KR101706957B1 - 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치 - Google Patents

유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101706957B1
KR101706957B1 KR1020120052975A KR20120052975A KR101706957B1 KR 101706957 B1 KR101706957 B1 KR 101706957B1 KR 1020120052975 A KR1020120052975 A KR 1020120052975A KR 20120052975 A KR20120052975 A KR 20120052975A KR 101706957 B1 KR101706957 B1 KR 101706957B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
heating
substrate
current
metal substrate
Prior art date
Application number
KR1020120052975A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130128860A (ko
Inventor
박원배
정명희
노종현
서병화
문진산
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020120052975A priority Critical patent/KR101706957B1/ko
Publication of KR20130128860A publication Critical patent/KR20130128860A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101706957B1 publication Critical patent/KR101706957B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182Graphene
    • C01B32/184Preparation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/087Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electric or magnetic energy
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/007Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes provided with moving parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/008Feed or outlet control devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F26DRYING
    • F26BDRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
    • F26B3/00Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat
    • F26B3/32Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action
    • F26B3/34Drying solid materials or objects by processes involving the application of heat by development of heat within the materials or objects to be dried, e.g. by fermentation or other microbiological action by using electrical effects
    • F26B3/347Electromagnetic heating, e.g. induction heating or heating using microwave energy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 그래핀의 제조 장치에 관한 것으로 특히, 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은, 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 기판에 유도 전류를 발생시켜 상기 기판을 가열시키는 가열부; 및 상기 가열부에 교류 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치 {Apparatus for growing graphene using induction heating}
본 발명은 그래핀의 제조 장치에 관한 것으로 특히, 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치에 관한 것이다.
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.
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.
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.
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.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기판을 균일한 영역에서 효율적으로 가열하여 그래핀의 형성이 가능하도록 하는 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치을 제공하고자 한다.
또한, 그래핀의 연속적인 형성이 가능하도록 하는 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제 1관점으로서, 본 발명은, 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 기판에 유도 전류를 발생시켜 상기 기판을 가열시키는 가열부; 및 상기 가열부에 교류 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하여 구성된다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 제 2관점으로서, 본 발명은, 유입부 및 배기부를 포함하는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하는 기판에 유도 전류를 발생시켜 상기 기판을 가열시키는 가열부; 상기 기판을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부; 상기 기판을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부; 및 상기 가열부에 교류 전류를 공급하는 전류 공급부를 포함하여 구성된다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
고주파 유도 가열에 의한 가열 방식은 유도 전류를 발생시켜 원하는 영역을 안정적으로 균일하게 가열할 수 있다.
또한 유도 전류 발생 장치의 설계에 따라 기판의 종류 및 모양, 성장 장치의 설계도 통상의 성장 장치보다 더 큰 자유도를 가질 수 있다.
따라서, 균일한 온도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있으므로, 기판의 전체 형성 영역에서 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있다.
그리고, 그래핀이 형성된 후에는 기판을 이송시켜 새로운 형성 영역에서 그래핀을 형성할 수 있으므로, 기판 전체에 연속적으로 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하면, 기판의 폭과 관계없이 일정한 온도 제어가 가능하므로, 대면적의 그래핀을 효율적으로 형성할 수 있고, 이러한 대면적의 그래핀은 대면적을 가지는 디스플레이 장치 등에 효율적으로 이용될 수 있다.
또한, 챔버의 형태에 따라, 기판의 공급 및 수납, 그리고 가열을 위한 장치들이 모두 챔버 내에 위치하므로, 경우에 따라, 챔버는 쿼츠와 같은 고가의 물질을 사용할 필요 없고, 금속이나 세라믹 등으로 제작이 가능하다.
따라서, 챔버의 크기에도 제약이 없으며, 대면적을 가지는 그래핀의 성장이 용이할 뿐 아니라, 양산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
도 1은 유도 가열 방식을 이용한 그래핀의 제조를 나타내는 개략도이다.
도 2는 그래핀 제조 장치의 일례를 나타내는 측면 개략도이다.
도 3은 그래핀 제조 장치의 일례를 나타내는 평면 개략도이다.
도 4는 그래핀 제조 장치의 다른 예를 나타내는 측면 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
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.
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.
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.
