KR101332796B1 - 그래핀의 제조 방법 및 그래핀의 제조 장치 - Google Patents
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Abstract
그래핀의 제조 방법에 있어서, 촉매층이 증착된 기판을 챔버 내에 로딩한다. 상기 챔버 내에 탄소 소스 가스를 공급한다. 국부적 가열원을 이용하여 상기 촉매층의 제1 부분을 가열함으로써, 상기 촉매층의 상기 제1 부분에 탄소 성분을 고용시킨다. 상기 국부적 가열원을 이동시켜 상기 촉매층의 상기 제1 부분을 냉각시킴과 동시에 다른 위치의 제2 부분을 가열하여 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행함으로써, 상기 촉매층 상에 상기 고용된 탄소 성분으로부터 석출된 그래핀층을 형성한다.
Description
본 발명은 그래핀의 제조 방법 및 그래핀의 제조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화학 기상 증착 방법을 이용하여 그래핀을 제조하는 방법 및 이를 수행하기 위한 제조 장치에 관한 것이다.
그래핀은 sp2 결합을 이루는 평면 2차원 탄소 구조를 말하며, 물리적, 화학적 안정성이 높은 물질이다. 상온에서 실리콘보다 전자를 100배 빨리 이동시킬 수 있고, 구리보다 단위 면적당 100배 많은 전류를 흘려보낼 수 있다. 또한 다이아몬드보다 열전도성이 2배 이상 높고, 강철보다 기계적 강도가 200배 이상 강하며 투명성을 가진다. 게다가 탄소가 그물처럼 연결된 육각형 벌집 구조의 공간적 여유로 인해 신축성이 생겨, 늘리거나 접어도 전기전도성을 잃지 않는다. 이러한 그래핀의 특이한 구조와 물성은 현재 투명전극의 주재료인 ITO를 대체할 수 있으며, 반도체의 주재료인 실리콘을 대체할 수 있다.
그래핀을 제조하는 방법으로는 기계적 방법, 에피택시, 열팽창, 기체상 방법, CVD 방법, 그래핀 산화-환원 방법, 흑연 층간 화합물 방법 등이 있으며, 일반적으로 CVD 방법과 그래핀 산화-환원 방법이 그래핀 제조에 이용되고 있다.
그러나, 종래의 CVD 방법은 촉매층 전체에 열처리를 해주기 때문에 촉매층 표면의 무작위적인 위치에 탄소의 핵이 생성되고 이를 중심으로 성장하게 된다. 핵을 중심으로 성장된 그래핀 결정립과 결정립이 만나게 되면서 결정립계(grain boundary)가 형성하게 된다. 각각의 결정립에서는 배열이 일치하지 않으며 결정립계는 결함으로 작용하게 된다. 또한 결정립간의 경계는 전하 수송 특성을 저하시키는 요인으로 여겨지고 있다. 그래핀 내의 결함 상태들은 주변 환경과의 반응을 촉진시키는 것으로 알려져 있다. 더욱이, 결정립계를 지날 때의 비저항이 결정립의 비저항보다 2 내지 10배 이상 증가하는 것을 볼 수 있으며 결정립이 결함으로 작용함을 알 수 있다.
본 발명의 일 목적은 그래핀의 결정립의 크기를 증가시킬 수 있는 그래핀의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 그래핀의 제조 방법을 수행하기 위한 그래핀의 제조 장치를 제공하는 데 있다.
다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
상기 본 발명의 일 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예들에 따른 그래핀의 제조 방법에 있어서, 촉매층이 증착된 기판을 챔버 내에 로딩한다. 상기 챔버 내에 탄소 소스 가스를 공급한다. 국부적 가열원을 이용하여 상기 촉매층의 제1 부분을 가열함으로써, 상기 촉매층의 상기 제1 부분에 탄소 성분을 고용시킨다. 상기 국부적 가열원을 이동시켜 상기 촉매층의 상기 제1 부분을 냉각시킴과 동시에 다른 위치의 제2 부분을 가열하여 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행함으로써, 상기 촉매층 상에 상기 고용된 탄소 성분으로부터 석출된 그래핀층을 형성한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 국부적 가열원을 일정한 속도로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층의 제1 부분을 가열하는 단계는 열선을 상기 국부적 가열원으로 이용하여 상기 촉매층을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 열선을 상기 기판에 대하여 수평 방향으로 상대적으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 열선이 이동할 때 상기 열선의 발열 부위를 증가 또는 감소하도록 변화시키는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 기판에 대하여 상기 열선을 상기 수평 방향으로 회전시키거나 상기 열선에 대하여 상기 기판을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층의 제1 부분을 가열하는 단계는 용수철 형상을 갖는 열원을 상기 국부적 가열원으로 이용하여 상기 촉매층을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 열원을 상기 기판 상에서 방사 방향으로 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층의 제1 부분을 가열하는 단계는 팁 형상의 단부를 갖는 열원을 상기 국부적 가열원으로 이용하여 상기 촉매층을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 촉매층은 전이금속을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예들에 따른 그래핀의 제조 장치는 기판을 처리하기 위한 공간을 제공하는 챔버를 포함한다. 기판 지지부는 상기 챔버 내에 배치되며, 상기 기판을 지지한다. 가스 공급부는 상기 챔버 내에 탄소 소스 가스를 공급한다. 열처리 유닛은 상기 챔버 내에 설치되며, 상기 기판 상에서 국부적 위치만을 가열시키기 위한 국부적 가열원 및 상기 국부적 가열원을 이동시켜 상기 기판 상에 연속적인 열처리를 수행하는 구동부를 구비한다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 구동부는 상기 국부적 가열원을 상기 기판에 대하여 일정한 속도로 이동시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 국부적 가열원은 일방향으로 연장하는 형상을 갖는 열선을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 구동부는 상기 열선을 상기 기판에 대하여 수평 방향으로 상대적으로 이동시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 열선은 이동될 때 발열 부위가 증가 또는 감소하는 가변 발열부를 가질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 구동부는 상기 기판에 대하여 상기 열선을 상기 수평 방향으로 회전시키나 상기 열선에 대하여 상기 기판을 회전시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 국부적 가열원은 용수철 형상을 갖는 열원을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 구동부는 상기 열원을 상기 기판 상에서 방사 방향으로 이동시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 국부적 가열원은 팁 형상의 단부를 갖는 열원을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 상에는 촉매층이 형성되고, 상기 열처리 유닛은 상기 촉매층 상에 상기 연속적인 열처리를 수행할 수 있다.
이와 같이 구성된 발명에 따른 그래핀의 제조 방법에 있어서, 연속적인 열처리(sequential heat treatment)를 이용한 CVD 방법을 적용함으로써 그래핀 핵 생성 위치를 제어함으로써 이로부터 성장하는 그래핀의 결정립의 크기를 증가시킬 수 있다. 결정립의 크기가 커지므로 결정립계가 줄어들며 가열과 냉각이 열원의 이동에 따라 일정한 방향성을 가지게 되므로 결정립계 또한 일정한 방향성을 가지고 배열된다. 이에 따라, 결정립계에 의한 결함을 개선할 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 도 1의 그래핀의 제조 장치의 열처리 유닛을 나타내는 평면도이다.
도 3a 내지 도 6은 다양한 형태의 열처리 유닛들을 나타내는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 비교예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 제조 방법에 의해 제조된 그래핀층에 대한 라만 분광분석(Raman Spectroscopy) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 비교예로서 그래핀의 그래핀의 층수에 따른 라만 분광분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 분광분석 결과이다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 비교예로서 단일층(monolayered), 이중층(bilayered) 및 다층(few-layered) 그래핀의 라만 분광분석 결과를 각각 나타내는 그래프들이다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀의 열선의 스캔 속도에 따른 라만 분광과 D/G 피크의 비, 면저항을 각각 나타내는 그래프들이다.
도 2는 도 1의 그래핀의 제조 장치의 열처리 유닛을 나타내는 평면도이다.
도 3a 내지 도 6은 다양한 형태의 열처리 유닛들을 나타내는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 9a 내지 도 9c는 비교예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 제조 방법에 의해 제조된 그래핀층에 대한 라만 분광분석(Raman Spectroscopy) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 11은 비교예로서 그래핀의 그래핀의 층수에 따른 라만 분광분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 분광분석 결과이다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 비교예로서 단일층(monolayered), 이중층(bilayered) 및 다층(few-layered) 그래핀의 라만 분광분석 결과를 각각 나타내는 그래프들이다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀의 열선의 스캔 속도에 따른 라만 분광과 D/G 피크의 비, 면저항을 각각 나타내는 그래프들이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 그래핀의 제조 장치의 열처리 유닛을 나타내는 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 장치(100)는 챔버(102), 기판 지지부(104), 가스 공급부 및 열처리 유닛(120)을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 챔버(102)는 기판(10) 상에 그래핀 형성 공정을 수행하기 위하여 밀폐 공간을 제공할 수 있다. 상기 그래핀 형성 공정은 화학 기상 증착(CVD) 방법에 기초하여 수행될 수 있다.
기판 지지부(104)는 챔버(102) 내에 로딩된 기판(10)을 지지하기 위하여 챔버(102) 내에 배치될 수 있다. 구체적으로, 챔버(102)의 일측벽에는 게이트(108)가 구비되고, 촉매층이 형성된 기판(10)은 게이트(108)를 통해 로딩되어 기판 지지부(104) 상에 지지될 수 있다.
상기 가스 공급부는 챔버(102) 내에 탄소 소스 가스를 공급하는 탄소 소스 공급부(110) 및 수소 가스를 공급하는 수소 가스 공급부(112)를 포함할 수 있다.
탄소 소스 공급부(110)는 기판 지지부(104) 상에 지지된 기판(10) 상에 그래핀층을 형성하기 위한 탄소 소스 가스를 챔버(102) 내로 공급할 수 있다.
구체적으로, 챔버(102)의 상부에는 상기 소스 가스를 챔버(102) 내로 균일하게 공급하기 위한 샤워 헤드(106)가 배치되며, 가스 공급부(110)는 샤워 헤드(106)에 배관을 통해 연결될 수 있다. 상기 배관에는 제1 게이트 밸브(111)가 구비되어 챔버(102) 내로 공급되는 상기 탄소 소스 가스의 유량을 제어할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 챔버 내에 가스를 공급을 위하여 샤워 헤드가 이용되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
수소 가스 공급부(112)는 수소 가스를 챔버(102) 내로 공급할 수 있다. 수소 가스 공급부(112)는 샤워 헤드(106)에 배관을 통해 연결될 수 있다. 상기 배관에는 제2 게이트 밸브(113)가 구비되어 챔버(102)로 공급되는 상기 수소 가스의 유량을 제어할 수 있다.
샤워 헤드(106)에는 상기 탄소 소스 가스를 기판(10) 상으로 균일하게 공급하기 위한 다수개의 제1 노즐들과 상기 수소 가스를 기판(10) 상으로 균일하게 공급하기 위한 다수개의 제2 노즐들을 가질 수 있다. 상기 탄소 소스 가스와 상기 수소 가스는 샤워 헤드(106) 내에서 서로 혼합되지 않으며, 개별적으로 샤워 헤드(106)를 통해 기판(10) 상으로 공급될 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 그래핀의 제조 장치(100)는 챔버(102) 내부를 퍼지하기 위한 퍼지 가스를 챔버(102) 내로 공급하기 위한 퍼지 가스 공급부를 더 포함할 수 있다. 상기 퍼지 가스는 챔버(102) 내부의 압력을 조절하기 위한 압력 조절용 가스로도 사용될 수 있다.
탄소 소스 공급부(110)는 기상 탄소 공급원으로서 다양한 소스 가스를 공급할 수 있다. 예를 들면, 상기 탄소 소스 가스는 탄화수소 가스를 포함할 수 있다. 상기 탄화수소 가스의 예로서는, 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 헥산 등을 들 수 있다. 본 실시예에 있어서, 상기 가스 공급부는 메탄(CH4) 가스를 챔버(102) 내에 공급하고, 이와 함께 수소(H2) 가스를 챔버(102) 내에 공급할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 열처리 유닛(120)은 기판(10) 상의 촉매층을 국부적으로 가열하되 가열 부위를 이동시키는 연속적인 열처리를 수행할 수 있다. 열처리 유닛(120)은 챔버(102) 내에서 기판 지지부(104) 상부에 설치될 수 있다. 열처리 유닛(120)은, 기판(10) 상에서 국부적 위치만을 가열시키기 위한 국부적 가열원(122) 및 국부적 가열원(122)을 이동시켜 기판(10) 상에서 연속적인 열처리를 수행하는 구동부(124)를 포함할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 국부적 가열원(122)으로 와이어 형태의 열원(열선)이 사용될 수 있다. 열선(122)은 구동부(124)에 의해 고정 및 지지되고, 구동부(124)는 챔버(102) 내에서 구동 지지부(128) 상에 설치된 제1 및 제2 가이드부들(126a, 126b)을 따라 이동함으로써 열선(122)의 움직임에 따라 기판(10) 상에 연속적인 열처리를 수행할 수 있다.
열선(122)은 구동부(124)에 의해 기판(10) 상에 수평 방향으로 이동할 수 있다. 열선(122)의 위치를 연속적으로 변화시키면서 기판(10)의 일측으로부터 순차적으로 가열 후 냉각되도록 하는 연속적인 열처리를 수행할 수 있다. 열선(122)을 이용하여 상기 촉매층의 제1 부분을 가열한 후, 열선(122)을 이동시켜 상기 촉매층의 상기 제1 부분을 냉각시킴과 동시에 다른 위치의 제2 부분을 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 열선(122)은 기판(10)에 대하여 수평 방향으로 이동될 수 있다. 즉, 기판(10)이 고정된 상태에서 국부적 가열원(122)이 연속적으로 일방향으로 이동함으로써 기판(10)에 순차적으로 지속적인 열을 공급할 수 있다.
이와 다르게, 열선(122)이 정지되고, 기판(10)이 열선(10)에 대하여 상대적으로 이동될 수 있다. 즉, 국부적 가열원(122)이 일정한 위치에 고정된 상태에서 기판(10)을 수평 방향으로 이동시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 열선(122)에 흐르는 전류의 양을 조절함으로써 가열 온도를 조절할 수 있다. 열선(122)의 이동 속도를 조절함으로써 가열 시간 및 냉각 시간을 조절할 수 있다.
와이어 형태의 열선(122)을 기판(10) 상에서 기판(10)의 일측으로부터 타측으로 이동시킴에 따라, 열선(122)의 움직임에 따른 온도 기울기가 발생될 수 있다. 열선(122)에 의해 국부적으로 가열되는 기판(10) 상의 촉매층의 부분에는 탄소 성분이 고용되고 이후 냉각됨에 따라 고용시킨 탄소 성분으로부터 상기 촉매층 표면에 그래핀을 석출시킬 수 있다. 따라서, 열용량 또는 열제공 면적이 작은 열원(와어어 형태의 열원을 포함)을 이용하여 국부적인 부위에만 그래핀이 형성되며 빠른 냉각에 의해 주변부에는 그래핀이 형성되지 않을 수 있다.
또한, 챔버(102)는 반응 부산물, 잔여 가스들 및 퍼지 가스를 배출하기 위한 진공 장치(130)와 연결될 수 있다. 상기 그래핀층을 증착하는 동안 발생된 반응 부산물과, 잔여 가스 등은 챔버(102)와 연결된 진공 장치(130)에 의해 챔버(102)로부터 배출될 수 있다. 진공 장치(130)는 진공 펌프(132), 진공 배관(134) 및 차단 밸브(136)를 포함할 수 있다.
도 3a 내지 도 6은 다양한 형태의 열처리 유닛들을 나타내는 도면들이다.
도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 열처리 유닛의 국부적 가열원은 용수철 모양의 열원(122)을 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 열원(122)을 기판(10)의 중심에서부터 방사형으로 이동시킴으로서, 기판(10)에 대하여 방사 방향으로 연속적인 열처리를 수행할 수 있다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 국부적 가열원으로서 열선(122)은 이동될 때 발열 부위가 증가 또는 감소하는 가변 발열부(123)를 가질 수 있다. 이 경우에 있어서, 열선(122)이 이동함에 따라 점진적으로 가열 부위가 넓어질 수 있다.
도 5를 참조하면, 기판 지지부(104)가 회전함으로써 열선(122)에 대하여 기판(10)을 회전시킬 수 있다. 이와 다르게, 열처리 유닛의 구동부는 기판(10)에 대하여 열선(122)을 수평 방향으로 회전시킬 수 있다.
도 6을 참조하면, 국부적 가열원은 팁 형상의 단부를 갖는 열원(122)을 포함할 수 있다. 이러한 열원(122)은 점 접촉으로 기판(10)을 가열할 수 있고, 기판(10) 상에서 일방향 또는 여러 가지 병진 운동의 조합을 통해 스캔될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상술한 열원의 다양한 형태들뿐만 아니라 기판에 대한 상기 열원의 상대적 이동 속도에 의해 연속적인 열처리 공정이 제어될 수 있다. 또한, 연속적인 열처리 공정의 가열 온도의 범위는 상기 열원의 종류에 따라 결정될 수 있다.
표 1은 사용되는 열원의 종류에 따른 공정 온도를 나타낸다.
[표 1] 열원의 종류에 따른 공정 온도
또한, 열원의 이동 속도(스캔 속도)를 분당 수십 나노미터(nm/min) 단위부터 분당 수 킬로미터(km/min) 등으로 조정 가능하다. 열원의 이동 속도는 기판의 한 점의 위치에서 얼마나 빨리 열을 전달받고 얼마나 빨리 냉각될 수 있는지를 나타내는 척도가 될 수 있다.
이하에서는, 도 1의 그래핀의 제조 장치를 이용하여 그래핀을 제조하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 순서도이다. 도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 사시도들이고, 도 9a 내지 도 9c는 비교예에 따른 그래핀의 제조 방법을 나타내는 사시도들이다.
도 1, 도 7 내지 도 9c를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 제조 방법은 연속적인 열처리 CVD 방법에 기초하여 수행될 수 있다. 먼저, 촉매층(12)이 형성된 기판(10)을 챔버(102) 내에 로딩한다(S100).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 전이금속으로 이루어진 촉매층(12)을 기판(10) 상에 증착한 후, 기판(10)을 챔버(102) 내로 로딩할 수 있다.
기판(10)은 그래핀을 형성하기 위한 희생 기판으로의 역할을 수행할 수 있다. 기판(10)은 후속 공정에서 약 1000℃로 가열되는 것에는 견딜 수 있어야 하며, 이후에 기판으로부터 분리된 시트 형상의 그래핀을 얻기 위해서는 산 처리 등에 의해 쉽게 제거될 수 있는 재질로 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 기판(10)은 실리콘(Si) 기판 또는 실리콘 산화막이 형성된 실리콘 기판을 포함할 수 있다.
촉매층(12)은 탄소 성분들이 서로 결합하여 6각형의 판상 구조를 형성하도록 도와주는 역할을 수행할 수 있다. 촉매층(12)의 예로서는 그래파이트를 합성하거나, 탄화 반응을 유도하거나, 또는 탄소나노튜브를 제조하는 데 사용되는 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들면, 촉매층(12)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 사용할 수 있다.
촉매층(12)을 위한 전이금속으로서 니켈(Ni) 및 코발트(Co)의 탄소 고용도는 1000℃일 때 1 at.% 이며 구리(Cu)의 탄소 고용도는 1000℃일 때 0.03 at.%이다. 니켈과 코발트는 탄소의 고용도가 높기 때문에 1000℃에서 촉매층(12)에 고용된 탄소 원자가 상온으로 냉각되면서 과잉의 탄소가 석출되면서 다층의 그래핀이 형성될 수 있다. 구리는 니켈과 코발트보다 탄소의 고용도가 낮기 때문에 대면적의 단일층의 그래핀을 형성하는 데 유리할 수 있다.
촉매층(12)은 상술한 금속의 착체 또는 금속의 알콕사이드를 알코올 등의 용매에 용해시킨 후 기판 위에 도포하여 건조시켜 형성할 수 있다. 이와 다르게, 열 증착 등의 금속 증착 방법으로 기판 위에 증착시켜 형성할 수도 있다.
이어서, 챔버(102) 내에 탄소 소스 가스를 공급한다(S110).
본 발명의 일 실시예에 있어서, 기상 탄소 공급원으로서 메탄, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 헥산과 같은 탄화수소 가스 계열을 이용할 수 있는데, 특히 메탄(CH4) 가스를 이용할 수 있으며, 기상 탄소 공급원과 함께 수소(H2) 가스를 더 공급할 수 있다.
촉매층(12)이 형성된 기판(10)을 챔버(102) 내에 로딩한 후, 진공 펌프(132)를 이용하여 챔버(102) 내의 공기를 제거할 수 있다. 이어서, 챔버(102) 내를 진공 상태로 유지하면서, 샤워 헤드(106)를 통해 적절한 분위기 가스를 챔버(102) 내에 공급하여 공정 압력을 유지할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 촉매층(12)으로서 구리를 사용하였으며, 구리 촉매층이 증착된 기판(10)을 CVD 챔버(102) 내부로 로딩한 후, 수소(H2) 가스와 메탄(CH4) 가스를 10:1의 비율로 채워 넣었다.
이 후, 국부적 가열원(122)을 이용하여 촉매층(12)의 제1 부분(A)을 가열함으로써 촉매층(12)의 제1 부분(A)에 탄소 성분을 고용시킨 후(S120), 국부적 가열원(122)을 이동시켜 촉매층(12)의 제1 부분(A)을 냉각시킴과 동시에 다른 위치의 제2 부분(B)을 가열하여 촉매층(12) 상에 연속적인 열처리를 수행함으로써, 촉매층(12) 상에 상기 고용된 탄소 성분으로부터 석출된 그래핀층을 형성한다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 약 1000℃의 가열 온도를 갖는 열선(122)에 의한 국부적 가열을 통해 열선(122)이 위치한 부근의 촉매층(12)의 제1 부분(A)을 가열시킬 수 있다. 이에 따라, 탄소가 포함된 소스 가스와 수소 가스의 혼합 가스가 반응하여 적절한 양의 탄소가 촉매층(12)의 제1 부분(A)에 고용되어 녹아 들어가거나 흡착될 수 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 열선(122)을 이동시켜 촉매층(12)의 제1 부분(A)을 냉각시킴과 동시에 다른 위치의 제2 부분(B)을 가열할 수 있다. 열선(122)은 그래핀을 생성하는 데 있어서 기상 탄소 공급원의 분해 과정을 촉진시켜 주는 촉매 역할을 할 수 있다. 이와 동시에 고온에서 열선(122)이 다른 곳으로 이동함에 따라 열선(122)이 위치했었던 곳에서 녹아있거나 흡착된 탄소가 냉각되어 촉매층(12) 표면에 그래핀으로 석출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 가열 온도, 가열 시간 및 냉각 시간, 기상 탄소 공급원의 공급량 등을 조절하는 것에 의해 촉매층(20) 안에 고용되는 탄소 성분의 양을 조절하는 것이 가능하다. 가열 시간과 공급량을 크게 해 고용되는 탄소 성분의 양을 많게 할 경우 결과적으로 그래핀층의 두께를 크게 할 수 있으며, 반대로 가열 시간과 공급량을 작게 해 고용되는 탄소 성분의 양을 적게 하면 그래핀층의 두께를 작게 할 수 있다. 기상 탄소 공급량이 작은 경우 시간을 길게 하면 원하는 정도의 탄소 성분의 양을 고용시킬 수 있다.
이와 같이, 열선(122)의 위치를 변화시킴에 따라 열선(122)이 지나간 자리는 급속한 냉각을 통하여 촉매층(12)에 포함되어 있던 탄소 원자들이 표면에서 석출되어 결정화되어 그래핀(20) 결정구조를 형성하게 된다. 그리고 열선(122)이 위치하는 곳에서는 도 8a와 같이 국부적인 가열로 인해, 탄소가 촉매층(12)에 녹아 들어가거나 흡착된다.
가열 후 냉각은 그래핀을 균일하게 석출시켜 고품질을 얻기 위한 중요한 단계로서, 급격한 냉각은 원하는 두께에 못 미치는 그래핀을 얻거나 생성되는 그래핀막에 균열 등을 야기할 수 있으며 느린 냉각은 그래핀의 두께가 너무 두껍거나 생산성을 저해하므로 가급적 제어된 일정 속도로 냉각시키는 것이 바람직하다. 예를 들면, 이상적인 냉각 속도는 초당 1 ~ 50℃의 속도일 수 있다. 본 발명에 따르면, 열선(122)을 일정한 스캔 속도로 이동시키는 것에 의해 이러한 냉각 속도를 자연스럽게 달성할 수 있다.
도 8c에 도시된 바와 같이, 열선(122)의 위치를 연속적으로 변화시켜 촉매층(12)이 연속적으로 가열 후 냉각되도록 하면 촉매층(12) 상에 균일하고도 큰 그레인의 그래핀으로 이루어진 그래핀층을 합성할 수 있게 된다.
후속 공정에서 촉매층(12)을 제거하여 그래핀층을 기판으로부터 분리시킨 후 원하는 용도에 맞게 사용할 수 있다. 예를 들면, 실리콘 산화막을 형성한 실리콘 기판을 이용한 경우에, 그래핀층이 기판을 HF 및 TFG 용액에 순차적으로 담그면, 실리콘 산화막과 촉매층(12)이 차례대로 제거되어 그래핀층를 기판으로부터 완전 분리하여 추출할 수 있게 된다.
이와 같이 촉매층(12)을 국부적으로 가열하되 가열 부위를 이동시키는 연속적인 열처리를 실시하여 촉매층(12) 안에 탄소 성분을 고용시킨 후 고용시킨 탄소 성분으로부터 촉매층(12) 표면에 그래핀(20)을 석출시킬 수 있다.
가열 부위를 이동시키는 속도는 일정하게 유지하여야 기판 전체 면적에 대하여 균일한 크기의 그래핀 입자를 얻을 수 있어 바람직하다. 그러나 경우에 따라서는 이동 후 잠깐 멈추는 방식으로 단계적으로 진행함으로써 그래핀 입자 크기 조절을 행할 수도 있다.
도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 비교예에 따른 CVD 방법은 기판(10)에 대하여 전체적으로 열을 가하기 때문에 그래핀의 핵이 무작위적인 위치들에 형성하게 되고 이후 결정으로 성장하게 된다.
구체적으로, 촉매층(12) 전체에 열처리를 수행하기 때문에, 탄소가 포함된 기체와 수소 혼합가스가 반응하여 촉매층(12) 전체에서 임의의 위치들(C)에 고용되어 녹아 들어가거나 흡착될 수 있다. 따라서, 무분별하게 생성된 핵 생성 위치에 탄소 원자가 확산이 되면서 성장하게 되어 다결정 그래핀이 생성될 수 있다.
본 발명에서는 기판을 전체적으로 가열하는 CVD 방법 대신 열선(122)과 같은 국부적인 가열원을 이용하여 기판을 가열함으로써, 가열되는 국부적 위치에서만 탄소를 고용시켜 그 위치에서만 그래핀의 핵(nucleation)으로서 성장하도록 만들 수 있다. 비교예에 따른 기판 가열 방식은 무작위하게 위치한 핵의 형성으로 인해 그래핀 입자가 작아지지만, 본 발명에 따르면 열선(122)을 통해 국부적인 위치에 열을 가함에 따라 핵의 성장 위치가 제어될 수 있다. 따라서, 촉매층 표면의 일정한 위치(처음 열원이 존재하는 부분)에서부터 탄소의 핵을 중심으로 그래핀이 성장할 수 있다.
본 발명에 있어서, 열선(122)과 같은 국부적 가열원에 의해 핵 생성 사이트(nucleation site)가 제어될 수 있으며, 그 결과 그래핀 입자의 크기 조절할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀은 비교예에 따라 제조된 그래핀의 평균 결정립의 크기(약 250 ㅁ 11 nm)보다 더 큰 결정립 크기를 가질 수 있다.
또한 핵을 중심으로 성장된 그래핀 결정립과 결정립이 만나게 되면서 결정립계가 형성되는데, 비교예에서는 무작위적으로 생성된 결정립이 만나 결정립계가 생기지만, 본 발명에 따르면 열원이 일정한 방향성을 갖고 이동함에 따라 각각의 결정립에서는 배열이 일정한 방향성을 가지게 된다. 즉, 열선(122)의 움직임에 따라 방향성을 가지게 되며 이에 따라 결정립계에 의한 결함이 감소하게 된다. 그래핀의 결정립이 열선(122)이 움직임에 따라 연속적으로 성장하게 되어 비교예에 따른 CVD 방법 대비 결정립 크기가 커지거나 대면적으로 단결정 그래핀을 생성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 제조 방법에 의해 제조된 그래핀층에 대한 라만 분광분석(Raman Spectroscopy) 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 국부적 가열원으로서 텅스텐 열선을 사용하였으며, 열선의 지름은 1mm, 길이는 150mm이었다. 열원의 이동 속도는 0.3 mm/min으로 하였다. 열원으로 가열된 부위의 온도는 탄소가 고용될 수 있는 1000℃이었고 온도 구배는 열원 1mm 이동시 온도 차이가 50~70℃가 되도록 하였다.
도 10에 도시한 바와 같이, 제조된 그래핀의 라만 분광분석 결과, 라만 쉬프트(Raman shift) 1580 cm-1 부근에서 G 피크(peak) 및 라만 쉬프트 2700 cm-1 부근에서 2D 피크를 확인할 수 있었다.
도 11은 비교예로서 그래핀의 그래핀의 층수에 따른 라만 분광분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 논문(Nano Lett., (2007), pp 238??242)에 수록된 라만 분광분석 결과로서 단일층과 이중층의 그래핀의 라만 스펙트럼을 비교할 수 있다.
도 10과 도 11을 비교해 보면, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀은 단일층임을 분석할 수 있다. 따라서, 연속적인 열처리를 위한 열처리 유닛을 갖는 그래핀의 제조 장치를 이용하여 우수한 품질을 가진 단일층의 그래핀을 제조할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀의 라만 분광분석 결과이다.
도 12를 참조하면, 라만 쉬프트 2700 cm-1 부근에서 2D 피크를 피팅한 결과 하나의 로렌츠 피크가 나온 결과이다. 실선으로 표기된 스펙트럼은 라만 분광분석 결과이고, 점선으로 표기된 스펙트럼은 피팅한 결과를 나타낸다.
도 13a, 도 13b 및 도 13c는 비교예로서 단일층(monolayered), 이중층(bilayered) 및 다층(few-layered) 그래핀의 라만 분광분석 결과를 각각 나타내는 그래프들이다.
도 13a 내지 도 13c는, 논문(Nature 468. 549-552(2010))의 보충자료(Supplementary)에 수록된 라만 분광분석 결과이다. 도 13a 내지 도 13c를 참조하면, 단일층의 그래핀의 경우 라만 쉬프트 2700 cm-1 부근에서 2D 피크가 하나의 로렌츠 피크로 피팅할 수 있는 반면 이중층 그래핀의 경우 4개의 로렌츠 피크로 나뉘게 된다.
도 12를 도 13a 내지 도 13c와 비교한 결과, 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀은 단일층의 그래핀임을 확인할 수 있다.
도 14a, 도 14b 및 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 그래핀의 열선의 스캔 속도에 따른 라만 분광과 D/G 피크의 비, 면저항을 각각 나타내는 그래프들이다.
라만 분광은 그래핀의 특성을 평가하는 데 사용되며, 층의 개수와 결함 정도에 따라 D와 G, 2D 피크로 대표되는 피크의 위치와 모양이 변화한다. D와 G 피크의 세기 비는 그래핀의 결함을 나타내는 척도로 사용되며 낮을수록 좋은 품질의 그래핀을 나타낸다.
도 14a 내지 도 14c를 참조하면, 스캔 속도가 3mm/min에서 면저항과 D/G 피크의 비가 가장 작은 것을 확인할 수 있다. 라만분광에서 D와 G 피크의 비는 그래핀의 결함을 나타내는 척도로 작을수록 고품질의 그래핀이 생성된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 그래핀의 제조 방법에 있어서, 연속적인 열처리를 이용한 CVD 방법을 적용함으로써 그래핀 핵 생성 위치를 제어함으로써 이로부터 성장하는 그래핀의 결정립의 크기를 증가시킬 수 있다. 결정립의 크기가 커지므로 결정립계가 줄어들며 가열과 냉각이 열원의 이동에 따라 일정한 방향성을 가지게 되므로 결정립계 또한 일정한 방향성을 가지고 배열된다. 이에 따라, 결정립계에 의한 결함을 개선할 수 있다.
큰 결정립을 갖는 그래핀을 얻는다는 것은, 그래핀 본래의 물리적 특성을 유지할 수 있도록 결함 상태가 매우 적다는 것이다. 본 발명에 따르면, 그래핀 결정립 크기가 증가함에 따라 면저항을 감소시킬 수 있으며 그에 따라 투명전극으로 사용할 수 있는 분야가 터치스크린(touch screen), 스마트 윈도우(smart window), 플렉서블 유기발광소자, 태양전지 등으로 넓어질 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기판 12 : 촉매층
20 : 그래핀 100 : 그래핀의 제조 장치
102 : 챔버 104 : 기판 지지부
106 : 샤워 헤드 108 : 게이트
110 : 탄소 소스 공급부 112 : 수소 가스 공급부
120 : 열처리 유닛 122 : 국부적 가열원
123 : 가변 발열부 124 : 구동부
126a, 126b : 가이드부 128 : 구동 지지부
130 : 진공 장치 132 : 진공 펌프
134 : 진공 배관 136 : 차단 밸브
20 : 그래핀 100 : 그래핀의 제조 장치
102 : 챔버 104 : 기판 지지부
106 : 샤워 헤드 108 : 게이트
110 : 탄소 소스 공급부 112 : 수소 가스 공급부
120 : 열처리 유닛 122 : 국부적 가열원
123 : 가변 발열부 124 : 구동부
126a, 126b : 가이드부 128 : 구동 지지부
130 : 진공 장치 132 : 진공 펌프
134 : 진공 배관 136 : 차단 밸브
Claims (20)
- 촉매층이 증착된 기판을 챔버 내에 로딩하는 단계;
상기 챔버 내에 탄소 소스 가스를 공급하는 단계;
국부적 가열원을 이용하여 상기 촉매층의 제1 부분을 가열함으로써, 상기 촉매층의 상기 제1 부분에 탄소 성분을 고용시키는 단계; 및
상기 국부적 가열원을 이동시켜 상기 촉매층의 상기 제1 부분을 냉각시킴과 동시에 다른 위치의 제2 부분을 가열하여 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행함으로써, 상기 촉매층 상에 상기 고용된 탄소 성분으로부터 석출된 그래핀층을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 국부적 가열원을 일정한 속도로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 촉매층의 제1 부분을 가열하는 단계는 열선을 상기 국부적 가열원으로 이용하여 상기 촉매층을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 열선을 상기 기판에 대하여 수평 방향으로 상대적으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 열선이 이동할 때 상기 열선의 발열 부위를 증가 또는 감소하도록 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 기판에 대하여 상기 열선을 상기 수평 방향으로 회전시키거나 상기 열선에 대하여 상기 기판을 회전시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 촉매층의 제1 부분을 가열하는 단계는 용수철 형상을 갖는 열원을 상기 국부적 가열원으로 이용하여 상기 촉매층을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 촉매층 상에 연속적인 열처리를 수행하는 단계는 상기 열원을 상기 기판 상에서 방사 방향으로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 촉매층의 제1 부분을 가열하는 단계는 팁 형상의 단부를 갖는 열원을 상기 국부적 가열원으로 이용하여 상기 촉매층을 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 촉매층은 전이금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 방법.
- 기판을 처리하기 위한 공간을 제공하는 챔버;
상기 챔버 내에 배치되며, 상기 기판을 지지하기 위한 기판 지지부;
상기 챔버 내에 탄소 소스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부; 및
상기 챔버 내에 설치되며, 상기 기판 상에서 국부적 위치만을 가열시키기 위한 국부적 가열원 및 상기 국부적 가열원을 이동시켜 상기 기판 상에 연속적인 열처리를 수행하는 구동부를 구비하는 열처리 유닛을 포함하는 그래핀의 제조 장치. - 제 11 항에 있어서, 상기 구동부는 상기 국부적 가열원을 상기 기판에 대하여 일정한 속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 국부적 가열원은 일방향으로 연장하는 형상을 갖는 열선을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
- 제 13 항에 있어서, 상기 구동부는 상기 열선을 상기 기판에 대하여 수평 방향으로 상대적으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 열선은 이동될 때 발열 부위가 증가 또는 감소하는 가변 발열부를 갖는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 구동부는 상기 기판에 대하여 상기 열선을 상기 수평 방향으로 회전시키나 상기 열선에 대하여 상기 기판을 회전시키는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 국부적 가열원은 용수철 형상을 갖는 열원을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
- 제 17 항에 있어서, 상기 구동부는 상기 열원을 상기 기판 상에서 방사 방향으로 이동시키는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 국부적 가열원은 팁 형상의 단부를 갖는 열원을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
- 제 11 항에 있어서, 상기 기판 상에는 촉매층이 형성되고, 상기 열처리 유닛은 상기 촉매층 상에 상기 연속적인 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 그래핀의 제조 장치.
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