KR101915195B1 - 그래핀 제조 장치 및 이를 이용한 그래핀 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 그래핀 및 그래핀의 제1 면 상에 배치되는 캐리어 필름을 포함하는 적층체를 일 방향으로 이송하는 이송 부재, 및 캐리어 필름을 상기 그래핀으로부터 박리하기 위한 기준 온도와 같거나 그 보다 높은 온도의 액체를 수용하는 항온조를 포함하며, 이송 부재는 상기 적층체를 항온조를 향해 이송시키며, 이송된 적층체의 캐리어 필름은 액체로부터 열을 전달 받아 그래핀으로부터 박리되는, 그래핀 제조용 장치 및 이를 이용한 제조 방법을 제공한다.

Description

그래핀 제조 장치 및 이를 이용한 그래핀 제조 방법{Apparatus and method for manufacturing graphene}
본 발명은 그래핀 제조 장치 및 이를 이용한 그래핀 제조 방법에 관한 것이다.
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.
그래핀은 2차원 물질로서 밴드갭이 0(zero gap)인 반도체 물질이며, 최근 몇년간 그래핀의 전기적 특성에 관하여 다양한 연구들이 발표되고 있다. 이러한 그래핀의 전기적인 특성에는 양극성 수퍼 전류(biopolar supercurrent), 스핀이동(spin transport), 양자 홀 효과(quantum hole effect) 등이 포함된다. 현재 그래핀은 탄소를 기반으로 하는 나노 전자 소자의 집적화를 위한 기본 단위로 이용될 수 있는 물질로 각광을 받고 있다.
그래핀에 대한 관심이 증대됨에 따라 고품질의 그래핀을 생산하기 위한 방법이 요구되고 있다.
한국특허공개공보 제2011-0042023호(2011.04.22) "그래핀의 롤투롤 전사의 방법, 그래핀의 롤투롤 전사 장치 및 그래핀 롤
본 발명의 일실시예는, 그래핀 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 그래핀 및 상기 그래핀의 제1 면 상에 배치되는 캐리어 필름을 포함하는 적층체를 일 방향으로 이송하는 이송 부재; 및 상기 캐리어 필름을 상기 그래핀으로부터 박리하기 위한 기준 온도와 같거나 그 보다 높은 온도의 액체를 수용하는 항온조;를 포함하며,상기 이송 부재는 상기 적층체를 상기 항온조를 향해 이송시키며, 상기 이송된 적층체의 캐리어 필름은 상기 액체로부터 열을 전달 받아 상기 그래핀으로부터 박리되는, 그래핀 제조용 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 액체는 증류수, 또는 오일을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 적층체는 상기 그래핀의 제1 면의 반대면인 제2 면상에 배치되는 타겟 기판을 더 포함하고, 상기 액체의 온도는 상기 타겟 기판의 유리전이온도 보다 낮을 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 액체의 온도는 85 ~ 120℃ 일 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 캐리어 필름이 박리된 그래핀을 도핑하는 도핑부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 항온조는 상기 항온조에 수용된 상기 액체를 순환시키는 순환부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 이송 부재 및 상기 항온조 사이에 구비되며, 상기 적층체를 상기 기준 온도 미만으로 가열하는 프리-히팅(pre-heating)부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 그래핀 및 상기 그래핀 상에 접착된 캐리어 필름을 포함하는 적층체를 일 방향으로 이송하는 단계; 및 상기 적층체를 액체가 수용된 항온조를 통과시키는 단계;를 포함하고, 상기 액체는 상기 적층체의 캐리어 필름을 상기 그래핀으로 박리하기 위한 기준 온도와 같거나 그 보다 높은 온도를 갖는, 그래핀 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 액체는 85℃ 보다 높은 온도의 증류수, 또는 오일을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 항온조를 통과시키는 단계 이전에, 상기 적층체를 상기 기준 온도 미만으로 가열하는 프리-히팅(pre-heating) 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 공기를 이용하여 상기 항온조를 통과한 그래핀으로부터 상기 액체를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 캐리어 필름이 박리된 그래핀을 도핑하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 그래핀 및 캐리어 필름의 적층체로부터 캐리어 필름을 항온조에 수용되는 상대적으로 열용량이 큰 액체를 이용하여 제거하므로, 잔여물을 남기지 않으면서 빠른 시간 내에 캐리어 필름을 제거할 수 있다.
