KR20110122524A - 그래핀 시트 제조 방법 - Google Patents

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KR20110122524A
KR20110122524A KR1020100042082A KR20100042082A KR20110122524A KR 20110122524 A KR20110122524 A KR 20110122524A KR 1020100042082 A KR1020100042082 A KR 1020100042082A KR 20100042082 A KR20100042082 A KR 20100042082A KR 20110122524 A KR20110122524 A KR 20110122524A
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삼성테크윈 주식회사
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Abstract

본 발명은 그래핀 시트 제조 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 양쪽면에 촉매 금속층이 구비된 베이스 부재를 준비하는 단계와, 촉매 금속층 상에 각각 그래핀층을 형성하는 단계와, 베이스 부재에서, 그래핀층이 형성된 촉매 금속층을 각각 분리하는 단계, 및 분리된 그래핀층이 형성된 촉매 금속층에서 촉매 금속층을 제거하는 단계를 포함하는 그래핀 시트 제조 방법을 제공한다.

Description

그래핀 시트 제조 방법{Method for manufacturing graphene sheet}
본 발명은 그래핀 시트 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 대량으로 생산하기 위한 방법이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시 예는, 생산성을 크게 향상시키는 그래핀 시트 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제는, 양쪽면에 촉매 금속층이 구비된 베이스 부재를 준비하는 단계와, 촉매 금속층 상에 각각 그래핀층을 형성하는 단계와, 베이스 부재에서 그래핀층이 형성된 촉매 금속층을 각각 분리하는 단계, 및 분리된 그래핀층이 형성된 촉매 금속층에서, 촉매 금속층을 제거하는 단계를 포함하는 그래핀 시트 제조 방법에 의하여 달성 가능하다.
본 발명의 일면에 따르면, 베이스 부재는, 분리층과 분리층의 양면에 배치된 촉매 금속층들을 포함할 수 있다.
이 경우, 그래핀층이 형성된 촉매 금속층을 분리하는 단계는, 물리적 힘을 사용하여 분리층으로부터 그래핀층이 형성된 촉매 금속층을 분리할 수 있다.
혹은, 그래핀층이 형성된 촉매 금속층을 분리하는 단계는, 물리적 힘에 의하여 분리층이 찢어지면서 그래핀층이 형성된 촉매 금속층이 분리될 수 있다.
한편, 분리층은 니켈과 크롬의 합금 소재일 수 있다.
본 발명의 일면에 따르면, 그래핀층 형성 단계는 촉매 금속층에 기상 탄소를 공급하면서 열처리하여 그래핀층을 형성할 수 있다.
본 발명의 일면에 따르면, 촉매 금속층은, 니켈, 코발트, 철, 백금, 금, 알루미늄, 크롬, 구리, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 로듐, 규소, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일면에 따르면, 촉매 금속층 제거 단계는 에칭에 의하여 촉매 금속층을 제거할 수 있다.
본 발명의 일면에 따르면, 촉매 금속층 상에 그래핀층을 형성한 이후, 그래핀층 상에 각각 접착 부재를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 접착 부재는 열박리 테이프, 포토 레지스트, 수용성 폴리 우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(Polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제, 이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 일면에 따르면, 접착 부재가 형성된 그래핀층을 별도의 기판에 전사하는 단계 및 접착 부재를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 대면적의 그래핀 시트를 다량 생산할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 그래핀 시트 제조 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 2는 도 1의 그래핀 시트 제조 방법에 사용되는 베이스 부재(10)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 베이스 부재(10)를 전처리하는 단계(S120)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 4는 그래핀층을 형성하는 단계(S130)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 5는 단계 S130에 따라, 그래핀층(14,15)이 형성된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 6은 단계 S140에 따라, 접착 부재(16,17)가 형성된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 7은 베이스 부재(10)를 분리하는 단계(S150)를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 8은 단계 S150에 따라, 제1적층 부재(21) 및 제2적층 부재(22)가 형성된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 9는 단계 S160에 따라, 도 8의 제2적층 부재(22)에서 제2촉매 금속층(13)이 제거된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 10은 단계 S170에 따라, 도 9의 적층 부재(22)가 별도의 기판(100)에 전사된 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 11은 단계 S180에 따라, 접착 부재(17)가 제거되어 기판(100)에 형성된 그래핀층(15), 즉 그래핀 시트를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 그래핀 제조 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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 실시 예들을 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, 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작의 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.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 그래핀 시트 제조 방법의 개략적인 순서를 나타낸 흐름도이다. 도 2 내지 도 12는 도 1에 나타난 각 단계별 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 이하에서는 먼저 베이스 부재(10)에 대하여 설명한 후, 그래핀 시트를 제작하는 각 단계별 공정을 설명하기로 한다.
