KR20110057989A - 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체 및 그 제조방법 - Google Patents

그래핀과 나노구조체의 복합 구조체 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20110057989A
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이은경
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김병성
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Abstract

그래핀과 나노구조체의 복합 구조체 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 복합 구조체는 그래핀(graphene)과, 이 그래핀 상에 형성되며 1차원 형상을 가지는 적어도 하나의 나노구조체;를 포함한다.

Description

그래핀과 나노구조체의 복합 구조체 및 그 제조방법{Composite structure of graphene and nanostructure and method of manufacturing the same}
그래핀과 나노구조체의 복합 구조체에 관한 것으로, 구체적으로, 2차원 형상의 그래핀과 1차원 형상의 나노구조체의 복합 구조체 및 이 복합 구조체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
탄소나노튜브가 1990년대 이후부터 각광을 받아 오고 있으나, 최근에는 판상 구조의 그래핀(graphene)이 많은 주목을 받고 있다. 그래핀은 탄소원자들이 2차원적으로 배열된 수 nm 두께의 박막 물질로서, 그 내부에서 전하가 제로 유효 질량 입자(zero effective mass particle)로 작용하기 때문에 매우 높은 전기전도도를 가지며, 또한 높은 열전도도, 탄성 등을 가진다. 따라서, 그래핀이 연구된 이후로 그래핀에 대한 많은 특성 연구가 진행되고 있고, 또한 다양한 용용 분야도 연구되고 있다. 이러한 그래핀은 높은 전기전도도 및 탄성 특성으로 인해 투명하고 플렉서블(flexible)한 소자에 적용하기가 적합하다.
2차원 형상의 그래핀과 1차원 형상의 나노구조체의 복합 구조체 및 이 복합 구조체를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 측면에 있어서,
그래핀(graphene); 및
상기 그래핀 상에 형성되며, 1차원 형상을 가지는 적어도 하나의 나노구조체;를 포함하는 복합 구조체가 제공된다.
상기 적어도 하나의 나노구조체는 상기 그래핀과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 상기 그래핀에 대하여 수직 또는 경사지게 배치될 수 있다.
상기 나노구조체는 나노와이어(nanowire), 나노튜브(nanotube) 또는 나노로드(nanorod)를 포함할 수 있다.
상기 나노구조체는 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 및 금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질로 이루어질 수 있다.
상기 나노구조체는 반경 방향에 따른 이종 구조(heterostructure) 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 나노구조체는 도전성 불순물로 도핑될 수 있다.
상기 복합 구조체는 상기 그래핀이 마련되는 기판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 그래핀; 및
상기 제1 그래핀과 상기 제2 그래핀 사이에 형성되며, 1차원 형상을 가지는 적어도 하나의 나노구조체;를 포함하는 복합 구조체가 제공된다.
상기 적어도 하나의 그래핀은 상기 제1 및 2 그래핀과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 상기 제1 및 제2 그래핀에 대하여 수직 또는 경사지게 배치될 수 있다. 상기 나노구조체들 사이에는 충진 물질로 채워질 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 있어서,
기판을 준비하는 단계;
상기 기판 상에 그래핀을 마련하는 단계; 및
상기 그래핀 상에 1차원 형상을 가지는 적어도 하나의 나노구조체를 성장 형성시키는 단계;를 포함하는 복합 구조체의 제조방법이 제공된다.
상기 적어도 하나의 나노구조체는 상기 기판으로부터 성장 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 기판을 준비한 다음, 상기 기판을 표면 처리하는 단계가 더 포함될 수 있다.
상기 그래핀을 마련한 다음, 상기 그래핀 상에 촉매 금속층을 형성하는 단계가 더 포함될 수 있다. 이 경우, 상기 적어도 하나의 나노구조체는 상기 촉매 금속층으로부터 성장 형성될 수 있다.
