KR101313753B1 - 탄소나노플레이크의 성장 방법 및 이에 의해 형성된 탄소나노플레이크 구조물 - Google Patents

탄소나노플레이크의 성장 방법 및 이에 의해 형성된 탄소나노플레이크 구조물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전구체 가스인 CH4, H2, Ar의 적절한 조성을 통해 탄소나노튜브의 그래핀층이 부분적으로 식각됨을 유도함과 함께 식각된 부위에서 탄소나노플레이크가 평면상의 형태로 성장되도록 하는 탄소나노플레이크의 성장 방법 및 이에 의해 형성된 탄소나노플레이크 구조물에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 탄소나노플레이크의 성장 방법은 탄소나노튜브가 구비된 실리콘 기판을 준비하는 단계 및 CH4, H2, Ar의 혼합가스를 전구체로 이용하는 화학기상증착 공정을 통해, 상기 탄소나노튜브 상에 탄소나노플레이크를 성장시키는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 화학기상증착 공정시, CH4, H2, Ar의 혼합가스는 Ar 과잉 분위기이며, Ar 과잉 분위기 하에서 탄소나노튜브를 구성하는 그래핀층이 부분적으로 식각되고, 식각된 지점에서 탄소나노플레이크의 그래핀층이 성장하는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소나노플레이크의 성장 방법 및 이에 의해 형성된 탄소나노플레이크 구조물{Method for growth of carbon nanoflakes and carbon nanoflakes structure}
본 발명은 탄소나노플레이크의 성장 방법 및 이에 의해 형성된 탄소나노플레이크 구조물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전구체 가스인 CH4, H2, Ar의 적절한 조성을 통해 탄소나노튜브의 그래핀층이 부분적으로 식각됨을 유도함과 함께 식각된 부위에서 탄소나노플레이크가 평면상의 형태로 성장되도록 하는 탄소나노플레이크의 성장 방법 및 이에 의해 형성된 탄소나노플레이크 구조물에 관한 것이다.
나노탄소재료는 전계방출소자, 전자소자, 광전자소자, 가스 및 에너지 저장소자 등에 응용 가능한 잠재적 특성을 갖고 있다. 특히, 탄소나노플레이크(CNFs, carbon nanoflakes) 및 탄소나노월(CNWs, carbon nanowalls)은 2차원 구조의 나노탄소재료로서, 비표면적이 크고 매우 큰 소수성을 갖는 등 물리적, 화학적 특성이 우수하여 대면적 전계방출원, 가스 센서, 대용량 캐패시터 등에 적용이 가능하다.
탄소나노플레이크는 다양한 방법을 통해 합성이 가능하다. 직류 아크방전을 이용한 증발법을 통해 탄소나노플레이크를 합성(Ando Y, Zhao X, Ohkohchi M. Production of petal-like graphite sheets by hydrogen arc discharge. Carbon. 1997;35(1):153-8.)한 이후, DC 플라즈마, 헬리콘 플라즈마, 마이크로웨이브 플라즈마각각이 적용된 PACVD(plasma assisted chemical vapor deposition), HFCVD(hot filament CVD)를 통해 탄소나노플레이크의 합성이 이루어진 바 있다. 또한, 증착방법과 별개로 여러 형태의 촉매, 성장조건, 기판이 합성 조건으로 적용된 바 있다. 그럼에도 불구하고, 탄소나노플레이크의 성장 메카니즘은 명확히 규명되지 않고 있다.
Ando Y, Zhao X, Ohkohchi M. Production of petal-like graphite sheets by hydrogen arc discharge. Carbon. 1997;35(1):153-8.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 전구체 가스인 CH4, H2, Ar의 적절한 조성을 통해 탄소나노튜브의 그래핀층이 부분적으로 식각됨을 유도함과 함께 식각된 부위에서 탄소나노플레이크가 평면상의 형태로 성장되도록 하는 탄소나노플레이크의 성장 방법 및 이에 의해 형성된 탄소나노플레이크 구조물을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소나노플레이크의 성장 방법은 탄소나노튜브가 구비된 실리콘 기판을 준비하는 단계 및 CH4, H2, Ar의 혼합가스를 전구체로 이용하는 화학기상증착 공정을 통해, 상기 탄소나노튜브 상에 탄소나노플레이크를 성장시키는 단계를 포함하여 이루어지며, 상기 화학기상증착 공정시, CH4, H2, Ar의 혼합가스는 Ar 과잉 분위기이며, Ar 과잉 분위기 하에서 탄소나노튜브를 구성하는 그래핀층이 부분적으로 식각되고, 식각된 지점에서 탄소나노플레이크의 그래핀층이 성장하는 것을 특징으로 한다.
상기 CH4, H2, Ar의 혼합가스의 조성은 CH4:H2:Ar = 1:4∼15:84∼95 이다. 또한, 상기 탄소나노튜브는 멀티월탄소나노튜브(MWCNT) 또는 싱글월탄소나노튜브(SWCNT)이다.
상기 탄소나노튜브가 구비된 실리콘 기판을 준비하는 단계는, 탄소나노튜브가 분산된 메탄올 용액을 준비하는 과정과, 상기 탄소나노튜브가 분산된 메탄올 용액을 실리콘 기판 상에 캐스팅하는 과정과, 상기 기판을 건조하여 메탄올을 휘발시키는 과정을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 탄소나노플레이크 구조물은 실리콘 기판 상에 구비된 탄소나노튜브 및 상기 탄소나노튜브 상에 성장된 탄소나노플레이크를 포함하여 이루어지며, 상기 탄소나노플레이크는 Ar 과잉 분위기의 CH4, H2, Ar의 혼합가스를 전구체로 이용하는 화학기상증착 공정을 통해 성장되며, 상기 화학기상증착 공정시, Ar 과잉 분위기 하에서 탄소나노튜브를 구성하는 그래핀층이 부분적으로 식각되고, 식각된 지점에서 탄소나노플레이크의 그래핀층이 성장된 것이며, 상기 CH4, H2, Ar의 혼합가스의 조성은 CH4:H2:Ar = 1:4∼15:84∼95 인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 탄소나노플레이크의 성장 방법 및 이에 의해 형성된 탄소나노플레이크 구조물은 다음과 같은 효과가 있다.
Ar 과잉 분위기 하에서 탄소나노튜브의 부분적 식각을 유도함으로써, 별도의 촉매 또는 플라즈마 인가의 필요 없이 용이하게 탄소나노플레이크를 성장시킬 수 있다.
도 1(a)는 실리콘 기판 상에 분산된 MWCNT의 마이크로구조를 나타낸 SEM 사진이고, 도 1(b) 및 도 1(c)는 MWCNT 상에 형성된 탄소나노플레이크의 SEM 사진.
도 2(a), 도 2(d)는 각각 나노결정다이아몬드가 분산된 실리콘 기판의 증착 전후의 SEM 사진이고, 도 2(b), 도 2(e)는 각각 메조기공탄소가 분산된 실리콘 기판의 증착 전후의 SEM 사진이며, 도 2(c), 도 2(f)는 각각 SWCNT가 분산된 실리콘 기판의 증착 전후의 SEM 사진.
도 3은 도 2의 증착 후 샘플들에 대한 라만 스펙트럼 결과.
도 4는 Ar 과잉 분위기 하에서 MWCNT가 분산된 기판 상에 성장된 결과물에 대한 TEM 사진.
도 5(a) 및 도 5(b)는 각각 MWCNT가 분산된 기판 상에 성장된 탄소나노플레이크의 TEM 사진과 SAED(selected area electron diffraction) 패턴 결과이고, 도 5(c), 도 5(d), 도 (e)는 각각 개별적인 탄소나노플레이크의 TEM 사진이며, 도 5(f)는 MWCNT의 TEM 사진.
도 6(a)와 도 6(b)는 각각 램프 스테이지 전후의 MWCNT에 대한 SEM 사진.
도 7(a)는 부분적으로 식각된 MWCNT의 측면 모식도이고, 도 7(b)는 부분적으로 식각된 MWCNT의 단면 모식도이며, 도 7(c)와 도 7(d)는 각각 도 7(b)의 식각된 부위에서 탄소나노플레이크가 성장된 것을 모식화한 것이며, 도 7(e)는 SWCNT가 부분적으로 식각된 상태에서 식각된 부위에서 탄소나노플레이크가 성장되는 것을 모식화한 것.
본 발명은 탄소나노튜브(CNT, carbon nanotube) 상에 탄소나노플레이크(CNF, carbon nanoflake)를 형성함에 특징이 있다. 상기 탄소나노플레이크는 화학기상증착 공정을 통해 형성되며, 전구체 가스로는 CH4, H2, Ar의 혼합가스가 이용된다.
CH4/H2/Ar의 혼합가스는 1) 탄소나노튜브를 구성하는 그래핀층(graphene layer)을 부분적으로 식각, 제거하는 역할을 수행함과 함께 2) 그래핀층이 식각된 부위에서 성장되는 탄소나노플레이크의 탄소 공급원의 역할을 한다.
탄소나노플레이크가 성장되기 위해서는 탄소나노튜브의 적절한 식각이 요구된다. 여기서, 적절한 식각이라 함은 탄소나노튜브를 구성하는 그래핀층이 부분적으로 식각되어 그래핀층이 댕글링 본드(dangling)를 보유하는 정도의 식각을 일컫는다. 그래핀층의 댕글링 본드는 탄소나노플레이크의 성장핵 역할을 한다.
탄소나노튜브의 그래핀층의 부분 식각을 위해서는 CH4/H2/Ar 혼합가스의 조성을 제어할 필요가 있다. CH4/H2/Ar 혼합가스에서 H2 함유량이 많은 H2 과잉 분위기에서는 H2에 의해 탄소나노튜브가 과도하게 식각되어 탄소나노플레이크의 성장이 어려우며, 반면 Ar 과잉 분위기에서는 탄소나노튜브의 과도한 식각이 억제된 즉, 탄소나노튜브의 부분적 식각이 유도되어 탄소나노플레이크의 성장이 가능하게 된다.
탄소나노플레이크의 성장이 가능한 CH4/H2/Ar 혼합가스의 조성은 CH4:H2:Ar = 1:4∼15:84∼95 이다. H2가 15vol% 이상으로 혼합되면 탄소나노튜브의 과도한 식각이 진행되며, Ar가 95vol% 이상으로 혼합되면 탄소원자의 공급원이 부족하여 탄소나노플레이크의 성장이 힘들어진다.
탄소나노튜브는 실리콘 기판 상에 분산, 고정된 형태를 이루며, 탄소나노튜브로는 멀티월탄소나노튜브(multi-wall carbon nanotube, 이하 MWCNT라 칭함), 싱글월탄소나노튜브(single-wall carbon nanotube, 이하 SWCNT라 칭함) 모두 적용 가능하다. MWCNT는 복수의 그래핀층이 원통 형태로 말린 구조를 이루며, SWCNT는 단일 그래핀층이 원통 형태로 말린 구조를 갖는다.
MWCNT 및 SWCNT가 원형 구조를 갖음에 반해, MWCNT 또는 SWCNT 상에 형성되는 탄소나노플레이크는 곡면이 없는 평면상을 갖는다. 그 이유는, 탄소나노튜브의 부분적 식각에 의해 탄소나노튜브에 작용하는 내부 응력이 해제되기 때문이다. 원통의 형상을 갖도록 탄소나노튜브 내부에 작용하던 내부 응력이 그래핀층의 부분 식각에 의해 응력이 제거되고, 응력이 해제된 식각 부위 상에서 탄소나노플레이크의 그래핀층이 성장함에 따라 탄소나노플레이크는 평면상의 형태로 성장하게 된다.
본 발명에서 탄소나노플레이크는 탄소나노튜브의 부분적으로 식각된 그래핀층에서 성장함에 따라, 그래핀층 구조가 없는 나노결정다이아몬드 또는 메조기공탄소 상에서는 탄소나노플레이크의 성장은 가능하지 않다.
한편, 본 발명의 탄소나노플레이크를 성장시킴에 있어서, 탄소나노플레이크의 성장을 위한 별도의 촉매는 요구되지 않으며 반응 촉진을 위한 별도의 플라즈마 인가 역시 요구되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서는 HFCVD(hot filament CVD)를 통해 탄소나노튜브 상에서의 탄소나노플레이크의 성장이 가능함을 제시하고 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 탄소나노플레이크의 성장 방법의 실험예 및 실험결과를 설명하기로 한다.
<실시예 1 : 탄소나노플레이크의 성장>
Carbon Nano-material Technology社에서 제조된 순도 95wt% 이상의 MWCNT를 메탄올에 분산시키고 초음파 배쓰에서 30분간 처리하였다. 이어, (100) 방향으로 성장된 1x1 inch2 크기의 p형 실리콘 기판 상에 상기 MWCNT가 분산된 메탄올 용액을 드랍캐스팅(drop-casing)한 후, 상온에서 12시간 동안 건조시켰다.
그런 다음, 상기 기판을 HFCVD 장치의 기판 홀더에 장착시켰다. 상기 기판 홀더는 수냉 블록(cooling block) 상에 구비된다. 상기 기판 홀더 상부에는 직경 0.3mm의 탄화된 텅스텐 필라멘트가 구비되며, 상기 기판과 텅스텐 필라멘트 사이의 거리는 약 10mm이다. 증착 전의 반응 챔버는 ∼10-3Torr의 진공 상태를 유지하며, 챔버 내에 CH4, H2, Ar의 혼합가스가 유입되어 챔버 내의 압력이 상승한다. 챔버 내의 압력이 7.5Torr가 되었을 때, 텅스텐 필라멘트에 인가되는 전류는 0에서 반응 조건인 8.5A로 상승되었다. 8.5A까지 상승되는 시간은 4분이었다.
챔버 내의 압력이 70.5Torr로 계속 유지된 상태에서 2시간 동안 증착 공정이 진행되었다. 증착시, 텅스텐 필라멘트의 온도는 2400℃로 측정되었고, 기판 홀더 상에 구비된 써머커플(thermocouple)로 측정한 결과 증착 온도는 840℃로 측정되었다.
증착 공정의 진행시, CH4, H2, Ar 가스의 총 공급유량을 100sccm(standard cubic centimeter per minute)으로 하였으며, 이 중 CH4의 유량을 1sccm으로 고정시킨 상태에서 H2 가스와 Ar 가스의 유량을 변화시켜 공급하였다. 즉, CH4/H2/Ar의 가스유량을 1/84/15∼1/15/84로 변화시켜 공급하였다.
탄소나노플레이크의 성장 메카니즘을 규명하기 위해 나노결정다이아몬드(직경 5nm), 메조기공탄소(Sigma Aldrich社), SWCNT(Carbon Nano-material Technology社)가 각각 분산된 실리콘 기판에 대해서도 상기 MWCNT가 분산된 기판에 적용된 공정 조건을 동일하게 적용하여 증착 공정을 실시하였다.
<실시예 2 : 실험결과>
도 1(a)는 실리콘 기판 상에 분산된 MWCNT의 마이크로구조를 나타낸 SEM 사진이다. Ar 가스가 포함되지 않은 CH4(1∼5vol%)와 H2(95∼99vol%)의 혼합가스를 100sccm 공급하였을 때 기판 상의 MWCNT는 모두 식각되어 제거됨이 관찰되었다. CH4/H2/Ar의 조성을 1/84/15∼1/30/69로 변화시켜 가면서 총 100sccm의 혼합가스를 공급한 결과에서도 Ar 가스가 포함되지 않은 경우와 비슷한 결과가 나타났다. 반면, Ar 가스의 유량을 84까지 늘린 경우 즉, CH4/H2/Ar의 조성이 1/15/84인 경우에는 기판 전면에 걸쳐 탄소나노플레이크가 관찰되었다(도 1(b) 및 도 1(c) 참조). 나아가, 이러한 탄소나노플레이크는 수 제곱밀리미터 이상의 모든 샘플에서 확인되었다. 추가 실험 결과, Ar 가스의 유량이 95일 때까지 탄소나노플레이크의 형성이 관찰되었으며, Ar 가스의 유량이 95를 초과하게 되면 MWCNT의 식각은 억제되나 탄소원자의 공급원이 부족하여 탄소나노플레이크의 형성이 어려워짐을 확인하였다.
수소원자의 과잉 분위기 하에서는 탄소(SP2)가 쉽게 식각된다. Ar 가스의 혼합량이 작은 경우에도 마찬가지로 탄소(SP2)가 식각된다. Ar 과잉 분위기 하에서만 탄소나노플레이크가 온전히 형성되는 것을 미루어 볼 때, Ar 과잉 분위기의 경우 MWCNT의 탄소(SP2)가 식각되는 것은 억제되고 탄소나노플레이크의 핵형성은 용이함을 유추할 수 있다.
MWCNT가 분산된 실리콘 기판 상에 탄소나노플레이크가 형성된 가스 조성인 CH4/H2/Ar=1/15/84를 나노결정다이아몬드, 메조기공탄소, SWCNT가 각각 분산된 실리콘 기판에 대해서도 동일하게 적용하였다. 증착 방법 역시 HFCVD 공정을 진행하였다.
도 2(a), 도 2(d)는 각각 나노결정다이아몬드가 분산된 실리콘 기판의 증착 전후의 SEM 사진이다. 도 2(d)를 참고하면, 기판 상에 통상적인 나노결정다이아몬드 박막이 성장되었음을 확인할 수 있다. 도 2(b), 도 2(e)는 각각 메조기공탄소가 분산된 실리콘 기판의 증착 전후의 SEM 사진으로서, 증착 전후에서 별다른 변화가 관찰되지 않았다. 즉, 메조기공탄소가 분산된 실리콘 기판에서도 탄소나노플레이크가 형성되지 않았다. 반면, 도 2(c), 도 2(f)는 각각 SWCNT가 분산된 실리콘 기판의 증착 전후의 SEM 사진으로서, 도 2(f)를 참고하면 탄소나노플레이크가 성장되었음을 확인할 수 있다.
이상의 결과에서, MWCNT 또는 SWCNT가 분산된 기판 상에서 탄소나노플레이크가 성장됨이 확인되며, 이를 근거로 탄소나노플레이크의 성장 메카니즘은 CNT의 구조와 매우 밀접한 관계가 있음이 명확하다 할 수 있다. 한편, MWCNT 또는 SWCNT는 SP2 탄소원자가 허니콤(honeycomb) 형태로 배열된 구조를 이룬다.
도 3은 도 2의 증착 후 샘플들에 대한 라만 스펙트럼 결과이다. 도 2의 모든 샘플들에 대해서 D(1350cm-1), G(1580cm-1), D`(1630cm-1) 밴드가 관찰되었다. 나노결정다이아몬드 박막이 증착된 도 2(d)의 경우 1150cm-1 피크가 관찰되었는데, 나노결정다이아몬드의 입계 상에 존재하는 폴리아세틸렌 때문인 것으로 판명되었다.
도 4는 Ar 과잉 분위기 하에서 MWCNT가 분산된 기판 상에 성장된 결과물에 대한 TEM 사진으로서, 탄소나노플레이크가 성장됨이 명확히 확인된다. 도 5(a) 및 도 5(b)는 각각 MWCNT가 분산된 기판 상에 성장된 탄소나노플레이크의 TEM 사진과 SAED(selected area electron diffraction) 패턴 결과이다. 도 5(c), 도 5(d), 도 (e)는 각각 개별적인 탄소나노플레이크의 TEM 사진이며, 도 5(f)는 MWCNT의 TEM 사진이다. 도 5(c) 내지 도 5(f)를 참고하면, 탄소나노플레이크의 그래핀층(graphene layer) 사이의 공간 형상이 MWCNT의 그래핀층 사이의 공간 형상과 매우 유사함을 확인할 수 있다. 또한, 도 5(d), 도 5(e)에 도시된 탄소나노플레이크의 그래핀층의 수와 도 5(f)에 도시된 MWCNT의 그래핀층의 수가 다소 차이가 있음을 확인할 수 있는데, 이는 탄소나노플레이크의 성장 메카니즘과 매우 밀접한 관계가 있으며 이에 대해 설명하고자 한다.
탄소나노플레이크의 성장 메카니즘을 규명하기 위해, 램프 스테이지가 완료된 직후의 MWCNT를 관찰하였다. 여기서, 램프 스테이지라 함은 텅스텐 필라멘트에 전류가 인가되는 시점에서 목표 전류가 인가되는 시점까지의 성장 초기단계를 일컬으며, 본 발명의 실시예에서는 0에서 8.5A까지 인가되는 4분간의 공정을 일컫는다. 도 6(a)와 도 6(b)는 각각 램프 스테이지 전후의 MWCNT에 대한 SEM 사진이다. 도 6(b)를 참고하면, 램프 스테이지 완료 후, MWCNT가 부분적으로 식각되었음을 확인할 수 있다.
램프 스테이지 후 부분적으로 식각된 도 6(b)와 같은 상태의 MWCNT를 모식화하면 도 7(a)와 도 (b)와 같이 표현할 수 있다. 도 7(a)는 부분적으로 식각된 MWCNT의 측면 모식도이고, 도 7(b)는 부분적으로 식각된 MWCNT의 단면 모식도이다. 도 7(a)와 도 7(b)에서 MWCNT는 복수의 그래핀층으로 구성되며, 각 그래핀층에서 연결이 끊어진 부분이 식각되어 제거된 부위(A)를 나타낸다.
MWCNT의 부분적 식각은 수소원자에 기인하며, 식각된 자리에는 댕글링 본드(dangling bond)가 형성된다. 상기 댕글링 본드는 탄소나노플레이크의 성장핵 역할을 하고, 상기 댕글링 본드에서 탄소의 결합, 성장이 진행된다. 즉, 탄소나노플레이크는 MWCNT 그래핀층의 각 식각 부위에서 성장되며, MWCNT 그래핀층과 평행한 형태로 성장이 진행되는 양상을 보인다.
도 7(c)와 도 7(d)는 각각 도 7(b)의 식각된 부위(A)에서 탄소나노플레이크가 성장된 것을 모식화한 것이다. 도 7(c)은 도 7(b)의 식각된 부위의 각 지점에서 탄소나노플레이크가 개별적으로 성장한 것으로 나타낸 것이고, 도 7(d)은 도 7(b)의 식각된 부위의 각 지점에서 탄소나노플레이크가 개별적으로 성장하여 일 지점에서 결합된 형태를 나타낸 것이다. 도 7(c)의 경우 식각된 부위의 각 지점에서 탄소나노플레이크가 개별적으로 성장함에 따라 성장된 탄소나노플레이크의 그래핀층의 수는 MWCNT 그래핀층의 수보다 작으며, 도 7(d)의 경우 식각된 부위의 각 지점에서 성장된 탄소나노플레이크가 결합된 형태를 이룸에 따라 성장된 탄소나노플레이크의 그래핀층의 수는 MWCNT 그래핀층의 수보다 클 수 있다.
도 7(e)는 SWCNT가 부분적으로 식각된 상태에서 식각된 부위에서 탄소나노플레이크가 성장되는 것을 모식화한 것으로서, MWCNT와 마찬가지로 그래핀층의 식각된 부위에서 탄소나노플레이크의 성장이 가능함을 나타내고 있으며, SWCNT 상에서 탄소나노플레이크가 성장되는 것은 도 2(f)의 결과를 통해 확인한 바 있다.
탄소나노플레이크의 성장이 MWCNT 뿐만 아니라 SWCNT에서도 가능하다는 것은 중요한 발견 중 하나이다. 탄소나노튜브는 그래핀층이 원통 형태로 말려 있는 형태임에 따라 내부 응력이 작용되는 구조를 이룬다. 상술한 CNT의 부분적 식각에 의해 그래핀층의 연결구조가 끊어져 내부 응력은 완화되고 이와 같이 내부 응력이 완화됨에 따라 CNT 그래핀층의 식각된 부위에서 성장되는 탄소나노플레이크는 곡면이 없는 즉, 평면 형태로 성장하게 된다. 이에 반해, 그래핀 구조가 없는 나노결정다이아몬드 및 메조기공탄소의 경우 CNT 기반의 탄소나노플레이크의 성장 메카니즘이 당연히 적용될 수 없다.

Claims (5)

  1. 탄소나노튜브가 구비된 실리콘 기판을 준비하는 단계; 및
    CH4, H2, Ar의 혼합가스를 전구체로 이용하는 화학기상증착 공정을 통해, 상기 탄소나노튜브 상에 탄소나노플레이크를 성장시키는 단계를 포함하여 이루어지며,
    상기 화학기상증착 공정시, CH4, H2, Ar의 혼합가스는 Ar 과잉 분위기이며, Ar 과잉 분위기 하에서 탄소나노튜브를 구성하는 그래핀층이 부분적으로 식각되고, 식각된 지점에서 탄소나노플레이크의 그래핀층이 성장하는 것을 특징으로 하는 탄소나노플레이크의 성장 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 CH4, H2, Ar의 혼합가스의 조성은 CH4:H2:Ar = 1:4∼15:84∼95 인 것을 특징으로 하는 탄소나노플레이크의 성장 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 멀티월탄소나노튜브(MWCNT) 또는 싱글월탄소나노튜브(SWCNT)인 것을 특징으로 하는 탄소나노플레이크의 성장 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브가 구비된 실리콘 기판을 준비하는 단계는,
    탄소나노튜브가 분산된 메탄올 용액을 준비하는 과정과,
    상기 탄소나노튜브가 분산된 메탄올 용액을 실리콘 기판 상에 캐스팅하는 과정과,
    상기 기판을 건조하여 메탄올을 휘발시키는 과정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 탄소나노플레이크의 성장 방법.
  5. 실리콘 기판 상에 구비된 탄소나노튜브; 및
    상기 탄소나노튜브 상에 성장된 탄소나노플레이크를 포함하여 이루어지며,
    상기 탄소나노플레이크는 Ar 과잉 분위기의 CH4, H2, Ar의 혼합가스를 전구체로 이용하는 화학기상증착 공정을 통해 성장되며,
    상기 화학기상증착 공정시, Ar 과잉 분위기 하에서 탄소나노튜브를 구성하는 그래핀층이 부분적으로 식각되고, 식각된 지점에서 탄소나노플레이크의 그래핀층이 성장된 것이며,
    상기 CH4, H2, Ar의 혼합가스의 조성은 CH4:H2:Ar = 1:4∼15:84∼95 인 것을 특징으로 하는 탄소나노플레이크 구조물.
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