(베이스 부재)
도면을 참고하면, 그래핀 시트는 도 2에 도시된 바와 같은 베이스 부재(10)를 이용하여 제조된다. 베이스 부재(10)는 분리층(11), 제1촉매 금속층(12) 및 제2촉매 금속층(13)을 포함한다. 분리층(11)의 상부면에는 제1촉매 금속층(12)이 배치되어 있고, 하부면에는 제2촉매 금속층(13)이 배치되어 있다.
분리층(11)의 두께는 촉매 금속층(12 13)의 두께에 비하여 상대적으로 박막이다. 예컨대, 분리층(11)의 두께는 약 50~300Å이 될 수 있다. 분리층(11)은 추후 2개의 층으로 분리되며, 분리된 이후에 제거된다. 분리층(11)의 분리 공정 및 제거 공정은 이후 해당 부분에서 후술하기로 한다.
제1촉매 금속층(12) 및 제2촉매 금속층(13)의 두께는 분리층(11)의 두께에 비하여 상대적으로 후막이다. 예컨대, 제1촉매 금속층(12) 및 제2촉매 금속층(13)의 두께는 약 3, 5, 9, 12, 18, 25, 35, 70μm 등으로 구성할 수 있다. 이와 같은 촉매 금속층(12,13)의 수치는 비제한적인 예시이며, 촉매 금속층(12,13)의 두께는 제조사에 따라 다양하게 선택 및 변경될 수 있다. 제1촉매 금속층(12)의 두께와 제2촉매 금속층(13)의 두께는 같거나 다를 수 있다. 제1촉매 금속층(12)과 제2촉매 금속층(13)은 제1촉매 금속층(12) 및 제2촉매 금속층(13)은 분리층(11)의 분리 공정 및 제거 공정은 해당 부분에서 후술하기로 한다.
제1촉매 금속층(12) 및 제2촉매 금속층(13)은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 몰리브덴(Mo), 로듐(Rh), 규소(Si), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W) 등으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다. 제1촉매 금속층(12)과 제2촉매 금속층(13)의 소재는 같거나 다를 수 있다.
분리층(11)은 2개 층으로 용이하게 분리 가능하고, 분리된 후 제1,2촉매 금속층(12,13)의 제거에 방해(Barrier)가 되는 물질이 아니면 그 종류를 불문할 것이다. 예컨대, 분리층(11)은 니켈(Ni)과 크롬(Cr)의 합금 소재로 제조할 수 있다. 이 경우, 제1촉매 금속층(12)과 제2촉매 금속층(13) 중 적어도 어느 하나는 구리(Cu) 소재로 제조할 수 있다. 분리층(11)과 제1촉매 금속층(12) 및 제2촉매 금속층(13)은 분리 공정 이후에 화학적 또는 기계적인 방법으로 제거되는 부분이다. 화학적 제거 방법으로는 예컨대 에칭 공정이 사용될 수 있으며, 기계적 방법으로는 폴리싱(Polishing) 공정이 사용될 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위하여, 분리층(11)이 니켈과 크롬의 합금의 소재이고, 제1촉매 금속층(12)과 제2촉매 금속층(13)이 구리 소재인 경우를 가정하여 설명한다.