또한, 그래핀의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 도핑 공정을 적용함으로써 캐리어 필름의 제거 및 도핑 과정이 하나의 일련의 공정에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 Ⅲ 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 1의 Ⅴ 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 1의 Ⅵ 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 7은 도 1의 Ⅶ 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다.
본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 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(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 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.
본 명세서에서 사용되는 "그래핀(graphene)" 이라는 용어는 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성하는 그래핀이 시트 형태로 형성된 것으로서, 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 6원환을 형성하나, 5원환 및/또는 7원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서 그래핀 시트는 서로 공유 결합된 탄소원자들(통상 sp2 결합)의 단일층을 이룬다. 그래핀 시트는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5원환 및/또는 7원환의 함량에 따라 달라질 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "적층체" 라는 용어는 그래핀을 포함하는 복수의 층을 지칭하는 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 제조 장치 및 방법을 통한 제작 과정에 따라 적층체는 그래핀 이외에도 캐리어 필름(130), 타겟기판(140), 보호필름 중 적어도 하나 이상의 층을 포함한 상태를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 제조 장치를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2 내지 도 7은 도 1의 Ⅱ 내지 Ⅶ 부분을 발췌하여 나타낸 단면도로서, 그래핀(120)을 포함하는 적층체를 나타낸다. 이하에서는 도 1 내지 도 7을 참조하여, 그래핀 제조 장치 및 그래핀 제조 장치를 이용한 그래핀 제조 방법을 설명한다. 본 발명의 비제한적인 실시예로서, 그래핀 제조 장치 및 이를 이용한 제조 방법은 후술하는 바와 같이 롤투롤 방식에 의해 진행될 수 있다.
도 1을 참조하면, 그래핀 제조 장치는 캐리어 필름 부착부(10), 금속박판 전처리부(20), 금속박판 제거부(30), 타겟기판 부착부(40), 프리-히팅(pre-heating)부(50), 항온조(60), 캐리어 필름 제거부(70), 액체 제거부(81), 도핑부(82), 도핑액 제거부(83), 건조부(85), 및 보호필름 부착부(90)를 포함할 수 있다.
먼저, 캐리어 필름 부착부(10)로 이송되는 적층체는 금속박판(110), 및 금속박판(110) 상에 형성된 그래핀(120)을 포함한다. 금속박판(110)은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 실리콘(Si), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V), 팔라듐(Pd), 이트리움(Y), 및 지르코늄(Zr)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
그래핀(120)은 금속박판(110)을 촉매금속으로 하고 탄소를 포함하는 가스를 이용하여 화학기상증착법으로 형성할 수 있다. 화학기상증착법으로는 고온 화학기상증착(Rapid Thermal Chemical Vapour Deposition; RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(Inductively Coupled Plasma-Chemical Vapor Deposition; ICP-CVD), 저압 화학기상증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD), 상압 화학기상증착(Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition; APCVD), 금속 유기화학기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD) 또는 플라즈마 화학기상증착(Plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD)을 포함할 수 있으나, 이제 제한되는 것은 아니다.
예컨대, 챔버(미도시)의 내부에 금속박판(110)을 배치한 후, 챔버의 내부로 탄소를 포함하는 가스를 공급하며 소정의 온도로 열을 가하면 가열된 금속박판(110)의 표면에 탄소 성분들이 금속박판(110)에 흡수된다. 이를 소정의 냉각속도로 냉각하면 그래핀(120)을 얻을 수 있다. 금속박판(110) 및 금속박판(110) 상에 형성된 그래핀(120)의 적층체는 캐리어 필름 부착부(10)로 이송된다.
