KR101721395B1 - Device for inspecting conductivity of graphene and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면 테라헤르츠파를 이용하여 그래핀의 산화, 환원 영역을 빠른 시간 내에 정확하게 탐지하여 전도성을 측정할 수 있어 그래핀 전도성 검사 시간을 줄일 수 있다.
또한, 그래핀에 산화 영역이 존재하면 바로 전자기파를 조사하여 환원시킴으로서 전도성을 높여 수리 시간을 최소화할 수 있다.According to the present invention, it is possible to accurately detect the oxidation and reduction region of graphene in a short period of time by using a terahertz wave, and to measure the conductivity, thereby reducing the graphene conductivity test time.
In addition, if an oxidation region exists in the graphene, it is possible to reduce the repair time by increasing the conductivity by reducing and irradiating electromagnetic waves directly.
Description
본 발명은 그래핀의 전도성 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그래핀의 산화 또는 환원 영역 탐지를 통한 그래핀의 전도성 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for conducting a conductive inspection of graphene through the detection of an oxidation or reduction region of graphene.
그래핀(graphene)은 탄소 원자가 육각형의 결정으로 이루어진 2차원 구조를 의미한다. 그래핀은 두께가 약 3.4ÅÅ 정도이지만 우수한 전기전도도, 열전도도 및 높은 기구적 강성을 가지며, 이러한 특성으로 인하여 향후 실리콘을 대체할 수 있는 반도체 소자로 각광받고 있다. 그래핀의 높은 전기전도도 및 기구 강성은 플렉서블(flexible) 기판의 구현을 용이하게 하며, 상기 물성을 바탕으로 그래핀은 인듐주석산화물(ITO)를 대체할 수 있는 투명 전극의 재료로도 주목을 받고 있다. Graphene refers to a two-dimensional structure composed of hexagonal crystals of carbon atoms. Graphene has a thickness of about 3.4 Å, but has excellent electrical conductivity, thermal conductivity, and high mechanical rigidity. Due to these properties, it is now regarded as a semiconductor device that can replace silicon in the future. The high electrical conductivity and rigidity of graphene facilitates the realization of flexible substrates, and on the basis of these properties, graphene is also attracted attention as a material for transparent electrodes which can replace indium tin oxide (ITO) have.
그래핀은 산화된 상태가 높은 용해성을 가져 안정하므로 산화 그래핀 상태로 저장, 운반 후, 전도성을 부가하기 위해 이를 환원시켜 사용하고 있다. 그러나 환원 과정에서 100% 환원이 이루어지지 않거나, 환원 후 다시 산화되는 경우가 생기므로 그래핀에 대한 검사방법이 중요하게 대두되고 있다.Since graphene is highly oxidized and stable because of its high solubility, it is stored and transported in the state of graphene oxide and is used after reducing it to add conductivity. However, since 100% reduction is not performed in the reduction process, or oxidation occurs again after reduction, an inspection method for graphene is becoming important.
종래 양산용 대면적 그래핀을 검사하기 위한 방법은 그래핀에 전류를 가하여 저항에 따른 온도 분포의 변화를 통해 그래핀에 존재하는 결함 유무를 확인하는 것이었다. 대면적 그래핀의 경우 부분적으로 산화되어 전도성이 떨어지게 되는데, 이 경우 전류를 인가하면 산화 영역과 환원 영역의 전기적 저항의 차이가 발생한다. 상기 저항 값의 차이로 인하여 전류 인가 시의 발열량에 차이가 생기고, 그 결과 결함 부분(산화 영역)과 결함이 없는 부분(환원 영역)의 열적 분포가 달라진다. 상기 열적 분포의 차이를 열화상 카메라를 통해 검사하여 그래핀의 결함 여부를 검사할 수 있었다. Conventionally, a method for inspecting a large-area graphene for mass production was to apply a current to graphene to confirm the presence or absence of defects present in the graphene through a change in the temperature distribution depending on the resistance. In the case of large-area graphenes, the oxide is partially oxidized and the conductivity is lowered. In this case, when the current is applied, a difference in electric resistance occurs between the oxidized region and the reduced region. Due to the difference in the resistance value, there is a difference in calorific value at the time of current application, and as a result, the thermal distribution of the defective portion (oxidized region) and the non-defective portion (reduced region) are different. The difference in the thermal distribution was examined through a thermal imaging camera to check whether the graphene was defective.
그러나 상기 검사방법을 이용할 경우 열 분포를 통해 결함 영역을 관측하는 경우 정확한 결함 영역의 위치 및 크기를 알 수 없다는 문제점이 있으며, 종래에는 양산된 그래핀에 대한 보다 정밀한 검사를 통해 결함 영역의 위치 및 크기 등을 알 수 있는 검사 장치 및 방법이 부재한 실정이었다.However, when the above inspection method is used, there is a problem in that the position and size of the accurate defective area can not be known when the defective area is observed through the heat distribution. Conventionally, more precise inspection of the mass- Size and so on.
이에 대해 가시광선을 이용하여 그래핀 기판을 검사하는 방법이 있으나 가시광선을 이용하기 위해서는 암실에서 수행해야 하는 불편이 있고, 그래핀 자체의 전기 전도성이 아닌 그래핀 층 형성 차이로 인한 가시광선의 투과도를 통하여 이용하는 것이므로 정확성에 한계가 있다(특허문헌1).In contrast, there is a method of inspecting a graphene substrate using visible light. However, there is an inconvenience in a dark room in order to use visible light, and the transmittance of visible light due to the difference in graphene layer formation So that the accuracy is limited (Patent Document 1).
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 테라헤르츠파를 이용하여 그래핀의 전도성을 측정하는 그래핀 전도성 검사 장치 및 방법을 제공한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a graphene conductivity inspection apparatus and method for measuring the conductivity of graphene using terahertz waves.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, In order to solve the above problems,
그래핀에 테라헤르츠파를 조사하고, 상기 그래핀에 반사되거나 상기 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 광처리부; 상기 광처리부로부터 테라헤르츠파를 검출하여 상기 그래핀의 산화 및 환원 영역을 탐지하는 판단부; 및 상기 판단부에서 처리한 데이터를 영상화하는 표시부;를 포함하는 그래핀 전도성 검사 장치를 제공한다.A light processing unit irradiating a terahertz wave to the graphene and receiving a terahertz wave reflected on the graphene or transmitting the graphene; A determination unit for detecting a terahertz wave from the optical processing unit and detecting an oxidation and reduction region of the graphene; And a display unit for imaging the data processed by the determination unit.
상기 광방출기에서 조사되는 테라헤르츠파는 상기 그래핀을 수직으로 투과한다.The terahertz wave radiated from the light emitter transmits the graphene vertically.
상기 테라헤르츠파의 광원은 펄스형 또는 연속형이며, 하나 또는 복수일 수 있다.The light source of the terahertz wave may be a pulse or continuous type, and may be one or more.
상기 테라헤르츠파는 파장이 30 ㎛ 내지 3 ㎜일 수 있다.The terahertz wave may have a wavelength of 30 탆 to 3 탆.
상기 광처리부는 그래핀을 고정시키는 그래핀 고정부; 상기 그래핀 고정부의 상부에 설치되며 테라헤르츠파를 조사하는 광원을 포함하는 광방출기; 및 상기 그래핀 고정부의 하부에 설치되며 상기 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 광감지기;를 포함한다.The light processing unit includes a graphene fixing unit for fixing the graphene; An optical emitter installed on the graphene fixing part and including a light source for irradiating a terahertz wave; And a photodetector disposed at a lower portion of the graphene fixing portion and receiving the terahertz wave transmitted through the graphene.
또한, 본 발명은 상기 판단부에서 탐지된 그래핀의 산화 영역에 전자기파를 조사하여 환원시키는 수리부;를 더 포함할 수 있다.Further, the present invention may further include a repair unit for irradiating electromagnetic waves to the oxidation region of the graphene detected by the determination unit and reducing the electromagnetic waves.
상기 전자기파는 자외선, 가시광선, 적외선 영역의 파장을 모두 포함하며, 구체적으로 160 ㎚ 내지 2.5 ㎛ 파장을 가지는 전자기파일 수 있다.The electromagnetic wave includes both wavelengths of ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays, and may be an electromagnetic filed having a wavelength of 160 nm to 2.5 占 퐉.
본 발명은 또한 하기 단계를 포함하는 그래핀 전도성 검사 방법을 제공한다.The present invention also provides a graphene conductive inspection method comprising the following steps.
(a) 그래핀을 시편대에 고정시키는 단계;(a) fixing graphene to a specimen table;
(b) 상기 그래핀에 테라헤르츠파를 조사하는 단계;(b) irradiating the graphene with a terahertz wave;
(c) 상기 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파의 투과도를 검출하는 단계;(c) detecting the transmittance of the terahertz wave transmitted through the graphene;
(d) 상기 검출된 테라헤르츠파의 투과도를 분석하여 영상화하는 단계;(d) analyzing and imaging the transmittance of the detected terahertz wave;
(e) 상기 영상화된 이미지를 통하여 그래핀의 산화영역을 탐지하는 단계.(e) detecting an oxidation region of the graphene through the imaged image.
상기 테라헤르츠파의 광원은 펄스형 또는 연속형일 수 있다.The light source of the terahertz wave may be pulsed or continuous.
상기 테라헤르츠파의 광원은 하나 또는 복수일 수 있다.The light source of the terahertz wave may be one or more.
상기 테라헤르츠파는 파장이 3 ㎜ 내지 30 ㎛일 수 있다.The terahertz wave may have a wavelength of 3 to 30 탆.
상기 (e)단계에서 탐지된 그래핀의 산화 영역에 전자기파를 조사하여 환원시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include irradiating electromagnetic waves to the oxidation region of the graphene detected in the step (e) and reducing the electromagnetic wave.
상기 전자기파는 자외선, 가시광선, 적외선 영역의 파장을 모두 포함하며, 구체적으로 160 ㎚ 내지 2.5 ㎛일 수 있다.The electromagnetic wave includes both wavelengths of ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays, and may specifically be 160 nm to 2.5 占 퐉.
상기 검사 대상인 그래핀은 전극소자 또는 투명전극일 수 있다.The graphene to be inspected may be an electrode element or a transparent electrode.
본 발명에 따르면, 그래핀에 테라헤르츠파를 조사하여 그래핀 투과도를 검출함으로써 대면적 그래핀의 산화 및 환원 영역을 짧은 시간 내에 측정하여 그래핀의 전기 전도성을 탐지할 수 있다.According to the present invention, it is possible to detect the electrical conductivity of graphene by measuring the oxidation and reduction region of large area graphene in a short time by irradiating graphene with a terahertz wave and detecting the graphene transmittance.
또한, 그래핀의 산화 영역이 탐지되면 곧바로 환원시킴으로써 그래핀의 수리 시간을 단축시킬 수 있으므로 총 검사 시간과 비용을 줄일 수 있다.In addition, as soon as the oxidized region of the graphene is detected, it is possible to shorten the repair time of the graphene by reducing it, thereby reducing the total inspection time and cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 그래핀 전도성 검사 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광처리부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전도성 검사 단계를 나타낸 순서도이다.
도 4에서 (a)는 탐지 대상인 그래핀이고, (b)는 본 발명에 따라 상기 (a)의 그래핀을 검사하여 영상화한 이미지이다.
도 5는 도 4(b)의 일부 영역의 반사율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광처리부의 구성 일부를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram showing a configuration of a graphene conductivity inspection apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a configuration of a light processing unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart illustrating a graphene conductive inspection step according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 4, (a) is the graphene to be detected, and (b) is an image obtained by inspecting and imaging the graphene in (a) according to the present invention.
Fig. 5 is a graph showing the reflectance of a partial area of Fig. 4 (b).
6 is a block diagram showing a part of a configuration of a light processing unit according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 그러나 이들 도면은 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these drawings are for the purpose of illustrating the present invention more specifically and that the scope of the present invention is not limited thereby.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 그래핀 전도성 검사 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 본 발명은 그래핀 전도성 검사 장치는 광처리부(100), 판단부(200), 표시부(300)를 포함한다. 본 발명의 그래핀 전도성 검사 장치는 테라헤르츠파를 이용하여 그래핀의 전도성을 측정하는 것을 특징으로 한다. 1 is a block diagram showing a configuration of a graphene conductivity inspection apparatus according to an embodiment of the present invention. The apparatus includes a light processing unit (100), a determination unit (200), and a display unit (300). The graphene conductive inspection apparatus of the present invention is characterized by measuring the conductivity of graphene using a terahertz wave.
광처리부(100)는 그래핀에 테라헤르츠파를 조사하고, 그래핀에 반사되거나 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하여 이를 전기 신호로 변환하여 출력한다.The
그래핀에 조사되는 테라헤르츠파는 주파수 0.1 내지 10 THz 범위의 30 ㎛ 내지 3 ㎜의 파장을 갖는 전자기파로 가시광선이나 적외선 보다 파장이 길어 강한 투과력을 가지며, 다른 광선과 달리 외부 빛이 존재하는 곳에서도 이용할 수 있어 외부 빛을 차단하는 별도의 공정을 줄일 수 있다.The terahertz wave radiated to graphene is an electromagnetic wave having a wavelength of 30 to 3 mm in the frequency range of 0.1 to 10 THz, and has a stronger penetration power than a visible ray or infrared ray, It is possible to reduce the separate process of cutting off the external light.
본 발명의 테라헤르츠파의 광원은 펄스형 또는 연속형일 수 있으나 펄스형이 그래핀의 투과도가 높아 더 바람직하다.The light source of the terahertz wave of the present invention may be a pulse type or a continuous type, but a pulsed type is more preferable because of high transmittance of graphene.
또한, 테라헤르츠파의 광원은 하나 또는 복수일 수 있다. 광방출기(101)는 테라헤르츠파의 광원을 포함하며, 상기 테라헤르츠파의 광원은 하나 또는 복수일 수 있다. 테라헤르츠파의 광원이 복수인 경우 2차원적으로 그래핀을 검사할 수 있어 그래핀의 검사 시간을 대폭 감소시킬 수 있다.In addition, the light source of the terahertz wave may be one or more. The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 광처리부의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2에 나타난 바와 같이, 광처리부(100)는 광방출기(101), 광감지기(102) 및 고정부(103)를 포함한다. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a light processing unit according to an embodiment of the present invention. 2, the
광방출기(101)는 고정부(103)의 상부에 위치한다. 고정부(103)에 그래핀이 고정되면 광방출기(101)는 고정된 그래핀에 테라헤르츠파를 조사한다. 광방출기(101)에서 조사되는 테라헤르츠파는 그래핀이 환원된 상태이면 그래핀을 투과하며, 그래핀이 산화된 상태이면 그래핀에 흡수 또는 반사된다.The light emitter (101) is located at the top of the fixing part (103). When the graphen is fixed to the
광방출기(101)로부터 조사되어 그래핀에 입사된 테라헤르츠파의 일부는 그래핀으로부터 반사되고 다른 일부는 그래핀을 투과한다. 광감지기(102)는 이 반사 또는 투과된 테라헤르츠파를 수신하여 전기 신호로 변환시켜 판단부(200)로 송신한다. 도 6은 광처리부의 구성 일부를 나타낸 블록도이다. 도 6에 나타난 바와 같이, 광감지기(102)는 고정부(103)의 상부에 위치하여 그래핀에서 반사되는 테라헤르츠파를 검출하거나(도 6의 a), 고정부(103)의 하부에 위치하여 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파를 검출한다(도 6의 b).A part of the terahertz wave irradiated from the
상기 고정부(103)는 챔버(104)와 시편대(105)로 이루어질 수 있다. 챔버(104)는 검사의 정확성을 높이기 위해 외부 환경 반영을 최소화하도록 장착할 수 있다. 챔버(104)에는 시편대(105)를 포함할 수 있으며, 시편대(105)가 들어오는 입구와 나가는 입구를 포함하며, 다양한 형태를 가질 수 있다. 챔버(104)는 고정부(103)의 구성일 수 있으나 광방출기(101)와 광감지기(102)를 포함할 수 있다. 시편대(105)는 그래핀을 고정시키는 것으로 챔버(104) 내부에 설치될 수 있다. 시편대(105)는 광방출기(101)와 광감지기(102)의 일직선 사이에 위치하여 광방출기(101)로부터 조사된 테라헤르츠파를 그래핀에 수직으로 입사되게 하며, 그래핀을 투과한 테라헤르츠파를 광감지기(102)가 수직으로 수신할 수 있도록 한다.The fixing
시편대(105)는 그래핀을 용이하게 이송시키도록 롤투롤(roll-to-roll) 또는 컨베이어(conveyer) 방식으로 구성될 수 있다.The
판단부(200)는 광처리부(100)로부터 출력 신호를 받아서 상기 그래핀에 대한 테라헤르츠파의 반사율 또는 투과율을 분석하여 그래핀의 산화 또는 환원 영역을 탐지한다. 그래핀은 제조공정이나 저장, 운송 상태에 따라 산화 부분이 존재할 수 있는데 산화 그래핀은 투명전극 등에 사용되기에는 전도성이 낮아 일반적으로 불량으로 취급된다. 환원 영역은 조사된 테라헤르츠파를 투과시키는 반면, 산화 영역은 조사된 테라헤르츠파를 흡수 또는 반사시키기 때문에 그래핀의 환원 영역과 산화 영역에 따라 테라헤르츠파가 그래핀에 반사 또는 투과하는 정도가 달라진다. 이를 통해 그래핀의 산화 또는 환원 영역을 탐지할 수 있고 따라서 전도성을 측정할 수 있다.The
상기 판단부(300)는 광처리부(100)로부터 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파의 투과도를 검출하는 검출부(201)와 검출된 투과도를 분석하는 분석부(202)를 포함할 수 있다. 또한 판단부(200)는 분석부(202)에서 처리한 데이터를 저장하는 저장부(도면 도시 없음)를 포함할 수 있다.The
표시부(300)는 판단부(200)에서 분석한 데이터를 화면에 표시한다. 상기 표시부(300)를 통해 그래핀의 산화 분포 영역을 탐지할 수 있다. 도 1에 나타난 바와 같이, 표시부(300)에는 그래핀의 산화 영역은 빨간색으로, 환원 영역은 초록색으로 표시하여 별도의 과정을 거치지 않고 그래핀의 산화, 환원 분포를 알 수 있도록 한다.The
도 4의 (b)는 본 발명 일 실시예에 따라 그래핀에 테라헤르츠파를 조사하여 영상화한 이미지이다. 그래핀의 환원 영역은 적색, 산화 영역은 검은색 또는 파란색으로 표시하여 그래핀의 산화환원 여부 및 그 위치를 쉽게 파악할 수 있다. FIG. 4 (b) is an image obtained by irradiating graphene with a terahertz wave according to an embodiment of the present invention. The reduction region of graphene is displayed in red, and the oxidation region is displayed in black or blue, so that whether or not the graphene is redox can be easily grasped.
도 5는 도 4(b)의 1, 3, 12번 위치에서 반사된 테라헤르츠파를 시간에 따라 나타낸 그래프이다. 그래핀의 환원 영역은 전도성이 높아 이 영역에 조사된 대부분의 테라헤르츠파는 그래핀 표면에서 반사되는 반면, 그래핀의 산화 영역은 전도성이 낮아 이 영역에 조사된 대부분의 테라헤르츠파는 그래핀에 흡수되거나 투과된다. 도 5(a)는 도 4(b)에서의 1번 위치 분석 결과를 나타낸 그래프인데 피크 강도가 강하다. 이는 곧 테라헤르츠파가 그래핀에서 반사되었음을 의미한다. 즉 1번 위치는 그래핀의 환원 영역임을 알 수 있다. 도 5(b)는 도 4(b)에서의 3번 위치 분석 결과를 나타낸 그래프인데 피크가 약해 1번과는 다른 물질임을 알 수 있다. 즉 3번 위치는 그래핀의 환원 영역 사이의 공극으로서, 도 5(b)는 그래핀을 고정하는 기판으로 사용된 슬라이드 글라스에 대한 테라헤르츠파의 반사 결과를 나타낸 그래프이다. 도 5(c)는 약한 강도의 여러 개의 피크가 관찰되는데 이 중 하나는 슬라이드 글라스에 대한 반사 피크이고, 나머지는 그래핀을 투과한 테라헤르츠파의 일부가 다시 반사되어 생긴 피크이다. 테라헤르츠파가 투과되었다는 것은 전도성이 낮은 것을 의미하며, 즉 12번 위치는 그래핀의 산화 영역임을 알 수 있다. 따라서, 상기 테라헤르츠파 분석 그래프를 통해서도 그래핀의 환원 영역과 산화 영역을 탐지할 수 있다.5 is a graph showing time-dependent terahertz waves at
본 발명은 수리부(400)를 더 포함할 수 있다. 수리부(400)는 판단부(200)에서 그래핀의 산화 영역이 탐지될 때마다 실시간으로 그래핀의 산화 영역에 전자기파를 조사하여 환원시킴으로써 수리하는 것을 특징으로 한다. 이로써 그래핀의 산화 여부를 탐지하여 그래핀의 전도성을 검사한 후에 별도 공정에서 다시 환원시키는 것보다 수리하는 시간을 단축할 수 있다.The present invention may further include a repair unit (400). The
상기 전자기파는 자외선, 가시광선, 적외선 영역의 파장을 모두 포함하며, 구체적으로 160 ㎚ 내지 2.5 ㎛인 백색광으로 제논 플래쉬 램프 및 UV 램프 등에 의해 조사될 수 있으며, 펄스폭(Pulse width)은 0.1 내지 100 ms이고, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1 내지 100 ms, 펄스수(Pulse number)는 1 내지 1,000번 일 수 있다. The electromagnetic wave includes all wavelengths of ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays. Specifically, the electromagnetic waves can be irradiated with white light having a wavelength of 160 nm to 2.5 탆 by a xenon flash lamp, a UV lamp, etc., and a pulse width of 0.1 to 100 ms, the pulse gap may be 0.1 to 100 ms, and the pulse number may be 1 to 1,000 times.
또한, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 그래핀 전도성 검사 방법을 제공한다. In addition, the present invention provides a graphene conductive inspection method comprising the following steps.
(a) 그래핀을 시편대에 고정시키는 단계;(a) fixing graphene to a specimen table;
(b) 상기 그래핀에 테라헤르츠파를 조사하는 단계;(b) irradiating the graphene with a terahertz wave;
(c) 상기 그래핀에 반사되거나 상기 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파를 검출하는 단계;(c) detecting a terahertz wave reflected on the graphene or transmitted through the graphene;
(d) 상기 검출된 테라헤르츠파의 반사도 또는 투과도를 분석하여 영상화하는 단계;(d) analyzing and imaging the reflectance or transmittance of the detected terahertz wave;
(e) 상기 영상화된 이미지를 통하여 그래핀의 산화영역을 탐지하는 단계.(e) detecting an oxidation region of the graphene through the imaged image.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전도성 검사 단계를 나타낸 순서도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 (a)단계에서 검사할 그래핀을 시편대에 고정(로드)한다. 시편대는 챔버 내부에 있을 수 있다.3 is a flowchart illustrating a graphene conductive inspection step according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the graphene to be inspected in the step (a) is fixed (loaded) to the specimen table. The specimen can be inside the chamber.
상기 (b)단계에서, 고정된 그래핀에 테라헤르츠파를 조사한다. 그래핀에 조사되는 테라헤르츠파는 그래핀에 수직으로 조사된다. 테라헤르츠파는 30 ㎛ 내지 3 ㎜의 파장을 가지며, 직진성이 강하기 때문에 외부 파장의 빛이 존재하는 곳에서도 이용할 수 있다.In the step (b), a terahertz wave is irradiated to the fixed graphene. The terahertz wave irradiated to the graphene is irradiated perpendicular to the graphene. The terahertz wave has a wavelength of 30 탆 to 3 탆, and because of its strong linearity, it can be used even in the presence of light of an external wavelength.
상기 (c)단계에서, 그래핀에 반사된 테라헤르츠파의 반사도 또는 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파의 투과도를 검출한다. 그래핀을 반사 또는 투과하는 테라헤르츠파는 그래핀의 산화 영역에서와 환원 영역에서 다르게 검출된다. 산화 그래핀의 경우, 테라헤르츠파를 투과시키지 못하고 흡수 또는 반사시키므로 낮은 투과도를 나타낸다.In the step (c), the reflection of the terahertz wave reflected on the graphene or the transmission of the terahertz wave transmitted through the graphene is detected. Terahertz waves that reflect or transmit graphene are detected differently in the oxidized and the reduced regions of graphene. In the case of oxidized graphene, it exhibits low transmittance because it absorbs or reflects the THz wave without transmitting it.
상기 (d)단계에서, 검출된 반사도 또는 투과도를 분석하여 이를 영상화한다. 영상화 방법은 분석한 반사도 또는 투과도를 그래프로 나타내거나 그래핀의 산화, 환원 영역을 그래핀에 투영시켜 색으로 나타낼 수 있다. 도 1의 표시부(300)에 나타난 바와 같이, 그래핀의 산화 영역은 적색, 그래핀의 환원 영역은 녹색으로 나타내어 별도 과정을 거치지 않고 그래핀의 산화, 환원 영역을 영상을 통한 육안으로 탐지하도록 한다.In the step (d), the detected reflectance or transmittance is analyzed and is imaged. The imaging method can be expressed in color by graphing the reflectance or transmittance analyzed or by projecting the redox region of the graphene onto the graphene. As shown in the
상기 (e)단계는 상기 (d)단계에서 영상화된 이미지를 통하여 그래핀의 산화여부를 위치별로 판단한다. 산화 그래핀은 전기 전도성이 낮으며 테라헤르츠파에 대해 낮은 투과도를 가지기 때문에 영상화된 이미지에서 낮은 투과도를 나타나는 부분이 산화 영역이며 그 부분은 낮은 전도성을 가지는 것을 알 수 있다. 그래핀의 산화 영역과 환원 영역은 상기 (d)단계에서 분석한 데이터와 기존 데이터를 비교하여 탐지할 수 있다. 기존 데이터란 특정 전도성을 가지는 그래핀의 테라헤르츠파 반사도 또는 투과도 등을 의미한다. 본 발명에 따라 검출된 그래핀의 테라헤르츠파 반사도 또는 투과도가 기존 데이터와 비교하여 낮은 투과도를 가진다면 그 영역은 산화 영역으로 판단할 수 있다.In the step (e), whether the graphene is oxidized or not is determined based on the image through the image imaged in the step (d). Since oxidized graphene has low electrical conductivity and low transmittance to THz, it can be seen that the portion that exhibits low transmittance in the imaged image is the oxidized region and the portion has low conductivity. The oxidation region and the reduction region of graphene can be detected by comparing the data analyzed in the step (d) with the existing data. Existing data refers to the reflectance or transmittance of terahertz wave of graphen having specific conductivity. If the reflectance or transmittance of the graphene detected according to the present invention has a low transmittance in comparison with the existing data, the region can be determined as an oxidized region.
또한, 본 발명은 그래핀에 산화 영역이 탐지되면 상기 그래핀의 산화 영역에 전자기파를 조사하여 환원시키는 것을 특징으로 하는 그래핀 수리 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 수리 단계에는 추가물질이 필요하지 않으며, 열처리 등 추가 공정도 필요하지 않으므로 수리시간을 단축시킬 수 있으며 제조단가를 절감시키는 장점이 있다. 상기 전자기파는 자외선, 가시광선, 적외선 영역의 파장을 모두 포함하며, 구체적으로 160 ㎚ 내지 2.5 ㎛인 백색광으로 제논 플래쉬 램프 및 UV 램프 등에 의해 조사될 수 있으며, 펄스폭(Pulse width)은 0.1 내지 100 ms이고, 펄스갭(Pulse gap)은 0.1 내지 100 ms, 펄스수(Pulse number)는 1 내지 1,000 번 일 수 있다.Further, the present invention may further include a graphene repairing step of irradiating an oxidation region of the graphene with an electromagnetic wave when the oxidation region is detected in the graphene. Since no additional material is required for the repairing step and no additional process such as heat treatment is required, the repairing time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. The electromagnetic wave includes all the wavelengths of ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays. Specifically, the electromagnetic waves can be irradiated with white light having a wavelength of 160 nm to 2.5 탆 by a xenon flash lamp, a UV lamp, etc., and a pulse width of 0.1 to 100 ms, the pulse gap may be 0.1 to 100 ms, and the pulse number may be 1 to 1,000 times.
100 광처리부
101 광방출기
102 광감지기
103 고정부
104 챔버
105 시편대
200 판단부
201 검출부
202 분석부
300 표시부
400 수리부100 optical processing unit
101 optical emitter
102 photodetector
103 Fixed Government
104 chamber
105 specimen stand
200 judging unit
201 detector
202 Analysis Unit
300 display unit
400 Repair Department
Claims (16)
상기 광처리부로부터 테라헤르츠파를 검출하여 상기 그래핀의 산화 및 환원 영역을 탐지하는 판단부; 및
상기 판단부에서 처리한 데이터를 영상화하는 표시부;를 포함하고,
상기 판단부는 상기 그래핀의 산화 및 환원 영역 각각에서 반사되거나 투과되는 테라헤르츠파의 반사율 또는 투과율을 상호 분석 비교하여, 상기 그래핀의 산화 및 환원 영역을 탐지하는 그래핀 전도성 검사 장치.
A light processing unit irradiating a terahertz wave to the graphene and receiving a terahertz wave reflected on the graphene or transmitting the graphene;
A determination unit for detecting a terahertz wave from the optical processing unit and detecting an oxidation and reduction region of the graphene; And
And a display unit for imaging the data processed by the determination unit,
Wherein the determination unit compares the reflectance or transmittance of the reflected or transmitted THz wave in each of the oxidation and reduction regions of the graphene to each other to detect oxidation and reduction regions of the graphene.
상기 테라헤르츠파는 광원이 펄스형 또는 연속형인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the terahertz wave is a pulsed light or a continuous light.
상기 테라헤르츠파는 광원이 하나 또는 복수인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the terahertz wave has one or more light sources.
상기 테라헤르츠파는 파장이 30 ㎛ 내지 3 ㎜인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the terahertz wave has a wavelength of 30 탆 to 3 탆.
그래핀을 고정시키는 그래핀 고정부;
상기 그래핀 고정부의 상부에 설치되며 테라헤르츠파를 조사하는 광원을 포함하는 광방출기; 및
상기 그래핀에서 반사되거나 상기 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파를 수신하는 광감지기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 장치.
The apparatus of claim 1, wherein the light processing unit
A graphen fixture for fixing the graphene;
An optical emitter installed on the graphene fixing part and including a light source for irradiating a terahertz wave; And
And a photodetector receiving the terahertz wave reflected from the graphene or transmitted through the graphene.
상기 판단부에서 탐지된 그래핀의 산화 영역에 전자기파를 조사하여 환원시키는 수리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 장치.
The method according to claim 1,
And a repair unit for irradiating and reducing the electromagnetic wave to the oxidation region of the graphene detected by the determination unit.
상기 전자기파는 펄스형 또는 연속형이며, 파장이 160 ㎚ 내지 2.5 ㎛인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the electromagnetic wave is pulse or continuous and has a wavelength of 160 nm to 2.5 占 퐉.
상기 전자기파는 펄스형인 경우, 펄스폭이 0.1 내지 10 ms이며, 펄스갭이 0.1 내지 100 ms이고, 펄스수는 1 내지 1,000인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 장치.
The method according to claim 6,
Wherein the electromagnetic wave has a pulse width of 0.1 to 10 ms, a pulse gap of 0.1 to 100 ms, and a pulse number of 1 to 1,000 when the electromagnetic wave is of the pulse type.
(b) 상기 그래핀에 테라헤르츠파를 조사하는 단계;
(c) 상기 그래핀에 반사되거나 상기 그래핀을 투과하는 테라헤르츠파를 검출하는 단계;
(d) 상기 검출된 테라헤르츠파를 분석하여 영상화하는 단계;
(e) 상기 영상화된 이미지를 통하여 그래핀의 산화영역을 탐지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 (d) 단계는 상기 그래핀의 산화 및 환원 영역 각각에서 반사되거나 투과되는 테라헤르츠파의 반사율 또는 투과율을 상호 분석 비교하여, 상기 그래핀의 산화 및 환원 영역을 탐지하고, 각각의 상기 영역을 서로 다른 색으로 구별하여 영상화하는 그래핀 전도성 검사 방법.
(a) fixing graphene to a specimen table;
(b) irradiating the graphene with a terahertz wave;
(c) detecting a terahertz wave reflected on the graphene or transmitted through the graphene;
(d) analyzing and imaging the detected terahertz wave;
(e) detecting an oxidized region of the graphene through the imaged image,
The step (d) may include comparing the reflectance or transmittance of the reflected or transmitted THz wave in each of the oxidation and reduction regions of the graphene to each other to detect oxidation and reduction regions of the graphene, A graphene conduction test method for distinguishing and imaging by different colors.
상기 테라헤르츠파의 광원은 펄스형 또는 연속형인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the light source of the terahertz wave is pulsed or continuous.
상기 테라헤르츠파의 광원은 하나 또는 복수인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the terahertz wave has one or more light sources.
상기 테라헤르츠파는 파장이 30 ㎛ 내지 3 ㎜인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the terahertz wave has a wavelength of 30 to 3 mm.
상기 (e)단계에서 탐지된 그래핀의 산화 영역에 전자기파를 조사하여 환원시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 방법.
10. The method of claim 9,
Further comprising the step of irradiating an oxidizing region of the graphene detected in the step (e) with electromagnetic waves to reduce the graphene.
상기 전자기파는 펄스형 또는 연속형이며, 파장이 160 ㎚ 내지 2.5 ㎛인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the electromagnetic wave is a pulse or continuous wave, and the wavelength is 160 nm to 2.5 占 퐉.
상기 전자기파는 펄스형인 경우, 펄스폭이 0.1 내지 10 ms이며, 펄스갭이 0.1 내지 100 ms이고, 펄스수는 1 내지 1,000인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the electromagnetic wave has a pulse width of 0.1 to 10 ms, a pulse gap of 0.1 to 100 ms, and a pulse number of 1 to 1,000 when the electromagnetic wave is of the pulse type.
상기 그래핀은 전극소자 또는 투명전극인 것을 특징으로 하는 그래핀 전도성 검사 방법.10. The method of claim 9,
Wherein the graphene is an electrode element or a transparent electrode.
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