로 특정패턴 및 소정두께를 갖는다고 하여도 본 발명이 도시된 구성요소에 대한 특징만으로 한정되는 것은 아니다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the embodiments of the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention. It should be understood that while the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein, The present invention is not limited thereto.
본 발명에서 제조하고자 하는 그래핀은 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성하는 그래핀이 층 또는 시트 형태를 형성한 것이다. 그래핀층 내부에서 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 6원환을 형성하나, 그래핀층은 5 원환 또는 7 원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 특히, 그래핀의 도메인 경계에서 그래핀의 성장방향이 다른 경우, 각각의 도메인이 충돌하여 5원환이나 7원환을 형성하기로 하고 이러한 비규칙적 결정배열은 그래핀의 품질저하의 원인이 된다. 그래핀의 도메인이라는 용어는 그래핀이 성장하여 결정이 증가하게 되면서 수평팽창이 일어나는데, 어느 한 지점에서 형성된 그래핀과 이와 다른 지점에서 형성된 그래핀이 만나게 되면 만나는 지점에서 경계가 형성되고 경계내의 그래핀 영역을 도메인이라고 한다. The graphene to be produced in the present invention is a graphene in which a plurality of carbon atoms are covalently bonded to each other to form polycyclic aromatic molecules. The carbon atoms covalently bonded in the graphene layer form a 6-membered ring as a basic repeating unit, but the graphene layer may further include a 5-membered ring or a 7-membered ring. In particular, when the growth direction of graphene differs at the domain boundary of graphene, each domain collides to form a 5-membered or 7-membered ring, and this irregular crystal arrangement causes a deterioration of graphene quality. The term domain of graphene grows as graphene grows, causing a horizontal expansion. When a graphene formed at a point and graphene formed at a different point meet, a boundary is formed at the point where it meets. The pin area is called a domain.
그래핀은 서로 공유 결합된 탄소원자들(통상 sp2 결합)의 단일층으로서 보이게 된다. 그래핀은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5 원환 및/또는 7 원환의 함량에 따라 달라질 수 있다. 그래핀은 상술한 바와 같은 그래핀의 단일층으로 이루어질 수 있으나, 이들이 여러개 서로 적층되어 복수층을 형성하는 것도 가능하며, 통상 상기 그래핀의 측면 말단부는 수소원자로 포화될 수있다.Graphene appears to be a single layer of covalently bonded carbon atoms (usually sp2 bonds). The graphene may have a variety of structures, and such a structure may vary depending on the content of the five-membered ring and / or the seven-membered ring which may be contained in the graphene. The graphene may be formed of a single layer of graphene as described above, but it is also possible to form a plurality of layers by stacking a plurality of the graphenes. Usually, the side end portions of the graphene may be saturated with hydrogen atoms.
도 2 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다. 본 실시예에 따른 그래핀 제조방법은 그래핀 성장기판(110)에 그래핀 형성용 패턴(111)을 형성하는 그래핀패턴형성단계; 및 그래핀 형성용 패턴(111)이 형성된 그래핀 성장기판(110) 상에 그래핀층(120)을 형성하는 그래핀형성단계;를 포함한다. FIGS. 2 to 9 are views for explaining a method of manufacturing a graphene according to an embodiment of the present invention. The graphene fabrication method according to this embodiment includes a graphene pattern formation step of forming a
도 2를 참조하면, 그래핀 성장기판(110)에 먼저 그래핀 형성용 패턴(111)을 형성하는 그래핀패턴형성단계가 수행된다. Referring to FIG. 2, a graphene pattern forming step of forming a
그래핀 성장기판(110)은 그래핀을 성장시키기 위한 베이스(seed layer)로 기능하는 것으로, 특정 재료로 한정되지 않는다. 예를 들어 그래핀 성장기판(110)은 그래핀 성장기판은 실리콘, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동, 청동, 백동, 스테인리스 스틸 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함할 수 있다.The
그래핀 성장기판(110)은 그래핀의 성장을 용이하게 하기 위하여 탄소를 잘 흡착하는 촉매층(미도시)을 더 포함할 수 있다. 촉매층은 특정 재료로 한정되지 않으며, 그래핀 성장기판(110)과 동일 또는 상이한 물질로 형성될 수 있다. 한편, 상기 촉매층의 두께 역시 제한되지 않으며, 형태 역시 박막이나 후막일 수 있다.The
그래핀 형성용 패턴(111)은 그래핀을 형성하기 위한 패턴으로서, 그래핀 성장기판(110) 표면에 직접 형성된 패턴이다. 그래핀 성장기판(110) 상에 그래핀이 형성되는 경우, 그래핀 형성용 패턴(111)에 따라 형성되기 때문에 그래핀 형성용 패턴(111)은 합성하기 원하는 그래핀의 크기나 형상에 따라 형성될 수 있다. 그래핀은 전술한 바와 같이 6원환의 결정구조를 갖는 것이 가장 바람직하고, 이렇게 그래핀이 6원환 결정구조를 갖기 위해서는 가능하면 그래핀 도메인이 성장하면서 타 그래핀 도메인과 충돌할 때 직선으로 충돌하는 것이 바람직하다. 따라서, 도 3에서와 같이 그래핀 형성용 패턴(111)은 육각형 패턴이 반복하여 형성된 허니콤(honey) 패턴일 수 있다. 도 4에는 도 3의 A영역이 확대되어 나타나있다. The
이러한 그래핀 형성용 패턴(111)은 그래핀 성장기판에 광조사하여 형성될 수 있다. 그래핀 형성용 패턴(111) 형성시 그래핀 성장기판(110)에 다른 물질을 도포하여 패턴층을 더 형성하는 경우에는 두께가 매우 얇은 그래핀층에 영향을 미칠 수 있으므로 본 발명에서는 그래핀 성장기판(110) 자체를 광조사하여 광이 조사된 영역에서는 그래핀 성장기판(110)이 산화되어 그래핀의 성장을 억제할 수 있도록 하여 패턴화한다. This
광조사는 IPL(Intensed Pulsed Light, 백색단파장) 및 레이저광 중 적어도 하나를 조사하여 수행될 수 있다. IPL 조사를 통해 그래핀 성장기판(110)에 원하는 형상으로 패턴을 형성하게 된다. IPL은 350nm 내지 1200nm의 넓은 대역의 광을 의미하며, 플래시 램프 또는 제논 램프(xenon lamp)를 이용하여 조사할 수 있다. IPL 조사는 빠른 속도로 펄스 형식으로 광을 조사하여 기판을 손상시키지 않고 순간적으로 일부분만을 가열시킬 수 있는 장점을 갖는다. 또한, IPL은 특히 그래핀의 도메인 경계나 결함부위에 열을 집중시켜 단시간에 광조사가 수행될 수 있다. The light irradiation can be performed by irradiating at least one of IPL (Intensified Pulsed Light, white short wavelength) and laser light. The pattern is formed in the desired shape on the
레이저광의 조사는 Nd:YAG 레이저, CO2 레이저, 아르곤 레이저, 엑시머 레이저 및 다이오드 레이저 중 선택된 어느 하나의 레이저를 이용하여 조사될 수 있다. The irradiation of the laser light can be performed using any one of a laser selected from an Nd: YAG laser, a CO2 laser, an argon laser, an excimer laser, and a diode laser.
도 5에는 도 4의 B-B'의 단면이 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 그래핀 성장기판(110) 상에 광조사가 수행되어 V자 형태의 광조사부위가 형성된 것을 알 수 있고, 이러한 광조사부위는 도 4와 같은 육각형 형상의 그래핀 형성용 패턴(111)을 구성한다. Fig. 5 shows a cross section taken along the line B-B 'in Fig. Referring to FIG. 5, it can be seen that light irradiation is performed on the
이러한 육각형형상의 그래핀 형성용 패턴(111)이 형성된 그래핀 성장기판(110) 상에 그래핀층을 형성한다. 그래핀 성장기판(110) 상에 그래핀층(120)을 형성시키는 방법으로는 화학기상증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition)이 이용될 수 있다. 여기에서 상기 화학기상증착법은 고온화학기상증착(RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(ICP-CVD), 저압 화학기상증착(LPCVD), 상압화학기상증착(APCVD), 금속 유기화학기상증착(MOCVD) 또는 화학기상증착(PECVD) 등이 있다. A graphene layer is formed on the
상세하게는 그래핀 형성용 패턴(111)이 형성된 그래핀 성장기판(110)을 반응기에 넣은 후, 그래핀 성장기판(110)에 탄소 소스(carbon source)를 포함하는 반응가스를 공급하고 상압에서 열처리하여 그래핀을 성장시킴으로써 그래핀층(120)을 형성할 수 있다.The
여기에서 열처리 온도는 300℃ 내지 2,000℃ 일 수 있다. 이와 같이 그래핀 성장기판(110)을 고온 및 상압에서 탄소 소스와 반응시켜 적절한 양의 탄소가 그래핀 성장기판(110)에 녹아들어가거나 흡착되도록 하고, 이후 그래핀 성장기판(110)에 포함되던 탄소원자들이 표면에서 결정화됨으로써 그래핀 결정 구조를 형성하게 된다. Here, the heat treatment temperature may be 300 ° C to 2,000 ° C. The
한편, 상술한 공정에 있어 그래핀 성장기판(110)의 종류 및 두께(촉매층을 포함함), 반응시간, 냉각속도, 반응 가스 농도 등을 조절함으로써 그래핀층(120)의 층수를 조절할 수 있다.Meanwhile, the number of layers of the
카본 소스는 예를 들어 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔 등이 있을 수 있다.The carbon source may be, for example, carbon monoxide, carbon dioxide, methane, ethane, ethylene, ethanol, acetylene, propane, butane, butadiene, pentane, pentene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, benzene, toluene and the like.
탄소 소스를 포함하는 반응 가스를 기상으로 공급하면서, 온도를 제어할 수 있는 열원에 의해 열처리하면 탄소 소스에 존재하는 탄소 성분들이 결합하여 그래핀 성장기판(110) 표면에서 6 각형의 판상 구조를 형성하면서 그래핀이 합성된다. When a reaction gas containing a carbon source is supplied in a gas phase and heat treatment is performed by a heat source capable of controlling the temperature, carbon components present in the carbon source are combined to form a hexagonal plate-like structure on the surface of the
도 6(a)를 참조하면, 그래핀 형성용 패턴(111)내에서 그래핀 형성용 패턴(111)의 중심에서부터 그래핀 성장방향(121)에 따라 그래핀 형성용 패턴(111)까지 그래핀이 성장되는 것을 알 수 있다. 6A, graphening is performed from the center of the
이렇게 그래핀 형성용 패턴(111) 내에서 그래핀이 형성되면 도 6(b)와 같이 그래핀 형성용 패턴(111)에 의해 그래핀의 도메인의 형상이나 크기가 제어된다. 도 7을 참조하면, 그래핀 형성용 패턴(111)의 중심을 기준으로 그래핀 성장방향(121)에 따라 그래핀층(120)이 형성되었고, 그래핀 형성용 패턴(111) 영역에는 그래핀의 성장이 억제되었다. When the graphene is formed in the
도 8에는 도 6(b)에서 근접한 두개의 그래핀 도메인이 서로 만나게 되는 영역인 C영역이 확대되어 있다. 상부의 그래핀 도메인을 제1그래핀 도메인(122)이라 하고, 하부의 그래핀 도메인을 제2그래핀 도메인(123)이라면, 제1그래핀 도메인(122) 및 제2그래핀 도메인(123)가 성장하다 만나게 되는 그래핀 도메인 경계(124)가 형성된다. 도 7에서는 그래핀층(120)이 그래핀 형성용 패턴(111) 영역에는 형성되지 않는 것으로 도시하였으나, 이는 그래핀층(120)이 형성되지 않는다기 보다는 그래핀 형성용 패턴(111) 영역은 금속에의 광조사로 인하여 그래핀의 핵성장이 일어나지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, 그래핀층이 다층으로 구현되는 경우에는 성장된 그래핀이 그래핀 형성용 패턴(111) 영역을 덮는 경우가 발생될 수 있다. In Fig. 8, the region C where the two neighboring graphene domains meet with each other is enlarged in Fig. 6 (b). The
제1그래핀 도메인(122) 내부에는 그래핀 결정(125)이 6원환으로 위치하는데, 본 발명에 따른 그래핀 제조방법에 따르면, 그래핀 형성용 패턴(111)을 형성하여 그래핀 형성용 패턴(111) 내부에서 그래핀의 성장을 촉진하고 그래핀 형성용 패턴(111) 영역에서는 그래핀 성장을 억제하여 도 8에서와 같이 제1그래핀 도메인(122) 및 제2그래핀 도메인(123)이 만나는 경계가 수직선으로 만나게 될 수 있다. 따라서, 그래핀 도메인 경계(124)에서 그래핀 결정은 6원환일 가능성이 높고 5원환이나 7원환의 발생이 최소화되어 고품질 그래핀층 형성이 가능하다. In the
이렇게 형성된 그래핀층(120)이 형성된 그래핀(200) 도 9에 도시되어 있다. 각각의 그래핀 도메인은 육각형 형태로 구현되어 그래핀 형성용 패턴(111)의 형상이 전사된 모습을 보인다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 그래핀 성장기판에 그래핀 형성용 패턴을 형성하는 그래핀패턴형성단계; 및 그래핀 형성용 패턴이 형성된 그래핀 성장기판 상에 그래핀층을 형성하는 그래핀형성단계;를 포함하는 그래핀 제조방법에 따라 제조되고, 육각형 패턴이 반복되어 형성된 허니콤 패턴의 도메인을 갖는 그래핀이 제공된다. The
그래핀층(120) 형성 후에 그래핀 성장기판(110)은 제거될 수 있다. 그래핀 성장기판(110)의 제거는 그래핀 성장기판(110)를 선택적으로 제거하는 에칭용액이 담긴 챔버를 포함하는 롤투롤(Roll to Roll) 장치를 이용하여 이루어질 수 있다. 에칭용액은 그래핀 성장기판(110)의 종류에 따라 대응되어 선택될 수 있으며, 예로는 불화수소(HF), BOE(Buffered Oxide Etch), 염화 제2철(FeCl3) 용액, 또는 질산 제2철(Fe(NO3)3) 용액이 있다. After formation of the
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 형성용 기판 제조방법의 설명에 제공되는 도면이다. 본 실시예에 따르면, 그래핀 성장기판의 상부에 그래핀 형성용 패턴에 대응하는 마스크를 위치시키는 단계; 및 마스크의 상부에서 광을 조사하는 단계;를 포함하는 그래핀 형성용 기판 제조방법이 제공된다.10 is a view provided in the description of a method of manufacturing a substrate for forming graphene according to another embodiment of the present invention. According to this embodiment, a step of positioning a mask corresponding to the pattern for forming graphene on the top of the graphene growth substrate; And irradiating light at an upper portion of the mask.
그래핀 형성용 기판을 제조하기 위하여 그래핀 성장기판(110) 상에 그래핀 형성용 패턴(111)과 동일한 형상을 갖는 육각형 패턴이 반복되어 형성된 허니콤 형상을 갖는 마스크(140)가 위치하게 되고, 마스크(140)의 상부에서 광조사(150)를 수행하면, 그래핀 성장기판(110)에는 마스크(140)의 형태대로 광을 조사하여 그래핀 형성용 패턴(111)이 형성된다. A
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 적어도 일표면에, 육각형 패턴이 반복되어 형성된 허니콤 형상을 갖는, 그래핀 도메인을 제어하기 위한 그래핀 도메인 제어용 패턴이 형성된 그래핀 형성용 기판이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a graphene-forming substrate having formed thereon a pattern for graphene domain control for controlling a graphene domain, the honeycomb shape having a hexagonal pattern repeatedly formed on at least one surface thereof.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 제조방법에 따라 N.M. 압연동박 상에 형성된 그래핀의 SEM이미지이고, 도 12는 그래핀패턴형성없이 N.M. 압연동박 상에 형성된 그래핀의 SEM이미지이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 제조방법에 따라 SRC 압연동박 상에 형성된 그래핀의 SEM이미지이며, 도 14는 그래핀패턴형성없이 SRC 압연동박 상에 형성된 그래핀의 SEM이미지이다. 도 11 및 도 13에서의 N.M. 압연동박 및 SRC 압연동박 상에는 532nm Nd:YAG 레이저를 이용한 그래핀패턴이 생성되어 있다. 11 is a graph showing the results of a method of manufacturing graphene according to an embodiment of the present invention. FIG. 12 is an SEM image of graphene formed on a rolled copper foil, and FIG. 13 is an SEM image of the graphene formed on the SRC rolled copper foil according to the graphene manufacturing method according to an embodiment of the present invention, and Fig. 14 is an SEM image of the graphene formed on the rolled copper foil without forming the graphene pattern SEM image of the graphene formed on the SRC rolled copper foil. MI in Fig. 11 and Fig. A graphene pattern using a 532 nm Nd: YAG laser is generated on the rolled copper foil and the SRC rolled copper foil.
도 11을 참조하면, 그래핀 표면에 검게 표시된 부분이 그래핀이 성장된 부분으로서, 그래핀 도메인간의 경계나 주름 등의 결함이 보이지 않는다. 이에 반해 동일한 동박에 성장된 도 12의 그래핀 표면에는 그래핀 도메인간의 경계가 뚜렷이 보여 본 발명과 같이 동박의 표면에 패턴이 형성되지 않는 경우, 성장된 그래핀에 결함이 발생함을 알 수 있다. Referring to FIG. 11, the portion indicated by black on the graphene surface is a portion where graphene is grown, and no defects such as a boundary or wrinkle between graphene domains are seen. On the other hand, the boundary between the graphene domains is clearly visible on the graphene surface of FIG. 12 grown on the same copper foil. When the pattern is not formed on the surface of the copper foil as in the present invention, defects are generated in the grown graphene .
도 13에 도시된 그래핀의 경우에도 도 11의 그래핀과 유사하게, 그래핀 도메인간의 경계나 주름과 같은 결함없이 균일하게 그래핀이 성장한 것을 확인할 수 있으나, 동일한 동박에 형성된 그래핀의 표면이 도시된 도 14의 경우, 그래핀의 도메인 크기가 일정하지 않고, 도메인 경계와 함께 주름이 명확히 나타나 저품질 그래핀이 획득되었음을 알 수 있다. In the case of the graphene shown in FIG. 13, it can be confirmed that the graphenes uniformly grow without a defect such as a boundary or wrinkles between the graphene domains similar to the graphene of FIG. 11, In the case of FIG. 14, it can be seen that the domain size of the graphene is not constant and the low-quality graphene is obtained because the corrugation clearly appears along with the domain boundary.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에서 그래핀 형성용 패턴을 이용하여 그래핀을 성장시키고, 그래핀 형성용 패턴과 동일한 형상의 그래핀 도메인이 형성되어 그래핀 도메인의 형상 및 크기를 조절할 수 있어서 결함이나 손상이 최소화되어 높은 품질을 나타내는 그래핀을 얻을 수 있다. As described above, in the embodiments of the present invention, graphene is grown using a pattern for forming graphene, and a graphene domain having the same shape as the pattern for forming graphene is formed to control the shape and size of the graphene domain So that defects or damage are minimized, and graphene exhibiting high quality can be obtained.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
110
그래핀 성장기판
111
그래핀 형성용 패턴
121
그래핀 성장방향
120
그래핀층
122, 123
그래핀 도메인
124
그래핀 도메인 경계
125
그래핀 결정
140
마스크
150
광조사
200
그래핀110 graphene growth substrate
111 pattern for forming graphene
121 Grain growth direction
120 graphene layer
122, 123 grapin domain
124 graphene domain boundaries
125 graphene crystals
140 Mask
150 light irradiation
200 graphene
Claims (12)
상기 그래핀 형성용 패턴이 형성된 그래핀 성장기판 상에 그래핀층을 형성하는 그래핀형성단계;를 포함하는 그래핀 제조방법.A graphene pattern forming step of forming a pattern for graphene formation on a graphene growth substrate; And
And forming a graphene layer on the graphene growth substrate having the pattern for graphening formed thereon.
상기 그래핀 성장기판은
실리콘, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, 황동, 청동, 백동, 스테인리스 스틸 및 Ge로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 이들의 합금을 포함하는 것인 그래핀 제조방법.The method according to claim 1,
The graphene growth substrate
Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Brass, Brass, Baux, Stainless Steel and Ge ≪ / RTI > or an alloy thereof.
상기 그래핀 형성용 패턴은
상기 그래핀층의 성장이 억제되는 패턴인 것을 특징으로 하는 그래핀 제조방법.The method according to claim 1,
The graphene-
Wherein the graphene layer is a pattern in which growth of the graphene layer is suppressed.
상기 그래핀패턴형성단계는
상기 그래핀 성장기판에 광을 조사하여 수행되는 단계인 것을 특징으로 하는 그래핀 제조방법.The method according to claim 1,
The graphene pattern forming step
And irradiating light onto the graphene growth substrate.
상기 광의 조사는 IPL(Intensed Pulsed Light, 백색단파장) 및 레이저광 중 적어도 하나를 조사하여 수행되는 것인 그래핀 제조방법.The method of claim 4,
Wherein the irradiation of the light is performed by irradiating at least one of IPL (Intensified Pulsed Light) and laser light.
상기 그래핀 형성용 패턴은
육각형 패턴이 반복되는 허니콤(honey) 패턴인 것을 특징으로 하는 그래핀 제조방법.The method according to claim 1,
The graphene-
Wherein the honeycomb pattern is a honeycomb pattern in which a hexagonal pattern is repeated.
상기 그래핀층은 상기 그래핀 형성용 패턴과 동일한 형상의 도메인을 갖는 것을 특징으로 하는 그래핀 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the graphene layer has a domain having the same shape as the pattern for graphene formation.
상기 마스크의 상부에서 광을 조사하는 단계;를 포함하는 그래핀 형성용 기판 제조방법.Positioning a mask corresponding to the pattern for graphene formation on top of the graphen growth substrate; And
And irradiating light at an upper portion of the mask.
상기 광의 조사는 IPL(Intensed Pulsed Light, 백색단파장) 및 레이저광 중 적어도 하나를 조사하여 수행되는 것인 그래핀 형성용 기판 제조방법.The method of claim 10,
Wherein the irradiation of the light is performed by irradiating at least one of IPL (Intensified Pulsed Light) and laser light.
상기 IPL(Intensed Pulsed Light, 백색단파장) 조사는 플래시 램프 또는 제논 램프를 이용하여 조사되고,
상기 레이저광의 조사는 Nd:YAG 레이저, CO2 레이저, 아르곤 레이저, 엑시머 레이저 및 다이오드 레이저 중 선택된 어느 하나의 레이저를 이용하여 조사되는 것을 특징으로 하는 그래핀 형성용 기판 제조방법.
The method of claim 11,
The IPL (Intensity Pulsed Light) irradiation is irradiated using a flash lamp or a xenon lamp,
Wherein the irradiation of the laser beam is performed using any one of a laser selected from an Nd: YAG laser, a CO 2 laser, an argon laser, an excimer laser, and a diode laser.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160038298 | 2016-03-30 | ||
| KR20160038298 | 2016-03-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170112908A true KR20170112908A (en) | 2017-10-12 |
| KR101916517B1 KR101916517B1 (en) | 2018-11-09 |
Family
ID=60140672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160107806A KR101916517B1 (en) | 2016-03-30 | 2016-08-24 | Manufacturing method of graphene |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101916517B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190046534A (en) * | 2017-10-26 | 2019-05-07 | 국일그래핀 주식회사 | Method for Preparation of Graphene Thin Film without Transfer Process |
| KR20200038719A (en) | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 한국기계연구원 | Method for fabricating graphene film |
| US11124870B2 (en) | 2017-06-01 | 2021-09-21 | Kuk-Il Graphene Co., Ltd. | Transfer-free method for producing graphene thin film |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101348925B1 (en) | 2012-03-15 | 2014-01-10 | 한국수력원자력 주식회사 | Fabrication method of organic material-derived graphene using radiation technique and the fabrication of the graphene using the same |
-
2016
- 2016-08-24 KR KR1020160107806A patent/KR101916517B1/en active IP Right Grant
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11124870B2 (en) | 2017-06-01 | 2021-09-21 | Kuk-Il Graphene Co., Ltd. | Transfer-free method for producing graphene thin film |
| KR20190046534A (en) * | 2017-10-26 | 2019-05-07 | 국일그래핀 주식회사 | Method for Preparation of Graphene Thin Film without Transfer Process |
| KR20200038719A (en) | 2018-10-04 | 2020-04-14 | 한국기계연구원 | Method for fabricating graphene film |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101916517B1 (en) | 2018-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11407637B2 (en) | Direct graphene growing method | |
| JP5641484B2 (en) | Graphene thin film and manufacturing method thereof | |
| Munoz et al. | Review of CVD synthesis of graphene | |
| Nguyen et al. | Towards wafer‐scale monocrystalline graphene growth and characterization | |
| JP5885198B2 (en) | Method for producing graphene thin film and graphene thin film | |
| KR101916517B1 (en) | Manufacturing method of graphene | |
| Woo et al. | Low temperature growth of complete monolayer graphene films on Ni-doped copper and gold catalysts by a self-limiting surface reaction | |
| JP2020015977A (en) | Method for directly patterning and growing transition metal di-chalcogenide atomic layer | |
| CN109257931B (en) | Graphene preparation method | |
| KR101294362B1 (en) | Method for graphene hybrid film comprising hexagonal boron nitride | |
| Yang et al. | Scalable synthesis of multilayer h-BN on AlN by metalorganic vapor phase epitaxy: nucleation and growth mechanism | |
| JP5374801B2 (en) | Forming body and forming method of linear structure substance made of carbon element | |
| Tracy et al. | Plasma-enhanced chemical vapor deposition of acetylene on codeposited bimetal catalysts increasing graphene sheet continuity under low-temperature growth conditions | |
| KR20170142361A (en) | Graphene complex electrode and manufacturing method thereof | |
| He et al. | Large-area adlayer-free single-layer h-BN film achieved by controlling intercalation growth | |
| KR102170863B1 (en) | Nondestructive inspecting method for graphene | |
| CN107973280A (en) | A kind of preparation method of multilayer hexagonal boron nitride | |
| KR20150130256A (en) | Heterogeneous layered structure, method for preparing the heterogeneous layered structure, and electric device including the heterogeneous layered structure | |
| KR101308120B1 (en) | Method for manufacturing graphene with controlling a direction of growth | |
| KR20190063369A (en) | Nanocrystalline graphene and method for forming nanocrystalline graphene | |
| JP6476759B2 (en) | Method of manufacturing aligned carbon nanotube assembly | |
| KR20180059617A (en) | Graghene sheet manufacturing method | |
| JP2015147706A (en) | Method of manufacturing single crystal graphene using plastic waste and the like as raw material, and touch panel using single crystal graphene | |
| WO2020101467A1 (en) | Method for forming bernal-stacking graphene layers | |
| Van Nang et al. | Understanding the growth kinetics of graphene on Cu and Fe 2 O 3 using inductively-coupled plasma chemical vapor deposition |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) |