캐리어 필름 부착부(10)에는 적어도 2개의 롤이 구비될 수 있으며, 2개의 롤 중 하나인 제1 롤(11)은 적층체의 하부에 구비되고, 나머지 하나인 제2 롤(12)은 적층체의 상부에 구비되되 제1 롤(11)과의 사이에 적층체 및 적층체 상의 캐리어 필름(130)이 개재된 상태로 구비될 수 있다. 캐리어 필름(130)은 캐리어 필름 공급 릴(13)에 감겨 있다가 제1,2 롤(11, 12)의 움직임에 의해 일 방향으로 이송되면서 적층체 상에 배치될 수 있다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 캐리어 필름(130)은 그래핀(120) 상에 배치되어, 금속박판(110), 그래핀(120), 및 캐리어 필름(130)의 적층체 구조를 이룰 수 있다.
캐리어 필름(130)은 열박리 테이프일 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 그래핀(120) 상에 직접 배치되어 그래핀(120)의 제1 면을 보호하면서, 후술할 공정에 의하여 금속박판(110)이 제거되는 때에 그래핀(120)을 이동시키는 지지체로서의 기능을 수행할 수 있다.
금속박판 전처리부(20)는 금속박판 전처리부(20)를 향해 이송된 적층체 중에서 금속박판(110)을 전처리할 수 있다. 금속박판(110)에는 산화방지를 위한 보호피막의 방지처리가 되어 있을 수 있으며, 이 경우 플라즈마 처리나 유기용매 또는 소프트 에천트(soft etchant)를 활용하여 물리적 또는 화학적 방식으로 전처리를 수행할 수 있다.
금속박판 제거부(30)는 이송용 롤러(33)에 의해 이동해온 적층체 중에서 금속박판(110)을 제거한다. 예컨대, 금속박판 제거부(30)는 수조 및 수조에 수용된 에칭액을 이용한 습식 식각에 의하여 제거될 수 있다. 에칭액으로는 암모늄 퍼설페이트((NH4)2S2O8), 불화수소(HF), BOE(buffered oxide etch), 염화 제2철(FeCl3) 용액, 질산 제2철(Fe(No3)3) 용액 등이 사용될 수 있다. 에칭액은 금속박판(110)의 종류에 따라 선택하여 사용할 수 있다. 예컨대, 금속박판(110)이 니켈 또는 구리인 경우에 염화 제2철 용액으로 에칭할 수 있다.
적층체는 이송용 롤러(34)에 의하여 일 방향으로 이동하면서 수조(31)에 구비된 에칭액(32)을 통과하게 되며, 에칭액(32)을 통과하면서 금속박판(110)이 적층체로부터 제거될 수 있다. 적층체가 수조(31)를 통과하는 시간은 에칭에 필요한 충분한 시간 동안 이루어질 수 있다.
금속박판 제거부(30)를 통과하면서 금속박판(110)이 제거되므로 적층체는 도 3에 도시된 바와 같이 그래핀(120) 및 그래핀(120)의 제1 면의 캐리어 필름(130)을 포함할 수 있다. 적층체에 포함된 그래핀(120)은 캐리어 필름(130)에 의해 지지됨과 동시에 제1 면이 보호된 상태에서 일 방향, 즉 타겟기판 부착부(40)를 향해 이동할 수 있다.
타겟기판 부착부(40)는 적어도 2개의 롤(41, 42)이 구비될 수 있으며, 2개의 롤 중 하나인 제3 롤(41)은 적층체의 하부에 구비되고, 나머지 하나인 제4 롤(42)은 적층체의 상부에 구비되되 제3 롤(41)과의 사이에 적층체 및 적층체 상의 타겟기판(140)이 개재된 상태로 구비될 수 있다. 타겟기판(140)은 타겟기판 공급 릴(43)에 감겨 있다가 제3,4 롤(41, 42)의 움직임에 의해 일 방향으로 이송되면서 적층체 상에 배치될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 타겟기판(140)은 그래핀(120) 상에 배치되어, 타겟기판(140), 그래핀(120), 및 캐리어 필름(130)의 적층체 구조를 이룰 수 있다.
타겟기판(140)은 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate:PET), 폴리이미드(polyimide:PI) 등과 같은 폴리머가 사용될 수 있다. 타겟기판(140)은 필름 형태로 제작되어 기판 공급 릴(43)에 의해 공급될 수 있다. 타겟기판(140)은 기판 공급 릴(43)에 감겨있다가 제3,4 롤(41,42)의 움직임에 의해 일 방향으로 이동되면서 적층체 상에 배치될 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이 타겟기판(140)은 그래핀(120)의 제2 면 상에 배치되어, 타겟기판(140), 그래핀(120), 및 캐리어 필름(130)의 적층체 구조를 이룰 수 있다.
프리-히팅부(50)는 항온조(60)와 타겟기판 부착부(40) 사이에 구비될 수 있다. 프리-히팅부(50)는 적층체, 예컨대 캐리어 필름(130)으로 열을 가할 수 있다. 프리-히팅부(50)가 캐리어 필름(130)에 가하는 열의 온도는 후술할 캐리어 필름(130)을 그래핀(120)으로부터 박리하기 위한 기준 온도 보다 낮은 온도일 수 있다. 예를 들어, 프리-히팅부(50)는 열을 제공할 수 있는 히터일 수 있다. 프리-히팅부(50)를 통과한 타겟기판(140), 그래핀(120), 및 캐리어 필름(130)의 적층체는 이송 부재(65)에 의해 항온조(60)를 향해 이동할 수 있다.
항온조(60)는 내부에 액체(62)를 포함할 수 있다. 액체(62)는 캐리어 필름(130)을 그래핀(120)으로부터 박리하기 위한 기준 온도(이하, '기준 온도'라함)와 같거나 그 보다 높은 온도를 구비할 수 있다. 액체(62)의 온도, 즉 기준 온도는 캐리어 필름(130)을 제거하기에 충분하면서도 타겟기판(140)의 물성을 변형시키지 않는 온도 범위를 가질 수 있다. 타겟기판(140)의 물성을 변형시키지 않은 온도 범위는 타겟기판(140)의 유리전이온도 이하일 수 있다.
상술한 바와 같은 온도 범위를 고려하여 액체(62)의 온도, 즉 기준 온도는 예컨대 약 85 ~ 120℃일 수 있다. 기준 온도가 85℃ 미만이면 캐리어 필름(130)을 그래핀(120)으로부터 박리하기 어려울 수 있고, 기준온도가 약 120℃를 초과하면 그래핀(120)의 제2 면을 보호하고 있는 타겟기판(140), 예컨대 PET 가 변형될 수 있다.
액체(62)는 예컨대, DI(De-ionized) water와 같은 증류수를 포함할 수 있으며, 또는 그래핀(120)의 물성에 영향을 끼치지 않는 오일을 포함할 수 있다.
항온조(60)는 항온조(60)에 수용된 상기 액체(62)를 순환시키는 펌프(63) 및 액체완(64)으로 구성된 순환부를 포함할 수 있다. 액체완(64)은 항온조(60)의 하부 및 상부와 연결되며 펌프(63)는 항온조(60)의 하부 및 액체완(64) 사이에 구비될 수 있다. 펌프(63)의 동작에 의하여 항온조(60)에 구비되어 있던 액체(62)는 액체완(64)으로 이동하고, 액체완(64)을 따라 이동한 액체(62)는 항온조(60)의 상부를 통해 다시 항온조(60)로 이동할 수 있다. 항온조(60)가 액체(62)의 온도를 일정하게 유지시켜줄 수 있으나, 경우에 따라 항온조(60)의 상부에 있는 액체(62)와 항온조(60)의 하부에 있는 액체(62) 간의 온도의 차이가 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른면 순환부의 구조를 통해 항온조(60) 내에서 액체(62)의 위치 차이에 의해 발생하는 온도 편차를 최소화할 수 있으므로 항온조(60) 내부에 구비된 액체(62)의 온도를 일정하게 관리할 수 있다.
적층체는 이송 롤러(65, 66)에 의해 일 방향으로 이송하면서 항온조(60)를 통과하게 된다. 항온조(60)를 통과하면서 적층체 중 캐리어 필름(130)은 그래핀(120)과의 접착력을 상실하게 되고, 접착력을 상실한 캐리어 필름(130)은 필름 제거부(70)를 통해 적층체로부터 분리된다. 필름 제거부(70)은 예컨대, 릴 형태로 캐리어 필름(130)을 감으면서 적층체로부터 캐리어 필름(130)을 제거할 수 있다. 또는, 필름 제거부(70)는 진공 흡착부를 포함함으로써 진공을 이용하여 접착력이 상실된 캐리어 필름(130)을 흡착함으로써 적층체로부터 캐리어 필름(130)을 용이하게 제거할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 액체(62)를 이용하여 캐리어 필름(130)에 열을 전달함으로써 캐리어 필름(130)의 접착력을 상실시키는 방법을 통해 적층체로부터 캐리어 필름(130)을 제거한다. 액체(62)는 기체에 비하여 열용량이 크기 때문에, 적층체로부터 캐리어 필름(130)을 빠른 속도로 단 시간(약, 5초)에 제거하는데 매우 효과적이다.
만약, 프리-히팅부(50)과 같은 기체를 이용한 열 전달방식을 사용한다면, 캐리어 필름(130)에 충분한 열을 전달하기 위해서 히터에서 방출되는 온도는 실제 캐리어 필름(130)에 전달되는 열의 온도 보다 대략 30% 이상 높아야 한다. 이와 같은 경우 열 손실이 크게 발생할 수 있으며, 캐리어 필름(130)에 골고루 열이 전달되기 위해서는 히터의 크기도 크게 제작되어야 한다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 기체를 매개로 열 전달되는 히터 방식이 아닌, 기체보다 열용량이 큰 액체를 이용하는 방식이므로 열손실 없이 빠른 시간 내에 캐리어 필름(130)을 그래핀(120)으로부터 제거할 수 있다. 또한, 캐리어 필름(130)이 제거되면서 그래핀(120) 상에 남아있을 수 있는 잔여물들이 액체에 의해 씻겨지면서 캐리어 필름(130) 상에 잔여물이 제거될 수 있다.
항온조(60)를 통과하면서 캐리어 필름(130)이 제거된 적층체는 도 5에 도시된 바와 같이, 타겟기판(140) 및 타겟기판(140) 상의 그래핀(120)을 포함할 수 있다. 적층체는 이송용 롤러(75)에 의해 일 방향으로 진행된다.
액체 제거부(81)는 항온조(60)를 통과한 적층체 상에 남아있을 수 있는 액체(62)를 제거할 수 있다. 예컨대, 액체 제거부(81)는 공기를 적층체에 분사하는 방식을 통해 적층체에 남아있을 수 있는 액체(62)를 제거할 수 있다.
도핑부(82)는 적층체 중 그래핀(120)에 도펀트를 이용하여 도핑할 수 있다. 도핑을 통해 캐리어의 농도가 증가됨으로써 그래핀(120')의 전기 전도도를 향상시킬 수 있다. 도펀트로는 NO2BF4, NOBF4, NO2SbF6, HCl, H2PO4, H3CCOOH, H2SO4, HNO3, PVDF, 나피온(Nafion), AuCl3, SOCl2, Br2, CH3NO2, 디클로로디시아노퀴논, 옥손, 디미리스토일포스파티딜이노시톨 및 트리플루오로메탄술폰이미드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 도펀트는 액상으로 제공될 수 있으며, 증기 또는 스프레이 방식 등을 통해 그래핀(120) 상에 공급될 수 있다.
도핑부(82)를 통과한 적층체 중 그래핀(120')은 도핑되기 전의 상태와 달리, 전기적 특성이 달라진다. 예컨대, 도핑에 의하여 전기 전도도가 향상될 수 있다. 도핑된 그래핀(120')은 도 6에 도시된 바와 같이 타겟기판(140) 상에 배치될 수 있다.