도 1에서는 고주파 유도 가열 방식에 의한 그래핀의 제조 방식의 개략도를 나타내고 있다. 이와 같은 방식은, 고주파 유도 가열에 의하여 기판(10) 상의 가열 영역(201)을 가열함으로써 이 기판(10) 상에 그래핀을 성장시킬 수 있다.
즉, 기판(10)을 둘러싼 전류 공급 도선(210)을 포함하는 가열부(200)를 이용하여 기판(10)의 가열 영역(201)을 가열하고, 탄소를 함유한 가스인 반응 가스(원료 가스)를 공급하여 기판(10) 상에 그래핀을 형성할 수 있다.
이러한 반응 가스(CxHx)는 탄소를 함유하는 화합물이며 탄소 수 6개 이하의 화합물이나, 탄소 수 4개 이하의 화합물, 또는 탄소수 2개 이하의 화합물일 수 있다. 여기서는 탄소와 수소의 화합물(CxHx)을 반응 가스로 이용하는 예를 나타내고 있다.
이와 같이, 가열 영역(201)에 전류 공급 도선(210)을 코일 형태로 위치시키고 고주파의 전류를 공급하면 이 전류 공급 도선(210)이 감긴 방향에 대하여 수직 방향으로 자기 플럭스(Magnetic flux)가 발생하여 기판(10)을 가열시킬 수 있는 것이다.
즉, 이러한 고주파 유도 가열에 의한 가열 방식은 유도 전류를 발생시켜 원하는 영역을 안정적으로 균일하게 가열할 수 있다.
이와 같은 고주파 유도 가열에 의한 그래핀의 성장은 안정적이고 균일한 그래핀의 성장이 가능하다. 또한 유도 전류 발생 장치의 설계에 따라 기판의 종류 및 모양, 성장 장치의 설계도 통상의 성장 장치보다 더 큰 자유도를 가질 수 있다.
도 2 및 도 3은 이러한 고주파 유도 가열에 의한 그래핀의 성장 장치의 일례를 나타내고 있다. 여기서, 도 2는 성장 장치의 측면 개략도이고, 도 3은 그 평면도를 나타내고 있다.
이러한 성장 장치는, 크게, 챔버(100)와 가열부(200)로 이루어질 수 있다.
챔버(100)에는 반응 가스의 유입 및 배출을 위한 유입부(110)와 배기부(120)가 포함될 수 있다.
이와 같이, 유입부(110)를 통하여 탄소를 함유한 가스인 반응 가스(원료 가스)를 공급할 수 있다. 위에서 설명한 바와 같이, 이러한 반응 가스는 탄소를 함유하는 화합물이며 탄소 수 6개 이하의 화합물이나, 탄소 수 4개 이하의 화합물, 또는 탄소수 2개 이하의 화합물일 수 있다.
반응 가스는 예를 들어 일산화탄소, 이산화탄소, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로 헥산, 벤젠 및 톨루엔으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
이러한 가스 유입부(110)를 통하여 반응 가스 이외에도 분위기 가스도 함께 공급할 수 있다. 분위기 가스는, 헬륨, 아르곤 등과 같은 불활성 가스와, 금속 촉매의 표면을 깨끗하게 유지하여 기상 반응을 제어하기 위한 수소 등을 포함하는 비 반응 가스를 포함할 수 있다.
또한, 가스 유입부(110)와 배기부(120)에는 제어 밸브(도시되지 않음)가 설치되어 가스 유입부(110)로부터 챔버(100)로 공급되는 가스의 유량 등을 제어할 수 있다.
이 챔버(100) 내에서 기판(10)을 롤 상태로 공급 및 수납할 수 있도록 할 수 있다. 즉, 롤 투 롤(roll to roll) 방식으로 연속적인 그래핀의 성장이 가능하도록 할 수 있다. 기판(10)은 그래핀 성장을 위한 촉매 금속일 수 있다.
이러한 기판(10)의 연속적인 공급은, 기판(10)이 감긴 상태로 롤 형태로 공급할 수 있는 공급부(400)와, 그래핀이 성장된 기판(10)을 롤 형태로 수납할 수 있는 수납부(500)를 이용하여 이루어질 수 있다.
