KR101716187B1 - Method for transferring graphene - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 촉매 금속층의 적어도 일면에, 그래핀을 합성하는 단계; 상기 그래핀에 캐리어를 부착하여 제1 구조체를 형성하는 단계; 상기 제1 구조체로부터 상기 촉매 금속층을 제거하여 제2 구조체를 형성하는 단계; 타겟 기판에, 아르곤에 대한 산소의 유량비가 0.1 내지 0.5인 조건하에서 플라즈마 처리를 하는 단계; 상기 제2 구조체의 그래핀과 상기 타겟 기판을 서로 마주보게 하여 압착시켜 제3 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 캐리어를 제거하는 단계;를 포함하는 그래핀 전사 방법을 개시한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: synthesizing graphene on at least one side of a catalyst metal layer; Attaching a carrier to the graphene to form a first structure; Removing the catalyst metal layer from the first structure to form a second structure; Subjecting the target substrate to a plasma treatment under a condition that a flow rate ratio of oxygen to argon is 0.1 to 0.5; Forming a third structure by pressing the graphene of the second structure facing the target substrate and opposed to each other; And removing the carrier.

Description

그래핀 전사 방법 {Method for transferring graphene}{Method for transferring graphene}

본 발명의 그래핀 전사 방법에 관한 것이다.To a graphene transfer method of the present invention.

현재 탄소에 기반을 둔 재료들, 예를 들어 탄소 나노튜브(carbon nanotube), 다이아몬드(diamond), 그라파이트(graphite), 그래핀(graphene) 등이 다양한 분야의 나노 기술에서 연구되고 있다. 이러한 재료들은 FET(field effect transistor), 바이오 센서(biosensor), 나노 복합물(nanocomposite) 또는 양자 소자(quantum device) 등에 이용되거나 이용될 수 있다.Currently, carbon based materials such as carbon nanotubes, diamond, graphite, and graphene are being studied in a wide variety of nanotechnologies. These materials can be used or used in field effect transistors (FETs), biosensors, nanocomposites or quantum devices.

그래핀은 2차원 물질로서 밴드갭이 0(zero gap)인 도체 물질이며, 두께가 매우 얇고 투명하며 전기 전도성이 매우 큰 특성을 갖는다. 그래핀의 이러한 특성을 이용하여, 그래핀을 투명 디스플레이, 휘어질 수 있는 디스플레이 또는 터치 패널의 투명 전극에 적용하려는 시도가 이루어지고 있으며, 최근에는 대면적 합성법을 개발하여 그래핀 투명전극을 제품화하려는 연구가 활발히 진행되고 있다.Graphene is a two-dimensional material with a bandgap of zero (0), a very thin, transparent, electrically conductive material. With this characteristic of graphene, attempts have been made to apply graphene to a transparent display, a display which can be bent, or a transparent electrode of a touch panel. Recently, a large area synthetic method has been developed to commercialize a graphene transparent electrode Research is actively underway.

그래핀은 웨이퍼 또는 금속 기판 상에 대면적으로 합성이 이루어지므로, 전자 기기에 그래핀을 이용하기 위해서는 전자 기기에 포함된 기판 등에 합성된 그래핀을 전사시키는 공정이 필수적으로 요구된다. Since graphene is synthesized on a large area on a wafer or a metal substrate, in order to use graphene in an electronic device, a process of transferring graphene synthesized on a substrate included in an electronic device is essentially required.

전사된 그래핀이 터치 패널을 포함하는 디스플레이 등과 같은 응용 제품에 적용된 후, 고온고습한 환경에 노출되면 전사된 그래핀의 전기적 특성이 저하되는 문제가 발생한다.After the transferred graphene is applied to an application such as a display including a touch panel and exposed to a high temperature and high humidity environment, the electrical characteristics of the transferred graphene are deteriorated.

본 발명의 실시예들은, 그래핀이 터치 패널을 포함한 디스플레이 등과 같은 응용 제품에 적용되었을 때, 고온고습한 환경에서도 그래핀의 전기적 특성이 저하되지 않는 그래핀 전사 방법을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a graphene transfer method in which the electrical characteristics of graphene do not deteriorate even in a high temperature and high humidity environment when the graphene is applied to an application such as a display including a touch panel.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 촉매 금속층의 적어도 일면에, 그래핀을 합성하는 단계; 상기 그래핀에 캐리어를 부착하여 제1 구조체를 형성하는 단계; 상기 제1 구조체로부터 상기 촉매 금속층을 제거하여 제2 구조체를 형성하는 단계; 타겟 기판에, 아르곤에 대한 산소의 유량비가 0.1 내지 0.5인 조건하에서 플라즈마 처리를 하는 단계; 상기 제2 구조체의 그래핀과 상기 타겟 기판을 서로 마주보게 하여 압착시켜 제3 구조체를 형성하는 단계; 및 상기 캐리어를 제거하는 단계;를 포함하는 그래핀 전사 방법을 개시한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: synthesizing graphene on at least one side of a catalyst metal layer; Attaching a carrier to the graphene to form a first structure; Removing the catalyst metal layer from the first structure to form a second structure; Subjecting the target substrate to a plasma treatment under a condition that a flow rate ratio of oxygen to argon is 0.1 to 0.5; Forming a third structure by pressing the graphene of the second structure facing the target substrate and opposed to each other; And removing the carrier.

본 실시예에 있어서, 상기 타겟 기판은, 폴리에틸린 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate) 또는 유리로 구성될 수 있다.In this embodiment, the target substrate may be made of polyethylene terephthalate (PET) or glass.

본 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 하는 단계는, 무선 주파수(Radio frequency)를 사용하여 상압(atmospheric pressure)에서 이루어질 수 있다.In this embodiment, the step of performing the plasma processing may be performed at atmospheric pressure using a radio frequency.

본 실시예에 있어서, 상기 타겟 기판의 폭은 500 mm 이상일 수 있다.In this embodiment, the width of the target substrate may be 500 mm or more.

본 실시예에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 하는 단계는, 인가되는 파워가 약 375 W 이상인 조건 하에서 이루어질 수 있다.In the present embodiment, the step of performing the plasma treatment may be performed under the condition that the applied power is about 375 W or more.

본 실시예에 있어서, 상기 촉매 금속층은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 로듐(Rh), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 캐리어는 열박리 테이프, 실리콘계 테이프, 아크릴계 테이프 및 폴리머 코팅 필름 중 어느 하나일 수 있다.In the present embodiment, the catalyst metal layer may be formed of at least one selected from the group consisting of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, At least one of magnesium (Mg), manganese (Mn), rhodium (Rh), tantalum (Ta), titanium (Ti), tungsten (W), uranium (U), vanadium (V) and zirconium And the carrier may be any one of a heat peeling tape, a silicone tape, an acrylic tape and a polymer coating film.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 특허청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will be apparent from the following detailed description, claims, and drawings.

상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 따르면, 전사된 그래핀이 터치 패널을 포함한 디스플레이와 같은 응용 제품에 적용되었을 때, 고온고습한 환경에서도 그래핀의 전기적 특성이 저하되지 않고, 오히려 전기 전도도가 높아지는 그래핀 전사 방법을 제공할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to embodiments of the present invention as described above, when the transferred graphene is applied to an application such as a display including a touch panel, the electrical characteristics of graphene do not deteriorate even in a high temperature and high humidity environment, It is possible to provide a graphene transfer method in which conductivity is increased. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 일 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 각 단계별 공정 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
1 is a flowchart showing a graphene transfer method according to an embodiment.
2 to 7 are cross-sectional views schematically showing process states of the respective steps of FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 관한 그래핀의 전사 방법의 구성과 작용을 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다. Hereinafter, the structure and operation of the graphene transfer method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size and thickness of each element may be exaggerated for clarity of explanation.

또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not to be construed as limiting for the invention as set forth in the appended claims. And the present invention is only defined by the scope of the claims.

한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.It is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used in the specification, "comprises" and / or "comprising" do not exclude the presence or addition of the stated components, steps, operations, and / or elements. The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by terms. Terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

도 1은 일 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2 내지 도 7은 도 1의 각 단계별 공정 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.FIG. 1 is a flowchart showing a graphene transferring method according to an embodiment, and FIGS. 2 to 7 are cross-sectional views schematically showing process states in each step of FIG.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 그래핀 전사 방법은, 촉매 금속층(110)의 적어도 일면에 그래핀(120)을 합성하는 단계(S10), 그래핀(120)에 캐리어(130)을 부착하여 제1 구조체(10)를 형성하는 단계(S20), 제1 구조체(10)로부터 촉매 금속층(110)을 제거하여 제2 구조체(20)를 형성하는 단계(S30), 타겟 기판(140)에 아르곤에 대한 산소의 유량비가 0.1 내지 0.5인 조건하에서 플라즈마 처리를 하는 단계(S40), 제2 구조체(20)의 그래핀(120)과 타겟 기판(140)을 서로 마주보게 하여 압착시켜 제3 구조체(30)를 형성하는 단계(S50) 및 캐리어(130)를 제거하는 단계(S60)를 포함한다.1, a graphene transfer method according to an exemplary embodiment of the present invention includes the steps of synthesizing graphene 120 on at least one surface of a catalyst metal layer 110 (S10), forming a carrier 130 on the graphene 120 A step S30 of forming the second structure 20 by removing the catalyst metal layer 110 from the first structure 10, a step of forming a first structure 10 by attaching the target substrate 140, (S40), the graphene 120 of the second structure 20 and the target substrate 140 are opposed to each other and pressed to form a third (S50) of forming the structure (30) and removing the carrier (130) (S60).

도 2를 참조하면, 도 1의 단계 S10에서, 촉매 금속층(110)의 적어도 한 면에 그래핀(graphene, 120)을 합성할 수 있다.Referring to FIG. 2, at step S10 of FIG. 1, a graphene 120 may be formed on at least one surface of the catalyst metal layer 110.

촉매 금속층(110)은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 로듐(Rh), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V) 및 지르코늄(Zr) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The catalytic metal layer 110 may be formed of a metal such as Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, (Mn), Rh, Rh, Ta, Ti, W, U, V, and Zr.

촉매 금속층(110)에 기상의 탄소 공급원을 투입하면서 열처리하여 그래핀(120)을 합성한다. 그래핀(120)은 복수 개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 2차원 평면 시트 형태를 형성한 것으로서, 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 6원환을 형성하나, 5원환 및/또는 7원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서 그래핀(120)은 서로 공유 결합된 탄소원자들(통상 sp2 결합)의 단일층을 이룬다. 그래핀(120)은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀(120) 내에 포함될 수 있는 5원환 및/또는 7원환의 함량에 따라 달라질 수 있다.The graphene 120 is synthesized by heat-treating the catalyst metal layer 110 while supplying a gaseous carbon source thereto. The graphene 120 is formed by connecting a plurality of carbon atoms to each other through a covalent bond to form a two-dimensional flat sheet. The carbon atoms connected by a covalent bond form a 6-membered ring as a basic repeating unit, It is also possible to further include a torus. Thus, graphene 120 forms a single layer of covalently bonded carbon atoms (usually sp2 bonds). The graphene 120 may have a variety of structures, and such a structure may vary depending on the content of the five-membered ring and / or the seven-membered ring which may be contained in the graphene 120.

상기 기상의 탄소 공급원은 메탄(CH4), 일산화탄소(CO), 에탄(C2H6), 에틸렌(CH2), 에탄올(C2H5), 아세틸렌(C2H2), 프로판(CH3CH2CH3), 프로필렌(C3H6), 부탄(C4H10), 펜탄(CH3(CH2)3CH3), 펜텐(C5H10), 사이클로펜타디엔(C5H6), 헥산(C6H14), 시클로헥산(C6H12), 벤젠(C6H6), 톨루엔(C7H8) 등 탄소 원자가 포함된 군에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 이와 같은 기상의 탄소 공급원은 고온에서 탄소 원자와 수소 원자로 분리된다.A carbon source in the gaseous methane (CH 4), carbon monoxide (CO), ethane (C 2 H 6), ethylene (CH 2), ethanol (C 2 H 5), acetylene (C 2 H 2), propane (CH 3 CH 2 CH 3), propylene (C 3 H 6), butane (C 4 H 10), pentane (CH 3 (CH 2) 3 CH 3), pentene (C 5 H 10), dicyclopentadiene (C 5 H 6), hexane (C 6 H 14), cyclohexane (C 6 H 12), benzene (C 6 H 6), toluene (C 7 H 8), etc. there are one or more selected from the included carbon atoms the group may be used . Such a gaseous carbon source is separated into carbon atoms and hydrogen atoms at high temperatures.

분리된 탄소 원자는 가열된 촉매 금속층(110)에 증착되고, 촉매 금속층(110)이 냉각되면서 그래핀(120)으로 합성된다. The separated carbon atoms are deposited on the heated catalyst metal layer 110 and synthesized into the graphene 120 as the catalyst metal layer 110 is cooled.

그래핀(120)을 합성하기 위해서 화학 기상 증착 방법(CVD; Chemical Vapor Deposition), 열 화학기상증착법(TCVD; Thermal Chemical Vapor Deposition), 급속 열 화학기상증착법(RTCVD; Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition), 유도결합플라즈마 화학기상증착법(ICP-PECVE; Inductive Coupled Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition), 원자층증착법(ALD; Atomic Layer Deposition: ALD) 등 다양한 공정이 이용될 수 있다.A chemical vapor deposition (CVD), a thermal chemical vapor deposition (TCVD), a rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD), a rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD) Various processes such as ICP-PECVE (Inductive Coupled Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) and ALD (Atomic Layer Deposition) may be used.