높은 전기전도도를 가지는 2차원 형상의 그래핀 상에 1차원 형상의 나노구조 체를 형성함으로써 3차원 형상의 복합 구조체를 구현할 수 있으며, 이러한 복합 구조체는 논리 소자, 메모리 소자, 플렉서블 및 스트레쳐블 소자(flexible and stretchable device) 등과 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체를 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예 따른 복합 구조체(100)는 그래핀(graphene,120)과, 상기 그래핀(120) 상에 형성되는 나노구조체(110)를 포함한다. 상기 그래핀(120)은 탄소원자들이 2차원적으로 배열된 수 nm 두께의 박막 물질로서 판상 구조를 가지고 있다. 이러한 그래핀(120)은 그 내부에서 전하가 제로 유효 질량 입자(zero effective mass particle)로 작용하기 때문에 매우 높은 전기전도도를 가지며, 이외에도 탄성, 높은 열전도도 등을 가진다. 이러한 그래핀(120)은 후술하는 바와 같이 기판(도 8의 530, 도 10의 630) 상에 마련될 수도 있다.
상기 그래핀(120) 상에 형성되는 나노구조체(110)는 1차원 형상을 가지는 것으로, 예를 들면 나노와이어(nanowire), 나노로드(nanorod) 또는 나노튜브(nanotube) 등이 될 수 있다. 이러한 1차원 형상의 나노구조체(110)는 그래핀(120)과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 그래핀(120)에 대하여 수직으로 또는 일정한 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 상기 1차원 형상의 나노구조체(110)는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 나노구조체(110)는 C, Si, Ge 등과 같은 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 또는 Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 ZnO 등과 같은 산화물 반도체, 질화물 반도체 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 나노구조체(110)는 서로 다른 성분을 가지는 물질이 결합된 이종구조(heterostructure), 예를 들면, 반경 방향에 따른 이종 구조 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가질 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 나노구조체의 변형예를 도시한 것이다. 도 2에는 반경 방향에 따른 이종구조를 가지는 나노구조체(111)가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 상기 나노구조체(111)는 코어(core)부(111a)와, 상기 코어부(111a)를 둘러싸도록 형성되는 셸(shell)부(111b)를 포함한다. 여기서, 상기 코어부(111a) 및 셸부(111b)는 예를 들면, Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 또는 Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 코어부(111a) 및 셸부(111b)는 예를 들면, p형 또는 n형 물질을 포함하는 도전성 불순물로 도핑될 수 있다.
도 3는 도 1에 도시된 나노구조체의 다른 변형예를 도시한 것이다. 도 3에는 길이방향에 따른 이종구조를 가지는 나노구조체(112)가 도시되어 있다. 도 3을 참조하면, 상기 나노구조체(112)는 선형의 제1 및 제2 나노구조체(112a,112b)를 포함 한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 나노구조체(112a,112b)는 전술한 바와 같이, 예를 들면, Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 또는 Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 그리고, 제1 및 제2 나노구조체(112a,112b)는 예를 들면, p형 또는 n형 물질을 포함하는 도전성 불순물로 도핑될 수 있다.
본 실시예에서는 복합 구조체(100)가 2차원 형상의 그래핀(120)과 이 그래핀 위에 마련되는 1차원 형상의 나노구조체(110)를 포함한다. 이러한 복합 구조체(100)에서는 높은 전기전도성을 가지는 그래핀(120)을 통해 전달된 전하들이 1차원 형상의 나노구조체(110)를 따라 이동하거나, 또는 나노구조체(110)를 통해 전달된 전하들이 그래핀(120)을 통해 빠르게 이동할 수 있다. 따라서, 이러한 그래핀(120)과 나노구조체(110)의 복합 구조체(100)는 논리 소자, 메모리 소자, 슈퍼캐퍼시터(supercapacitor), 센서, 광소자, 에너지 소자, 투명 디스플레이 소자 등과 같이 다양한 분야에 응용될 수 있다. 또한, 플렉서블하고 강도가 높은 그래핀(120)이 나노와이어 등과 같은 나노구조체(110)와 결합함으로써 제작된 복합 구조체(100)는 플렉서블하고 스트레쳐블한 소자(flexible and stretchable device)를 구현하는데 유용하게 적용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체를 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 구조체(300)는 그래핀(320)과, 상기 그래핀(320) 상에 형성되는 복수의 나노구조체(310)를 포함한다. 도 4에는 3개 의 나노구조체(310)가 그래핀(320) 상에 형성되는 경우가 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 상기 그래핀(320) 상에 2개 또는 4개 이상의 나노구조체(310)가 형성될 수도 있다. 상기 나노구조체들(310) 각각은 1차원 형상을 가지며, 예를 들면 나노와이어, 나노로드 또는 나노튜브 등이 될 수 있다. 이러한 나노구조체들(310)은 그래핀과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 그래핀(320)에 대하여 수직으로 또는 일정한 각도로 경사지게 배치될 수 있다.
