KR101880963B1 - Method of manufacturing graphene-coated metal plate - Google Patents

Method of manufacturing graphene-coated metal plate Download PDF

Info

Publication number
KR101880963B1
KR101880963B1 KR1020170002082A KR20170002082A KR101880963B1 KR 101880963 B1 KR101880963 B1 KR 101880963B1 KR 1020170002082 A KR1020170002082 A KR 1020170002082A KR 20170002082 A KR20170002082 A KR 20170002082A KR 101880963 B1 KR101880963 B1 KR 101880963B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal plate
graphene
gas
carbon
reactor
Prior art date
Application number
KR1020170002082A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180080937A (en
Inventor
이경엽
사미라 나그디
이상우
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
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 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
Priority to KR1020170002082A priority Critical patent/KR101880963B1/en
Publication of KR20180080937A publication Critical patent/KR20180080937A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101880963B1 publication Critical patent/KR101880963B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26Deposition of carbon only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0209Pretreatment of the material to be coated by heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0227Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10Etching compositions
    • C23F1/14Aqueous compositions
    • C23F1/16Acidic compositions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시예는 (a) 금속 판을 에칭하는 단계; (b) 에칭된 상기 금속 판을 반응기에 위치시킨 후 수소 및 불활성 가스를 포함하는 혼합 가스에 노출시키는 단계; (c) 상기 반응기를 승온시켜 상기 금속 판 상의 산화물 층을 제거하는 단계; (d) 상기 반응기에 탄소계 가스를 주입하여 상기 금속 판 상에 그래핀을 증착시키는 단계; 를 포함하고, 상기 혼합 가스 중 수소의 유량이 500 내지 1,000 sccm 인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) etching a metal plate; (b) placing the etched metal plate in a reactor and exposing it to a mixed gas containing hydrogen and an inert gas; (c) heating the reactor to remove the oxide layer on the metal plate; (d) depositing graphene on the metal plate by injecting carbon-based gas into the reactor; And a flow rate of hydrogen in the mixed gas is 500 to 1,000 sccm.

Description

그래핀 코팅 금속 판의 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING GRAPHENE-COATED METAL PLATE}[0001] METHOD OF MANUFACTURING GRAPHENE-COATED METAL PLATE [0002]

본 발명은 그래핀이 코팅된 금속 판의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그래핀 증착 전 금속 판을 에칭하고, 반응 간 수소의 유량을 일정 범위로 조절한 그래핀이 코팅된 금속 판의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a graphene-coated metal plate, and more particularly, to a method of manufacturing a graphene-coated metal plate by etching a metal plate before graphene deposition, And a manufacturing method thereof.

그래핀은 흑연으로부터 그래핀을 만들어내는 탑다운(Top-down) 방식과 탄소원으로부터 그래핀을 화학적으로 합성하는 바텀업(Bottom-up) 방식으로 만들 수 있다.Graphene can be made from a top-down process that produces graphene from graphite and a bottom-up process that chemically synthesizes graphene from a carbon source.

탑다운(Top-down) 방식 중 일반적으로 알려져있는 기계적 박리법은 스카치 테이프의 접착력을 이용해 그래핀을 흑연으로부터 기계적으로 분리하는 방법이다. 처음 테이프를 붙였다 떼어냈을 때는 흑연에서 여러층의 그래핀이 떨어져 나오게 되므로, 단층 또는 이층의 적은 층수의 그래핀을 얻기 위해서는 반복 작업이 필요하게 된다. 그 후 얻어진 그래핀을 원하는 표적 기판에 옮기고 아세톤 등의 용매를 이용하여 접착성분을 제거하면 결정성이 높은 그래핀을 수득할 수 있으나, 생산 효율이 낮고 유기 불순물에 오염될 가능성이 존재하며 그래핀 층수 조절이 어려워 실제로 응용하기에 충분하지 않다는 문제점이 있다.The mechanical peeling method generally known as a top-down method is a method of mechanically separating graphene from graphite by using the adhesive force of a scotch tape. When the tape is first peeled off, several layers of graphene are separated from the graphite. Therefore, repeated operations are required to obtain a single layer or a smaller number of layers of graphene. The resulting graphene is transferred to a desired target substrate and grafted with a solvent such as acetone to remove the adhesive component. However, there is a possibility that graphene having a high crystallinity can be obtained but the production efficiency is low and contaminated with organic impurities. There is a problem in that it is difficult to control the number of layers and is not sufficient for practical application.

바텀업(Bottom-up) 방식은 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD) 또는 에피텍셜(Epitaxial) 성장법을 이용할 수 있다. 에피텍셜(Epitaxial) 성장법은 탄소원이 포함되어 있는 실리콘카바이드(SiC)나 루테늄(Ru)같은 재료를 고온에서 열처리하여 그래핀을 생산하는 방법이다. 실리콘카바이드의 경우에는 실리콘카바이드 결정내에 포함되어 있던 탄소가 고온에서 표면으로 분리되면서 결정 표면의 결을 따라 그래핀이 성장한다. 루테늄(Ru)의 경우에는 흡착된 그래핀이 표면에서 확산되면서 그래핀으로 성장한다. 하지만 다른 합성법에 비해 상대적으로 전기적 특성이 좋지 못하고, 대면적으로 제작하기 어렵다는 단점이 존재한다.The bottom-up method may be a chemical vapor deposition (CVD) method or an epitaxial growth method. The epitaxial growth method is a method of producing graphene by heat-treating a material such as silicon carbide (SiC) or ruthenium (Ru) containing a carbon source at a high temperature. In the case of silicon carbide, the carbon contained in the silicon carbide crystal is separated from the high temperature to the surface, and graphene grows along the grain surface. In the case of ruthenium (Ru), adsorbed graphene diffuses from the surface and grows into graphene. However, there is a disadvantage in that the electrical characteristics are relatively poor compared with other synthetic methods, and it is difficult to fabricate them in a large area.

화학기상증착(CVD) 합성법은 메탄(CH4)과 같은 탄소원을 이용해 그래핀을 기판 위에 직접 성장시키는 방식이다. 구리와 같은 촉매 금속호일 또는 기타 고온에서 탄소를 잘 흡착하는 기판 위에 대면적의 단층 그래핀을 성장시킬 수 있다. 화학기상증착 합성법은 현재 고품질의 그래핀을 대면적으로 생산할 수 있는 최적의 방법이다. 하지만, CVD 합성법에 의해 합성된 그래핀의 성능은 금속 판의 위상(topology), 결정구조, 탄소의 용해도(solubility of Carbon) 또는 성장온도, 냉각 속도, 촉매 종류, 압력, 가스의 유량과 같은 열역학적 인자들의 영향을 받는다. 또한 초기 전기적 특성이 우수하나 온도, 산소, 수분 등 외부 환경요건에 의해 특성이 쉽게 변화하는 문제점을 노출하고 있어 이를 향상 시키기 위한 연구가 요구되고 있다.Chemical vapor deposition (CVD) is a method of directly growing graphene on a substrate using a carbon source such as methane (CH 4 ). Large-area single-layer graphenes can be grown on a substrate that is well adsorbed on carbon at a catalytic metal foil such as copper or other high temperatures. The chemical vapor deposition synthesis method is currently the best way to produce high quality graphene in a large area. However, the performance of the graphene synthesized by the CVD synthesis method is affected by the topology of the metal plate, the crystal structure, the solubility of carbon or the temperature of the growth, the cooling rate, the type of catalyst, the pressure, It is influenced by factors. In addition, although the initial electrical characteristics are excellent, there are problems that the characteristics easily change due to external environmental requirements such as temperature, oxygen, and moisture, and studies are required to improve these properties.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 온도, 산소, 수분 등 외부 환경요건에 대한 내구성이 향상된 항산화성 그래핀이 코팅된 금속 판의 제조방법을 제공하는 것이다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a metal plate coated with antioxidative graphene having improved durability against external environment requirements such as temperature, .

본 발명의 일 측면은 (a) 금속 판을 에칭하는 단계; (b) 에칭된 상기 금속 판을 반응기에 위치시킨 후 수소 및 불활성 가스를 포함하는 혼합 가스에 노출시키는 단계; (c) 상기 반응기를 승온시켜 상기 금속 판 상의 산화물 층을 제거하는 단계; (d) 상기 반응기에 탄소계 가스를 주입하여 상기 금속 판 상에 그래핀을 증착시키는 단계; 를 포함하고, 상기 혼합 가스 중 수소의 유량이 500 내지 1,000 sccm 인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법을 제공한다.An aspect of the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) etching a metal plate; (b) placing the etched metal plate in a reactor and exposing it to a mixed gas containing hydrogen and an inert gas; (c) heating the reactor to remove the oxide layer on the metal plate; (d) depositing graphene on the metal plate by injecting carbon-based gas into the reactor; And a flow rate of hydrogen in the mixed gas is 500 to 1,000 sccm.

일 실시예에 있어서, 상기 금속 판이 몰리브데늄, 로듐, 구리, 니켈, 코발트, 철, 루테늄, 백금, 팔라듐, 금, 은, 알루미늄, 마그네슘, 크롬, 망간, 실리콘, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 바나듐, 이리듐, 우라늄, 지르코늄 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the metal plate is selected from the group consisting of molybdenum, rhodium, copper, nickel, cobalt, iron, ruthenium, platinum, palladium, gold, silver, aluminum, magnesium, chromium, manganese, silicon, tantalum, titanium, tungsten, vanadium , Iridium, uranium, zirconium, and mixtures of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 (a) 단계의 상기 에칭이 질산, 황산, 초산 및 인산 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나로 수행될 수 있다.In one embodiment, the etching of step (a) may be performed with one selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, and phosphoric acid, and mixtures of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 에칭이 5 내지 60분 동안 수행될 수 있다.In one embodiment, the etching may be performed for 5 to 60 minutes.

일 실시예에 있어서, 상기 (b) 단계의 상기 불활성 가스의 유량이 200 내지 1,000 sccm일 수 있다.In one embodiment, the flow rate of the inert gas in step (b) may be 200 to 1,000 sccm.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계가 700 내지 1500℃에서 수행될 수 있다.In one embodiment, step (c) may be performed at 700 to 1500 ° C.

일 실시예에 있어서, 상기 (c) 단계가 상기 반응기 승온 이후 5 내지 30분 동안 수행될 수 있다.In one embodiment, step (c) may be performed for 5 to 30 minutes after the temperature rise of the reactor.

일 실시예에 있어서, 상기 탄소계 가스는 탄화수소가스, 기상 탄화수소화합물, 탄소수 1 내지 6의 기상 알코올, 일산화탄소 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the carbon-based gas may be selected from the group consisting of hydrocarbon gases, gaseous hydrocarbon compounds, gaseous alcohols having 1 to 6 carbon atoms, carbon monoxide, and mixtures of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 탄화수소가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 아세틸렌, 부타디엔 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the hydrocarbon gas may be one selected from the group consisting of methane, ethane, propane, butane, ethylene, propylene, butylene, acetylene, butadiene and mixtures of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 기상 탄화수소화합물은 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있다.In one embodiment, the gaseous hydrocarbon compound may be selected from the group consisting of pentane, hexane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, and mixtures of two or more thereof.

일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계의 상기 탄소계 가스의 유량이 50 내지 200 sccm 일 수 있다.In one embodiment, the flow rate of the carbon-based gas in the step (d) may be 50 to 200 sccm.

일 실시예에 있어서, 상기 (d) 단계의 상기 증착이 3 내지 30분 동안 수행될 수 있다.In one embodiment, the deposition of step (d) may be performed for 3 to 30 minutes.

일 실시예에 있어서, 상기 그래핀의 라만 분광 강도비(ID/IG)가 0.8 이하일 수 있다.In one embodiment, the Raman spectral intensity ratio (I D / I G ) of the graphene may be 0.8 or less.

본 발명의 일 측면에 따르면, 산처리된 금속 판에 화학기상증착 합성법을 사용하여 그래핀을 증착하고, 증착 단계 수행 중 수소 가스의 유량을 조절하여 온도, 산소, 수분 등에 내구성이 강한 항산화성 그래핀 코팅 금속 판을 제조할 수 있다.According to one aspect of the present invention, graphene is deposited on an acid-treated metal plate by a chemical vapor deposition synthesis method, and the flow rate of the hydrogen gas is controlled during the deposition step to form an antioxidant grains having high durability against temperature, oxygen, A fin-coated metal plate can be produced.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the effects described above, but include all effects that can be deduced from the description of the invention or the composition of the invention set forth in the claims.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화학기상증착(CVD) 합성법의 반응 단계 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 라만 스펙트럼(Raman Spectrum) 분석 결과이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예 및 비교예에 따른 XPS(X-ray Photoelectron spectroscopy) 분석 결과이다.
1 is a schematic diagram of a reaction step of a chemical vapor deposition (CVD) synthesis method according to an embodiment of the present invention.
2 is a Raman spectrum analysis result according to an embodiment of the present invention and a comparative example.
3 is a result of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis according to an embodiment and a comparative example of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it includes not only "directly connected" but also "indirectly connected" . Also, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements, not excluding other elements unless specifically stated otherwise.

본 발명의 일 측면은 (a) 금속 판을 에칭하는 단계; (b) 에칭된 상기 금속 판을 반응기에 위치시킨 후 수소 및 불활성 가스를 포함하는 혼합 가스에 노출시키는 단계; (c) 상기 반응기를 승온시켜 상기 금속 판 상의 산화물 층을 제거하는 단계; (d) 상기 반응기에 탄소계 가스를 주입하여 상기 금속 판 상에 그래핀을 증착시키는 단계; 를 포함하고, 상기 혼합 가스 중 수소의 유량이 500 내지 1,000 sccm 인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법을 제공한다.An aspect of the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: (a) etching a metal plate; (b) placing the etched metal plate in a reactor and exposing it to a mixed gas containing hydrogen and an inert gas; (c) heating the reactor to remove the oxide layer on the metal plate; (d) depositing graphene on the metal plate by injecting carbon-based gas into the reactor; And a flow rate of hydrogen in the mixed gas is 500 to 1,000 sccm.

상기 금속 판이 몰리브데늄, 로듐, 구리, 니켈, 코발트, 철, 루테늄, 백금, 팔라듐, 금, 은, 알루미늄, 마그네슘, 크롬, 망간, 실리콘, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 바나듐, 이리듐, 우라늄, 지르코늄 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는 몰리브데늄일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Wherein the metal plate is selected from the group consisting of molybdenum, rhodium, copper, nickel, cobalt, iron, ruthenium, platinum, palladium, gold, silver, aluminum, magnesium, chromium, manganese, silicon, tantalum, titanium, tungsten, vanadium, iridium, And a mixture of two or more thereof, preferably molybdenum, but is not limited thereto.

상기 금속 판의 형태가 호일, 평판, 블록 또는 튜브형 등으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는 호일 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The shape of the metal plate may be one selected from the group consisting of a foil, a flat plate, a block or a tube, and preferably, it may be in the form of a foil, but is not limited thereto.

상기 (a) 단계에서, 상기 에칭이 질산, 황산, 초산 및 인산 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나, 바람직하게는, 질산에 의해 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 산을 이용하여 에칭을 수행함으로써 상기 금속 판의 불순물 또는 금속 잔류물 등을 제거할 수 있고, 상기 금속 판의 표면을 광학적으로 평평하고, 결함이 없는 표면으로 만들어 반응성을 높여 줄 수 있으며, 그에 따라 그래핀 형성 시 결함을 줄일 수 있다.In the step (a), the etching may be performed by nitric acid, but not limited thereto, selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, acetic acid, and phosphoric acid and a mixture of two or more thereof. Impurities or metal residues of the metal plate can be removed by performing etching using an acid and the surface of the metal plate can be made optically flat and defect free to increase the reactivity, Defects can be reduced when forming graphene.

상기 에칭이 5 내지 60분, 바람직하게는, 10 내지 30분 간 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 에칭이 5분 미만으로 수행되는 경우 금속 판의 불순물 또는 금속 잔류물 등을 충분히 제거하기 어렵고, 60분을 초과하여 수행되는 경우 과도하게 에칭이 수행되어 금속 판의 표면 평활도가 저하될 수 있다.The etching may be performed for 5 to 60 minutes, preferably 10 to 30 minutes, but is not limited thereto. If the etching is performed for less than 5 minutes, it is difficult to sufficiently remove impurities or metal residues from the metal plate. If the etching is performed for more than 60 minutes, excessive etching may be performed to lower the surface smoothness of the metal plate.

상기 (b) 단계의 상기 불활성 가스, 예를 들어, 아르곤 가스의 유량이 200 내지 1,000 sccm일 수 있고, 바람직하게는 400 내지 600 sccm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 범위를 벗어나면 상기 금속 판 표면의 원자들이 표면 이동속도에 영향을 받아 결정면으로 배향된 고품질의 그래핀 박막을 제조하기 어렵다.The flow rate of the inert gas, for example, argon gas in the step (b) may be 200 to 1,000 sccm, and preferably 400 to 600 sccm, but is not limited thereto. It is difficult to produce a high-quality graphene thin film oriented at a crystal face due to the influence of the surface moving speed of atoms on the surface of the metal plate.

상기 (c) 단계가 700 내지 1,500℃에서 수행될 수 있고, 바람직하게는, 900 내지 1200℃에서 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 온도가 700℃ 미만이면 그래핀이 충분히 성장하기 어렵고, 1,500℃ 초과이면 생성된 그래핀이 임의로 분해되어 불필요한 결함이 발생할 수 있다.The step (c) may be performed at 700 to 1,500 ° C, and preferably at 900 to 1200 ° C, but is not limited thereto. If the temperature is less than 700 ° C, graphene hardly grows sufficiently. If the temperature is more than 1,500 ° C, generated graphene is optionally decomposed to cause unnecessary defects.

상기 (c) 단계가 상기 반응기 승온 이후 5 내지 30분 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는, 7 내지 15분 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 반응이 5분 미만으로 수행되는 경우 상기 금속 판 상의 산화물 층을 충분히 제거하기 어렵고, 30분을 초과하여 수행되는 경우 에너지 효율이 저하될 수 있다.The step (c) may be carried out for 5 to 30 minutes after the temperature rise of the reactor, preferably 7 to 15 minutes, but is not limited thereto. If the reaction is carried out for less than 5 minutes, it is difficult to sufficiently remove the oxide layer on the metal plate, and if performed for more than 30 minutes, the energy efficiency may be lowered.

상기 탄소계 가스는 탄화수소 가스, 기상 탄화수소 화합물, 탄소수 1 내지 6의 기상 알코올, 일산화탄소 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 탄화수소 가스일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 탄소계 가스는 그래핀을 생성하기 위한 탄소 공급원이다.The carbon-based gas may be selected from the group consisting of hydrocarbon gases, gaseous hydrocarbon compounds, gaseous alcohols having 1 to 6 carbon atoms, carbon monoxide, and mixtures of two or more thereof, and preferably hydrocarbon gases. It is not. The carbon-based gas is a carbon source for producing graphene.

상기 탄화수소 가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 아세틸렌, 부타디엔 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 취급이 용이한 메탄일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The hydrocarbon gas may be any one selected from the group consisting of methane, ethane, propane, butane, ethylene, propylene, butylene, acetylene, butadiene and mixtures of two or more thereof. Preferably, the hydrocarbon gas may be methane , But is not limited thereto.

상기 기상 탄화수소 화합물은 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The gaseous hydrocarbon compound may be selected from the group consisting of pentane, hexane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, and mixtures of two or more thereof, but is not limited thereto.

상기 (d) 단계의 상기 탄소계 가스의 유량이 50 내지 200 sccm 일 수 있고, 바람직하게는 80 내지 120 sccm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 탄소계 가스의 유량이 50 sccm 미만이면 그래핀 형성을 위한 충분한 탄소가 공급되지 않아 결정성이 높은 그래핀을 생성하기 어렵고, 200 sccm 초과이면 탄소가 과공급되어 적층 정도가 균일하지 않은 그래핀이 생성될 수 있다.The flow rate of the carbon-based gas in the step (d) may be 50 to 200 sccm, preferably 80 to 120 sccm, but is not limited thereto. If the flow rate of the carbon-based gas is less than 50 sccm, sufficient carbon is not supplied to form graphene, and it is difficult to generate grains having high crystallinity. When the flow rate is more than 200 sccm, carbon grains are supplied, Can be generated.

상기 (d) 단계의 상기 증착이 3 내지 30분 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는, 7 내지 15분 동안 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 증착이 3분 미만으로 수행되는 경우 탄소계 가스가 고온에서 탄소 원자와 수소 원자로 분리되어 분리된 탄소 원자가 가열된 상기 금속 판 표면에 증착되는데 충분한 시간이 주어지지 않아 그래핀이 제조되기 어렵고, 15분을 초과하여 수행되는 경우 그래핀의 적층 빈도 증가로 두께가 두꺼워져 투명도가 낮아 그래핀의 활용 범위가 축소될 수 있다.The deposition of step (d) may be performed for 3 to 30 minutes, preferably 7 to 15 minutes, but is not limited thereto. When the deposition is carried out for less than 3 minutes, the carbon-based gas is separated into carbon atoms and hydrogen atoms at high temperature, and the separated carbon atoms are not given sufficient time to be deposited on the heated surface of the metal plate, Minute, the application range of graphene can be reduced because the transparency is low due to thickening due to an increase in the number of graphene lamination frequency.

상기 그래핀의 라만 분광 강도비(ID/IG)가 0.8 이하일 수 있고, 바람직하게는, 0.45 내지 0.6 일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 빛의 산란 현상을 이용한 비파괴 분석 방법으로 분자 구조에 관한 정보를 얻을 수 있는 라만 분광기(Raman spectroscopy)은 원자 한 층 두께의 그래핀 구조에 관한 연구를 수행하는데 매우 유용하게 이용되고 있다.The Raman spectroscopic intensity ratio (I D / I G ) of the graphene may be 0.8 or less, preferably 0.45 to 0.6, but is not limited thereto. Raman spectroscopy, which can obtain information on molecular structure by non-destructive analysis using light scattering phenomenon, is very useful for studying the graphene structure of atomic layer thickness.