그래핀(120)은 하나의 층으로 형성되기도 하나 촉매 금속층(110)의 종류 또는 합성 챔버 내의 환경에 따라서 복수의 층으로 형성될 수도 있다. 도 1에서는, 촉매 금속층(110)이 단일층이며, 그래핀(120)이 촉매 금속층(110)의 양면에 형성된 경우를 예시하고 있으나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 즉, 복수의 층으로 이루어진 다층 기판 중 1개의 층이 촉매 금속층(110)일 수 있으며, 그래핀(120)은 촉매 금속층(110)이 노출된 일면에만 형성될 수도 있다.The graphene 120 may be formed of one layer, but may be formed of a plurality of layers depending on the type of the catalyst metal layer 110 or the environment in the synthesis chamber. 1, the catalyst metal layer 110 is a single layer, and the graphene 120 is formed on both surfaces of the catalyst metal layer 110. However, the present invention is not limited thereto. That is, one layer of the multilayer substrate made of a plurality of layers may be the catalytic metal layer 110, and the graphene 120 may be formed only on one side of the catalytic metal layer 110 exposed.

도 3을 참조하면, 도 1의 단계 S20에서, 그래핀(120)에 캐리어(130)를 부착하여 제1 구조체(10)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3, in step S20 of FIG. 1, the carrier 130 may be attached to the graphene 120 to form the first structure 10.

캐리어(130)는 그래핀(120)을 지지하여 타겟 기판(140)에 전사하는 과정까지 그래핀(120)의 취급이 용이하도록 도와주는 역할을 할 수 있다. 촉매 금속층(110)의 양면에 그래핀(120)이 합성되어 있는 경우, 캐리어(130)는 전사할 그래핀(120)의 일면 상에 형성할 수 있다.The carrier 130 may facilitate the handling of the graphene 120 until the process of transferring the graphene 120 to the target substrate 140 by supporting the graphene 120. When the graphenes 120 are synthesized on both surfaces of the catalytic metal layer 110, the carrier 130 can be formed on one surface of the graphene 120 to be transferred.

일 실시예에 따르면, 캐리어(130)는 열박리 테이프(TRT; Thermal Release Tape)일 수 있다. 열박리 테이프(TRT)는 상온에서 그 일면이 접착성을 가지지만, 소정 박리 온도 이상으로 가열되면 접착성을 잃는 성질을 가지는 것으로, 다양한 박리 온도를 구비한 제품을 선택할 수 있다.According to one embodiment, the carrier 130 may be a thermal release tape (TRT). The heat peeling tape (TRT) has adhesiveness at one side thereof at room temperature, but has a property of losing its adhesiveness when it is heated to a predetermined peeling temperature or higher, so that a product having various peeling temperatures can be selected.

다른 실시예에 따르면, 캐리어(130)는 폴리머 코팅 필름일 수 있다. 이 경우, 그래핀(120) 상에 액상의 폴리머를 드롭 코팅(drop coating)한 후 경화시킴으로써 캐리어(130)를 형성할 수 있다.According to another embodiment, the carrier 130 may be a polymer coating film. In this case, the carrier 130 may be formed by drop coating a liquid polymer on the graphene 120 and then curing it.

폴리머로는 폴리메틸메타크릴레이트 (Polymethylmethacrylate:PMMA), 폴리아마이드 (polyamide:PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (poly(butylenes terephtalate):PBT), 폴리카보네이트 (Polycarbonate:PC), 폴리에틸렌 (polyethylene:PE), 폴리옥시메틸렌 (poly(oxymethylene):POM), 폴리프로필렌 (polypropylene:PP), 폴리페닐에테르 (poly(phenylenether):PPE), 폴리스타이렌 (Polystylene:PS), 폴리설폰 (polysulfone:PSU), 리퀴드크리스탈폴리머 (liquid crystal polymer:LCP), 폴리에테르에테르케톤 (poly(etheretherketone):PEEK), 폴리에테르이미드 (poly(etherimide):PEI), 폴리랙타이드 (polylactide:PLA), 폴리디메틸실록산 (poly(dimethylsiloxane:PDMS) 및 시클로올레핀코폴리머 (cycloolefin copolymer:COC) 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.Examples of the polymer include polymethylmethacrylate (PMMA), polyamide (PA), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC), polyethylene (PE) ), Poly (oxymethylene) (POM), polypropylene (PP), poly (phenylenether): PPE, polystyrene (PS), polysulfone (LCP), polyetheretherketone (PEEK), polyetherimide (PEI), polylactide (PLA), and poly (dimethylsiloxane) dimethylsiloxane (PDMS) and cycloolefin copolymer (COC) may be used.

그러나, 캐리어(130)는 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 캐리어(130)는 그래핀(120)을 타겟 기판(140)에 이송하기 위하여 사용되는 것이라면 열박리 테이프 또는 폴리머 코팅 필름 이외에도 실리콘계 및 아크릴계 등 다양한 물질로 구성될 수 있다.However, the carrier 130 is not limited thereto. For example, the carrier 130 may be composed of a variety of materials such as silicone and acrylic, as well as a heat peeling tape or polymer coating film, as long as it is used to transfer the graphene 120 to the target substrate 140.

도 4를 참조하면, 도 1의 S30 단계에서, 촉매 금속층(110)을 제거하여 제2 구조체(30)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 4, in step S30 of FIG. 1, the second structure 30 may be formed by removing the catalyst metal layer 110. Referring to FIG.

촉매 금속층(110)은 식각 공정에 의해서 제거될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 식각 공정에 사용되는 식각액으로는 산, 과수황산계, 불화수소(HF), BOE(Buffered Oxide etch), 염화철(FeCl3), 질산철(Fe(No3)3), 염화동(CuCl2), 과황산암모늄((NH4)2S2O8) 또는 티오황산나트륨(Na2S2O8) 용액 등이 사용될 수 있다.The catalytic metal layer 110 may be removed by an etching process. According to one embodiment, the etchant used in the etching process is acid, peroxide sulfuric acid based, hydrogen fluoride (HF), (Buffered Oxide etch ) BOE, iron chloride (FeCl 3), iron nitrate (Fe (No 3) 3) , Copper sulfate (CuCl 2 ), ammonium persulfate ((NH 4 ) 2 S 2 O 8 ) or sodium thiosulfate (Na 2 S 2 O 8 ) solution may be used.

상기 식각액은 스프레이 타입(spray-type), 바스 타입(bath-type) 또는 그들의 조합 중 어느 하나의 방식을 통해 촉매 금속층(110)에 공급될 수 있다. 스프레이 타입의 경우, 식각액이 분사되어 촉매 금속층(110)으로 공급되며, 소량의 식각액으로 촉매 금속층(110)을 제거할 수 있다. 바스 타입의 경우 수조 속에 식각액을 채워넣고 촉매 금속층(110)을 식각액에 담궈 제거하는 것이며, 스프레이 타입에 비해서 많은 식각액이 필요하나 촉매 금속층(110) 전반에 식각액이 접촉하여 식각을 수행할 수 있는 장점이 있다.The etchant may be supplied to the catalyst metal layer 110 through any one of a spray-type, a bath-type, and a combination thereof. In the case of the spray type, the etchant is injected and supplied to the catalyst metal layer 110, and the catalyst metal layer 110 can be removed with a small amount of the etchant. In the case of the bath type, the etchant is filled in the water tank, and the catalytic metal layer 110 is immersed in the etchant to remove the etchant. Although a larger amount of etchant than the spray type is required, the etchant can be etched by contacting the entirety of the catalyst metal layer 110 .

식각 공정 후에, 제2 구조체(20)에 대해서 세정 및 건조 공정이 진행될 수 있다. 세정 및 건조 공정에 의해서 그래핀(120)에 잔류할 수 있는 식각액이 제거될 수 있다. After the etching process, a cleaning and drying process may be performed on the second structure 20. [ The etchant that may remain in the graphene 120 may be removed by a cleaning and drying process.

상기 타겟 기판(140)의 폭이 500 mm이상일 수 있다. 타겟 기판(140)의 길이는 타겟 기판(140)에 전사되는 그래핀(120)의 길이와 동일할 수 있으며, 그래핀(120)의 폭이 500 mm 미만인 경우, 그래핀(120)을 대면적 표시 장치에 포함된 터치 패널의 투명 전극 등에 적용하기 어려울 수 있다. 대량생산에 적용하기 위해서는 그래핀 폭이 최소 500 mm 이상이어야 한다. The width of the target substrate 140 may be 500 mm or more. The length of the target substrate 140 may be the same as the length of the graphene 120 transferred to the target substrate 140. When the width of the graphene 120 is less than 500 mm, It may be difficult to apply it to a transparent electrode of a touch panel included in a display device. For application in mass production, the graphene width should be at least 500 mm.

도 5를 참조하면, 도 1의 S40 단계에서, 타겟 기판(140)의 표면에 플라즈마 처리를 할 수 있다.Referring to FIG. 5, in step S40 of FIG. 1, the surface of the target substrate 140 may be plasma-treated.

타겟 기판(140)은 그래핀(120)이 전사될 기판으로 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET; polyethylene terephthalate) 또는 유리로 구성될 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 타겟 기판(140)은 다양한 종류의 투명 절연 기판일 수 있다.The target substrate 140 may be formed of polyethylene terephthalate (PET) or glass as the substrate to which the graphene 120 is to be transferred. However, the present invention is not limited thereto, and the target substrate 140 may be various kinds of transparent insulating substrates.

상기 플라즈마 처리는, 아르곤(Ar) 및 산소(O2)를 사용하여 이루어지며 아르곤(Ar)에 대한 산소(O2)의 유량비는 0.1 내지 0.5이다. 플라즈마 처리는 무선 주파수(RF; Radio Frequency)를 사용하여 상압(atmospheric pressure)에서 이루어질 수 있다. 플라즈마 처리 시, 인가되는 파워는 전극의 길이에 비례할 수 있으며, 타겟 기판(140)의 전면에 균일하게 플라즈마 처리를 하기 위해서, 전극의 길이는 타겟 기판(140)의 길이 이상의 값을 가져야된다.The plasma treatment is performed using argon (Ar) and oxygen (O 2 ), and the flow ratio of oxygen (O 2 ) to argon (Ar) is 0.1 to 0.5. The plasma processing can be performed at atmospheric pressure using radio frequency (RF). In the plasma processing, the applied power may be proportional to the length of the electrode, and the length of the electrode must be equal to or greater than the length of the target substrate 140 in order to uniformly perform plasma processing on the entire surface of the target substrate 140.

상술한 바와 같이, 타겟 기판(140)의 폭은 500 mm 이상일 수 있으므로 전극의 길이를 500 mm 이상으로 구성할 수 있으며, 인가되는 파워는 375 W 이상일 수 있다.As described above, since the width of the target substrate 140 may be 500 mm or more, the length of the electrode may be 500 mm or more, and the applied power may be 375 W or more.

이하에서는 표 1 내지 표 4를 참조하여, 최적의 플라즈마 처리 조건에 관하여 설명한다.Hereinafter, optimum plasma processing conditions will be described with reference to Tables 1 to 4.

Figure 112014112795420-pat00001
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Figure 112014112795420-pat00002
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Figure 112014112795420-pat00003
Figure 112014112795420-pat00003

표 1은 아르곤(Ar)에 대한 산소(O2)의 유량비를 변화시키면서 측정한 면저항 변화율을 나타낸다. 면저항 변화율(?R)은 그래핀(120)을 타겟 기판(140)에 전사한 직후의 면저항에 대한, 온도가 85도이고 습도가 85%인 고온고습 하에서 120시간을 방치한 후의 면저항의 변화 비율을 백분율로 나타낸 것이다.Table 1 shows the rate of change in sheet resistance measured while varying the flow ratio of oxygen (O 2 ) to argon (Ar). The sheet resistance change ratio? R is a rate of change in sheet resistance after 120 hours under high temperature and high humidity conditions at a temperature of 85 deg. C and a humidity of 85% with respect to the sheet resistance immediately after transferring the graphene 120 to the target substrate 140 As a percentage.

플라즈마 전극길이가 800 mm이고, 인가되는 파워가 800 W인 경우, 산소 유량비가 0.1 내지 0.5인 경우 변화율이 음의 값을 나타낸다. 이는, 면저항이 고온고습 하에서 오히려 증가되었음을 의미한다. 산소 유량비가 0.05인 경우 산소 유량비가 0.1인 경우에 비하여 면저항 변화율이 급격히 증가하는 것을 확인할 수 있다.When the length of the plasma electrode is 800 mm and the applied power is 800 W, the rate of change is negative when the oxygen flow rate is 0.1 to 0.5. This means that the sheet resistance is rather increased under high temperature and high humidity. It can be seen that the rate of sheet resistance change sharply increases when the oxygen flow ratio is 0.05, as compared with the case where the oxygen flow ratio is 0.1.

산소 유량비가 0.5 이상인 경우, 불안정한 방전으로 인해 플라즈마가 발생하지 않아 타겟 기판(140)에 플라즈마 처리를 할 수 없는 문제가 발생한다.When the oxygen flow rate is 0.5 or more, plasma is not generated due to unstable discharge, and plasma processing can not be performed on the target substrate 140.

위와 동일한 플라즈마 전극길이에 대해 인가되는 파워가 640 W인 경우, 파워가 800 W인 경우와 마찬가지로 산소 유량비가 0.1 내지 0.5인 경우 변화율이 음의 값을 나타낸다. 그러나, 파워가 800 W인 경우에 비하여 면저항 감소율이 감소하는 것을 확인할 수 있다. 인가되는 파워가 540 W인 경우에는 면저항이 증가함을 확인할 수 있다.When the power applied to the same length of the plasma electrode is 640 W, the rate of change is negative when the oxygen flow rate is 0.1 to 0.5, as in the case of 800 W of power. However, it can be seen that the sheet resistance reduction rate is reduced compared to the case of 800 W of power. It can be seen that the sheet resistance is increased when the applied power is 540 W.