공급부(400)와 수납부(500)는 기판(10)을 공급하거나 이송시킬 수 있는 롤러 형태일 수 있으며, 이러한 공급부(400)와 수납부(500)는 챔버(100) 내부에서 회전시킴으로써 기판(10)을 이송시킬 수 있다.
이러한 공급부(400)와 수납부(500) 사이에는 전류 공급 도선(210)에 의하여 기판(10) 상에 그래핀을 형성할 수 있는 가열 영역(201; 도 1 참고)이 정의된다. 이러한 가열 영역(201)은 코일 형태의 전류 공급 도선(210)이 감기는 면적을 통하여 정의될 수 있다.
이와 같이, 챔버(100)는 연속적인 그래핀의 성장이 가능하도록 세 부분으로 나누어질 수 있다.
즉, 공급부(400)와 유입부(110)가 위치하는 공급 챔버(101)와, 수납부(500) 및 배기부(120)가 위치하는 수납 챔버(102), 및 이 공급 챔버(101)와 수납 챔버(102)를 연결하며, 전류 공급부(200)가 위치하는 히팅 챔버(103)를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 전류 공급 도선(210)은 히팅 챔버(103)의 외부에 위치할 수 있으며, 따라서, 기판(10)이 전류 공급 도선(210)에 직접 노출되지 않을 수 있다.
이러한 전류 공급 도선(210)은, 기판(10)이 공급되는 방향에 대하여 수직 방향으로 기판(10)을 감싸는 코일 형태를 가질 수 있다.
즉, 전류 공급 도선(210)은 히팅 챔버(103)의 외부에서 기판(10)이 공급되는 방향에 대하여 수직 방향으로 위치하는 코일로 이루어질 수 있다.
한편, 이와 같은 전류 공급 도선(210)은 전류 공급부(300)로부터 전류를 공급받을 수 있다.
이와 같이, 전류 공급부(300)로부터 고주파 전류를 공급받으면 기판(10)은 히팅 챔버(103) 내에서 가열될 수 있다. 즉, 고주파 전류를 공급받으면 기판(10) 측에서 이루어지는 유도 전류에 의하여 자기 플럭스(Magnetic flux)가 발생하여 기판(10)이 그래핀을 형성하기에 알맞은 온도로 가열될 수 있는 것이다.
이러한 히팅 챔버(103) 내에는 온도 센서(310)가 구비될 수 있어, 이 온도 센서(310)에서 감지되는 온도 값에 따라, 전류 공급부(300)에서 필요한 전류를 공급할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 전류 공급부(300)에는 온도 센서(310)에서 감지되는 값에 따라, 전류 공급부(300)를 제어할 수 있는 제어부(320)가 포함될 수 있다.
따라서, 제어부(320)에서 온도를 설정하게 되면, 온도 센서(310)의 감지 값에 따라 전류 공급부(300)를 제어하여, 기판(10)이 히팅 챔버(103) 내에서 최단시간에 설정 온도에 다다를 수 있도록 할 수 있다.
또한, 온도가 미세하게 변화하는 경우에도 전류 공급 값을 미세 조절하여 그래핀 성장 시간 동안 온도가 일정하게 제어할 수 있는 것이다.
이와 같은 그래핀의 형성을 위한 반응 가스는 유입부(110)로부터 유입되어, 이 히팅 챔버(103)를 통과하면서 기판(10) 상에서 반응하여 그래핀이 형성될 수 있으며, 반응하지 않은 잔여 가스 또는 분위기 가스는 히팅 챔버(103)를 지나서 배기부(120)를 통하여 배출될 수 있다.
챔버(100)에 구비된 가스 배기구(120)에는 진공펌프(도시되지 않음)가 연결되어, 그래핀의 성장시 필요한 반응 가스와 분위기 가스가 챔버(100) 내에 채워지거나 배출되도록 할 수 있다.
이와 같이, 고주파 유도 가열에 의한 기판(10) 가열 방식은 균일한 온도 제어가 효율적으로 이루어질 수 있으므로, 기판(10)의 전체 형성 영역에서 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있다.
그리고, 그래핀이 형성된 후에는 기판(10)을 이송시켜 새로운 영역에서 그래핀을 형성할 수 있으므로, 기판(10) 전체에 연속적으로 양질의 그래핀을 형성시킬 수 있게 된다.
