KR101575012B1 - A temperature sensor using a reduced graphene oxide film - Google Patents

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KR101575012B1
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안성일
김국주
김동규
정한길
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신라대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a manufacturing method of a temperature sensor using a reduced graphene thin film which is based on a two-dimensional structured graphene and a temperature sensor thereof, comprising: a step of forming an electrode pattern on the upper part of a substrate; a step of coating a reduced graphene thin film over the upper part of the electrode patterns; a step of depositing a composite protective film on the upper part of the reduced graphene thin film.

Description

환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서{A TEMPERATURE SENSOR USING A REDUCED GRAPHENE OXIDE FILM}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a temperature sensor using a reduced graphene thin film,

본 발명은 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법 및 이를 이용한 온도 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 2차원 구조를 가지는 그래핀을 기본으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법 및 온도 센서에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a temperature sensor using a reduced graphene thin film and a temperature sensor using the reduced graphene thin film, and more particularly, to a method of manufacturing a temperature sensor using a reduced graphene thin film based on graphene having a two- .

탄소의 구조 중 가장 잘 알려진 구조 중 한가지인 그래파이트(graphite)는 탄소 원자가 sp2 혼성만을 가지고 6각형 모양만으로 연결된 판상의 2차원 그래핀 시트(graphene sheet)가 적층되어 있는 구조이다. 최근 그래파이트로부터 한층 또는 수층의 그래핀 시트를 벗겨 내어, 상기 시트의 특성을 조사한 결과 매우 높은 전도 특성을 지닌다는 것이 알려졌다. 현재까지 알려진 상기 그래핀 시트의 이동도는 약 20,000 내지 50,000 cm2/Vs의 높은 값을 가진다고 알려져 있다. 그래핀은 열적, 전기적, 기계적 특성이 좋아 탄소나노튜브만큼 많은 영역에서 그 응용성이 기대되고 있다. 특히, 그래핀이 가지고 있는 이차원구조는 독특한 물리적 성질과 더불어 전기-전자적 응용 측면에서 여타의 탄소 동소체들과는 다른 매우 독특한 장점을 가지고 있다. 즉, 이차원 구조로 인하여 인쇄, 식각 등으로 대표되는 top-down 방식의 일반적인 반도체 공정을 도입해서 전자회로를 구성할 수 있다는 장점이다. 이러한 대규모의 응용을 위해서는 대면적의 그래핀을 반도체 기판 위에 만드는 것이 무엇보다 중요하다. 그래핀을 만드는 대표적인 방법으로 열기상 화학법을 이용하거나, 그라파이트 원료를 산화 시켜 산화 그래핀을 얻은 후 이를 다시 환원 시키는 방법이 대표적이다. 특히 후자의 경우는 용액 내에 분산 특성이 좋아서 이용하여 다양한 응용성이 기대된다. Graphite, which is one of the most well-known structures of carbon, is a structure in which plate-shaped two-dimensional graphene sheets are stacked with only carbon atoms sp2-hybridized and connected by hexagonal shape only. Recently, it has been known that graphene sheets are peeled off from a graphite sheet or an aqueous layer, and the properties of the sheets are investigated. As a result, it is known that they have very high conduction properties. The mobility of the graphene sheet known to date is known to have a high value of about 20,000 to 50,000 cm 2 / Vs. Graphene has good thermal, electrical and mechanical properties and is expected to be applicable in as many areas as carbon nanotubes. In particular, the two-dimensional structure of graphene has distinctive physical properties, as well as a very unique advantage over other carbon isotopes in terms of electro-electronic applications. In other words, it is an advantage that a general top-down semiconductor process represented by printing, etching and the like can be introduced due to the two-dimensional structure to construct an electronic circuit. For such a large-scale application, it is most important to make a large-area graphene on a semiconductor substrate. As a typical method of producing graphene, a hot-phase chemical method is used, or a method in which graphene raw material is oxidized to obtain oxidized graphene and then reduced again. Especially in the latter case, the dispersion properties in the solution are favorable, so that various applications are expected.

온도 센서는 온도를 전압이나 저항변화와 같은 전기신호로 변환하여 그 값을 수치로 나타내어 온도를 알 수 있게 하며, 도체와 반도체는 도 1에 도시된 바와 같이, 온도에 따른 전기저항과 전도도의 특성이 상반된 결과를 나타낸다. The temperature sensor converts a temperature into an electric signal such as a voltage or a resistance change and displays the value as a numerical value so that the temperature can be known. The conductors and the semiconductor have characteristics of electrical resistance and conductivity This shows the opposite result.

즉, 도체는 온도가 상승시 저항이 증가하며, 반도체는 온도 상승시 저항이 줄어드는 성질을 보인다. That is, the resistance of the conductor increases when the temperature rises, and the resistance of the semiconductor decreases when the temperature rises.

이에 반해, 반도체의 경우 온도 상승 시 저항이 줄어들면서, 반도체 고유 띠에 있던 전자들이 온도 상승 시에 열에너지를 받아 전도띠로 쉽게 이동할 수 있어 전도도가 좋아지는 것을 도 2를 통해 알 수 있다. On the other hand, in the case of a semiconductor, resistance is reduced when the temperature rises, and the electrons in the semiconductor inherent band can be easily transferred to the conduction band due to thermal energy when the temperature rises, thereby improving the conductivity.

그래핀은 온도 상승 시 저항이 줄어드는 반도체의 특성과 유사하다. 반도체 특성을 가지는 그래픈과 유사한 대표적인 반도체 소자 온도센서는 NTC 서미스터가 있으며 저항온도 계수로 특성을 규명하면 Graphene is similar to semiconductors in that the resistance decreases when the temperature rises. Representative semiconductor device temperature sensors with similar semiconductor characteristics are NTC thermistors and are characterized by a resistance temperature coefficient

[관계식 1][Relation 1]

R(T)=R0(1+αΔT) or =αΔT R (T) = R 0 ( 1 + αΔT) or = αΔT

이때, R 과 R0는 각각 온도 T와T0일 경우의 저항, α 는 저항온도 계수이다. In this case, R and R0 are the resistances when the temperatures are T and T0, respectively, and? Is the resistance temperature coefficient.

관계식 1은 NTC서미스터가 아닌 일반적인 저항온도계수이다. 그러나 앞서 말한 바와 같이 NTC서미스터의 온도계수는 부 온도계수를 가지므로, 지속적으로 감소하며 이러한 저항 특성은 아래 식 2와 같이 표현 할 수 있다. Relation 1 is a general resistance thermometer, not an NTC thermistor. However, as mentioned above, the temperature coefficient of the NTC thermistor has a negative temperature coefficient, so it is continuously decreased. This resistance characteristic can be expressed as shown in Equation 2 below.

[관계식 2][Relation 2]

R=R0expB{(1/T)-(1/T0)} R = R 0 expB {(1 / T) - (1 / T 0)}

이때, R 과 R0는 각각 온도 T와T0일 경우의 저항, B는 서미스터 재질에 따른 상수로써 서미스터의 온도 의존성을 나타낸다. In this case, R and R0 are the resistance when the temperature is T and T0, respectively, and B is the temperature dependence of the thermistor as a constant according to the thermistor material.

관계식 2는 다시 상수에 관한 항으로 다시 아래의 식과 같이 표현이 가능하다. 그리고 lnR값을 취해주면, 도 3과 같이 선형적인 NTC의 그래프 기울기가 직선화된 그래프 형태를 갖는다.Relation 2 is again a constant term, and can be expressed as the following equation. When the lnR value is taken, the graph slope of the linear NTC curve has a straight line shape as shown in FIG.

[관계식 3][Relation 3]

B=1/{(1/T)-(1/T0)} * lnR/R0 B = 1 / {(1 / T) - (1 / T 0)} * lnR / R 0

그리고 온도 1℃ 변화에 대한 온도계수 α를 다음과 같이 표현한다.The temperature coefficient α for a change of 1 ° C is expressed as follows.

[관계식 4][Relation 4]

α=1/R * dR/dT? = 1 / R * dR / dT

NTC센서를 이루는 물질은 니켈(Ni), 코발트(Co), 망간(Mn), 구리(Cu), 티탄 등의 산화물을 적당한 저항률과 온도계수를 가지도록 2~3종류 혼합하여 소결한 반도체이다. The NTC sensor material is a semiconductor obtained by sintering 2 to 3 types of oxides such as Ni, Co, Mn, Cu, and Titanium so as to have an appropriate resistivity and temperature coefficient.

NTC센서는 사용 온도가 -50~500 ℃이지만 이 온도의 범위에서는 전자회로의 동작이 불안정 경향이 증가함으로써, 이를 줄이기 위해 서미스터와 I.C회로를 결합하여 센서로 사용한다. The operating temperature of NTC sensor is -50 ~ 500 ℃. However, the tendency of unstable operation of electronic circuit increases within this temperature range. To reduce this, the thermistor and I.C circuit are combined and used as sensor.

또한, NTC서미스터 온도 센서는 IC보장회로를 결합하여야 하고, 측정된 그래프를 다시 직선 그래프로 변환하여 하는 단점이 있다. In addition, the NTC thermistor temperature sensor has a disadvantage in that an IC guarantee circuit must be combined and the measured graph is converted into a linear graph again.

관련 선행기술로는 한국등록특허 제0481929호(등록일:2005.03.30., 써미스터 박막을 이용한 온도 센서 및 그 제조방법)가 있다.
A related prior art is Korean Patent No. 0481929 (registered on March 30, 2005, temperature sensor using a thermistor thin film and its manufacturing method).

본 발명은 그래핀 소재를 기본으로 하여

Figure 112014111980313-pat00001
의 관계식을 고온에서 가지는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법 및 온도 센서를 제공하기 위한 것이다.The present invention is based on a graphene material
Figure 112014111980313-pat00001
And a temperature sensor using the reduced graphene thin film having a relational expression at a high temperature.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법은, 온도 센서 제조방법에 있어서, 기판 상부에 전극패턴을 형성하는 단계; 상기 전극 패턴 상부에 환원 그래핀 박막으로 코팅하는 단계; 및 환원 그래핀 박막 상부에 복합 보호막을 증착시키는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a temperature sensor using a reduced graphene thin film, the method comprising: forming an electrode pattern on a substrate; Coating the electrode pattern with a reducing graphene thin film; And depositing a composite protective film on the reduced graphene thin film.

구체적으로, 상기 환원 그래핀 박막은 환원 그래핀 복합막 또는 환원 그래핀 자가 조립막인 것을 특징으로 한다. Specifically, the reduced graphene thin film is a reduced graphene composite film or a reduced graphene self-assembled film.

또한, 상기 환원 그래핀 복합막은 환원성 고분자를 수용액에 녹여 고분자 용액을 형성하는 단계; 상기 고분자 용액에 에탄올 또는 이소프로판올을 혼합하여 혼합액을 형성하는 단계; 및 상기 혼합액 및 산화 그래핀 용액을 일정 조건으로 혼합시켜 일정 시간동안 초음파 처리하여 분산시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The reducing graphene composite membrane may further include a step of dissolving the reducing polymer in an aqueous solution to form a polymer solution; Mixing the polymer solution with ethanol or isopropanol to form a mixed solution; Mixing the mixed solution and the oxidized graphene solution under a predetermined condition, and dispersing the mixture by ultrasonic treatment for a predetermined period of time.

또한, 상기 환원성 고분자는 알콜기를 가지는 고분자인 것을 특징으로 한다. Also, the reducing polymer is a polymer having an alcohol group.

또한, 상기 고분자 용액에 유기용제 또는 계면 활성제를 더 혼합하는 것을 특징으로 한다. Further, the polymer solution is further mixed with an organic solvent or a surfactant.

또한, 상기 산화 그래핀 용액 및 혼합액의 혼합 조건은 1 : 0.1 내지 1 : 3의 부피 비율로 혼합하는 것을 특징으로 한다. The mixing conditions of the oxidized graphene solution and the mixed solution are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 1: 3.

또한, 상기 환원 그래핀 복합막 코팅은 스핀코팅, 잉크젯 인쇄, 스프레이 코팅, 및 디스펜서 방법 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. The reduced graphene composite film coating may be one of spin coating, inkjet printing, spray coating, and dispenser methods.

또한, 상기 환원 그래핀 자가 조립막 코팅은 환원 그래핀 중간체 용액으로 환원 그래핀 자가 조립막을 형성한 후 상기 전극패턴이 형성된 기판으로 트랜스퍼하는 방법 또는 상기 전극 패턴이 형성된 기판 상부에 직접 환원 그래핀 자가 조립막을 형성시키는 방법인 것을 특징으로 한다. The reduced graphene self-assembled film coating may be performed by transferring the reduced graphene self-assembled film to a substrate having the electrode pattern formed thereon by a reduced graphene intermediate solution, Thereby forming an assembled film.

또한, 상기 환원 그래핀 자가 조립막은 산화 그래핀에 환원제를 첨가하여 환원 그래핀 중간체 용액을 제조하는 단계; 가열수단 상부에 액체 흡수용 천 및 기판 순으로 위치시키는 단계; 상기 가열수단으로 가열시켜 기판의 온도가 기 설정 온도가 되면, 상기 기판에 상기 환원 그래핀 중간체 용액을 도포하는 단계; 상기 환원 그래핀 중간체 용액이 도포된 기판의 공기 유동을 차단하고, 환원 그래핀 중간체 용액 상부에 환원 그래핀이 생성되면서 환원 그래핀 자가 조립막을 형성시키는 단계; 및 상기 환원 그래핀 자가 조립막 하부의 수분을 건조시키는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The reduced graphene self-assembling film may further include a step of preparing a reduced graphene intermediate solution by adding a reducing agent to the oxidized graphene; Placing the liquid absorbing cloth and the substrate on the heating means in order; Applying the reducing graphene intermediate solution to the substrate when the temperature of the substrate reaches a predetermined temperature by heating with the heating means; Blocking the air flow of the substrate coated with the reduced graphene intermediate solution and forming a reduced graphene self-assembled film while reducing graphene is formed on the reduced graphene intermediate solution; And drying the water under the reducing graphene self-assembling membrane.

또한, 상기 환원 그래핀 박막을 코팅한 후 열처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. Further, the method may further include a heat treatment step after coating the reduced graphene thin film.

또한, 상기 열처리 온도는 온도 센서의 사용 온도보다 높은 온도인 것을 특징으로 한다. Further, the heat treatment temperature is a temperature higher than the use temperature of the temperature sensor.

또한, 상기 복합 보호막은 폴리스티렌(PS; polystyrene), 폴리에틸렌(PE; polysthylene), 폴리스티렌-폴리에틸렌 혼합막(PES), 질소 충진 보호막, 산화물 SiO2 박막, 및 납유리 보호막 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 한다. The composite passivation layer may be formed of one selected from the group consisting of polystyrene (PS), polystyylene (PE), polystyrene-polyethylene mixed layer (PES), nitrogen fill protective layer, oxide SiO 2 thin layer, do.

상기 과제를 달성하기 위한 또 다른 본 발명의 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법으로 제조되는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도센서를 특징으로 한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a temperature sensor using a reduced graphene thin film manufactured by the method of manufacturing a temperature sensor using the reduced graphene thin film of the present invention.

또한, 상기 온도 센서는 온도 변화에 대한 저항값의 변화가 직선관계를 갖는 것을 특징으로 한다.
The temperature sensor is characterized in that a change in resistance value with respect to a temperature change has a linear relationship.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 측정되는 그래프 값의 변환 없이 보다 정밀하고 안정된 직선 그래프를 얻을 수 있고 감지 소재 비용의 절감 및 인터페이스가 용이하다는 효과가 있다. INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, the present invention can obtain a more precise and stable linear graph without changing the measured graph value, and has the effect of reducing the cost of the sensing material and facilitating the interface.

또한, 본 발명은

Figure 112014111980313-pat00002
의 관계식을 가지게 되어 종래의 NTC 센서와 달리 로그 계상회로 또는 소자, 고온 동작을 보정하는 보상회로가 필요치 않으며,
Figure 112014111980313-pat00003
의 관계와 매우 일치하여 정밀한 온도 측정이 가능하다는 효과가 있다. In addition,
Figure 112014111980313-pat00002
A logarithmic phase circuit or element and a compensation circuit for correcting the high temperature operation are not required unlike the conventional NTC sensor,
Figure 112014111980313-pat00003
So that accurate temperature measurement is possible.

따라서, 자동제어용 센서로서 열을 읽어야하는 부위에 얇게 코팅하여 온도의 변화에 따른 저항을 측정하여 온도센서로 활용 할 수 있는 효과가 있다.
Therefore, as an automatic control sensor, it is coated thinly on a region where the heat should be read, and the resistance according to the change of temperature can be measured and utilized as a temperature sensor.

도 1은 도체 및 반도체 온도에 따른 저항 그래프를 나타낸 도면이다.
도 2는 반도체 온도의 상승시 전자가 전도띠로 이동하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 NTC 서미스터 온도에 따른 저항 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법의 환원 그래핀 복합막 형성방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센세 제조방법의 환원 그래핀 자가 조립막 형성방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서의 환원 그래핀 복합막 및 환원 그래핀 자가 조립막의 온도-저항 관계 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서의 온도-저항 관계의 회귀 그래프를 나타낸 도면이다.
1 is a graph showing resistance versus conductor and semiconductor temperature.
2 is a view showing a state in which electrons move to a conduction band when a semiconductor temperature rises.
3 is a graph showing a resistance graph according to an NTC thermistor temperature.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a temperature sensor using a reduced graphene thin film according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of forming a reduced graphene composite film in a method of manufacturing a temperature sensor using a reduced graphene thin film according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of forming a reduced graphene self-assembled film in a method of manufacturing a temperature sensor using a reduced graphene thin film according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing a temperature-resistance relationship graph of a reduced graphene composite film and a reduced graphene self-assembled film of a temperature sensor using a reduced graphene thin film according to an embodiment of the present invention.
8 is a graph showing a temperature-resistance relationship regression graph of a temperature sensor using a reduced graphene thin film according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols whenever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법을 나타낸 흐름도로서, 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법은 다음과 같다. FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a temperature sensor using a reduced graphene thin film according to an embodiment of the present invention. The method of manufacturing a temperature sensor using a reduced graphene thin film is as follows.

첫 번째, 기판 상부에 전극 패턴을 형성한다(S100). 이때, 전극 패턴에서 선폭 혹은 라인의 개수 모양은 본 발명의 요지에서 벗어나는 구성으로 소자의 구조는 저항을 잴 수 있는 형태이면 가능하므로 패턴의 형상을 한정하지 아니하며, 추가적으로 정밀한 감지를 위해서는 라인의 패턴 개수가 늘어날수록 온도 측정 오차범위를 줄일 수 있다. First, an electrode pattern is formed on the substrate (S100). In this case, since the line width or the number of lines in the electrode pattern is deviated from the gist of the present invention, the structure of the device can be a form that can measure the resistance, so that the shape of the pattern is not limited. Further, The temperature measurement error range can be reduced.

두 번째, 전극 패턴 상부에 환원 그래핀 복합막 또는 환원 그래핀 자가 조립막으로 코팅한다(S200).Second, an electrode pattern is coated with a reduced graphene composite film or a reduced graphene self-assembled film (S200).

환원 그래핀 복합막은 도 5와 같이 제조할 수 있으며, 환원 그래핀 복합막은 먼저, 환원성 고분자를 수용액에 녹여 고분자 용액을 형성한다(S211). 이때, 환원성 고분자는 알콜기를 가지는 고분자인 것이 바람직하다. The reduced graphene composite membrane can be prepared as shown in FIG. 5, and the reduced graphene composite membrane is first melted in an aqueous solution to form a polymer solution (S211). At this time, the reducing polymer is preferably a polymer having an alcohol group.

예컨대, 알콜기를 가지는 고분자는 폴리비닐 알콜 (PVA), 폴리비닐 나이트레이트 (PVN), 폴리비닐 아세테이트 (PVAc), 및 폴리비닐 아세탈을 포함하고, 알콜기가 환원 역할을 하기 때문에 알콜기를 가지는 고분자는 산화 그래핀을 환원시킬 수 있다. For example, the polymer having an alcohol group includes polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl nitrate (PVN), polyvinyl acetate (PVAc), and polyvinyl acetal, and since the alcohol group plays a reducing role, Graphene can be reduced.

이어, 상기 고분자 용액에 에탄올 또는 이소프로판올을 혼합하여 혼합액을 형성한다(S212). 이때, 에탄올 또는 이소프로판올이 고분자 용액에 혼합되는 이유는 코팅특성을 향상시키기 위한 것으로 고분자 용액 : 에탄올 또는 이소프로판올의 부피 비율은 1 : 0.1 내지 1 : 2인 것이 바람직하다.Then, the polymer solution is mixed with ethanol or isopropanol to form a mixed solution (S212). At this time, the reason why ethanol or isopropanol is mixed in the polymer solution is to improve the coating property, and it is preferable that the volume ratio of the polymer solution: ethanol or isopropanol is 1: 0.1 to 1: 2.

여기서, 너무 많은 양의 에탄올 또는 이소프로판올을 첨가하게 도면 차후 산화 그래핀과 혼합 시 침전을 형성시키거나 혼합액의 수명을 단축시키는 문제가 있으며, 에탄올 또는 이소프로판올을 고분자 용액 대비 0.1 미만으로 첨가하게 되면 코팅 시 거품에 의한 표면 결함을 야기시 킬 수 있다. Here, there is a problem in that too much ethanol or isopropanol is added to form a precipitate when mixed with graphene grains in the future, or the life of the mixed solution is shortened. When ethanol or isopropanol is added at a ratio of less than 0.1 to the polymer solution, Which can lead to surface defects due to bubbles.

추가적으로, 코팅 특성을 향상시키기 위해 고분자 용액에 유기용제 또는 계면 활성제를 더 혼합할 수 있다. 이때, 유기용제 또는 계면 활성제는 고분자 용액 대비 0.1 wt%미만으로 혼합함이 바람직하다. In addition, an organic solvent or surfactant may be further added to the polymer solution to improve coating properties. At this time, the organic solvent or the surfactant is preferably mixed at less than 0.1 wt% with respect to the polymer solution.

이어, 상기 혼합액 및 산화 그래핀 용액을 일정 조건으로 혼합시켜 일정 시간동안 초음파 처리하여 분산시킨다(S213). 이때, 혼합액 및 산화 그래핀 용액의 부피 비율은 1 : 0.1 내지 1 : 3으로 코팅방법 및 용액의 최종 적용처에 따라 혼합시킨 후 10분간 초음파 처리하여 분산시킨다.Then, the mixed solution and the oxidized graphene solution are mixed under a predetermined condition and dispersed by ultrasonic treatment for a predetermined period of time (S213). At this time, the volume ratio of the mixed liquid and the oxidized graphene solution is 1: 0.1 to 1: 3, mixed according to the coating method and the final application point of the solution, and then dispersed by ultrasonic treatment for 10 minutes.

여기서, 산화 그래핀 용액은 진한 황산용액에 그래파이트 및 질산나트륨염을 넣어 제1 용액을 형성한다. 이때, 실시예로는 진한 황산 50 내지 150ml에 그래파이트 2~4g 및 질산나트륨염 1~2g 넣어 제1 용액을 형성하고, 진한 황산(concentrated sulfuric acid)은 황산의 진한 수용액으로 그 농도는 90 내지 99%이다.Here, the graphene oxide solution is formed by adding graphite and sodium nitrate salt to a concentrated sulfuric acid solution. In this case, the first solution is formed by adding 2 to 4 g of graphite and 1 to 2 g of sodium nitrate to 50 to 150 ml of concentrated sulfuric acid, and the concentrated sulfuric acid is concentrated aqueous solution of sulfuric acid at a concentration of 90 to 99 %to be.

다음으로, 제1 용액의 온도를 0℃로 맞춘 후, 분말상태의 과망간산칼륨을 혼합한다. 이때, 실시예로 과망간산칼륨은 3 ~ 12g을 혼합하는 것이 바람직하다. Next, the temperature of the first solution is adjusted to 0 캜, and potassium permanganate in a powder state is mixed. At this time, it is preferable to mix 3 to 12 g of potassium permanganate as an example.

여기서, 제1 용액의 온도를 0℃로 맞추기 위해 제1 용액이 들어 있는 용기를 얼음물이 담겨져 있는 볼(bowl)에 침지시켜 온도를 맞출 수 있다. Here, to adjust the temperature of the first solution to 0 ° C, the container containing the first solution may be immersed in a bowl containing ice water to adjust the temperature.

다음으로, 과망간산칼륨이 첨가된 제1 용액을 기 설정 온도로 올려준다. 이때, 실시예에서의 기 설정 온도는 35℃이나, 흑연의 종류에 따라서 온도를 20℃ 내지 80℃범위 내에서 조절할 수 있다. Next, the first solution to which potassium permanganate is added is raised to a predetermined temperature. At this time, the preset temperature in the embodiment is 35 ° C, but the temperature can be adjusted within the range of 20 ° C to 80 ° C depending on the type of graphite.

기설정 온도는 산화 정도가 상온 근처 온도에서 많이 달라지므로, 온도 설정을 해야 산화 정도를 조절할 수 있다. Since the degree of oxidation of the preset temperature is greatly changed at a temperature near room temperature, the degree of oxidation can be controlled by setting the temperature.

여름에는 30℃ 내외, 겨울에는 20℃ 내외를 포함하여 본 발명의 실시예에서는 35도로 설정하여 균일한 샘플을 얻을 수 있었다.A uniform sample could be obtained by setting the temperature at about 30 DEG C in the summer and about 20 DEG C in the winter and setting it at 35 DEG in the embodiment of the present invention.

다음으로, 기 설정 온도에서 30 내지 90분간 유지시켜 산화정도를 조절한 후, 증류수를 첨가한다. 이때, 실시예로는 증류수를 100 내지 300ml 첨가한다. Next, the degree of oxidation is controlled by keeping the temperature at the predetermined temperature for 30 to 90 minutes, and distilled water is added. At this time, as an example, 100 to 300 ml of distilled water is added.

다음으로, 반응하지 않고 남은 KMnO4(과망간산칼륨)을 환원시키기 위해 과산화수소수를 첨가하여 황화망간염을 형성한다.Next, aqueous hydrogen peroxide is added to form the manganese halide salt to reduce the unreacted KMnO 4 (potassium permanganate).

끝으로, 황화망간염에 합성된 산화 그래핀을 추출한다. 이때, 산화 그래핀을 추출하는 방법은 산화 그래파이트 및 그래핀을 함유한 용액을 증류수를 이용하여 분리되는 맑은 용액의 pH가 7이 되도록 복수회 원심부리 및 세척하는 과정을 반복하고, 이것으로 얻어진 산화 그래핀 파우더를 진공오븐에서 10 ~ 14시간 건조한 후, 산화 그래핀 2g을 증류수 200 내지 400ml에 분산시켜, 산화 그래핀이 분산된 증류수를 초음파 기기를 이용하여 산화 그래핀을 30분 내지 2시간 동안 분리시켜 추출한다. Finally, the oxidized graphene synthesized in manganese sulfide is extracted. At this time, the method of extracting the graphene oxide includes repeating centrifugal beating and washing the solution containing graphite oxide and graphene a plurality of times so that the pH of a clear solution separated by using distilled water becomes 7, After drying the graphene powder in a vacuum oven for 10 to 14 hours, 2 g of the oxidized graphene was dispersed in 200 to 400 ml of distilled water, and the distilled water containing the oxidized graphene was dispersed by using ultrasonic equipment for 30 minutes to 2 hours And extracted.

환원 그래핀 복합막의 코팅방법은 스핀코팅, 잉크젯 인쇄, 스프레이 코팅, 및 디스펜서 방법 중 어느 하나 인 것이 바람직하다.The coating method of the reduced graphene composite film is preferably any one of a spin coating method, an ink jet printing method, a spray coating method, and a dispenser method.

이때, 스핀코팅은 코팅할 물질의 용액이나 액체 물질을 기질 위에 떨어뜨리고 고속으로 회전시켜 얇게 퍼지게 하는 코팅 방법이다. At this time, spin coating is a coating method in which a solution or a liquid substance of a substance to be coated is dropped onto a substrate and rotated at a high speed to spread thinly.

환원 그래핀 자가 조립막은 도 6과 같이 제조할 수 있으며, 환원 그래핀 자가 조립막은 산화 그래핀을 증류수에 넣고, 환원제를 첨가하여 반응시켜 환원 그래핀 중간체 용액을 제조한다(S221). 이와 같이 증류수에 산화 그래핀을 넣고 환원제를 첨가하는 순서로 진행되어야 반응속도 및 응집현상을 조절할 수 있다. 반대로 산화 그래핀에 환원제를 넣고 증류수를 넣으면 반응속도가 달라지고 응집현상이 발생될 수 있다. The reducing graphene self-assembling membrane can be produced as shown in FIG. 6, and the reducing graphene self-assembling membrane is prepared by adding graphene oxide into distilled water and reacting with a reducing agent (S221). Thus, the reaction rate and the aggregation phenomenon can be controlled by introducing the graphene oxide into the distilled water and adding the reducing agent. Conversely, if a reducing agent is added to the graphene oxide and distilled water is added, the reaction rate may vary and coagulation may occur.

더욱 바람직하게는 증류수 30ml에 0.02wt%의 산화 그래핀을 넣고, 농도가 6%인 환원제 히드라진 기준으로 9 내지 21ml을 첨가하여 15분간 반응시킨다. More preferably, graphene oxide of 0.02 wt% is added to 30 ml of distilled water, and 9 to 21 ml of a reducing agent hydrazine having a concentration of 6% is added, followed by reaction for 15 minutes.

이때, 환원제 : 산화 그래핀의 무게 비율은 15 : 1 내지 35 : 1범위이며, 환원제는 히드라진 또는 히드라진 유도체이며, 상기 히드라진 유도체는 모노메틸히드라진(mono-methyl-hydrazine) 또는 다이메틸히드라진(di-methyl-hydrazine)인 것이 바람직하다. 여기서, 히드라진은 다른 환원제에 비해 반응 후 비교적 잔류물이 남지 않는 환원제이고, 자기조립 반응시간 내에서 응집이 되지 않는다.The weight ratio of the reducing agent to the oxidized graphene is in the range of 15: 1 to 35: 1. The reducing agent is a hydrazine or hydrazine derivative. The hydrazine derivative may be mono-methyl-hydrazine or di- methyl-hydrazine. Here, hydrazine is a reducing agent that is relatively free of residues after the reaction compared to other reducing agents, and does not aggregate within the self-assembly reaction time.

여기서, 환원제의 무게가 산화 그래핀의 무게에 15배 미만이면 자기 조리막이 생성되지 않고, 환원제의 무게가 산화 그래핀의 무게에 35배를 초과하면 반응속도가 빨라져 침전에 의해서 자기조립막이 파괴되는 현상이 일어난다.If the weight of the reducing agent is less than 15 times the weight of the oxidized graphene, a self-assembled film is not formed. If the weight of the reducing agent exceeds 35 times the weight of the oxidized graphene, The phenomenon occurs.

또한, 히드라진 농도는 6% 내지 20%인 것이 바람직하고, 20%를 초과하면 응집현상이 발생된다. The hydrazine concentration is preferably 6% to 20%, and if it exceeds 20%, aggregation occurs.

여기서, 히드라진의 농도를 조절하는 용매제는 물을 사용한다. Here, water is used as a solvent for adjusting the concentration of hydrazine.

가열수단 상부에 액체 흡수용 천 및 기판 순으로 위치시킨다(S222). 이때, 가열 수단은 핫플레이트(hot plate)와 같이 기판의 온도를 상승 시킬 수 있는 수단이면 가능하다. The liquid absorbing cloth and the substrate are placed on the heating means in this order (S222). At this time, the heating means may be a means for raising the temperature of the substrate such as a hot plate.

또한, 액체 흡수용 천은 0.5 내지 1.5cm의 두께가 적당하며, 액체 흡수용 천은 증발된 수분을 흡수시켜 준다. Further, the liquid absorbing cloth is preferably 0.5 to 1.5 cm in thickness, and the liquid absorbing cloth absorbs the evaporated moisture.

상기 가열수단으로 가열시켜 기판의 온도가 기 설정 온도가 되면, 상기 기판에 상기 환원 그래핀 중간체 용액을 도포한다(S223). 이때, 기판의 기 설정 온도는 30 ~ 40℃인 것이 바람직하고, 기판의 기설정 온도가 30 ~ 40℃일 때, 액체 흡수용 천의 온도는 50 내지 60℃정도이다. When the temperature of the substrate reaches a preset temperature by heating with the heating means, the reduced graphene intermediate solution is applied to the substrate (S223). At this time, the predetermined temperature of the substrate is preferably 30 to 40 DEG C, and when the predetermined temperature of the substrate is 30 to 40 DEG C, the temperature of the liquid absorbing cloth is about 50 to 60 DEG C. [

환원 그래핀 중간체 용액을 기판에 0.06 내지 0.15ml/cm2을 도포시킨다. 0.06 to 0.15 ml / cm < 2 > of the reducing graphene intermediate solution is applied to the substrate.

온도에 따라서 기판 전체를 코팅하기 위해서 넣어야 하는 환원 그래핀 중간체 용액의 양이 달라질 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 기판의 온도가 30~40℃일 때, 환원 그래핀 중간체 용액은 0.06 내지 0.15ml/cm2이 적정한다. The amount of the reducing graphene intermediate solution to be filled in order to coat the entire substrate according to the temperature may be varied. Therefore, in the embodiment of the present invention, when the temperature of the substrate is 30 to 40 ° C, the reducing graphene intermediate solution is 0.06 to 0.15 ml / cm < 2 >

상기 환원 그래핀 중간체 용액이 도포된 기판의 공기 유동을 차단하고, 환원 그래핀 중간체 용액 상부에 환원 그래핀이 생성되면서 환원 그래핀 자가 조립막을 형성시킨다(S224).The reduced graphene intermediate solution is cut off from the air flow of the coated substrate, and reduced graphene is formed on the reduced graphene intermediate solution to form a reduced graphene self-assembled film (S224).

이때, 기판의 공기 유동은 챔버 또는 덮개로 차단하며, 증발되는 수분이 기판에 떨어지지 않도록 상기 챔버 또는 덮개는 상부로 증발된 수분이 응열되어 기판상으로 떨어지지 않게 되는 형태를 갖는 것으로, 상단은 돔형 또는 원추 형태일 수 있다. At this time, the air flow of the substrate is blocked by the chamber or the cover, and the chamber or the cover has a shape in which the water evaporated at the upper part does not fall off onto the substrate so that moisture to be evaporated does not fall on the substrate, It can be in the form of a cone.

여기서, 공기의 유동을 차단하는 이유는 생성되는 막은 액상에 떠 있는 형태이므로 약간의 진동이나 공기의 유동에 따라 전체가 움직여 크랙이 발생될 수 있기 때문이다. Here, the reason why the air flow is blocked is that the generated film is floating in a liquid phase, and therefore, the entire film moves due to slight vibration or air flow, and cracks may be generated.

이때, 반응시간은 도포된 환원 그래핀 용액의 양에 따라 상이하지만 기판의 동일 온도를 유지하면서 50 내지 90분 동안 건조시킨다. At this time, the reaction time varies depending on the amount of the reduced graphene solution, but it is dried for 50 to 90 minutes while maintaining the same temperature of the substrate.

이와 같이, 환원제에 따라서 환원제를 첨가하더라도 환원되는 반응 시간이 상온에서는 상당히 길어 환원제가 혼합된 용액은 하루 이상 침전에 대한 안정성을 가지고, 이 기간 사이에 용액을 기판 상에 떨어뜨린 후 가열하게 되면, 환원 반응이 촉진되어 일부분이 환원 그래핀으로 석출된다. Thus, even if a reducing agent is added according to a reducing agent, the reaction time to be reduced is considerably long at room temperature, so that the solution containing the reducing agent has stability against precipitation for more than one day. When the solution is dropped on the substrate during this period, The reduction reaction is promoted, and a part of it precipitates as reduced graphene.

석출된 환원 그래핀은 용해도가 없기 때문에 용액 표면에 뜨게 되고 반응이 진행될수록 환원된 그래핀들이 용액의 표면상에서 자가 조립을 시작하여 궁극적으로 전 면적이 자기 조립된 형태로 나타나게 된다. Precipitated reduced graphenes float on the surface of the solution because of the lack of solubility, and as the reaction progresses, the reduced graphenes start to self-assemble on the surface of the solution, resulting in a self-assembled form of the entire area.

상기 환원 그래핀 자가 조립막 하부의 수분을 건조시킨다(S225).The water under the reducing graphene self-assembling membrane is dried (S225).

상기와 같이 형성된 환원 그래핀 자가 조립막이 기판 상부에 코팅하는 방법은 두 가지로 나뉜다. There are two methods for coating the reduced graphene self-assembled film formed on the substrate as described above.

하나는 환원 그래핀 중간체 용액으로 환원 그래핀 자기 조립막을 형성한 후 전극패턴이 형성된 기판으로 트랜스퍼하는 방법이며, 다른 하나는 전극 패턴이 형성된 기판 상부에 직접 환원 그래핀 자가 조립막을 형성 시켜 온도 센서 부위만 남기고 나머지 부분은 제거하는 방법이다. One is a method of forming a reduced graphene self-assembled film with a reducing graphene intermediate solution and then transferring to a substrate having an electrode pattern formed thereon. The other is a method of directly forming a reducing graphene self- And the remaining part is removed.

여기서, 환원 그래핀 자가 조립막을 제거할 때는 테이프와 같이 접착력을 가진 수단으로 제거할 수 있다. Here, when the reduction graphene self-assembled film is removed, it can be removed by an adhesive force like a tape.

상기와 같은 방법으로 환원 그래핀 박막의 코팅을 실시한 후 추가적으로 열처리를 시행하는 것이 바람직하다. 이때, 열처리 온도는 온도 센서의 사용 온도보다 높은 온도이다. 대략적인 온도 범위는 120 ℃ 내지 600℃ 범위이나, 이로 한정하지 아니한다. It is preferable to perform additional heat treatment after coating the reduced graphene thin film in the same manner as described above. At this time, the heat treatment temperature is higher than the use temperature of the temperature sensor. The approximate temperature range is 120 deg. C to 600 deg. C, but is not limited thereto.

예컨대, 온도 센서의 사용 온도가 500도 이하이면 진공 중에서 550도까지 열처리한다. 공기 중에 노출이 되면 타기 때문에 진공 혹은 질소 분위기에서 열처리 함이 바람직하다. For example, if the temperature of the temperature sensor is 500 degrees or less, heat treatment is performed in vacuum to 550 degrees. It is preferable to heat-treat in a vacuum or nitrogen atmosphere because it burns when exposed to air.

본 발명의 환원 그래핀 복합막을 스핀 코팅으로 코팅하는 방법을 설명하면 패턴된 전극 상부에 스핀 코팅을 실시한 후 120내지 600℃에서 열처리를 30분 내지 1시간 동안 실시하면 열처리에 의해서 비닐기를 가진 고분자가 탈수 반응을 통하여 분해되고 일부는 폴리 아세틸렌 단위체로 변하게 되어 이 과정에서 나오는 열 및 고분자와 산화 그래핀간의 반응에 의하여 산화 그래핀도 환원되면서 폴리 아세틸렌-환원 그래핀의 복합막이 형성된다. A method of coating the reduced graphene composite film of the present invention by spin coating will be described. When spin coating is performed on the patterned electrode and heat treatment is performed at 120 to 600 ° C for 30 minutes to 1 hour, the polymer having vinyl groups Degradation occurs and part of the polymer is converted into polyacetylene unit. The reaction between the heat and the polymer and the graphene oxide in the process reduces the oxidized graphene to form a composite film of polyacetylene-reduced graphene.

이때, 나타나는 전도도는 기존에 알려진 그래핀의 전도도보다 매우 우수한 특성을 보인다. At this time, the conductivity is much better than the known conductivity of graphene.

마지막으로, 환원 그래핀 박막 상부에 복합 보호막을 증착시킨다(S300). 이때, 복합 보호막 증착은 환원된 막 상부에 외부의 수분 또는 산소 등과 접촉하는 것을 차단하기 위함이다. Finally, a composite protective film is deposited on the reduced graphene thin film (S300). At this time, the composite passivation layer is formed to prevent the upper part of the reduced film from being in contact with external moisture or oxygen.

이때, 복합 보호막은 폴리스티렌(PS; polystyrene), 폴리에틸렌(PE; polysthylene), 폴리스티렌-폴리에틸렌 혼합막(PES), 질소 충진 보호막, 산화물 SiO2 박막, 및 납유리 보호막 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable to use any one of a polystyrene (PS), a polystyrene (PE), a polystyrene-polyethylene mixed film (PES), a nitrogen filled protective film, an oxide SiO 2 thin film and a lead glass protective film.

여기서, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리스티렌-폴리에틸렌 혼합막은 200℃ 이하의 환경에서 사용하는 온도 센서에 적합하고, 질소 충진 보호막, 산화물 SiO2 박막, 및 납유리 보호막은 고온 환경에서 사용하는 온도 센서에 적합하다. Here, the mixed film of polystyrene, polyethylene, and polystyrene-polyethylene is suitable for a temperature sensor used in an environment of 200 ° C or lower, and the nitrogen-filled protective film, the oxide SiO 2 thin film, and the lead glass protective film are suitable for a temperature sensor used in a high temperature environment.

이는 적합한 환경에 대한 복합 보호막이고 환경에 따른 복합 보호막의 종류를 한정하는 것은 아니다. This is a composite protective film for a suitable environment and does not limit the kind of the composite protective film depending on the environment.

납유리 보호막은 납유리를 300℃이상에서 녹여 만든 보호막이다. Lead glass protection film is a protective film made by melting lead glass at 300 ℃ or higher.

상기와 같은 방법으로 제조되는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서는 온도 변화에 대한 저항값의 변화가 직선관계를 갖는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 온도와 저항의 관계는 일차식의 관계이고, 저항이 온도에 반비례 형태를 갖는다. The temperature sensor using the reduced graphene thin film manufactured by the above method preferably has a linear relationship between changes in resistance value with respect to temperature change, more preferably a relationship between temperature and resistance is a linear equation, It has an inverse proportion to this temperature.

상기와 같은 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서는

Figure 112014111980313-pat00004
의 관계와 매우 일치하여 정밀한 온도 측정이 가능하다는 효과가 있다. 이는 도 7 및 도 8을 통해 알 수 있다. The temperature sensor using the reduced graphene thin film
Figure 112014111980313-pat00004
So that accurate temperature measurement is possible. This can be seen from FIG. 7 and FIG.

도 7은 그래핀 복합막 및 자기 조립 환원 그래핀 복합막의 온도-저항 관계 그래프로 a. 4층 스핀 코팅막은 투과도 65%, b.5층 스핀 코팅막은 투과도 55%, c. 6층 코팅막은 투과도 48%, d. 8층 코팅막은 투과도 38%을 나타낸다. 7 is a graph showing a temperature-resistance relationship of a graphene composite film and a self-assembled reduced graphene composite film. The permeability of the 4-layer spin-coating film is 65%, and the permeability of the b.5-layer spin-coating film is 55%. The 6-layer coating had a transmittance of 48%, d. The 8-layer coating film shows a transmittance of 38%.

도 7 및 도 8에 도시 된 바와 같이, 저항은 온도가 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있고, 코팅막의 층수에 따른 직선 기울기는 두께가 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있는 바와 같이, 추세선을 기준으로 그래프를 분석하면 코팅수가 얇을 때 저항값 변화의 범위가 크다는 걸 알 수 있다. 7 and 8, it can be seen that the resistance decreases as the temperature increases. As it can be seen that the linear slope according to the number of layers of the coating film decreases as the thickness increases, , It can be seen that the range of change in the resistance value is large when the coating number is thin.

상기와 같이 본 발명은 측정되는 그래프 값의 변환 없이 보다 정밀하고 안정된 직선 그래프를 얻을 수 있고 감지 소재 비용의 절감 및 인터페이스가 용이하다는 효과가 있다. As described above, the present invention can obtain a more precise and stable straight line graph without converting the measured graph value, and has the effect of reducing the cost of the sensing material and facilitating the interface.

또한, 본 발명은

Figure 112014111980313-pat00005
의 관계식을 가지게 되어 종래의 NTC 센서와 달리 로그 계상회로 또는 소자, 고온 동작을 보정하는 보상회로가 필요치 않으며,
Figure 112014111980313-pat00006
의 관계와 매우 일치하여 정밀한 온도 측정이 가능하다는 효과가 있다. In addition,
Figure 112014111980313-pat00005
A logarithmic phase circuit or element and a compensation circuit for correcting the high temperature operation are not required unlike the conventional NTC sensor,
Figure 112014111980313-pat00006
So that accurate temperature measurement is possible.

따라서, 자동제어용 센서로서 열을 읽어야하는 부위에 얇게 코팅하여 온도의 변화에 따른 저항을 측정하여 온도센서로 활용 할 수 있는 효과가 있다. Therefore, as an automatic control sensor, it is coated thinly on a region where the heat should be read, and the resistance according to the change of temperature can be measured and utilized as a temperature sensor.

상기와 같은 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법 및 이를 이용한 온도 센서는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
The method of manufacturing the temperature sensor using the reduced graphene thin film and the temperature sensor using the reduced graphene thin film are not limited to the configuration and the operation method of the embodiments described above. The above embodiments may be configured so that all or some of the embodiments may be selectively combined to make various modifications.

Claims (14)

온도 센서 제조방법에 있어서,
기판 상부에 전극패턴을 형성하는 단계;
상기 전극 패턴 상부에 환원 그래핀 박막으로 코팅하는 단계; 및
상기 환원 그래핀 박막 상부에 복합 보호막을 증착시키는 단계;로 이루어지되,
상기 환원 그래핀 박막은 환원 그래핀 복합막 또는 환원 그래핀 자가 조립막이며,
상기 환원 그래핀 자가 조립막 코팅은 환원 그래핀 중간체 용액으로 환원 그래핀 자가 조립막을 형성한 후 상기 전극패턴이 형성된 기판으로 트랜스퍼하는 방법 또는 상기 전극 패턴이 형성된 기판 상부에 직접 환원 그래핀 자가 조립막을 형성시키는 방법인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
A method of manufacturing a temperature sensor,
Forming an electrode pattern on the substrate;
Coating the electrode pattern with a reducing graphene thin film; And
Depositing a composite protective film on the reducing graphene thin film,
The reduced graphene thin film is a reduced graphene composite film or a reduced graphene self-assembled film,
The reducing graphene self-assembled film coating may be a method of transferring a reducing graphene self-assembled film to a substrate having the electrode pattern formed thereon by a reducing graphene intermediate solution, or a method of directly transferring a reduced graphene self- Wherein the method comprises the steps of: preparing a reduced graphene thin film;
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 환원 그래핀 복합막은 환원성 고분자를 수용액에 녹여 고분자 용액을 형성하는 단계;
상기 고분자 용액에 에탄올 또는 이소프로판올을 혼합하여 혼합액을 형성하는 단계; 및
상기 혼합액 및 산화 그래핀 용액을 일정 조건으로 혼합시켜 일정 시간동안 초음파 처리하여 분산시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
The method according to claim 1,
The reducing graphene composite membrane may be formed by dissolving a reducing polymer in an aqueous solution to form a polymer solution;
Mixing the polymer solution with ethanol or isopropanol to form a mixed solution; And
Mixing the mixed solution and the oxidized graphene solution under a predetermined condition, and ultrasonically dispersing the mixture for a predetermined period of time to disperse the mixed solution and the oxidized graphene solution.
청구항 3에 있어서,
상기 환원성 고분자는 알콜기를 가지는 고분자인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the reducing polymer is a polymer having an alcohol group.
청구항 3에 있어서,
상기 고분자 용액에 유기용제 또는 계면 활성제를 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the polymer solution is further mixed with an organic solvent or a surfactant.
청구항 3에 있어서,
상기 산화 그래핀 용액 및 혼합액의 혼합 조건은 1 : 0.1 내지 1 : 3의 부피 비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the mixing conditions of the oxidized graphene solution and the mixed solution are mixed in a volume ratio of 1: 0.1 to 1: 3.
청구항 1에 있어서,
상기 환원 그래핀 복합막 코팅은 스핀코팅, 잉크젯 인쇄, 스프레이 코팅, 및 디스펜서 방법 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reduced graphene composite film coating is one of spin coating, inkjet printing, spray coating, and dispenser methods.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 환원 그래핀 자가 조립막은 산화 그래핀에 환원제를 첨가하여 환원 그래핀 중간체 용액을 제조하는 단계;
가열수단 상부에 액체 흡수용 천 및 기판 순으로 위치시키는 단계;
상기 가열수단으로 가열시켜 기판의 온도가 기 설정 온도가 되면, 상기 기판에 상기 환원 그래핀 중간체 용액을 도포하는 단계;
상기 환원 그래핀 중간체 용액이 도포된 기판의 공기 유동을 차단하고, 환원 그래핀 중간체 용액 상부에 환원 그래핀이 생성되면서 환원 그래핀 자가 조립막을 형성시키는 단계; 및
상기 환원 그래핀 자가 조립막 하부의 수분을 건조시키는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reduced graphene self-assembling film comprises: preparing a reduced graphene intermediate solution by adding a reducing agent to the oxidized graphene;
Placing the liquid absorbing cloth and the substrate on the heating means in order;
Applying the reducing graphene intermediate solution to the substrate when the temperature of the substrate reaches a predetermined temperature by heating with the heating means;
Blocking the air flow of the substrate coated with the reduced graphene intermediate solution and forming a reduced graphene self-assembled film while reducing graphene is formed on the reduced graphene intermediate solution; And
And drying the water under the reduced graphene self-assembled film. The method of manufacturing a temperature sensor using the reduced graphene thin film according to claim 1,
청구항 1에 있어서,
상기 환원 그래핀 박막을 코팅한 후 열처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the reducing graphene thin film is coated with a reducing graphene thin film, followed by a heat treatment step.
청구항 10 있어서,
상기 열처리 온도는 온도 센서의 사용 온도보다 높은 온도인 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
[Claim 10]
Wherein the heat treatment temperature is higher than a temperature of use of the temperature sensor.
청구항 1에 있어서,
상기 복합 보호막은 폴리스티렌(PS; polystyrene), 폴리에틸렌(PE; polysthylene), 폴리스티렌-폴리에틸렌 혼합막(PES), 질소 충진 보호막, 산화물 SiO2 박막, 및 납유리 보호막 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the composite protective film is made of one selected from the group consisting of polystyrene (PS), polystyylene (PE), polystyrene-polyethylene mixed film (PES), nitrogen fill protective film, oxide SiO 2 thin film, A method of manufacturing a temperature sensor using a graphene thin film.
청구항 1, 청구항 3 내지 청구항 7, 및 청구항 9 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서.
A temperature sensor using a reduced graphene thin film, which is manufactured by any one of claims 1, 3 to 7, and 9 to 12.
청구항 13에 있어서,
상기 온도 센서는 온도 변화에 대한 저항값의 변화가 직선관계를 갖는 것을 특징으로 하는 환원 그래핀 박막을 이용한 온도 센서.
14. The method of claim 13,
Wherein the temperature sensor has a linear relationship with a change in resistance value with respect to a temperature change.
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