즉, 일 실시예에 따르면, 플라즈마 전극길이가 800 mm이고, 인가되는 파워가 약 600 W 이상이며, 산소 유량비가 0.1 내지 0.5인 경우에 고온고습 후 그래핀의 면저항이 현저하게 감소할 수 있다. That is, according to one embodiment, when the length of the plasma electrode is 800 mm, the power applied is about 600 W or more, and the oxygen flow rate is 0.1 to 0.5, the sheet resistance of the graphene can be remarkably reduced after high temperature and high humidity.

표 2는 중파(MF; Medium Frequency)를 사용하여 상압에서 플라즈마 처리를 했을 때의 면저항 변화율(?R)을 나타낸다. 질소(N2)와 산소(O2) 또는 질소(N2)와 사불화탄소(CF4)를 캐리어 가스로 사용하였으며, 13kV 또는 6kV의 전압이 인가되었다.Table 2 shows the rate of sheet resistance change (? R) when plasma treatment was performed at normal pressure using a medium frequency (MF). Nitrogen (N 2 ), oxygen (O 2 ) or nitrogen (N 2 ) and carbon tetrafluoride (CF 4 ) were used as a carrier gas and a voltage of 13 kV or 6 kV was applied.

표 2에 따르면, 고온고습 후의 면저항은 전사 직후의 면저항에 비하여 크게 증가하였으며, 플라즈마 처리를 하지 않은 경우보다도 면저항 증가율이 더 큰 것을 확인할 수 있다.According to Table 2, the sheet resistance after the high temperature and high humidity was greatly increased compared to the sheet resistance immediately after the transfer, and the rate of sheet resistance increase was larger than that without the plasma treatment.

표 3은 무선 주파수(RF; Radio Frequency)를 사용하여 진공에서 플라즈마 처리를 했을 때의 접착력과 면저항 변화율(?R)을 나타낸다. 산소(O2)와 사불화탄소(CF4), 아르곤(Ar)과 산소(O2), 질소(N2)와 수소(H2), 산소(O2)와 사불화탄소(CF4) 또는 프로판(C3H8)을 캐리어 가스로 사용하였으며, 3 kW의 파워가 인가되었다.Table 3 shows the adhesive force and the rate of change of sheet resistance (? R) when plasma treatment is performed in a vacuum using a radio frequency (RF). Oxygen (O 2) and carbon tetrafluoride (CF 4), argon (Ar) and oxygen (O 2), nitrogen (N 2) and hydrogen (H 2), oxygen (O 2) and carbon tetrafluoride (CF 4) or propane (C 3 H 8 ) was used as a carrier gas, and a power of 3 kW was applied.

표 3에 따르면, 고온고습 후의 면저항은 전사 직후의 면저항에 비하여 증가하였으며, 플라즈마 처리를 하지 않은 경우와 비교하였을 때 면저항 증가율이 감소한 경우도 있었지만 증가율이 차이가 크지 않았다. 또한, 면저항 증가율이 감소한 경우에 대한 반복적인 실험 결과, 재현율이 좋지 않았다.According to Table 3, the sheet resistance after the high temperature and high humidity was increased compared to the sheet resistance immediately after the transfer, and the sheet resistance increase rate was decreased compared with the case without the plasma treatment, but the increase rate was not large. In addition, the recurrence rate was not good as a result of repetitive experiments with a decrease in the sheet resistance increase rate.

진공 플라즈마 처리의 일부 조건에서는, 타겟 기판(140)과 그래핀(120)의 접착력이 좋지 않았다.In some conditions of the vacuum plasma treatment, the adhesion between the target substrate 140 and the graphene 120 was poor.

표 1을 내지 표 3을 참조하면, 무선 주파수(RF; Radio Frequency)를 사용하여 상압(atmospheric pressure)에서 아르곤(Ar)과 산소(O2)를 캐리어 가스로 사용하여 플라즈마 처리를 하였을 때, 그래핀(120)의 면저항이 감소하는 것을 확인할 수 있으며, 특히, 파워가 약 800 W, 아르곤(Ar)에 대한 산소(O2)의 유량비가 0.1 내지 0.5인 경우, 그래핀(120)의 면저항이 현저히 감소하는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1 to Table 3, when plasma treatment was performed using argon (Ar) and oxygen (O 2 ) as a carrier gas at atmospheric pressure using a radio frequency (RF) It can be seen that the sheet resistance of the pin 120 is reduced and particularly when the power is about 800 W and the flow ratio of oxygen (O 2 ) to argon (Ar) is 0.1 to 0.5, the sheet resistance of the graphene 120 It can be confirmed that it is remarkably decreased.

도 6 및 도 7을 참조하면, 도 1의 S50 단계에서, 타겟 기판(140)과 제2 구조체(20)의 그래핀(120)을 서로 마주보게 하여 압착시킨다.6 and 7, in step S50 of FIG. 1, the target substrate 140 and the graphene 120 of the second structure 20 are opposed to each other and pressed.

압착 공정은 제2 구조체(20)의 그래핀(120)이 노출된 면과 타겟 기판(140)을 서로 마주보게 배치한 후, 소정의 압력으로 눌러주는 것으로 수행될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 압착 공정은 롤러에 의해 눌러주는 롤러 전사 방식으로 수행될 수 있다. The pressing process may be performed by disposing the target substrate 140 facing the exposed surface of the graphene 120 of the second structure 20 and pressing the target substrate 140 at a predetermined pressure. According to one embodiment, the pressing process may be performed by a roller transfer method in which pressing is performed by a roller.

도 8을 참조하면, 도 1의 S60 단계에서, 제3 구조체(30)에서 캐리어(130)를 제거하여 그래핀 전사 공정을 완료한다.Referring to FIG. 8, in step S60 of FIG. 1, the carrier 130 is removed from the third structure 30 to complete the graphene transfer process.

캐리어(130)가 열박리 테이프인 경우 소정의 열을 가하여 그래핀(120)과 열박리 테이프를 분리한다. 한편, 캐리어(130)가 폴리머 코팅 필름인 경우 아세톤과 같은 유기용매로 폴리머 코팅 필름을 제거할 수 있고, 실리콘 또는 아크릴 계열의 캐리어 필름인 경우는 유기용매나 열을 가하지 않고도 상온에서 그래핀 (120)과 캐리어 필름 (130)을 분리할 수 있다. 도 8은 는 캐리어(130)가 제거된 타겟 기판(140)/그래핀(120)의 적층 구조체를 나타낸 것이다.When the carrier 130 is a heat peeling tape, a predetermined heat is applied to separate the graphene 120 and the heat peeling tape. When the carrier 130 is a polymer coating film, the polymer coating film may be removed with an organic solvent such as acetone. In the case of a carrier film of silicone or acrylic type, graphene 120 And the carrier film 130 can be separated from each other. 8 shows a laminated structure of the target substrate 140 / graphene 120 from which the carrier 130 is removed.

마지막으로 도 9의 적층 구조체에 도핑 공정, 건조 공정 및 분석 공정이 더 진행될 수 있다. 이와 같이 전사된 그래핀(120)은 투명 디스플레이, 플렉서블 디스플레이, 솔라셀 및 터치 패널 등에 사용될 수 있다. Finally, the doping process, the drying process, and the analysis process may be further performed on the laminated structure of FIG. The transferred graphene 120 can be used for a transparent display, a flexible display, a solar cell, a touch panel, and the like.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

110: 촉매 금속층
120: 그래핀
130: 캐리어
140: 타겟 기판
110: catalyst metal layer
120: Graphene
130: Carrier
140: target substrate

Claims (6)

촉매 금속층의 적어도 일면에, 그래핀을 합성하는 단계;
상기 그래핀에 캐리어를 부착하여 제1 구조체를 형성하는 단계;
상기 제1 구조체로부터 상기 촉매 금속층을 제거하여 제2 구조체를 형성하는 단계;
타겟 기판에, 아르곤에 대한 산소의 유량비가 0.1 내지 0.5인 조건하에서 플라즈마 처리를 하는 단계;
상기 제2 구조체의 그래핀과 상기 타겟 기판을 서로 마주보게 하여 압착시켜 제3 구조체를 형성하는 단계; 및
상기 캐리어를 제거하는 단계;를 포함하는 그래핀 전사 방법.
Synthesizing graphene on at least one side of the catalyst metal layer;
Attaching a carrier to the graphene to form a first structure;
Removing the catalyst metal layer from the first structure to form a second structure;
Subjecting the target substrate to a plasma treatment under a condition that a flow rate ratio of oxygen to argon is 0.1 to 0.5;
Forming a third structure by pressing the graphene of the second structure facing the target substrate and opposed to each other; And
And removing the carrier.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 처리를 하는 단계는, 무선 주파수(Radio frequency)를 사용하여 상압(atmospheric pressure)에서 이루어지는 그래핀 전사 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the plasma processing is performed at atmospheric pressure using a radio frequency.
제1항에 있어서,
상기 타겟 기판의 길이는 500 mm 이상인 그래핀 전사 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the length of the target substrate is 500 mm or more.
삭제delete 삭제delete
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