(제1실시 형태)
　단계 S110에서, 베이스 부재(10)를 준비한다. 도 2는 베이스 부재(10)의 단면을 나타낸 상태도이다. 도면을 참고하면, 분리층(11)의 상부면과 하부면에는 각각 제1촉매 금속층(12)과 제2촉매 금속층(13)이 배치된다. 준비된 베이스 부재(10)는 챔버 내에 실장될 수 있다.
단계 S120에서, 베이스 부재(10)의 표면에 대하여 전처리를 수행할 수 있다. 전처리 과정은 제1촉매 금속층(12), 제2촉매 금속층(13) 및 챔버 내에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 공정으로, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이 수소(H2) 기체를 사용할 수 있다. 수소 기체의 공급으로 제1,2촉매 금속층(12, 13)의 표면을 깨끗이 유지할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 용액을 이용하여 베이스 부재(10)를 전처리할 수 있다. 예컨대, 산/알칼리 용액을 사용하여 촉매 금속층(12,13)의 표면을 세정할 수 있다. 단계 S130에서, 제1,2촉매 금속층(12,13) 상에 각각 그래핀층(14,15)을 형성한다. 예컨대, 챔버 내에 기상의 탄소 공급원을 투입한 후, 열처리하여 촉매 금속층(12,13) 상에 그래핀층(14,15)을 형성할 수 있다. 투입되는 기상의 탄소 공급원으로 CH4 기체가 사용될 수 있는데, 이 경우 CH4기체는 열치리 과정을 통해 탄소 원자와 수소 원자로 분리된다. 분리된 탄소 원자는 제1,2촉매 금속층(12,13)에 부착되어 도 5에 도시된 바와 같이 그래핀층(14,15)을 형성한다. 도 5에서 미설명 부호 14는 제1촉매 금속층(12) 상에 형성된 제1그래핀층을 나타내고, 15는 제2촉매 금속층(13) 상에 형성된 제2그래핀층을 나타낸다.
본 실시 예에서는 기상의 탄소 공급원으로 CH4기체가 투입되는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 일산화탄소, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부타티엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔 등 탄소 원자가 포함된 군에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다.
단계 S140에서, 제1,2그래핀층(14,15) 상에 각각 접착 부재(16,17)를 형성한다. 그래핀층(14,15)이 형성된 베이스 부재(10)는 챔버의 외부로 반출된다. 이 후, 도 6에 도시된 바와 같이 제1그래핀층(14) 상에 제1접착 부재(16)가 형성되고, 제2그래핀층(15) 상에 제2접착 부재(17)가 형성된다. 제1,2접착 부재(16,17)의 적어도 일측면은 접착력을 갖는다. 예컨대, 제1,2접착 부재(16,17)의 일측면에 접착층을 포함하고 있거나 제1,2접착 부재(16,17) 자체가 접착력을 갖는 소재일 수 있다.
접착 부재(16,17) 또는 접착 부재(16,17)의 일측면에 포함된 접착층으로는 열박리 테이프를 사용할 수 있다. 혹은 포토 레지스트(Photo Resist), 수용성 폴리 우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔(EB) 경화형 접착제, PBI(Polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제, 이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지 등의 소재가 사용될 수 있다.
제1접착 부재(16)와 제2접착 부재(17)는 동일하거나 다른 소재로 형성될 수 있다. 한편, 제1접착 부재(16)와 제2접착 부재(17)의 두께는 서로 같거나 다를 수 있다.
단계 S150에서, 베이스 부재(10)를 분리하여 2개의 적층 부재(21,22)를 형성한다. 그래핀층(14,15)과 접착 부재(16,17)가 형성된 베이스 부재(10)의 한쪽 끝을 잡고 상방 및 하방으로 잡아당기면 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 분리층(11)이 찢어지면서 분리된다. 즉, 물리적 힘에 의하여 분리층(11)이 찢어지면서 베이스 부재(10)는 2개의 적층 부재(21,22)로 분리된다. 각 적층 부재(21,22)는 도시된 바와 같이 접착 부재(16,17), 그래핀층(14,15), 촉매 금속층(12,13), 분리층(11)의 일부가 순서대로 적층된 구조이다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 상측에 놓인 적층 부재를 제1적층 부재(21), 하측에 놓인 적층 부재를 제2적층 부재(22)로 칭한다.
본 실시 예에서는 베이스 부재(10)의 한쪽 끝에 물리적 힘이 작용하는 경우를 설명하였으나 본 발명은 이에 한하지 않는다. 예컨대, 그래핀층(14,15)과 접착 부재(16,17)가 형성된 베이스 부재(10)의 양쪽 끝, 또는 사방에서 물리적 힘이 작용하여 분리층(11)을 두 부분으로 분리시킬 수 있다.
본 실시 예에서는 분리층(11)이 찢어지면서 적층 부재(21, 22)가 형성되는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 제1촉매 금속층(12)과 제2촉매 금속층(13)이 분리층(11)으로부터 분리될 수 있다. 즉, 분리층(11)과 제1촉매 금속층(12) 간 경계면이 분리될 수 있고, 분리층(11)과 제2촉매 금속층(13) 간 경계면이 분리될 수 있다. 이 경우, 분리층(11)으로는 제1촉매 금속층(12) 및 제2촉매 금속층(13)과 결합력이 약하여 적은 힘으로도 쉽게 분리되는 부재를 사용할 수 있다.
단계 S160에서, 각 적층 부재(21,22)의 촉매 금속층(12,14)을 제거한다. 제1적층 부재(21)와 제2적층 부재(22)는 동일한 구조이므로, 이하에서는 제2적층 부재(22)를 기초로 설명하고, 설명한 내용을 제1적층 부재(21)에 관한 설명으로 갈음한다. 제2촉매 금속층(13)은 예컨대, 에칭 공정에 의하여 제거될 수 있으며, 에칭액으로는 산, 불화수소(HF), BOE(buffered oxide etch), 염화 제2철(FeCl3) 용액, 질산 제2철(Fe(No3)3) 용액 등이 사용될 수 있다. 이 경우, 제2촉매 금속층(13)의 상부에 남아있는 분리층(11)도 제2촉매 금속층(13)과 함께 제거된다. 즉, 분리층(11)은 제2촉매 금속층(13)의 제거 시 배리어(barrier)로 작용하지 않는다.
본 발명과의 비교예로서, 베이스 부재(10)의 중심에 분리층(11)이 포함되지 않는 경우를 살펴보면 다음과 같다. 하나의 층으로 촉매 금속층의 양측에 그래핀이 형성된 경우에 상측에 형성된 그래핀층을 사용하기 위하여 촉매 금속층을 에칭한다면, 에칭 공정에 있어서 하측에 형성된 그래핀층이 배리어 역할을 하므로 촉매 금속층을 제거하기 어렵다. 즉, 그래핀층을 얻기 위해서 양쪽에 형성된 그래핀층 중 어느 하나를 반드시 희생해야 할 뿐만 아니라 촉매 금속층이 용이하게 제거되지 않는다.
반면, 본 발명의 일 실시 예와 같이 분리층(11)의 양쪽면에 촉매 금속층(12,13)이 배치된 베이스 부재(10)를 사용하면, 에칭 공정을 용이하게 수행함과 동시에 양쪽에 형성된 그래핀층(14,15)을 모두 사용할 수 있는 장점이 있다. 촉매 금속층(12,13)이 제거된 상태는 도 9에 도시된 바와 같다.
본 실시 예에는 제2적층 부재(22)에 대하여 에칭 공정을 수행하는 경우를 설명하였으나, 제1적층 부재(21)에 대해서도 동일한 방법이 수행될 수 있음은 앞서 언급한 바와 같다.
한편, 본 실시 예에는 촉매 금속층(12,13)을 제거하는 방법으로 에칭액을 이용하는 습식 에칭 공정을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 에칭 공정으로 건식 에칭 공정이 적용될 수 있고, 스퍼터링을 이용하여 촉매 금속층을 제거하는 공정이 적용될 수도 있다. 촉매 금속층(12,13)을 제거하면 도 9에 도시된 바와 같이 그래핀층(15)을 얻을 수 있다.
단계 S170에서, 촉매 금속층(12,13)이 제거된 적층 부재(21,22)를 별도의 기판(100)에 전사할 수 있다. 별도의 기판(100)은 궁극적으로 그래핀층(15)이 적용되는 기판 일수 있다. 이 경우, 접착 부재(17)는 그래핀층(15)의 운반자 역할을 수행한다. 도 10은 기판(100)에 그래핀층(15)과 접착 부재(17)가 전사된 상태를 나타낸다.
단계 S180에서, 접착 부재(17)를 제거한다. 예컨대, 접착 부재(17)로 열박리 테이프를 사용하는 경우에는 소정의 열을 가함으로써 접착 부재를 제거할 수 있다. 접착 부재(17)를 제거하면 도 11에 도시된 바와 같이 기판(100) 상에 그래핀층(15), 즉 그래핀 시트만 남게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 기판(100)은 그래핀층(15)의 패터닝을 위한 운반체일 수도 있다. 그래핀층(15)의 패터닝은 적외선 또는 산소 플라즈마 등을 이용할 수 있다.
(제2실시 형태)
이하에서는 도 12를 참고하여 본 발명에 따른 그래핀 시트 제조 방법의 제2실시 예를 설명한다. 본 실시 예에서 단계 S710 ~ S760의 공정은 앞서 설명한 제1실시 예의 단계 S110 ~ S160의 공정에 각각 대응된다. 따라서, 단계 S710 ~ S760의 공정은 앞서 설명한 내용으로 갈음하고, 이하에서는 차이를 중심으로 설명한다.
단계 S770에서, 접착 부재(17)를 제거한다. 도 9와 같이 촉매 금속층(13)이 제거된 적층 부재(22)에서, 접착 부재(17)를 제거하여 그래핀층(15)만 남길 수 있다. 예컨대, 접착 부재(17)로 열박리 테이프를 사용하는 경우, 열박리 테이프에 소정의 열을 가하여 그래핀층(15), 즉 그래핀 시트만 남길 수 있다. 이와 같은 공정을 통해, 대면적의 그래핀 시트를 양산할 수 있다.
이상에서 설명한 그래핀 시트 제조 방법은 콘베이어벨트와 같은 시스템을 통해수행될 수 있다. 혹은 롤러를 사용하는 릴(Reel)-공법에 의하여 수행될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 베이스 부재(10)는 앞서 설명한 바와 같이 전체 두께가 얇기 때문에 롤러에 감길 수 있다.
롤러에 감긴 베이스 부재(10)를 타측에 구비된 롤러를 사용하여 풀면서 상기의 공정을 순차적으로 수행할 수 있다. 또한, 그래핀층 상에 열박리 테이프와 같은 접착 부재(16,17)를 형성할 때에도 롤러를 이용하여 열박리 테이프를 가압함으로써 그래핀층(14,15)에 접착 부재를 형성할 수 있다. 이와 같이 그래핀 시트 제조 방법을 릴 공법 등으로 자동화함으로써, 그래핀 시트의 생산력을 더욱 증대시킬 수 있다.
이상에서는 접착 부재(17, 18)를 형성하는 단계 S140가 단계 S130 과 단계 S150 사이에 이루어지는 경우를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 예컨대, 단계 S140을 생략할 수 있다. 즉, 접착 부재(17, 18)를 별도로 형성하지 않고, 그래핀층(14, 15)이 형성된 촉매 금속층(120)상에서, 촉매 금속층(12, 13)만을 제거하여 그래핀 시트를 제조할 수 있다. 또 다른 일예로, 별도의 기판(100)에 그래핀층(14, 15)을 전사시키는 단계 S170 직전에 접착 부재(17, 18)를 형성할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따르면, 분리층의 양쪽면에 촉매 금속층이 배치된 베이스 부재를 사용함으로써 베이스 부재의 양쪽면에 그래핀층을 형성할 수 있어 그래핀 시트의 생산 효율이 크게 증가된다. 아울러, 촉매 금속층을 제거하는 과정에 있어서 촉매 금속층과 함께 분리층도 용이하게 제거됨으로써, 베이스 부재의 양쪽에 형성된 그래핀층 중 어느 하나를 희생하지 않으면서 그래핀 시트를 얻을 수 있다.
저렴한 비용으로 대면적의 그래핀 시트를 양산할 수 있으므로, 투명 전극, 전기 소자 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시 예와 관련하여 설명되어졌지만, 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: 베이스 부재, 11: 분리층,
12: 제1촉매 금속층, 13: 제2촉매 금속층,
14: 제1그래핀층, 15: 제2그래핀층,
16: 제1접착 부재, 17: 제2접착 부재,
21: 제1적층 부재, 22: 제2적층 부재.

Claims (11)

  1. 양쪽면에 촉매 금속층이 구비된 베이스 부재를 준비하는 단계;
    상기 촉매 금속층 상에 각각 그래핀층을 형성하는 단계;
    상기 베이스 부재에서, 상기 그래핀층이 형성된 상기 촉매 금속층을 각각 분리하는 단계; 및
    분리된 상기 그래핀층이 형성된 촉매 금속층에서, 상기 촉매 금속층을 제거하는 단계를 포함하는 그래핀 시트 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 부재는,
    분리층; 및
    상기 분리층의 양면에 배치된 촉매 금속층들을 포함하는 그래핀 시트 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 그래핀층이 형성된 상기 촉매 금속층을 각각 분리하는 단계는,
    물리적 힘을 사용하여 상기 분리층으로부터 상기 그래핀층이 형성된 상기 촉매 금속층을 분리하는 것인 그래핀 시트 제조 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 그래핀층이 형성된 상기 촉매 금속층을 각각 분리하는 단계는,
    물리적 힘에 의하여 상기 분리층이 찢어지면서 상기 그래핀층이 형성된 상기 촉매 금속층이 분리되는 것인 그래핀 시트 제조 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 분리층은 니켈과 크롬의 합금 소재인 그래핀 시트 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀층을 형성하는 단계는,
    상기 촉매 금속층에 기상 탄소를 공급하면서 열처리하여 그래핀층을 형성하는 것인 그래핀 시트 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 부재의 양쪽 면에 형성된 촉매 금속층들 중 적어도 어느 하나의 촉매 금속층은,
    니켈, 코발트, 철, 백금, 금, 알루미늄, 크롬, 구리, 마그네슘, 망간, 몰리브덴, 로듐, 규소, 탄탈륨, 티타늄, 텅스텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 그래핀 시트 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 촉매 금속층을 제거하는 단계는,
    에칭에 의하여 상기 촉매 금속층을 제거하는 그래핀 시트 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀층을 형성하는 단계 이후에,
    상기 그래핀층 상에 각각 접착 부재를 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 그래핀 시트 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접착 부재는,
    열박리 테이프, 포토 레지스트, 수용성 폴리 우레탄 수지, 수용성 에폭시 수지, 수용성 아크릴 수지, 수용성 천연 고분자 수지, 수계 접착제, 알코올 박리 테이프, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(Polybenizimidazole) 접착제, 폴리 이미드 접착제, 실리콘 접착제, 이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제, 변성 에폭시 수지로 이루어진 그룹에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 그래핀 시트 제조 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 접착 부재가 형성된 그래핀층을 별도의 기판에 전사하는 단계; 및
    상기 접착 부재를 제거하는 단계를 더 포함하는 그래핀 시트 제조 방법.
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