그래핀의 라만 스펙트럼에서 파수 1,585 cm-1에 위치한 탄소의 sp2 결합에 의한 G-밴드(G-band), 파수 2,680 cm-1에 위치한 이중산란에 의한 2D-밴드(2D-band) 및 파수 1,350 cm-1에 위치한 포논에 의한 비탄성 산란과 결손(defect)/치환 지점 주변에서의 탄성 산란을 나타내는 D-밴드(D-band)를 나타낼 수 있다. D-밴드는 탄성 산란이 관여하기 때문에 결손/치환 지점뿐만 아니라 그래핀의 가장자리에서도 나타난다. 이에 따라 2D-밴드는 그래핀의 두께를 측정하는데 유용하며, D-밴드와 G-밴드의 강도비(ID/IG)를 계산하여 결함의 양을 산출할 수 있다.G-band due to sp 2 bond of carbon at 1,585 cm -1 wave frequency in Graphene Raman spectrum, 2D-band and wave number due to double scattering at wave number 2,680 cm -1 Band (D-band) indicating inelastic scattering and defects / elastic scattering around the substitution point by phonons located at 1,350 cm -1 . The D-band is present at the edge of graphene as well as at the defect / substitution point because elastic scattering is involved. Accordingly, the 2D-band is useful for measuring the thickness of the graphene, and the amount of defects can be calculated by calculating the intensity ratio (I D / I G ) between the D -band and the G-band.

일반적으로, 무질서 탄소 또는 다결정 그래핀 등의 라만 분광 강도비(ID/IG)는 0.9 내외이다. 라만 분광 강도비(ID/IG)가 0.8 이하, 바람직하게는, 0.45 내지 0.6으로 감소하는 것은 결손/치환 지점을 나타내는 D-밴드의 강도가 상대적으로 감소하였음을 의미하므로, 그래핀 코팅의 품질이 향상되었음을 알 수 있다.Generally, the Raman spectral intensity ratio (I D / I G ) of disordered carbon or polycrystalline graphene is about 0.9. The reduction of the Raman spectral intensity ratio (I D / I G ) to 0.8 or less, preferably 0.45 to 0.6 means that the intensity of the D-band indicating the defect / substitution point is relatively decreased, It can be seen that the quality is improved.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

그래핀Grapina 코팅  coating 금속 판의 제조방법Manufacturing method of metal plate

(1) 금속 판 에칭 단계(1) Metal plate etching step

1Ⅹ1 cm2 크기 및 두께 0.25 mm의 몰리브덴 호일(Mo foil, 99.95%)을 상온에서 20분간 산이 담겨있는 비커에 침지시킨다. 그 후 차례로 아세톤에 10분, 에탄올에 10분 침지시킨다.A molybdenum foil (Mo foil, 99.95%) having a size of 1 cm < 2 > cm and a thickness of 0.25 mm is immersed in a beaker containing an acid for 20 minutes at room temperature. Subsequently, it is immersed in acetone for 10 minutes and then in ethanol for 10 minutes.

(2) 그래핀 증착 단계(2) Grain deposition step

상기 도 1의 화학기상증착법의 반응 단계 모식도를 참고하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a detailed description will be made with reference to the schematic diagram of the reaction step of the chemical vapor deposition method of FIG.

(제1 단계) 상기 (1) 단계의 금속 판을 석영 튜브에 올려두고 대기압에서 아르곤/수소 가스를 주입하며 1,000℃ 까지 온도를 상승시킨다. 이 때, 아르곤 가스의 주입 속도는 500 sccm이고, 수소 가스의 주입 속도는 200 내지 1,000 sccm이다.(Step 1) The metal plate of the above step (1) is placed on a quartz tube and argon / hydrogen gas is injected at atmospheric pressure, and the temperature is raised to 1,000 ° C. At this time, the injection rate of the argon gas is 500 sccm and the injection rate of the hydrogen gas is 200 to 1,000 sccm.

(제2 단계) 석영 튜브를 10분 간 성장 온도인 1000℃로 유지한다.(Second step) The quartz tube is maintained at a growth temperature of 1000 占 폚 for 10 minutes.

(제3 단계) 메탄/아르곤/수소 혼합가스에 10분 간 노출시킨다. 이 때, 메탄, 아르곤의 가스 주입 속도는 각 100, 500 sccm이고, 수소 가스의 주입 속도는 상기 제1 단계와 동일하다.(Step 3) The mixture is exposed to a methane / argon / hydrogen mixed gas for 10 minutes. At this time, the gas injection rates of methane and argon are 100 and 500 sccm, respectively, and the hydrogen gas injection rate is the same as the first step.

(제4 단계) 50℃/min의 속도로 실온이 될 때까지 냉각시킨다. 냉각 시 아르곤/수소 가스를 사용하며, 이 때, 석영 튜브는 밀폐시킨다. 아르곤의 가스 주입 속도는 500 sccm이고, 수소 가스의 주입 속도는 상기 제1 단계와 동일하다.(Step 4) Cool to room temperature at a rate of 50 ° C / min. When cooling, argon / hydrogen gas is used, and the quartz tube is sealed. The gas injection rate of argon is 500 sccm, and the hydrogen gas injection rate is the same as the first step.

실시예Example  And 비교예Comparative Example

하기 표 1에 상기 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법에 따라 실시예 및 비교예에 따른 실험 변수를 나타내었다.Experimental parameters according to Examples and Comparative Examples are shown in Table 1 according to the method of producing the graphene coated metal plate.