상기 나노구조체(310)는 전술한 바와 같이, 예를 들면, Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 또는 Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 ZnO 등과 같은 산화물 반도체, 질화물 반도체 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 나노구조체(310)는 서로 다른 성분을 가지는 물질이 결합된 이종구조, 예를 들면, 반경 방향에 따른 이종 구조 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 나노구조체(310)는 도전성 불순물로 도핑될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체를 도시한 것이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점을 중심으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 복합 구조체(400)는 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 그래핀(421,422)과, 상기 제1 및 제2 그래핀(421,422) 사이에 형성되는 복수의 나노구조체(410)를 포함한다. 한편, 상기 제1 및 제2 그래핀(421,422) 사이에 형성되는 나노구조체들(410)의 개수는 다양하게 변형될 수 있 으며, 상기 제1 및 제2 그래핀(421,422) 사이에 하나의 나노구조체(410)가 형성될 수도 있다.
상기 나노구조체들(410) 각각은 1차원 형상을 가지며, 예를 들면 나노와이어, 나노로드 또는 나노튜브 등이 될 수 있다. 이러한 나노구조체들(410) 각각은 제1 및 제2 그래핀(421,422)과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 제1 및 제2 그래핀(421,422)에 대하여 수직으로 또는 일정한 각도로 경사지게 배치될 수 있다. 상기 나노구조체들(410)은 서로 이격되게 배치될 수 있으며, 이러한 나노구조체들(410) 사이에는 예를 들면 절연물질 등과 같은 충진물질(미도시)로 채워질 수 있다. 하지만, 상기 나노구조체들(410) 사이에 충진 물질이 채워지지 않을 수도 있다.
상기 나노구조체(410)는 전술한 바와 같이, 예를 들면, Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 또는 Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 ZnO 등과 같은 산화물 반도체, 질화물 반도체 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 나노구조체(410)는 서로 다른 성분을 가지는 물질이 결합된 이종구조, 예를 들면, 반경 방향에 따른 이종 구조 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 나노구조체(410)는 도전성 불순물로 도핑될 수 있다.
본 실시예에 따른 복합 구조체(400)에서는 적어도 하나의 나노구조체(410)의 양단에 제1 및 제2 그래핀(421,422)이 마련된다. 이러한 복합 구조체(400)는 다양 한 분야에 플렉서블하고 스트레쳐블한 투명 소자로서 유용하게 적용될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 6을 참조하면, 먼저 기판(530)을 준비한다. 상기 기판(530)으로는 예를 들면, 실리콘 기판 또는 글라스 기판이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 다양한 재질의 기판이 사용될 수 있다. 이어서, 상기 기판(530)의 상면에 그래핀(520)을 마련한다. 상기 그래핀(520)은 탄소원자들이 2차원적으로 배열된 수 nm 두께의 박막 물질로서 판상 구조를 가지고 있다.
도 7을 참조하면, 상기 그래핀(520)의 상면에 금속 촉매층(540)을 형성한다. 이러한 금속 촉매층(540)은 후술하는 1차원 형상의 나노구조체들(510)을 성장시키기 위한 시드층(seed layer)의 역할을 한다. 따라서, 상기 금속 촉매층(540)을 이루는 물질은 성장시키고자 하는 나노구조체(510)의 물질에 의해 정해진다. 한편, 상기 금속 촉매층(540)을 형성한 다음, 이 금속 촉매층(540)을 패터닝하는 단계가 더 포함될 수 있다. 이와 같이, 금속 촉매층(540)을 패터닝하게 되면 성장되는 나노구조체들(510)의 밀도 및 사이즈 등을 조절할 수 있다.
도 8을 참조하면, 상기 금속 촉매층(540)으로부터 1차원 형상의 나노구조체들(510)을 성장시킨다. 상기 나노구조체(510)는 나노와이어, 나노튜브 또는 나노로드 등이 될 수 있다. 이러한 나노구조체들(510)의 성장은 화학기상증착법(CVD; chemical vapor deposition) 등과 같은 건식법(dry process) 또는 소정 용액 속에서 나노구조체들(510)을 성장시키는 습식법(wet process)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 성장 공정을 통하여 상기 그래핀(520) 상에 1차원 형상의 나노구조체들(510)이 형성됨으로써 그래핀(520)과 나노구조체(510)의 복합 구조체가 완성된다. 여기서, 상기 나노구조체들(510)은 기판(530)에 대하여 수직으로 또는 일정한 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 금속 촉매층(540)으로부터 성장되는 나노구조체들(510)의 개수는 다양한 변형이 가능하다.
상기 나노구조체(510)는 C, Si, Ge 등과 같은 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 또는 Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 ZnO 등과 같은 산화물 반도체, 질화물 반도체 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 나노구조체(510)는 동일한 물질로 이루어진 동종 구조 뿐만아니라 서로 다른 물질이 결합된 이종 구조를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 나노구조체(510)는 반경 방향에 따른 이종 구조 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 이종 구조를 가지는 나노구조체(510)도 전술한 바와 같이 예를 들면, Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 또는 Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 그리고, 이 경우 상기 나노구조체(510)는 도전성 불순물로 도핑될 수 있다.
한편, 이후의 공정에서 도 8에 도시된 결과물로부터 상기 기판(530)은 제거될 수 있다. 그러나, 상기 기판(530)이 제거되지 않고 복합 구조체를 구성할 수도 있다. 그리고, 도 8에 도시된 나노구조체들(510)의 상단면에 그래핀(미도시)을 추 가로 부착시키면 도 5에 도시된 제1 및 제2 그래핀(421,422)과 나노구조체들(410)로 구성된 복합 구조체(400)를 형성할 수 있다.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 9를 참조하면, 먼저 기판(630)을 준비한다. 상기 기판(630)으로는 예를 들면 실리콘 기판, 게르마늄 기판, 글라스 기판 또는 플라스틱 기판 등이 사용될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 그리고, 상기 기판(630)을 표면 처리하는 단계가 더 수행될 수 있다. 이러한 표면 처리 공정에 의해 상기 기판(630)의 상면에는 후술하는 나노구조체들(610)의 성장을 위한 시드층(미도시)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 기판(630)이 실리콘 기판인 경우에는 상기 기판(630)을 표면 처리하게 되면, 상기 기판(630)의 상면에는 실리콘 나노구조체 형성을 위한 시드층이 형성될 수 있다. 그리고, 상기 기판(630)이 게르마늄 기판인 경우에는 상기 기판(630)을 표면 처리하게 되면, 상기 기판(630)의 상면에는 게르마늄 나노구조체 형성을 위한 시드층이 형성될 수 있다. 한편, 상기 기판(630)을 표면처리하지 않는 경우에도 나노구조체의 형성이 가능하다. 예를 들면, 상기 기판(630)이 글라스 기판, 플라스틱 기판 등인 경우에는 상기 기판(630)의 표면처리 없이 상기 기판(630) 상에 예를 들어 ZnO 나노구조체를 성장시키는 것이 가능하다. 이어서, 상기 기판(630)의 상면에 그래핀(620)을 마련한다.
도 10을 참조하면, 상기 기판(630)으로부터 1차원 형상의 나노구조체들(610)을 성장시킨다. 여기서, 상기 나노구조체(610)는 나노와이어, 나노튜브 또는 나노 로드 등을 포함할 수 있다. 이러한 나노구조체들(610)의 성장은 전술한 바와 같이 건식법 또는 습식법에 의해 수행될 수 있다. 이러한 성장 공정을 통하여 상기 그래핀 상에는 1차원 형상의 나노구조체들(610)이 형성됨으로써 그래핀(620)과 나노구조체(610)의 복합 구조체가 완성된다. 여기서, 상기 나노구조체들(610)은 기판(630)에 대하여 수직으로 또는 일정한 각도로 경사지게 형성될 수 있다. 그리고, 상기 기판(630)으로부터 성장되는 나노구조체들(610)의 개수는 다양하게 변형될 수 있다.
상기 나노구조체(610)는 예를 들면, Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체 또는 Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체 등으로 이루어질 수 있으며, 이외에도 ZnO 등과 같은 산화물 반도체, 질화물 반도체 또는 금속으로 이루어질 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 나노구조체(610)는 동일한 물질로 이루어진 동종 구조 뿐만아니라 서로 다른 물질이 결합된 이종 구조를 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 나노구조체(610)는 반경 방향에 따른 이종 구조 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 이 경우 상기 나노구조체(610)는 도전성 불순물로 도핑될 수 있다.
한편, 이후의 공정에서 도 10에 도시된 결과물로부터 상기 기판(630)은 제거될 수 있다. 그러나, 상기 기판(630)은 제거되지 않고 복합 구조체를 구성할 수도 있다. 그리고, 도 10에 도시된 나노구조체들(610)의 상단면에 그래핀(미도시)을 추가로 부착시키면 도 5에 도시된 제1 및 제2 그래핀(421,422)과 나노구조체들(410) 로 구성된 복합 구조체(400)를 형성할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합구조체를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 나노구조체의 변형예를 도시한 것이다.
도 3은 도 1에 도시된 나노구조체의 다른 변형예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합구조체를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합구조체를 도시한 사시도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합구조체의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀과 나노구조체의 복합구조체의 제조방법을 설명하기 위한 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100,300,400 ... 그래핀과 나노구조체의 복합 구조체
110,111,112,310,410,510,610... 1차원 형상의 나노구조체
120,320,520,620... 그래핀
421... 제1 그래핀 422... 제2 그래핀
530,630... 기판 540... 촉매 금속층

Claims (24)

  1. 그래핀(graphene); 및
    상기 그래핀 상에 형성되며, 1차원 형상을 가지는 적어도 하나의 나노구조체;를 포함하는 복합 구조체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나노구조체는 상기 그래핀과 전기적으로 연결되도록 형성되며, 상기 그래핀에 대하여 수직 또는 경사지게 배치되는 복합 구조체.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 나노와이어(nanowire), 나노튜브(nanotube) 또는 나노로드(nanorod)를 포함하는 복합 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 및 금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질로 이루어진 복합 구조체.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 반경 방향에 따른 이종 구조(heterostructure) 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가지는 복합 구조체.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 및 금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질로 이루어진 복합 구조체.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 도전성 불순물로 도핑된 복합 구조체.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀이 마련되는 기판을 더 포함하는 복합 구조체.
  9. 서로 이격되게 배치되는 제1 및 제2 그래핀; 및
    상기 제1 그래핀과 상기 제2 그래핀 사이에 형성되며, 1차원 형상을 가지는 적어도 하나의 나노구조체;를 포함하는 복합 구조체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 그래핀은 상기 제1 및 2 그래핀과 전기적으로 연결되도 록 형성되며, 상기 제1 및 제2 그래핀에 대하여 수직 또는 경사지게 배치되는 복합 구조체.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 나노구조체들 사이에는 충진 물질로 채워지는 복합 구조체.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 및 금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질로 이루어진 복합 구조체.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 반경 방향에 따른 이종 구조 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가지는 복합 구조체.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 도전성 불순물로 도핑된 복합 구조체.
  15. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판 상에 그래핀을 마련하는 단계; 및
    상기 그래핀 상에 1차원 형상을 가지는 적어도 하나의 나노구조체를 성장 형성시키는 단계;를 포함하는 복합 구조체의 제조방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나노구조체는 상기 기판에 대하여 수직 또는 경사지게 성장 형성되는 복합 구조체의 제조방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나노구조체는 상기 기판으로부터 성장 형성되는 복합 구조체의 제조방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판을 준비한 다음, 상기 기판을 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 복합 구조체의 제조방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 그래핀을 마련한 다음, 상기 그래핀 상에 촉매 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 복합 구조체의 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 나노구조체는 상기 촉매 금속층으로부터 성장 형성되는 복합 구조체의 제조방법.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 및 금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질로 이루어진 복합 구조체의 제조방법.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 반경 방향에 따른 이종 구조(heterostructure) 또는 길이 방향에 따른 이종 구조를 가지도록 형성되는 복합 구조체의 제조방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 Ⅳ족 반도체, Ⅲ-Ⅴ족 반도체, Ⅱ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅵ족 반도체, Ⅳ-Ⅴ-Ⅵ족 반도체, 산화물 반도체, 질화물 반도체 및 금속으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나의 물질로 이루어진 복합 구조체의 제조방법.
  24. 제 22 항에 있어서,
    상기 나노구조체는 도전성 불순물로 도핑되도록 형성되는 복합 구조체의 제조방법.
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