도핑에 의해 전기적 특성이 달리진 그래핀(120')과 타겟기판(140)의 적층체는 도핑액 제거부(83)를 이송될 수 있다. 도핑액 제거부(83)는 적층체 상에 남아있을 수 있는 도핑액을 제거할 수 있다. 예컨대, 도핑액 제거부(83)는 공기를 적층체에 분사하는 방식을 통해 적층체에 남아있을 수 있는 도핑액을 제거할 수 있다.
도핑액 제거부(83)를 통과한 적층체는 건조부(85)를 통과하면서 건조될 수 있다. 적층체는 항온조(60) 및 액상의 도핑액에 의하여 젖어있는 상태일 수 있으므로 후술할 보호필름(150)을 적층하기 전에 건조시킬 수 있다. 적층체의 건조는 바람 또는 열을 이용할 수 있다.
보호필름 부착부(90)는 적어도 2개의 롤(91, 92)이 구비될 수 있으며, 2개의 롤 중 하나인 제5 롤(91)은 적층체의 하부에 구비되고, 나머지 하나인 제6 롤(92)은 적층체의 상부에 구비되되 제5 롤(91)과의 사이에 적층체 및 적층체 상의 보호필름(150)이 개재된 상태로 구비될 수 있다. 보호필름(150)은 보호기판 공급 릴(93)에 감겨 있다가 제5,6 롤(91, 92)의 움직임에 의해 일 방향으로 이송되면서 적층체 상에 배치될 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이 보호필름(150)은 그래핀(120')의 제1 면 상에, 타겟기판(140), 그래핀(120'), 및 보호필름(150)의 적층체 구조를 이룰 수 있다.
보호필름(150)은 그래핀(120')의 긁힘 및 손상을 막아줄 수 있다. 보호필름(150)은 예컨대, PET, PTFE, PVDF이 사용될 수 있으며, PMMA (poly methylmethacrylate), PR (photoresist), ER (electron resist), SiOx, 또는 AlOx 등을 포함할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위에는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
10: 캐리어 필름 부착부 20: 금속박판 전처리부
30: 금속박판 제거부 40: 타겟기판 부착부
50: 프리-히팅부 60: 항온조
62: 액체 63: 펌프
64: 유체관 70: 캐리어 필름 제거부
81: 액체 제거부 82: 도핑부
83: 도핑액 제거부 85: 건조부
90: 보호필름 부착부 110: 금속박판
120: 그래핀 120': 도핑된 그래핀
130: 캐리어 필름 140: 타겟기판
150: 보호필름

Claims (12)

  1. 그래핀 및 상기 그래핀의 제1 면 상에 배치되는 캐리어 필름을 포함하는 적층체를 일 방향으로 이송하는 이송 부재; 및
    상기 캐리어 필름을 상기 그래핀으로부터 분리시키기 위한 기준 온도와 같거나 그 보다 높은 온도의 액체를 수용하는 항온조;를 포함하며,
    상기 이송 부재는 상기 적층체를 상기 항온조를 향해 이송시키며, 상기 이송된 적층체의 캐리어 필름은 상기 액체로부터 열을 전달 받아 상기 그래핀으로부터 분리되는, 그래핀 제조용 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 증류수, 또는 오일을 포함하는, 그래핀 제조용 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적층체는 상기 그래핀의 제1 면의 반대면인 제2 면상에 배치되는 타겟 기판을 더 포함하고, 상기 액체의 온도는 상기 타겟 기판의 유리전이온도 보다 낮은, 그래핀 제조용 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 액체의 온도는 85 ~ 120℃ 인, 그래핀 제조용 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 필름이 분리된 그래핀을 도핑하는 도핑부;를 더 포함하는, 그래핀 제조용 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 항온조는 상기 항온조에 수용된 상기 액체를 순환시키는 순환부를 포함하는, 그래핀 제조용 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 이송 부재 및 상기 항온조 사이에 구비되며, 상기 적층체를 상기 기준 온도 미만으로 가열하는 프리-히팅(pre-heating)부를 더 포함하는, 그래핀 제조용 장치.
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