한편, 이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하면, 기판(10)의 폭과 관계없이 일정한 온도 제어가 가능하므로, 대면적의 그래핀을 효율적으로 형성할 수 있고, 이러한 대면적의 그래핀은 대면적을 가지는 디스플레이 장치 등에 효율적으로 이용될 수 있다.
따라서, 챔버의 크기에도 제약이 없으며, 대면적을 가지는 그래핀의 성장이 용이할 뿐 아니라, 양산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
도 4는 이와 같은 고주파 유도 가열 방식을 이용하는 그래핀 제조 장치의 다른 예를 도시하고 있다.
즉, 가스 유입부(110) 및 배기부(120)를 포함하는 챔버(100) 내에, 기판(10)을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부(400)와, 그래핀이 형성된 기판(10)을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부(500)를 포함한다.
공급부(400)와 수납부(500)는 기판(10)을 공급하거나 이송시킬 수 있는 롤러 형태일 수 있으며, 이러한 공급부(400)와 수납부(500)는 챔버(100) 내부에서 회전되어 기판(10)을 이송시킬 수 있다.
이러한 공급부(400)와 수납부(500) 사이에는 전류 공급 도선을 이용하여 고주파 유도 가열 방식으로 기판(10)을 가열할 수 있는 가열부(200)에 의하여 기판(10) 상에 그래핀을 형성할 수 있는 가열 영역(201; 도 1 참고)이 정의된다.
한편, 공급부(400)와 수납부(500) 사이에는 기판(10)을 효율적으로 이송하기 위한 이송 롤러(410, 510)가 구비될 수 있다.
이러한 이송 롤러(410, 510)는 공급부(400)에 감겨진 기판(10)이 가열부(200)를 지나도록 로딩할 경우, 또는 그래핀이 형성된 기판(10)을 수납부(500)에 감기도록 하는 경우에, 기판(10)이 자체 무게에 의하여 쳐지지 않도록 할 수 있다.
또한, 기판(10)에 적당한 장력을 가함으로써, 기판(10)이 가열부(200)와 접촉하지 않도록 할 수 있다.
한편, 이러한 기판(10)의 이송 과정에서 공급부(400) 및 수납부(500)는 자동 제어될 수 있고, 이러한 과정에서 이송 롤러(410, 510)가 함께 작동될 수 있다.
가열부(200) 측에는 온도 센서(310)가 구비될 수 있어, 이 온도 센서(310)에서 감지되는 온도 값에 따라, 전류 공급부(300)에서 필요한 전류를 공급할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 전류 공급부(300)에는 온도 센서(310)에서 감지되는 값에 따라, 전류 공급부(300)를 제어할 수 있는 제어부(320)가 포함될 수 있다.
따라서, 제어부(320)에서 온도를 설정하게 되면, 온도 센서(310)의 감지 값에 따라 전류 공급부(300)를 제어하여, 기판(10)이 챔버(100) 내에서 최단시간에 설정 온도에 다다를 수 있도록 할 수 있다.
이와 같은 그래핀 제작 장치는 기판(10)의 공급 및 수납, 그리고 가열을 위한 장치들이 모두 챔버(100) 내에 위치하므로, 챔버(100)는 쿼츠(quartz)와 같은 고가의 물질을 사용할 필요 없고, 금속이나 세라믹 등으로 제작이 가능하다.
따라서, 챔버(100)의 크기에도 제약이 없으며, 대면적을 가지는 그래핀의 성장이 용이할 뿐 아니라, 양산성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
이외의 설명되지 않은 부분은 위에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 예와 동일한 사항이 적용될 수 있다.
이와 같은 그래핀의 제조 장치를 이용하여 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD)을 이용하여 기판(10) 상에 그래핀을 형성할 수 있다. 여기서, 도 4의 제조 장치를 예로 그래핀의 형성 과정을 설명한다. 그러나, 이송 롤러(410, 510)를 적용하는 과정 외에는 도 2 내지 도 3에서 도시하는 제조 장치를 이용하는 경우에도 동일한 사항이 적용될 수 있다.
