KR20150057564A - Graphene film and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 그래핀에 관한 것으로 특히, 그래핀 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은, 그래핀 필름에 있어서, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 그래핀 층; 및 상기 기판과 그래핀 층 사이에 위치하고, 다수의 나노 와이어를 포함하는 전하 이송 층을 포함하여 구성될 수 있다.The present invention relates to graphene, and more particularly, to a graphene film and a manufacturing method thereof. The present invention provides a graphene film comprising: a substrate; A graphene layer positioned on the substrate; And a charge transport layer disposed between the substrate and the graphene layer and including a plurality of nanowires.
Description
본 발명은 그래핀에 관한 것으로 특히, 그래핀 필름 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to graphene, and more particularly, to a graphene film and a manufacturing method thereof.
탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.As materials composed of carbon atoms, fullerene, carbon nanotube, graphene, graphite and the like exist. Among them, graphene is a structure in which carbon atoms are composed of one layer on a two-dimensional plane.
특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.In particular, graphene is not only very stable and excellent in electrical, mechanical and chemical properties, but it is also a good conductive material that can move electrons much faster than silicon and can carry much larger currents than copper, It has been proved through experiments that a method of separation has been discovered.
이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.Such graphene can be formed in a large area and has electrical, mechanical and chemical stability as well as excellent conductivity, and thus is attracting attention as a basic material for electronic circuits.
또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.In addition, since graphenes generally have electrical characteristics that vary depending on the crystal orientation of graphene of a given thickness, the user can express the electrical characteristics in the selected direction and thus design the device easily. Therefore, graphene can be effectively used for carbon-based electric or electromagnetic devices.
최근에는 이러한 그래핀의 면 저항을 개선하는 것이 중요한 화두 중 하나가 되었다. 통상적으로 이루어지는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD) 방법으로 합성된 그래핀의 경우에는 전하 운반체가 산란될 수 있는 결정 경계가 존재하기 때문에 이를 해결할 수 있는 방법이 필요하다.In recent years, improving the surface resistance of graphene has become an important issue. In the case of graphene synthesized by the conventional chemical vapor deposition (CVD) method, there is a crystal boundary where the charge carrier can scatter, and a method for solving the problem is needed.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 그래핀의 결정 경계를 넘어 전자가 전달되도록 함으로써 그래핀의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 그래핀 필름 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a graphene film which can improve the electrical characteristics of graphene by allowing electrons to be transmitted over the crystal boundary of graphene, and a method for producing the graphene film.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제1관점으로서, 본 발명은, 그래핀 필름에 있어서, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 그래핀 층; 및 상기 기판과 그래핀 층 사이에 위치하고, 다수의 나노 와이어를 포함하는 전하 이송 층을 포함하여 구성될 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a graphene film comprising: a substrate; A graphene layer positioned on the substrate; And a charge transport layer disposed between the substrate and the graphene layer and including a plurality of nanowires.
여기서, 상기 기판과 전하 이송 층 사이에는 그래핀 층을 더 포함할 수 있다.Here, a graphene layer may be further disposed between the substrate and the charge transport layer.
여기서, 상기 전하 이송 층은, 다수의 나노 와이어들의 적어도 일부분이 서로 중첩되어 연결되어 2차원 층상 구조의 나노 와이어 층을 이룰 수 있다.Here, the charge transport layer may form a two-dimensional layered nanowire layer by connecting at least a portion of the plurality of nanowires to each other.
이때, 상기 전하 이송 층은, 두 층 이상의 나노 와이어 층을 포함할 수 있다.At this time, the charge transport layer may include two or more layers of nanowires.
여기서, 상기 나노 와이어는, Ni, Pt, Au 및 Ag 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.Here, the nanowire may include at least one of Ni, Pt, Au, and Ag.
여기서, 상기 나노 와이어는 상기 그래핀 층의 결정 경계를 전기적으로 서로 연결하기 위한 것일 수 있다.Here, the nanowires may be for electrically connecting crystal boundaries of the graphene layer.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제2관점으로서, 본 발명은, 성장 기판 상에 형성된 그래핀 층을 준비하는 단계; 상기 그래핀 층을 전이 기판에 전사하는 단계; 상기 전이 기판에 전사된 그래핀 층 상에 다수의 나노 와이어를 포함하는 전하 이송 층을 형성하는 단계; 및 상기 전하 이송 층 및 그래핀 층을 최종 기판에 전사하는 단계를 포함하여 구성될 수 있다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing a graphene layer formed on a growth substrate; Transferring the graphene layer to a transfer substrate; Forming a charge transport layer including a plurality of nanowires on the graphene layer transferred to the transfer substrate; And transferring the charge transport layer and the graphene layer to a final substrate.
여기서, 상기 최종 기판에 전사하는 단계는, 상기 전하 이송 층이 상기 최종 기판에 접촉하도록 전사할 수 있다.Here, the step of transferring onto the final substrate may be performed so that the charge transport layer contacts the final substrate.
여기서, 상기 전하 이송 층을 형성하는 단계는, 용매에 나노 와이어가 분산된 분산액을 준비하는 단계; 및 상기 그래핀 층 상에 상기 나노 와이어를 흡착시키는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the charge transport layer may include: preparing a dispersion in which nanowires are dispersed in a solvent; And adsorbing the nanowires on the graphene layer.
여기서, 상기 최종 기판에 전사하는 단계는, 그래핀 층이 구비된 최종 기판에 전사할 수 있다.Here, the step of transferring to the final substrate may be transferred to the final substrate provided with the graphene layer.
여기서, 상기 전하 이송 층은, 복수의 나노 와이어 층을 포함할 수 있다.Here, the charge transport layer may include a plurality of nanowire layers.
이때, 상기 최종 기판에 전사하는 단계는, 그래핀 층 상에 나노 와이어 층이 구비된 상기 최종 기판에 전사할 수 있다.At this time, the step of transferring to the final substrate can be transferred to the final substrate provided with the nanowire layer on the graphene layer.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.The present invention has the following effects.
나노 와이어를 포함하는 전하 이송 층은 그래핀 층의 전기 전도성을 향상시킬 수 있어, 그래핀 층의 면 저항을 개선할 수 있다.The charge transport layer including the nanowire can improve the electrical conductivity of the graphene layer and improve the surface resistance of the graphene layer.
즉, 전하 이송 층은 나노 와이어가 그래핀 층의 결정 경계를 포함하는 영역에 흡착되어 위치하게 되므로 그래핀 층의 면 저항을 개선할 수 있는 것이다.That is, since the charge transport layer is adsorbed and positioned in the region including the crystal boundary of the graphene layer, the surface resistance of the graphene layer can be improved.
한편, 그래핀 층은 전하 이송 층을 덮게 되어 나노 와이어가 노출되지 않도록 함으로써 나노 와이어의 산화 등을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, the graphene layer covers the charge transport layer to prevent the nanowires from being exposed, thereby preventing oxidation of the nanowires and improving reliability.
도 1은 본 발명의 그래핀 필름의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 나노 와이어의 일례를 나타내는 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 그래핀 필름의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 그래핀 필름의 또 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 5 내지 도 13은 본 발명의 그래핀 필름의 제조 방법을 나타내는 단면도 및 개략도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a graphene film of the present invention.
2 is a photomicrograph showing an example of a nanowire.
3 is a cross-sectional view showing another example of the graphene film of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing still another example of the graphene film of the present invention.
5 to 13 are a cross-sectional view and a schematic view showing a method for producing the graphene film of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. Rather, the intention is not to limit the invention to the particular forms disclosed, but rather, the invention includes all modifications, equivalents and substitutions that are consistent with the spirit of the invention as defined by the claims.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.It will be appreciated that when an element such as a layer, region or substrate is referred to as being present on another element "on," it may be directly on the other element or there may be an intermediate element in between .
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.Although the terms first, second, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers and / or regions, such elements, components, regions, layers and / And should not be limited by these terms.
도 1은 본 발명의 그래핀 필름의 일례를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing an example of a graphene film of the present invention.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 필름은, 기판(50) 상에 그래핀 층(20)이 위치하고, 이 기판(50)과 그래핀 층(20) 사이에는 다수의 나노 와이어(41; 도 9 참고)를 포함하는 전하 이송 층(40)을 포함하여 구성될 수 있다.1, a
이러한 전하 이송 층(40)은 그래핀 층(20)에 존재할 수 있는 결정 경계를 넘어 전자와 같은 전하가 이송될 수 있도록 할 수 있는 층을 의미하며, 이러한 전하의 이송을 위하여 나노 와이어(41)가 이용될 수 있다.This
나노 와이어(나노 끈)는 직경이 나노미터(nm) 단위의 크기를 가지는 와이어 구조체를 말한다. 대체로 10 nm 미만의 지름을 가지는 것에서부터 수백 nm 지름의 나노 와이어를 포함해서 일컬으며, 길이 방향으로는 특별히 크기의 제한이 없다.A nanowire (nanotape) refers to a wire structure having a size in nanometers (nm) in diameter. It is generally referred to as nanowires with diameters of less than 10 nm, nanowires of several hundreds of nm in diameter, and there is no particular limitation in the length direction.
극미세 세계에서는 양자역학 효과의 영향이 지배적이므로, 이러한 와이어 구조체를 양자 와이어라고 부르기도 한다. 금속성(Ni, Pt, Au 등)과 반도체(Si, InP, GaN, ZnO 등), 절연성(SiO2, TiO2 등)의 많은 종류의 나노 와이어가 존재하나, 여기서는 금속성 나노 와이어(41)를 이용할 수 있다.In the very micro world, the influence of the quantum mechanical effect is dominant, and such a wire structure is also called a quantum wire. There exist many types of nanowires such as metallic (Ni, Pt, Au, etc.), semiconductors (Si, InP, GaN, ZnO and the like) and insulating properties (SiO 2 , TiO 2 and the like) .
즉, 전하 이송 층(40)에 이용되는 나노 와이어(41)는, Ni, Pt, Au 및 Ag 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 그 중에서 은(Ag) 나노 와이어(41)가 이용될 수 있다. 도 2에서는 이러한 은 나노 와이어의 일례를 나타내고 있다.That is, the
이러한 전하 이송 층(40)에서는 다수의 나노 와이어(41)들의 적어도 일부분이 서로 중첩되어 연결되어 2차원 층상 구조의 나노 와이어 층을 이룰 수 있다.In this
이와 같은 나노 와이어(41)가 층을 이루는 전하 이송 층(40)은 그래핀 층(20)에 흡착되어 위치한다.The
따라서, 이러한 전하 이송 층(40)은 그래핀 층(20)의 전기 전도성을 향상시킬 수 있어, 그래핀 층(20)의 면 저항을 개선할 수 있다.Therefore, this
그래핀 층(20)은 촉매 금속 층 상에서 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD)과 같은 방법으로 형성되는 경우에, 성장 초기에 다수의 아일랜드와 같은 형상이 형성되고, 이후, 이러한 다수의 아일랜드들이 서로 연결되면서 층상 구조를 가지게 된다.When the
이때, 아일랜드와 아일랜드 사이를 결정 경계라 할 수 있으며, 이러한 결정 경계에서는 전하 이동도가 저하되어 상대적으로 저항이 클 수 있다.At this time, the crystal boundary between the island and the island can be referred to as a crystal boundary. In such a crystal boundary, the charge mobility may be reduced and the resistance may be relatively large.
전하 이송 층(40)은 나노 와이어(41)가 이러한 결정 경계를 포함하는 영역에 흡착되어 위치하게 되므로 그래핀 층(20)의 면 저항을 개선할 수 있는 것이다.The
여기서, 그래핀 층(20)은 촉매 금속 층 상에 형성된 그래핀 층(20), 즉, 박막 그래핀의 층인 경우를 설명하고 있으나, 그 외에도 산화 그래핀(graphene oxide) 또는 이러한 산화 그래핀이 환원된 그래핀이 이용될 수도 있다.Here, the
즉, 이러한 산화 그래핀 또는 환원된 그래핀을 포함하는 그래핀 층(20)과 전하 이송 층(40)이 함께 이용되는 경우에도 면 저항의 개선과 같은 위에서 설명한 효과를 발휘할 수 있다.That is, even when the
한편, 그래핀 층(20)은 전하 이송 층(40)을 덮게 되어 나노 와이어(41)가 노출되지 않도록 함으로써 나노 와이어(41)의 산화 등을 방지하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.On the other hand, the
즉, 그래핀은 산화 방지 능력이 있으므로, 전하 이송 층(40)을 덮고 있는 그래핀 층(20)은 금속으로 제작되는 나노 와이어(41)의 산화를 방지할 수 있다.That is, since graphene has an oxidation-preventing ability, the
여기서, 기판(50)은, 그래핀 층(20)과 함께 그대로 각종 전자 장치(electronic device)에 결합될 수 있는 층이거나 그 전자 장치의 일부를 의미할 수 있다.Here, the
이와 같은 기판(50)은 PET(polyethylen terephthalate), TAC(triacetyl cellulose), 및 PC(poly carbonate)와 같은 재료로 이루어질 수 있다.The
도 3은 본 발명의 그래핀 필름의 다른 예를 나타내는 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing another example of the graphene film of the present invention.
도 3에서 도시하는 바와 같이, 도 1의 상태에서 기판(50)과 전하 이송 층(40) 사이에는 그래핀 층(21)을 더 포함할 수 있다. 즉, 기판(50) 상에 별도의 그래핀 층(21)이 더 위치할 수 있다.As shown in FIG. 3, a
이때, 전하 이송 층(40)을 이루는 나노 와이어(41)는 두 그래핀 층(20, 21) 사이에 위치하게 되어, 산화 등의 현상에 대하여 더욱 보호될 수 있다.At this time, the
또한, 이러한 전하 이송 층(40)은 두 그래핀 층(20, 21)의 전하 이동도를 향상시킬 수 있으므로, 전체 그래핀 필름의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, the
도 4는 본 발명의 그래핀 필름의 다른 예를 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing another example of the graphene film of the present invention.
도 4에서 도시하는 바와 같이, 전하 이송 층(40, 44)은 복수의 층으로 구성될 수 있다. 즉, 기판(50) 측에 위치하는 그래핀 층(21)에 흡착된 전하 이송 층(40)과, 상측에 위치하는 그래핀 층(20)에 흡착된 전하 이송 층(44)을 포함할 수 있다.As shown in Fig. 4, the charge transport layers 40 and 44 may be composed of a plurality of layers. That is, the
이때, 두 전하 이송 층(40, 44)은 서로 접촉하여 위치할 수 있다.At this time, the two charge transport layers 40 and 44 may be positioned in contact with each other.
이와 같은 두 층의 전하 이송 층(40, 44) 및 두 층의 그래핀 층(20, 21)을 포함하는 그래핀 필름은 도 3의 경우에 비하여 전기적 특성이 더욱 향상될 수 있다.The graphene film including the two layers of charge transport layers 40 and 44 and the two layers of graphene layers 20 and 21 can further improve the electrical characteristics as compared with the case of FIG.
이하, 도 5 내지 도 13을 참조하여, 위에서 설명한 바와 같은 그래핀 필름의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for producing a graphene film as described above will be described with reference to Figs. 5 to 13. Fig.
먼저, 도 5에서 도시하는 바와 같이, 성장 기판(10) 상에 그래핀 층(20)을 형성한다. 이러한 그래핀 층(20)을 성장시키기 위한 성장 기판(10)으로는 촉매 금속 층이 이용될 수 있다. 이하, 성장 기판(10)은 촉매 금속 층을 이용하는 경우를 예로 설명한다.First, as shown in FIG. 5, a
촉매 금속 층(10)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr 등의 금속이 이용될 수 있으며, 이들 중 어느 하나의 단일층 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 이용될 수 있다.The
도 6에서는, 촉매 금속 층(10) 상에 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD)을 이용하여 그래핀 층(20)을 형성하는 예를 나타내고 있다.6 shows an example in which the
이러한 화학 기상 증착법은, 챔버(200) 내에 촉매 금속 층(10)을 위치시키고, 탄소 공급원(carbon source)을 투입하며, 적당한 성장 조건을 제공함으로써 그래핀 층(20)을 성장시키는 방법이다.This chemical vapor deposition method is a method of growing the
탄소 공급원의 예로는 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2) 등의 가스 형태로 공급이 가능하고, 파우더, 폴리머 등의 고체 형태 및 버블링 알콜(bubbling alcohol) 등의 액체 형태로 공급이 가능하다.Examples of the carbon source include a gas such as methane (CH 4 ), acetylene (C 2 H 2 ), etc., and a solid form such as powder or polymer and a liquid such as bubbling alcohol It is possible.
그 외에도, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔 등과 같은 다양한 탄소 공급원이 이용될 수 있다.In addition, various carbon sources such as ethane, ethylene, ethanol, acetylene, propane, butane, butadiene, pentane, pentene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, benzene, toluene,
이하, 촉매 금속 층(10)으로서, 구리(Cu)를 이용하고, 탄소 공급원으로는 메탄(CH4)을 이용한 예를 들어 설명한다.Hereinafter, examples in which copper (Cu) is used as the
이러한 촉매 금속 층(10) 상에서 적당한 온도를 유지하면서 수소 분위기 속에서 메탄 가스를 투입하면, 이 수소와 메탄이 반응하여, 촉매 금속 층(10) 상에 그래핀 층(20)이 형성되는 것이다. 이러한 그래핀 층(20)의 형성은 대략 300 내지 1500 ℃의 온도 조건에서 이루어질 수 있다.When methane gas is introduced into the hydrogen atmosphere while maintaining a proper temperature on the
이때, 촉매 금속 층(10)의 하면에 공간이 없다면, 촉매 금속 층(10)의 상면에만 그래핀 층(20)이 형성될 수 있으나, 촉매 금속 층(10)의 하면에 공간이 있다면, 촉매 금속 층(10)의 양면에 그래핀 층(20)이 형성될 수 있다.At this time, if there is no space on the lower surface of the
촉매 금속 층(10)으로서 구리는 탄소에 대한 용해도가 낮으므로, 단일층(mono-layer)의 그래핀을 형성하는데 유리할 수 있다. 이러한 그래핀 층(20)은 촉매 금속 층(10) 상에 직접 형성될 수 있다.As the
촉매 금속 층(10)은, 시트(sheet) 형태로 공급될 수 있으나, 도 6에서와 같이, 롤러(100)에 감겨진 채로 연속적으로 공급될 수 있으며, 대략 10 ㎛ 내지 10 mm 두께의 구리 포일 형태의 촉매 금속 층(10)을 이용할 수 있다.The
이와 같은 예의 과정에 의하여 형성된 그래핀 층(20)은, 양면에 그래핀 층(20)이 형성된다면 촉매 금속 층(10)의 일면에 형성된 그래핀 층(20)을 제거하는 과정을 거칠 수 있다.If the
이러한 과정에 의하여, 도 5과 같이, 촉매 금속 층(10)의 일면에 그래핀 층(20)이 형성된 상태를 이룰 수 있다.5, a
이후, 도 7에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 층(20) 상에 전이 기판(30)을 위치시킨다. 이러한 전이 기판(30)은 열 전사 필름 및 광 전사 필름과 같은 필름을 이용할 수 있다. 이때, 전이 기판(30)이 그래핀 층(20)에 긴밀하게 접착될 수 있도록 압력을 가할 수 있다.Thereafter, the
이러한 전이 기판(30)은 그래핀 층(20)에 부착되는 점착층을 포함할 수 있으나, 여기서는 설명을 생략한다.The
다음에는, 촉매 금속 층(10)을 제거하는 과정이 이루어진다. 이러한 과정은 촉매 금속 층(10)을 식각하여 제거하거나, 기계적인 힘을 가하여 그래핀 층(20)으로부터 분리함으로써 제거할 수 있다.Next, a process for removing the
식각을 통한 촉매 금속 층(10)의 제거는, 도 7의 상태에서 촉매 금속 층(10)만 식각 용액(도시되지 않음)에 잠기도록 함으로써 촉매 금속 층(10)을 제거할 수 있다.Removal of the
이러한 과정에 의하여 촉매 금속 층(10)을 제거하면, 도 8에서와 같이, 전이 기판(30)에 그래핀 층(20)이 부착된 상태가 된다.When the
다음에, 도 9에서 도시하는 바와 같이, 그래핀 층(20) 상에 나노 와이어(41)가 2차원 구조를 이루는 전하 이송 층(40)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 9, the
이러한 전하 이송 층(40)의 형성은, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 나노 와이어(41)가 분산된 분산 용액(42)을 이용하여 형성할 수 있다.This
즉, 나노 와이어(41)가 분산된 분산 용액(42)이 담긴 용기(43)에, 위에서 설명한 전이 기판(30)에 부착된 그래핀 층(20)을 접촉시키거나 담금으로써 나노 와이어(41)가 그래핀 층(20) 상에 고르게 흡착되도록 할 수 있다.That is, the
이와 같은 과정을 통하여 그래핀 층(20) 상에 나노 와이어(41)가 균일하게 흡착된 전하 이송 층(40)을 형성할 수 있다.Through the above process, the
이후, 최종 소자에 이용될 수 있는 기판(50; 이하, 최종 기판이라 한다)에 이러한 전하 이송 층(40)과 그래핀 층(20)을 전사시키면 도 1과 같은 구조가 이루어질 수 있다.Then, when the
또한, 이와 같이, 최종 기판(50)에 전하 이송 층(40)과 그래핀 층(20)을 전사시킴에 있어서, 도 12에서 도시하는 바와 같이, 기판(50)에 다른 그래핀 층(21)이 위치하는 상태로 전사시킬 수 있다.12, when the
이러한 경우에는 두 그래핀 층(20, 21) 사이에 전하 이송 층(40)이 위치하는 도 3과 같은 구조가 이루어질 수 있다.In this case, the structure shown in FIG. 3 in which the
한편, 최종 기판(50)에 전하 이송 층(40)과 그래핀 층(20)을 전사시킴에 있어서, 도 13에서 도시하는 바와 같이, 기판(50)에 다른 그래핀 층(21)과 다른 전하 이송 층(44)이 위치하는 상태로 전사시킬 수 있다.On the other hand, when the
그러면 두 그래핀 층(20, 21) 사이에 두 층의 전하 이송 층(40, 44)이 위치하는 도 4와 같은 구조가 이루어질 수 있는 것이다.The structure shown in FIG. 4 in which two layers of the charge transport layers 40 and 44 are located between the two
한편, 위에서 설명한 바와 같이, 위의 제조 과정에서 설명한 박막 그래핀 이외에도 산화 그래핀 또는 환원된 그래핀을 이용할 수 있다.On the other hand, as described above, in addition to the thin film graphenes described in the above manufacturing process, oxidized graphene or reduced graphene can be used.
이러한 경우에는 촉매 금속 층(10) 상에 그래핀 층(20)을 형성하여 전이 기판(30)으로 전이시키는 과정이 생략될 수 있다.In this case, the process of forming the
즉, 전이 기판(30)과 같은 기판 상에 산화 그래핀 또는 환원된 그래핀을 포함하는 그래핀 층(20)이 위치하는 상태의 공정으로 대체하여 설명할 수 있다.In other words, the
그 외의 경우에는 박막 그래핀을 이용하여 설명한 사항이 그대로 적용될 수 있다.In other cases, the description using thin film graphene can be applied as it is.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of specific examples for the purpose of understanding and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.
10: 촉매 금속 층
20, 21: 그래핀 층
30: 전이 기판
40, 44: 전하 이송 층
41: 나노 와이어
42: 분산 용액
43: 용기
50: 최종 기판10:
30:
41: nanowire 42: dispersion solution
43: vessel 50: final substrate
Claims (12)
기판;
상기 기판 상에 위치하는 그래핀 층; 및
상기 기판과 그래핀 층 사이에 위치하고, 다수의 나노 와이어를 포함하는 전하 이송 층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름.In the graphene film,
Board;
A graphene layer positioned on the substrate; And
And a charge transport layer disposed between the substrate and the graphene layer and including a plurality of nanowires.
상기 그래핀 층을 전이 기판에 전사하는 단계;
상기 전이 기판에 전사된 그래핀 층 상에 다수의 나노 와이어를 포함하는 전하 이송 층을 형성하는 단계; 및
상기 전하 이송 층 및 그래핀 층을 최종 기판에 전사하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름의 제조 방법.Preparing a graphene layer formed on a growth substrate;
Transferring the graphene layer to a transfer substrate;
Forming a charge transport layer including a plurality of nanowires on the graphene layer transferred to the transfer substrate; And
And transferring the charge transport layer and the graphene layer to a final substrate.
용매에 나노 와이어가 분산된 분산액을 준비하는 단계; 및
상기 그래핀 층 상에 상기 나노 와이어를 흡착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 필름의 제조 방법.8. The method of claim 7, wherein forming the charge transport layer comprises:
Preparing a dispersion in which nanowires are dispersed in a solvent; And
And adsorbing the nanowires on the graphene layer.
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