구분division 에칭 용액(산)The etching solution (acid) 수소 가스 주입 속도(sccm)The hydrogen gas injection rate (sccm) 실시예 1Example 1 질산nitric acid 1,0001,000 실시예 2Example 2 질산nitric acid 500500 비교예 1Comparative Example 1 질산nitric acid 200200 비교예 2Comparative Example 2 아세트산Acetic acid 200200 비교예 3Comparative Example 3 염산Hydrochloric acid 200200

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 그래핀 코팅 금속 판의 특성을 분석하는 방법은 다음과 같다.Methods for analyzing the characteristics of the graphene-coated metal sheet prepared in the above Examples and Comparative Examples are as follows.

상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 그래핀 코팅 금속 판을 라만 분광기(Raman spectroscopy)를 이용하여 분석하였다.The graphene coated metal sheet prepared through the above Examples and Comparative Examples was analyzed by Raman spectroscopy.

상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 그래핀 코팅 금속 판의 산화에 대한 보호벽 성능을 평가하기 위해 대기압 환경 아래 2시간 동안 300℃ 오븐에서 가열하는 산화 작업을 수행하였다.In order to evaluate the protective barrier performance against the oxidation of the graphene coated metal sheet prepared through the above Examples and Comparative Examples, an oxidation operation was performed in an oven at 300 ° C for 2 hours under an atmospheric pressure environment.

그 후 실시예 및 비교예를 통해 제조된 그래핀 코팅 금속 판의 산화물 생성을 조사하기 위하여 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 측정 및 EDS(Energy dispersive X-ray spectroscopy) 분석을 수행하였다.Then X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analyzes were performed to investigate oxide formation of the graphene coated metal plate produced through Examples and Comparative Examples.

도 2는 상기 실시예 및 비교예를 통해 제조된 그래핀 코팅 금속 판의 라만 스펙트럼 분석 결과이다. D-밴드와 G-밴드의 강도비(ID/IG)를 계산하여 결함의 양을 산출할 수 있다. 비교예 3의 경우 무질서 탄소 또는 품질 다결정 그래핀을 나타내는 0.97의 값이 측정되었다. 비교예 1 내지 3의 강도비(ID/IG)를 비교해보면, 에칭 용액을 각 질산, 아세트산, 염산을 사용한 것을 제외하고 같은 조건 아래에서 그래핀 코팅 금속 판을 제조하였을 경우 에칭 용액을 질산으로 사용한 비교예 1이 최저 0.89의 강도비(ID/IG)를 나타낸다. 이는 질산의 에칭 능력이 질산이나 아세트산에 비해 뛰어남을 알 수 있다. FIG. 2 is a Raman spectrum analysis result of the graphene-coated metal plate produced through the above-described Examples and Comparative Examples. The amount of defects can be calculated by calculating the intensity ratio (I D / I G ) of the D -band and the G-band. For Comparative Example 3, a value of 0.97 representing disordered carbon or quality polycrystalline graphene was measured. When comparing the intensity ratios (I D / I G ) of Comparative Examples 1 to 3, when a graphene-coated metal plate was produced under the same conditions except that each of the nitric acid, acetic acid, and hydrochloric acid was used as the etching solution, (I D / I G ) at a minimum of 0.89. It can be seen that the nitric acid etching ability is superior to that of nitric acid or acetic acid.

또한, 금속 판 표면에 그래핀을 성장시키기 전 에칭 단계를 거치며 금속 표면의 불순물 및 금속 잔류물을 제거함에 따라, 에칭 단계를 거치지 않은 금속 판 표면에 성장시킨 그래핀보다 결함이 적은 고품질의 그래핀을 제조할 수 있음을 알 수 있다.In addition, by removing the impurities and metal residues on the metal surface through the etching step before the graphenes are grown on the surface of the metal plate, high-quality graphene having fewer defects than the graphenes grown on the surface of the metal plate not subjected to the etching step Can be produced.

실시예 1, 2의 강도비(ID/IG)를 비교해보면, 수소 기체를 각 1,000, 500 sccm으로 주입한 것을 제외하고 같은 조건 아래에서 그래핀 코팅 금속 판을 제조하였을 경우, 수소 기체의 주입 속도가 1,000 sccm인 실시예 1이 최저 0.51의 강도비(ID/IG)를 나타내어, 수소 기체의 주입 속도가 금속 판 표면에 제조되는 그래핀의 품질에 영향을 미침을 알 수 있다.A comparison of the intensity ratio (I D / I G ) of Examples 1 and 2 shows that when a graphene-coated metal plate was produced under the same conditions except that hydrogen gas was injected at 1,000 sccm and 500 sccm, hydrogen gas Example 1 having an injection rate of 1,000 sccm exhibited an intensity ratio (I D / I G ) of at least 0.51, indicating that the injection rate of hydrogen gas affects the quality of the graphene produced on the surface of the metal plate.

도 3은 상기 실시에 및 비교예를 통해 제조된 그래핀 코팅 금속 판의 산화 작업 수행 후 XPS 분석 결과이다. 상기 산화 작업 수행 후 그래핀 코팅 금속 판의 산소/탄소(O/C) 비를 구하여 산화 방지막의 성능을 확인할 수 있다.FIG. 3 is an XPS analysis result of the oxidation of the graphene-coated metal sheet produced through the above-described embodiment and comparative example. After performing the oxidation operation, the oxygen / carbon (O / C) ratio of the graphene coated metal plate can be determined to confirm the performance of the oxidation protection film.