먼저, 공급부(400)에 포일 형태의 촉매 금속 기판(10)을 공급하여, 이송 롤러(410, 510)를 거쳐 수납부(500)에 기판(10)의 일부가 감기도록 하여, 기판(10)에 일정한 장력이 유지될 수 있도록 한다.
이때, 기판(10)을 이루는 촉매 금속은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr 등의 금속이 이용될 수 있다. 또한, 촉매 금속의 기판(10)은 대략 10 ㎛ 내지 10 mm 두께의 포일 형태로 이용할 수 있다.
이와 같이, 기판(10)은 이송 롤러(410, 510)와 긴밀하게 접촉하도록 하여 기판(10)의 장력을 유지시킨다.
이후, 진공펌프를 작동하여 챔버(100) 내의 불순물을 제거할 수 있다.
그런 후에, 유입부(110)를 통하여 분위기 가스를 유입시키고, 전류 공급부(300)를 통하여 가열부(200)에 전류를 공급함으로써 가열 영역(201)의 온도를 상승시킨다. 이때, 온도의 제어는 온도 센서(310)와 제어부(320)를 통하여 자동으로 이루어질 수 있다.
이후, 온도 센서(310)에서 감지된 온도가 실제 설정된 온도에 다다르고 안정되면 유입부(110)를 통하여 반응 가스를 공급하여, 기판(10) 상에 그래핀을 성장시킨다.
이러한 그래핀의 형성은 대략 300 내지 1500 ℃의 온도 조건에서 이루어질 수 있다. 경우에 따라, 그래핀을 형성하기 전에 소정의 전처리 과정이 이루어질 수도 있다.
이와 같이, 기판(10) 상에 그래핀이 형성된 다음에는, 공급부(400), 수납부(500), 및 이송 롤러(410, 510)를 조절하여 기판(10)을 가열 영역(201)의 폭만큼 또는 그보다 큰 폭으로 이송시킨 후에, 다시 반응 가스를 공급하여 기판(10) 상에 연속적으로 그래핀을 형성시킬 수 있다.
이러한 과정에 의하여, 기판(10) 상에 그래핀을 형성시킨 후에는 전류 공급을 차단하여 가열부(200)의 온도를 하강시킨다.
이후에는 진공펌프를 작동하여 배기부(120)를 통하여 잔여 반응 가스를 제거할 수 있다.
그런 후에는, 챔버(100)를 열어서 수납부(500)에 수납된 그래핀이 형성된 기판(10)을 회수하여 이용할 수 있는 것이다.
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.
100: 챔버 110: 유입부
120: 배기부 200: 가열부
210: 전류 공급 도선 300: 전류 공급부
310: 온도 센서 320: 제어부
400: 공급부 500: 수납부
410, 510: 이송 롤러

Claims (15)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 촉매 금속 기판을 롤 상태로 공급할 수 있는 공급부;
    상기 촉매 금속 기판을 롤 상태로 수납할 수 있는 수납부;
    상기 공급부와 수납부 사이에 위치하여, 상기 촉매 금속 기판에 유도 전류를 발생시켜 상기 촉매 금속 기판을 가열시키는 가열부;
    상기 가열부에 교류 전류를 공급하는 전류 공급부; 및
    상기 공급부가 위치하고 가스 유입부가 구비되는 공급 챔버, 상기 수납부가 위치하고 가스 배기부가 구비되는 수납 챔버 및 상기 전류 공급부가 위치하며 상기 공급 챔버 및 수납 챔버의 크기보다 작은 크기를 가지고, 유도 전류에 의하여 그래핀을 형성하기 위한 온도로 상기 촉매 금속 기판을 가열하는 히팅 챔버를 포함하는 챔버를 포함하여 구성되고,
    상기 히팅 챔버는 상기 촉매 금속 기판 상에 그래핀이 형성되는 영역으로서, 상기 히팅 챔버의 외벽에 상기 촉매 금속 기판이 공급되는 방향에 대하여 수직 방향으로 상기 히팅 챔버를 감싸는 코일 형태의 전류 공급 도선이 구비되는 상기 전류 공급부가 위치하는 것을 특징으로 하는 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 가열부의 일측에는 상기 촉매 금속 기판을 이송시키기 위한 이송 롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 7항에 있어서, 상기 챔버 내에 위치하는 온도 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 온도 센서의 감지 값에 따라 상기 전류 공급부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치.
  13. 제 7항에 있어서, 상기 챔버는, 금속 또는 세라믹 재질인 것을 특징으로 하는 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치.
  14. 삭제
  15. 제 7항에 있어서, 상기 히팅 챔버는 상기 촉매 금속 기판에 대응되는 크기를 가지는 것을 특징으로 하는 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치.
KR1020120052975A 2012-05-18 2012-05-18 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치 KR101706957B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120052975A KR101706957B1 (ko) 2012-05-18 2012-05-18 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120052975A KR101706957B1 (ko) 2012-05-18 2012-05-18 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130128860A KR20130128860A (ko) 2013-11-27
KR101706957B1 true KR101706957B1 (ko) 2017-02-15

Family

ID=49855855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120052975A KR101706957B1 (ko) 2012-05-18 2012-05-18 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101706957B1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9242865B2 (en) 2013-03-05 2016-01-26 Lockheed Martin Corporation Systems and methods for production of graphene by plasma-enhanced chemical vapor deposition
KR102018578B1 (ko) 2018-01-02 2019-09-06 재단법인 파동에너지 극한제어 연구단 줄 히팅을 이용한 그래핀 제조장치 및 이의 제조방법
KR102173057B1 (ko) * 2018-12-21 2020-11-03 한국기계연구원 그래핀 제조장치 및 이를 이용한 그래핀 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101081462B1 (ko) * 2010-08-03 2011-11-08 주식회사 야스 유도가열 방식을 적용한 박막형 화합물 반도체 태양광 소자 제작 장치 및 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101828528B1 (ko) * 2010-06-28 2018-02-12 한화테크윈 주식회사 그래핀의 제조 장치 및 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101081462B1 (ko) * 2010-08-03 2011-11-08 주식회사 야스 유도가열 방식을 적용한 박막형 화합물 반도체 태양광 소자 제작 장치 및 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130128860A (ko) 2013-11-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101581362B1 (ko) 줄 히팅을 이용한 그래핀의 제조 장치
US9242865B2 (en) Systems and methods for production of graphene by plasma-enhanced chemical vapor deposition
KR101828528B1 (ko) 그래핀의 제조 장치 및 제조 방법
KR101401691B1 (ko) 합성 다이아몬드 물질을 제조하기 위한 극초단파 플라즈마 반응기
KR102018578B1 (ko) 줄 히팅을 이용한 그래핀 제조장치 및 이의 제조방법
KR101706957B1 (ko) 유도 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치
KR102083961B1 (ko) 그래핀의 제조 장치, 제조 방법 및 그 그래핀
US20070144887A1 (en) Apparatus and method for manufacturing carbon nanotubes
KR101874317B1 (ko) 롤투롤 공정을 이용한 그래핀 시트의 제조 방법 및 그 장치
WO2002014575A1 (en) Method and device for producing organic el elements
JP5551635B2 (ja) 薄膜形成装置
US9764956B2 (en) Method for manufacturing graphene, said graphene, and apparatus for manufacturing same
JP2009206312A (ja) 成膜方法および成膜装置
KR102173057B1 (ko) 그래핀 제조장치 및 이를 이용한 그래핀 제조방법
KR102018576B1 (ko) 줄 히팅을 이용한 그래핀 제조방법
KR101687620B1 (ko) 플라즈마 가열을 이용한 그래핀의 제조 장치
KR102047700B1 (ko) 그래핀의 제조 장치, 제조 방법 및 그 그래핀
US9981212B2 (en) Method for manufacturing porous graphene filter, porous graphene filter manufactured using same, and filter apparatus using porous graphene filter
KR101507383B1 (ko) 유도 가열 그래핀 형성 장치 및 그래핀 형성 방법
JP4583061B2 (ja) 発熱体cvd装置
JP4467281B2 (ja) 発熱体cvd法による成膜方法
TW201145387A (en) Plasma film-forming apparatus and plasma film-forming method
JP2019116643A (ja) グラフェンの成膜方法及びその装置
JP2014141379A (ja) グラフェン膜製造方法、グラフェン膜製造装置
WO2014035068A1 (ko) 그래핀의 제조 방법 및 그 그래핀과 그 제조 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant