KR101917744B1 - 육방정계 질화붕소 시트 및 이를 포함하는 기판 구조체 - Google Patents

육방정계 질화붕소 시트 및 이를 포함하는 기판 구조체 Download PDF

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Abstract

육방정계 질화붕소 시트 및 그 제조방법이 제공되며, 이온성 작용기를 질화붕소에 결합시킴으로써 분산성 및 안정성이 우수한 육방정계 질화붕소 시트를 얻을 수 있다.

Description

육방정계 질화붕소 시트 및 이를 포함하는 기판 구조체{Hexagonal Boron Nitride and Substrate Assembly Including the Same}
본 발명은 육방정계 질화붕소 시트 및 이를 포함하는 기판 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분산성이 우수하고 안정한 육방정계 질화붕소 시트 및 이를 포함하는 기판 구조체에 관한 것이다.
육방정계 질화붕소(h-BN)는 비늘 형상 결정구조를 가진 백색 분말로 흑연과 비슷하여 하얀 흑연이라고도 불리는 화학적으로 안정한 재료이다.
특히 열전도성, 내열성, 내식성, 전기절연성 및 윤활이형성이 뛰어나 각종 기재에 첨가제로 사용되고 있다. 또한, h-BN 코팅제는 내식성, 이형성을 이용하여 각종 금속이나 유리의 내열이형제로 사용되고 있다.
한편, 원자 수준의 두께를 갖는 그래핀이 기판 위에서 전자 산란없이 이동도를 유지하기 위해서는 그래핀상에 그래핀과 유사한 구조를 갖는 2D(two-dimensional) 물질을 적층할 필요가 있다. 이러한 2D 물질로 h-BN이 대표적이다.
2D 물질을 형성하는 방법으로는, 기판 위에 화학기상증착법(CVD)과 같은 방법으로 성장시키는 bottom-up 방법, 2D 물질의 분산액을 기판위에 도포하는 top-down 방식이 있다.
종래의 육방정계 질화붕소 시트는 도 1에 도시하였듯이, 분산제를 사용하여 벌크 육방정계 질화붕소에 일정 에너지를 가하여 분산액을 제조한 다음 이를 도포하여 제조할 수 있는데, 이 경우 육방정계 질화붕소를 단일층으로 분산하기가 어렵다.
또한, 도 2에 도시한 종래의 육방정계 질화붕소 시트의 제조 방법의 다른 구현예에서는 h-BN에 히드록시기와 같은 작용기를 결합시켜 층간의 인력을 완화시키고 작용기와 용매와의 친화성을 향상시킨 분산액을 제조한 다음 이를 도포하여 단일층의 h-BN을 제조하게 된다. 이 경우, h-BN의 분산액중에서의 분산성은 어느 정도 확보되나 단일층의 h-BN의 함량은 그다지 높지 않다.
본 발명의 제1 과제는 분산성이 우수한 육방정계 질화붕소 시트를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 과제는 상기 육방정계 질화붕소 시트를 포함하는 기판 구조체를 제공하는 것이다.
상기 제1 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면,
육방정계 질화붕소; 및
상기 질화붕소에 결합된 이온성 작용기
를 포함하는 육방정계 질화붕소 시트를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 이온성 작용기는 -O-, -NH3 +, -COO-, -CONH3 + 및 -SO3 - 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 제2 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면,
전하가 인가된 기판; 및
상기 기판과 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트
를 포함하는 기판 구조체를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 상기 시트는 층상 조립법(layer-by-layer)에 의해 형성된 다층의 층상 구조일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면 분산성이 우수한 육방정계 질화붕소 시트를 효과적으로 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 육방정계 질화붕소 시트의 제조방법의 일 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 종래의 육방정계 질화붕소 시트의 제조방법의 다른 구현예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 육방정계 질화붕소 시트의 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 적층 육방정계 질화붕소 시트를 포함한 기판 구조체의 제조 공정을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
육방정계 질화붕소(h-BN)는 평면 육방정계 결정 구조에 교대로 위치한 붕소 원자와 질소 원자로 이루어진다. h-BN의 층간 구조는 인접하여 있는 붕소 원자와 질소 원자가 두 원자의 극성으로 인하여 서로 중첩되는 구조 즉, AB 스택킹이다. 그래파이트와 달리 h-BN은 산화성 분위기에 매우 비활성이다.
박리된 그래핀 나노시트와 마찬가지로 단일층 또는 수층의 h-BN은 벌크 h-BN에 비하여 독특한 기계적, 열적 및 전기적 특성을 제공할 수 있다. 박리된 h-BN 시트는 우수한 열적 특성을 가지지만 전기절연성이다.
얇은 h-BN 시트를 형성하는 방법은 금속 표면에 h-BN을 화학증착, 미세역학적 쪼개짐(micromechanical cleavage) 및 초음파 처리하는 것을 포함한다. 화학증착법으로 생성된 2차원 h-BN 나노구조물은 금속 표면상에 지지되고, 코팅 및 복합체와 같은 응용을 위한 자유 지지(free-standing) 형태로는 이용할 수 없다. h-BN 분말에 접착 테이프를 가한 다음 그 테이프를 약 300nm 두께의 실리콘 옥사이드 기판에 부착시켜, h-BN 분말 또는 단결정으로부터 미세역학적 쪼개짐을 달성할 수는 있으나, 이 경우 단지 소량의 수층 h-BN 시트를 기판상에 얻을 수 있다. 공액 폴리머(m-페닐렌비닐렌-co-2,5-딕톡시-p-페닐렌비닐렌) 존재하에 1,2-디클로로에탄에서 h-BN 단결정을 초음파 처리하여 수층의 h-BN을 얻을 수 있으나, 자유 지지 단일층 h-BN은 얻어지지 않는다. 계면활성제 없이 극성 유기용매 즉 N,N-디메틸포름아미드에서 h-BN 분말을 초음파 처리하면 마찬가지로 수층의 h-BN이 얻어지나 단일층의 h-BN은 얻기가 곤란하다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 육방정계 질화붕소; 및 상기 질화붕소에 결합된 이온성 작용기를 포함하는 육방정계 질화붕소 시트가 제공된다.
본 명세서에서 "육방정계 질화 붕소" 또는"h-BN"은 임의의 고체 형태 또는 결정 크기의 화합물을 의미한다. h-BN의 대표적인 형태는 분말 또는 단결정을 포함하며, 이에 제한되는 것은 아니다. h-BN 분말의 대표적인 결정 크기는 수 나노미터 내지 수십 마이크로미터이고, h-BN 단결정의 경우 수 밀리미터까지일 수 있다. h-BN 분말은 시판되는 것을 구입할 수 있다. h-BN 화합물은 구입한대로 사용하거나, 직접 볼 밀링 또는 용매중에서의 초음파처리에 의해 기계적으로 파쇄하여 사용할 수 있다. h-BN 화합물은 유기 작용기, 무기기 또는 금속 또는 금속 산화물 나노 입자와 같은 모이어티를 미리 부가한 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 육방정계 질화붕소 시트는 두께가 0.34 내지 100nm 일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 이온성 작용기는 질화붕소의 붕소 원자에 결합될 수 있다.
상기 육방정계 질화붕소 시트는 이온성 작용기의 존재로 인해 나노 크기의 두께를 갖는 시트 형태로 안정적으로 존재할 수 있게 된다. 상기 시트는 면적이 수십 제곱나노미터 내지 수백 제곱마이크로미터일 수 있다.
상기 이온성 작용기가 질화붕소에 결합됨으로써 인접한 질화붕소 시트간 전기적 반발력에 의해, 분산액 중에서 단일층 내지 수층, 예를 들어 1층 내지 300층, 1층 내지 100층의 층상 구조를 가질 수 있으며, 주로 단일층으로 안정하게 존재할 수 있게 된다.
상기 이온성 작용기는 -O-, -NH3 +, -COO-, -CONH3 + 및 -SO3 - 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
상기 육방정계 질화붕소 시트는 염 분산액 상태로 존재할 수 있다. 즉, 질화붕소에 결합된 이온성 작용기와 염을 형성할 수 있는, 산성 또는 염기성 용액의 반대 이온과, 예를 들어, O-H+, NH3 +Cl-, COO-H+, SO3 -H+, CONH3 +Cl-의 염의 분산액 상태로 존재할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 육방정계 질화붕소 시트는 질화붕소에 이온성 작용기가 결합되어 있어 종래의 극성 작용기가 단순히 결합되어 있는 경우와 달리, 전하를 띤 기판과 이와 반대 극성의 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트간 정전기적 인력이 작용하고, 한편으로는 인접한 질화붕소 시트간에는 정전기적 반발력이 작용하므로 단일층 내지 수 층의 질화붕소 시트를 제조하기가 훨씬 더 용이하다. 또한 이온성 작용기가 결합된 육방정계 질화붕소 시트는 염 분산액 상태로 안정하게 존재하므로 다층의 질화붕소 시트가 적층된 다층 구조를 포함하는 멤브레인을 제조하기가 용이하다.
본 발명의 일 구현예에 따른 육방정계 질화붕소 시트는 육방정계 질화붕소를 반응기에 도입하는 단계; 상기 육방정계 질화붕소에 작용기를 도입하는 단계; 상기 작용기가 도입된 육방정계 질화붕소를 산성 또는 염기성 용액에 분산시키는 단계; 및 상기 분산액으로부터 이온성 작용기가 결합된 육방정계 질화붕소를 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
상기 작용기로는 ??OH, -COOH, -CONH2, -NH2, 또는 -SO3H를 예로 들 수 있다.
상기 육방정계 질화붕소에 작용기를 도입하는 단계는 예를 들어 반응기, 예를 들어 오토클레이브에 들어 있는 벌크 육방정계 질화붕소에, 작용기를 제공하는 원료 가스를 도입하여 행해질 수 있는데, 이 때 반응기의 온도를 80 내지 300℃로 하고 원료 가스는 H2O2, NH3 및 N2H4중에서 선택된 1종 이상을 상기 육방정계 질화붕소 무게에 대하여 1: 1 내지 100의 무게비로 도입할 수 있다.
상기 작용기가 도입된 육방정계 질화붕소를 산성 또는 염기성 용액에 분산시키게 되면 상기 작용기가 이온화되어, 이온성 작용기가 결합된 육방정계 질화붕소가 분산된 분산액을 얻을 수 있게 된다.
상기 육방정계 질화붕소에 도입된 작용기의 종류에 따라 산성 용액을 사용할지 염기성 용액을 사용할지 여부가 결정될 수 있다. 즉, 상기 산성 또는 염기성 용액은 상기 작용기를 양이온 또는 음이온의 형태가 되도록 하는 작용을 한다.
상기 산성 또는 염기성 용액은 HCl, NaH, HBr, NaBH4 및 NaOH중에서 선택된 1종 이상의 수용액일 수 있다.
도 3에는 본 발명의 일 구현예에 따른 육방정계 질화붕소 시트의 제조방법을개략적으로 나타내었다.
도 3에서 보듯이, 작용기(R1)가 결합된 육방정계 질화붕소가 염 반응을 통해 이온성 작용기(R2)가 결합된 육방정계 질화붕소가 얻어진다. 여기서 R1은 NH2, COOH, OH, SO3H 또는 CONH2일 수 있으며, 이 경우에 R2는 각각 NH3 +, COO-, O-, SO3 - 또는 CONH3 +일 수 있다.
상기 분산액으로부터 이온성 작용기가 결합된 육방정계 질화붕소를 회수하여육방정계 질화붕소 시트를 얻을 수 있다.
상기 방법에서 산성 또는 염기성 용액은 육방정계 질화붕소 무게 대비 1: 1 내지 100의 산 또는 염기를 포함하는 양으로 사용될 수 있다.
상기와 같은 방법으로 회수한 육방정계 질화붕소 시트는 열 분산성 유전 코팅, 스핀트로닉스(spintronics), 폴리머 또는 세라믹 복합체에서 열전도성이지만 전기절연성인 충전제로 사용될 수 있다. 즉, 코팅, 자유 지지 필름, 화이버, 포옴, 성형품, 접착제 및 섬유 보강 복합체 등으로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 전하가 인가된 기판; 및 상기 기판과 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트를 포함하는 기판 구조체가 제공된다.
상기 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트는 육방정계 질화붕소; 및 상기 질화붕소에 결합된 이온성 작용기를 포함할 수 있다.
상기 이온성 작용기는 -O-, -NH3 +, -COO-, -CONH3 + 및 -SO3 - 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 시트는 1층 내지 100층의 층상 구조일수 있다. 예를 들어, 상기 시트는 층상 조립법(layer-by-layer)에 의해 형성된 다층의 층상 구조일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 기판 구조체는 기판에 전하를 인가하는 단계; 상기 기판을 상기 기판에 인가된 전하와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트의 분산액에 침지하는 단계; 및 상기 분산액으로부터 질화붕소 시트가 결합된 기판을 회수하는 단계를 포함하는 방법으로 제조될 수 있다.
즉, 기판에 전하를 인가한 다음, 상기 기판을 상기 기판에 인가된 전하와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트의 분산액에 침지하여, 정전기적 인력에 의해 이온성 작용기가 결합된 육방정계 질화붕소 시트가 기판에 결합되도록 한 다음, 상기 기판을 상기 분산액으로부터 제거함으로써 얻어질 수 있다. 이와 같은 방법으로 그래핀상에 육방정계 질화붕소 시트를 적층할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 구현예에 따른 기판 구조체는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트의 분산액을 폴리머 위에 로딩한 후 예를 들어 1000rpm에서 60초동안 스핀 코팅하여 기판상에 육방정계 질화붕소 시트를 적층하여 얻을 수도 있다.
또한, 상기 기판 구조체의 제조 방법은 상기 회수한 기판을 상기 기판에 결합된 질화붕소 시트와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트의 분산액에 침지하는 단계; 및 상기 분산액으로부터 상기 질화붕소 시트가 적층된 기판을 회수하는 단계를 반복하여 다층의 질화붕소 시트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
즉, 기판에 결합된 질화붕소 시트와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트의 분산액에 상기 질화붕소 시트가 결합된 기판을 침지하는 단계; 및 상기 분산액으로부터 질화붕소 시트가 적층되어 결합된 기판을 회수하는 단계를 반복함으로써 기판상에 원하는 수만큼의 질화붕소 시트가 적층된 기판 구조체를 제조할 수 있다. 도 4에는 본 발명의 일 구현예에 따른 육방정계 질화붕소 시트를 포함하는 기판 구조체의 제조 공정을 개략적으로 나타내었다. 도 4에서 보듯이, 전하가 인가된 기판상에 상기 전하와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트, 상기 질화붕소 시트에 인가된 전하와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트, 상기 질화붕소 시트에 인가된 전하와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트, 및 추가적으로 상기 질화붕소 시트에 인가된 전하와 반대 극성을 갖는 폴리머를 적층하여 기판 구조체를 형성할 수 있다.
예를 들어, PDAD 또는 PAH와 같은 양 전하를 띤 전해질을 사용하여 (+) 전하를 기판 위에 형성한다. 상기 대전된 기판을 음이온성 작용기가 결합된 질화붕소가 분산된 분산액에 일정 시간 예를 들어 10분 동안 침지한 다음 상기 기판을 상기 분산액으로부터 꺼낸다. 상기 과정을 반복하여 다층의 질화붕소 시트가 적층된 다층 구조를 얻고, 상기 다층 구조의 질화붕소 시트에 인가된 전하와 반대 극성을 갖는 폴리머를 적층하여 기판 구조체를 형성할 수 있다.
또한, PSS 또는 PAA와 같은 음 전하를 띤 전해질을 사용하여 (-) 전하를 기판 위에 형성한다. 상기 대전된 기판을 양이온성 작용기가 결합된 질화붕소가 분산된 분산액에 일정 시간 예를 들어 10분 동안 침지한 다음 상기 기판을 상기 분산액으로부터 꺼낸다. 상기 과정을 반복하여 다층의 질화붕소 시트가 적층된 다층 구조를 얻고, 상기 다층 구조의 질화붕소 시트에 인가된 전하와 반대 극성을 갖는 폴리머를 적층하여 기판 구조체를 형성할 수 있다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: -O- 이온성 작용기가 결합된 질화붕소의 제조
벌크 육방정계 질화붕소(구입처 Industrial Supply, Inc.) 100mg과 30% H2O2 용액 10ml를 오토클레이브에 넣고 상기 오토클레이브를 100℃로 승온시킨 다음 12시간 이상 반응시킨다. 반응이 완결되면 여과를 통해 H2O2 용액으로부터 -OH 작용기가 붙은 h-BN을 수득한다.
상기 반응 결과물과 NaOH 100mg을 용매 H2O에 넣고 초음파 처리(sonication)하여 h-BN의 -O-Na+ 염 분산액을 제조할 수 있다. 상기 분산액은 틴들 현상을 나타내었다.
실시예 2: -NH3 + 이온성 작용기가 결합된 육방정계 질화붕소의 제조
h-BN 100mg을 마이크로웨이브 플라즈마 챔버내에 로딩한 다음 10sccm의 NH3를 흘리고 200W의 파워를 주어 실온에서 10분동안 처리한다. 반응이 완료되면 작용기가 붙은 h-BN을 수득한다.
다른 방법으로는 h-BN 100mg과 N2H4 용액 10ml를 오토클레이브에 넣고 상기 오토클레이브를 100℃로 승온시킨 다음 12시간 이상 반응시킨다. 반응이 완결되면 여과를 통해 N2H4 용액으로부터 -NH2 작용기가 붙은 h-BN을 수득한다.
상기 반응 결과물을 H2O에 넣고 여기에 HCl 100ml를 첨가한 다음 1시간동안 초음파 처리하여 h-BN의 NH3 +Cl- 염 분산액을 제조할 수 있다.
실시예 3: -COO- 이온성 작용기가 결합된 육방정계 질화붕소의 제조
플라스크에서 h-BN 100mg을 THF에 분산시킨 뒤 글루타르산 아실 퍼옥사이드 (HOOC-(CH2)n-C=OO-OO=C-(CH2)n-COOH) 100ml를 주입하고 12시간동안 80℃에서 가열한다. 반응 중 CO2가 제거되고 여과를 통해 -(CH2)nCOOH가 도입된 h-BN을 수득한다.
상기 결과물 100mg을 물에 분산시킨 후 NaOH 100mg을 넣어 COO-Na+ 염 분산액을 제조할 수 있다.
실시예 4: -CONH3 + 이온성 작용기가 결합된 육방정계 질화붕소의 제조
상기 제조예 3에서 얻은 COOH를 가진 h-BN 100mg을 플라스크에 넣고 THF에 분산시킨다. 0℃에서 SOCl3 1ml를 넣고 상온까지 올린 다음 2시간 반응시킨다. 여과를 통해 -COCl 작용기가 결합된 h-BN을 수득한 다음 다시 이것을 THF에 분산시키고 NH3 가스 10ml를 용액중에 버블링한 다음 상온에서 12시간 반응시킨 다음 여과하여 CONH2 작용기가 붙은 h-BN을 수득한다.
상기 결과물을 H2O에 넣고 HCl 100ml를 첨가한 다음 1시간동안 초음파처리하여 CONH3 +Cl-의 염 분산액을 제조할 수 있다.
비교예 1: 질화붕소 분산액
벌크 h-BN 파우더 100mg과 옥타데실아민(ODA: octadecylamine) 1g을 바이얼에 넣고 팁(tip) 소닉을 이용하여 1시간 초음파 처리하였다. 5000rpm으로 원심분리하여 침전된 부분을 제거하고 상층부분을 취하였다.
상기 실시예 2 및 비교예 1의 분산액의 XRD 분석을 하였으며 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5에서 보듯이, 이온성 작용기가 결합된 h-BN의 경우 층 간격(d002)이 약간 증가하였으며, 층 두께(Lc, c축 두께)는 감소하였음을 알 수 있다.
실시예 2에서 제조한 염 분산액에 음 전하를 띤 기판을 침지한 다음 기판을 꺼내어 상기 기판 위에 이온성 작용기를 갖는 h-BN 시트를 얻었다.
도 6에는 상기 시트의 SEM 및 TEM 분석 사진이다. 도 6a는 이온성 작용기 함유 질화붕소 나노시트의 SEM 이미지이고, 도 6b는 2-4층 두께의 h-BN 나노시트의 TEM 이미지이다.

Claims (12)

  1. 육방정계 질화붕소; 및
    상기 질화붕소에 결합된 이온성 작용기를 포함하며,
    상기 이온성 작용기는 -O-, -NH3 +, -COO-, -CONH3 + 및 -SO3 - 중에서 선택된 1종 이상인, 육방정계 질화붕소 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이온성 작용기는 상기 질화붕소의 붕소 원자에 결합된 육방정계 질화붕소 시트.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시트는 1층 내지 100층의 층상 구조인 육방정계 질화붕소 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시트는 두께가 0.34 내지 300nm인 육방정계 질화붕소 시트.
  6. 전하가 인가된 기판; 및
    상기 기판과 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트를 포함하며,
    상기 이온성 작용기는 -O-, -NH3 +, -COO-, -CONH3 + 및 -SO3 - 중에서 선택된 1종 이상인, 기판 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트는 육방정계 질화붕소; 및 상기 질화붕소에 결합된 이온성 작용기를 포함하는 기판 구조체.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 시트는 1층 내지 100층의 층상 구조인 기판 구조체.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시트는 층상 조립법(layer-by-layer)에 의해 형성된 다층의 층상 구조인 기판 구조체.
  11. 기판에 전하를 인가하는 단계;
    상기 기판을 상기 기판에 인가된 전하와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트의 분산액에 침지하는 단계; 및
    상기 분산액으로부터 질화붕소 시트가 결합된 기판을 회수하는 단계를 포함하며,
    상기 이온성 작용기는 -O-, -NH3 +, -COO-, -CONH3 + 및 -SO3 - 중에서 선택된 1종 이상인, 기판 구조체를 형성하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 회수한 기판을 상기 기판에 결합된 질화붕소 시트와 반대 극성을 갖는 이온성 작용기가 결합된 질화붕소 시트의 분산액에 침지하는 단계; 및
    상기 분산액으로부터 상기 질화붕소 시트가 적층된 기판을 회수하는 단계를 반복하여 다층의 질화붕소 시트를 형성하는 단계를 포함하는 기판 구조체를 형성하는 방법.
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