하기 표 2에 상기 XPS 분석 결과 및 O/C 비를 수치로 나타내었고, 하기 표 3에 EDS 분석 결과를 나타내었다.The results of XPS analysis and O / C ratio are shown in the following Table 2, and the results of EDS analysis are shown in Table 3 below.

원소element 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 CC 45.1045.10 43.2543.25 40.4040.40 33.0433.04 27.1127.11 OO 17.8217.82 19.7719.77 20.6720.67 30.3830.38 37.7137.71 MoMo 37.0837.08 36.9836.98 38.9438.94 36.1436.14 35.1835.18 O/C 비O / C ratio 0.400.40 0.460.46 0.510.51 0.920.92 1.391.39

(단위: 중량%)(Unit: wt%)

구분division 원소element 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 산화 작업 수행 전Before oxidation work MoMo 39.0839.08 42.1142.11 44.7544.75 47.2647.26 49.0349.03 CC 60.9260.92 57.8957.89 55.2555.25 52.7452.74 50.9750.97 OO -- -- -- -- -- 산화 작업 수행 후After oxidation MoMo 34.4934.49 32.9632.96 30.9430.94 29.7029.70 32.2432.24 CC 56.8956.89 53.6253.62 54.5854.58 54.6154.61 50.0350.03 OO 8.628.62 13.4213.42 14.4914.49 15.6815.68 17.7317.73

(단위: 중량%)(Unit: wt%)

일반적으로, 고온에서 장시간 샘플을 열처리하는 경우, 산소는 그래핀 코팅의 결정립계를 관통할 수 있다. 하지만, 300℃의 높은 온도에서 산화 작업을 수행하는 경우 샘플 표면이 산화될 수 있다. 비교예 3의 경우 가장 높은 1.39의 O/C 비 및 17.73의 산소 함유량을 나타내어 몰리브덴 호일의 산화 방지막으로써의 성능을 구현하기 어렵다.Generally, when a sample is subjected to a heat treatment for a long time at a high temperature, oxygen can penetrate the grain boundaries of the graphene coating. However, when an oxidation operation is performed at a high temperature of 300 캜, the sample surface may be oxidized. In the case of Comparative Example 3, the O / C ratio of 1.39 and the oxygen content of 17.73 are the highest, and it is difficult to realize the performance as an oxidation preventing film of molybdenum foil.

상기 표 2 및 표 3의 결과 모두, 에칭 용액을 질산으로 사용하였을 경우 아세트산이나 염산을 사용한 경우에 비해 낮은 O/C 비 및 산소 함유량을 가진다. 즉, 에칭 용액으로 질산을 사용할 경우 금속 판의 불순물 및 금속 잔류물을 제거하는데 용이함을 알 수 있다. 또한, 라만 분광 강도비(ID/IG)의 결과와 마찬가지로, 수소 주입 속도가 1,000 sccm에 가까울수록 낮은 O/C 비 및 산소 함유량을 가지며, 고품질의 그래핀이 금속 판 표면에 성장됨을 알 수 있다.Both the results of Table 2 and Table 3 show that when the etching solution is used as nitric acid, it has a lower O / C ratio and oxygen content than acetic acid or hydrochloric acid. That is, when nitric acid is used as an etching solution, it is easy to remove impurities and metal residues from the metal plate. As a result of the Raman spectroscopic intensity ratio (I D / I G ), it is known that the hydrogen injection rate is closer to 1,000 sccm, the lower the O / C ratio and the oxygen content, and the higher quality graphene is grown on the surface of the metal plate .

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included within the scope of the present invention.

Claims (13)

(a) 금속 판을 질산으로 에칭하는 단계;
(b) 에칭된 상기 금속 판을 반응기에 위치시킨 후 수소 및 불활성 가스를 포함하는 혼합 가스에 노출시키는 단계;
(c) 상기 반응기를 승온시켜 상기 금속 판 상의 산화물 층을 제거하는 단계;
(d) 상기 반응기에 탄소계 가스를 주입하여 상기 금속 판 상에 그래핀을 증착시키는 단계; 를 포함하고,
상기 혼합 가스 중 수소의 유량이 500 내지 1,000 sccm 인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
(a) etching a metal plate with nitric acid;
(b) placing the etched metal plate in a reactor and exposing it to a mixed gas containing hydrogen and an inert gas;
(c) heating the reactor to remove the oxide layer on the metal plate;
(d) depositing graphene on the metal plate by injecting carbon-based gas into the reactor; Lt; / RTI >
Wherein a flow rate of hydrogen in the mixed gas is 500 to 1,000 sccm.
제1항에 있어서,
상기 금속 판이 몰리브데늄, 로듐, 구리, 니켈, 코발트, 철, 루테늄, 백금, 팔라듐, 금, 은, 알루미늄, 마그네슘, 크롬, 망간, 실리콘, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐, 바나듐, 이리듐, 우라늄, 지르코늄 및 이들 중 2이상의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal plate is selected from the group consisting of molybdenum, rhodium, copper, nickel, cobalt, iron, ruthenium, platinum, palladium, gold, silver, aluminum, magnesium, chromium, manganese, silicon, tantalum, titanium, tungsten, vanadium, iridium, And a mixture of at least two of them.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 에칭이 5 내지 60분 동안 수행되는, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the etching is performed for 5 to 60 minutes.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계의 상기 불활성 가스의 유량이 200 내지 1,000 sccm인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the flow rate of the inert gas in the step (b) is 200 to 1,000 sccm.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계가 700 내지 1500℃에서 수행되는, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (c) is performed at 700 to 1500 ° C.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계가 상기 반응기 승온 이후 5 내지 30분 동안 수행되는, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the step (c) is performed for 5 to 30 minutes after the temperature elevation of the reactor.
제1항에 있어서,
상기 탄소계 가스는 탄화수소가스, 기상 탄화수소화합물, 탄소수 1 내지 6의 기상 알코올, 일산화탄소 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the carbon-based gas is one selected from the group consisting of a hydrocarbon gas, a vapor-phase hydrocarbon compound, a gaseous alcohol having 1 to 6 carbon atoms, carbon monoxide, and a mixture of two or more thereof.
제8항에 있어서,
상기 탄화수소가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 아세틸렌, 부타디엔 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the hydrocarbon gas is one selected from the group consisting of methane, ethane, propane, butane, ethylene, propylene, butylene, acetylene, butadiene and mixtures of two or more thereof.
제8항에 있어서,
상기 기상 탄화수소화합물은 펜탄, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 자일렌 및 이들 중 2 이상의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 하나인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the gaseous hydrocarbon compound is one selected from the group consisting of pentane, hexane, cyclohexane, benzene, toluene, xylene, and mixtures of two or more thereof.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계의 상기 탄소계 가스의 유량이 50 내지 200 sccm 인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the flow rate of the carbon-based gas in step (d) is 50 to 200 sccm.
제1항에 있어서,
상기 (d) 단계의 상기 증착이 3 내지 30분 동안 수행되는, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the deposition of step (d) is performed for 3 to 30 minutes.
제1항에 있어서,
상기 그래핀의 라만 분광 강도비(ID/IG)가 0.8 이하인, 그래핀 코팅 금속 판의 제조방법.
The method according to claim 1,
And the Raman spectral intensity ratio (I D / I G ) of the graphene is 0.8 or less.
KR1020170002082A 2017-01-05 2017-01-05 Method of manufacturing graphene-coated metal plate KR101880963B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170002082A KR101880963B1 (en) 2017-01-05 2017-01-05 Method of manufacturing graphene-coated metal plate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170002082A KR101880963B1 (en) 2017-01-05 2017-01-05 Method of manufacturing graphene-coated metal plate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180080937A KR20180080937A (en) 2018-07-13
KR101880963B1 true KR101880963B1 (en) 2018-07-24

Family

ID=62913802

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170002082A KR101880963B1 (en) 2017-01-05 2017-01-05 Method of manufacturing graphene-coated metal plate

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101880963B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110031803A (en) * 2009-09-21 2011-03-29 문경모 Fishing-rod for water grass
KR20140137301A (en) * 2013-05-21 2014-12-02 한양대학교 산학협력단 Lare-size Single-crystal Monolayer Graphene and Manufacturing Method Thereof
KR20150128524A (en) * 2014-05-09 2015-11-18 광주과학기술원 Method for synthesizing graphene using benzene

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110031803A (en) * 2009-09-21 2011-03-29 문경모 Fishing-rod for water grass
KR20140137301A (en) * 2013-05-21 2014-12-02 한양대학교 산학협력단 Lare-size Single-crystal Monolayer Graphene and Manufacturing Method Thereof
KR20150128524A (en) * 2014-05-09 2015-11-18 광주과학기술원 Method for synthesizing graphene using benzene

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Min-Sik Kim et al. AIP Advances. 2014, Vol. 4, 127107 *
Min-Sik Kim et al. AIP Advances. 2014, Vol. 4, 127107(2014.12.03.) 1부. *
Min-Sik Kim et al. AIP Advances. 2014, Vol. 4, 127107*
S M Kim et al. Nanotechnology. 2013, Vol. 24, 365602. *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180080937A (en) 2018-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7988941B2 (en) Graphene sheet and method of preparing the same
KR101636442B1 (en) Method of fabricating graphene using alloy catalyst
US10184175B2 (en) Method for synthesizing multilayer graphene
JP5650421B2 (en) Graphene production method
US20130287956A1 (en) Methods of fabricating large-area Graphene
CN104136368A (en) Method and system for graphene formation
KR20100083954A (en) Method for modifying graphene edge and graphene obtained thereby
JP2011256100A (en) Method for manufacturing graphene
US8388924B2 (en) Method for growth of high quality graphene films
JP2013177273A (en) Method for producing graphene thin film, and the graphene thin film
CN103352202B (en) A kind of controllable method for preparing of normal-pressure chemical-vapor-deposlarge-area large-area high-quality double-layer graphene film
KR20140005470A (en) Method for manufacturing graphene
US20050042161A1 (en) Method to grow carbon thin films consisting entirely of diamond grains 3-5 nm in size and high-energy grain boundaries
KR101880963B1 (en) Method of manufacturing graphene-coated metal plate
EP2716600A1 (en) Apparatus and method for producing oriented carbon nanotube aggregate
KR101466482B1 (en) Etching-free graphene growth method using oxidizable metal
KR20190063369A (en) Nanocrystalline graphene and method for forming nanocrystalline graphene
KR102177472B1 (en) Source for depositing graphene oxide and method of forming graphene oxide thin film using the same
JP6091237B2 (en) High purity carbon nanotube, method for producing the same, and transparent conductive film using the same
KR102314020B1 (en) METHOD OF MAUFACTURING OF HEXAGONAL BORON NITRIDE (h-BN)/GRAPHENE IN-PLANE HETEROSTRUCTURE
Li et al. Control of abnormal grain inclusions in the nanocrystalline diamond film deposited by hot filament CVD
KR20180059617A (en) Graghene sheet manufacturing method
CN111777062A (en) Double-layer graphene and preparation method thereof
KR101982616B1 (en) Methods of manufacturing graphene thin film
KR20210055903A (en) Method for forming bi-layer graphene

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant