KR20130034840A - 그래핀의 전사 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 의하면, 촉매금속, 그래핀 및 지지체가 순차적으로 적층된 제1적층체의 일측과 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 일방향으로 공급되는 타겟필름의 일지점을 접합하는 단계; 상기 제1적층체의 상기 촉매금속을 제거하여 일면에 상기 그래핀이 노출된 제2적층체를 생성하는 단계; 및 상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 일방향으로 진행하면서 상기 제2적층체도 상기 일방향으로 함께 진행하여 노출된 상기 그래핀을 상기 타겟필름의 전사면에 전사하는 단계; 를 포함하는 그래핀의 전사 방법을 제공한다.

Description

그래핀의 전사 방법 {Graphene transfer method}
본 발명은 그래핀 전사를 자동화하는 그래핀의 전사 방법에 관한 것이다.
그래핀(Graphene)은 탄소가 육각형의 형태로 서로 연결되어 벌집 모양의 2차원 평면 구조를 이루는 물질로서, 그 두께가 매우 얇고 투명하며 전기 전도성이 매우 큰 특성을 가진다. 그래핀의 이러한 특성을 이용하여 그래핀을 투명 디스플레이 또는 플렉서블(flexible) 디스플레이에 적용하려는 시도가 많이 이루어지고 있다. 이와 같은 그래핀에 대한 관심이 증대됨에 따라 고품질의 그래핀을 대량 생산하기 위한 방법이 요구되고 있다.
종래에는 촉매금속 위에 합성된 그래핀을 전사하기 위해 그래핀에 열박리테이프를 붙인 후 촉매금속을 제거하고 소정의 열과 압력을 가해 열박리테이프의 접착력을 떨어뜨린 후 그래핀을 타겟필름에 전사하였다. 그러나 이러한 방법은 열박리테이프를 붙이고, 떼어내는 과정에서 롤투롤 방식을 통한 자동화가 가능하다. 그러나 열박리테이프를 떼어내기 위해 소정의 열과 압력을 가하는 과정에서 그래핀에 손상이 가해져 수득한 그래핀의 면저항이 커져 전기적 특성이 저하되는 문제점이 발생한다. 따라서, 그래핀의 손상을 줄이면서 롤투롤 방식을 사용하여 그래핀 전사 공정을 자동화할 수 있는 방식이 요구된다.
본 발명의 일 실시예는 그래핀의 손상을 줄이면서 롤투롤(Roll-to-Roll)방식을 통해 그래핀 전사를 자동화하는 그래핀의 전사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 촉매금속, 그래핀 및 지지체가 순차적으로 적층된 제1적층체의 일측과 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 일방향으로 공급되는 타겟필름의 일지점을 접합하는 단계; 상기 제1적층체의 상기 촉매금속을 제거하여 일면에 상기 그래핀이 노출된 제2적층체를 생성하는 단계; 및 상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 일방향으로 진행하면서 상기 제2적층체도 상기 일방향으로 함께 진행하여 노출된 상기 그래핀을 상기 타겟필름의 전사면에 전사하는 단계; 를 포함하는 그래핀의 전사 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 촉매금속을 제거할 때, 상기 제1적층체를 촉매금속제거액의 표면에 부유시켜 습식 식각 공정을 통해 상기 촉매금속을 제거한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 습식 식각 공정은 불화수소(HF), 염화철(FeCl3), 질산철(Fe(No3)3), 염화동(CuCl2), 암모늄퍼설페이트((NH4)2S2O8), 소듐퍼설페이트(Na2S2O8) 용액 및 과수황산타입 용액 중 적어도 어느 하나를 이용한 것이다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 그래핀을 전사하는 단계 이후에, 상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 일방향과 반대방향으로 진행하면서 상기 제2적층체도 상기 반대방향으로 함께 진행하여 상기 타겟필름에 전사되었던 상기 그래핀을 세정액의 표면에 부유시켜 세정하는 단계; 및 상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 다시 일방향으로 진행하면서 상기 제2적층체도 상기 일방향으로 함께 진행하여 세정이 완료된 상기 그래핀을 상기 타겟필름의 전사면에 재전사하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 촉매금속을 제거하기 전에, 용기에 상기 촉매금속제거액을 채우고, 상기 세정하는 단계 이전에, 상기 용기에 채워진 상기 촉매금속제거액을 비우고, 상기 세정액을 채우는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 타켓필름을 롤투롤방식으로 진행시키는 롤투롤장비는 상기 용기의 내부 또는 외부에 배치된다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 지지체는 폴리메틸메타크릴레이트 (Polymethylmethacrylate:PMMA), 폴리아마이드 (polyamide:PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (poly(butylenes terephtalate):PBT), 폴리카보네이트 (Polycarbonate:PC), 폴리에틸렌 (polyethylene:PE), 폴리옥시메틸렌 (poly(oxymethylene):POM), 폴리프로필렌 (polypropylene:PP), 폴리페닐에테르 (poly(phenylenether):PPE), 폴리스타이렌 (Polystylene:PS), 폴리설폰 (polysulfone:PSU), 리퀴드크리스탈폴리머 (liquid crystal polymer:LCP), 폴리에테르에테르케톤 (poly(etheretherketone):PEEK), 폴리에테르이미드 (poly(etherimide):PEI), 폴리랙타이드 (polylactide:PLA), 폴리디메틸실록산 (poly(dimethylsiloxane:PDMS), 및 시클로올레핀코폴리머 (cycloolefin copolymer:COC) 중 적어도 어느 하나를 이용한 것이다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 그래핀을 전사하는 단계 이후에, 상기 지지체를 지지체제거액을 이용하여 제거하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 촉매금속은, 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 로지움(Rh), 실리콘(Si), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V), 지르코늄(Zr) 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 타겟필름은, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate:PET), 폴리이미드 (polyimide:PI), 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane), 플라스틱, 합성 고무, 및 천연 고무 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 측면에 따른 그래핀 전사 방법에 의하면, 촉매금속의 에칭공정 및 그래핀의 전사공정을 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 일방향으로 이송하면서 진행하므로, 그래핀이 전사된 타겟필름의 대량 생산이 가능하다. 또한, 폴리머 지지체를 이용하여 그래핀을 전사하고 전사시 사용한 폴리머 지지체는 소정의 열과 압력을 가하지 않고도 제거되므로 전사된 그래핀의 손상이 적은 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ에 대응되는 그래핀의 개략적인 측단면도이다.
도 3는 도 1의 Ⅲ에 대응되는 그래핀의 개략적인 측단면도이다.
도 4는 도 1의 Ⅳ에 대응되는 그래핀의 개략적인 측단면도이다.
도 5는 도 1의 Ⅴ에 대응되는 그래핀의 개략적인 측단면도이다.
도 6은 도 1의 Ⅵ에 대응되는 그래핀의 개략적인 측단면도이다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 그래핀 전사 방법을 순차적으로 나타낸 개략적인 공정도이다.
도 10은 타겟필름에 전사된 그래핀의 개략적인 측단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 그래핀의 전사 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀의 전사 방법을 개략적으로 나타낸 공정도이고, 도 2 내지 도 6은 도 1의 각 부분에서의 그래핀을 포함하는 필름들의 개략적인 측단면도이다. 상기 도면들에 있어서 촉매금속(301), 그래핀(302), 지지체(303) 및 타겟필름(304)의 두께는 설명 상의 편의를 위해서 과장되게 도시되어 있다.
먼저, 본 발명의 핵심을 흐리지 않기 위하여 도 1에는 도시되지 않았지만, 촉매금속(301)을 전처리하고, 촉매금속(301) 상에 그래핀(302)을 합성하며, 그래핀(302) 상에 지지체(303)를 형성하는 공정이 우선 실시된다. 이러한 과정에 대해 간략히 설명한다.
먼저, 촉매금속(301)의 전처리 과정이 진행된다.
촉매금속(301)은 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 로지움(Rh), 실리콘(Si), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V), 지르코늄(Zr) 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
촉매금속(301)은 단일 층일 수도 있고, 적어도 2개의 층으로 이루어진 다층 기판 중 1개의 층이 촉매금속(301)일 수 있다. 이 경우 촉매금속(301)은 다층 기판의 최외곽에 배치된다.
촉매금속(301)은 그래핀(302)이 형성되기 전 촉매금속(301)의 표면을 세정하는 전처리 과정을 진행한다. 전처리 과정은 촉매금속(301)의 표면에 존재하는 이물질을 제거하기 위한 것으로, 수소 기체를 사용할 수 있다. 또는, 산/알칼리 용액 등을 사용하여 촉매금속(301)의 표면을 세정함으로써, 이후의 공정인 그래핀(302) 형성 시 결함을 줄일 수 있다. 촉매금속(301)의 표면을 세정하는 본 단계는 필요에 따라 생략될 수 있다.
다음으로, 그래핀(302) 형성 공정이 진행된다.
촉매금속(301)이 챔버로 이송되면, 챔버 내에 기상의 탄소공급원을 투입하고 열처리한다. 열처리는 가열 및 냉각으로 이루어진다. 그래핀 형성 공정에 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition: CVD), 열 화학기상증착법(Thermal Chemical Vapor Deposition: TCVD), 급속 열 화학기상증착법(Rapid Thermal Chemical Vapor Deposition: PTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착법(Inductive Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition: ICP-CVD), 원자층증착법(Atomic Layer Deposition: ATLD) 등 다양한 공정이 이용될 수 있다.
기상의 탄소 공급원은 메탄(CH4), 일산화탄소(CO), 에탄(C2H6), 에틸렌(CH2), 에탄올(C2H5), 아세틸렌(C2H2), 프로판(CH3CH2CH3), 프로필렌(C3H6), 부탄(C4H10), 펜탄(CH3(CH2)3CH3), 펜텐(C5H10), 사이클로펜타디엔(C5H6), 헥산(C6H14), 시클로헥산(C6H12), 벤젠(C6H6), 톨루엔(C7H8) 등 탄소 원자가 포함된 군에서 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 이와 같은 기상의 탄소 공급원은 고온에서 탄소 원자와 수소 원자로 분리된다.
분리된 탄소 원자는 가열된 촉매금속에 증착되고, 촉매금속이 냉각되면서 그래핀(302)으로 형성된다.
다음으로, 그래핀(302) 상에 지지체(303)를 형성한다.
지지체(303)는 폴리메틸메타크릴레이트 (Polymethylmethacrylate:PMMA), 폴리아마이드 (polyamide:PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (poly(butylenes terephtalate):PBT), 폴리카보네이트 (Polycarbonate:PC), 폴리에틸렌 (polyethylene:PE), 폴리옥시메틸렌 (poly(oxymethylene):POM), 폴리프로필렌 (polypropylene:PP), 폴리페닐에테르 (poly(phenylenether):PPE), 폴리스타이렌 (Polystylene:PS), 폴리설폰 (polysulfone:PSU), 리퀴드크리스탈폴리머 (liquid crystal polymer:LCP), 폴리에테르에테르케톤 (poly(etheretherketone):PEEK), 폴리에테르이미드 (poly(etherimide):PEI), 폴리랙타이드 (polylactide:PLA), 폴리디메틸실록산 (poly(dimethylsiloxane:PDMS), 및 시클로올레핀코폴리머 (cycloolefin copolymer:COC) 중 적어도 어느 하나의 폴리머를 이용할 수 있다.
지지체(303)는 촉매금속(301)이 배치되지 않은 그래핀(302)의 타면에 형성된다. 지지체(303)는 상술한 폴리머를 액상으로 드롭-코팅(drop-coating)한 후 굳히는 방법으로 형성한다. 지지체(303)는 그래핀(302)이 이송, 전사되는 동안 그래핀(302)을 지지하여 그래핀(302)의 모양을 유지하고 손상을 방지하는 역할을 한다.
이하에서는 상술한 과정에 의해 순차적으로 적층된 촉매금속(301), 그래핀(302), 지지체(303)를 제1적층체(도 1의 310)라고 지칭한다. 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 의한 그래핀의 전사 방법을 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 그래핀의 전사 방법을 수행하기 위해서는 액체를 수용하는 용기(200) 및 타겟필름(304)을 일 방향으로 공급하는 롤투롤장비(210)가 필요하다.
용기(200)는 수조와 같이 액체를 수용하는 것이며, 공정 단계에 따라 촉매금속제거액 또는 세정액이 수용된다. 도시되지 않았으나, 용기(200)에는 액체를 공급할 수 있는 투입구(미도시) 및 수용된 액체를 배출할 수 있는 배출구(미도시)가 형성된다. 따라서, 하나의 용기(200)에 수용된 액체의 종류를 바꾸면서 공정을 진행할 수 있어, 타겟필름(304) 및 제1적층체(310)를 옮기지 않더라도 촉매금속의 에칭 및 그래핀의 세정을 동일한 위치에서 수행할 수 있는 장점이 있다.
롤투롤장비(210)는 적어도 2개의 권출롤들 및 이송용 롤러를 포함한다. 권출롤들은 타겟필름(304)을 소정의 방향으로 감으면서, 타겟필름(304)을 일방향 또는 반대방향으로 진행 및 이송시킨다. 이송용 롤러는 타겟필름(304)이 이송될 때 방향을 잡아주거나, 필름의 장력을 유지시키는 역할을 한다. 권출롤 및 이송용 롤러의 배치, 개수 등은 도 1에 도시된 바에 한정되지 않고 다양하게 변형 실시가 가능하다.
도 1에서는 롤투롤장비(210)가 용기(200)의 외부에 배치된다. 그러나, 롤투롤장비(210)는 용기(200)의 내부에 배치될 수도 있으며, 이는 사용자의 편의 및 공간활용 방식에 의해 다양하게 변형될 수 있을 것이다.
한편, 도 1에서는 타겟필름(304)을 롤투롤방식으로 이송하기 위한 롤투롤장비(210)만 도시되었으나, 제1적층체(310)도 롤투롤방식으로 이송하기 위한 추가의 롤투롤장비를 더 구비할 수 있다.
그래핀의 전사 과정을 살펴보면, 먼저 촉매금속, 그래핀 및 지지체가 순차적으로 적층된 제1적층체의 일측과 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 일방향으로 공급되는 타겟필름의 일지점을 접합한다.
도 1 및 2를 참조하면, 제1적층체(310)와 타겟필름(304)은 접착제(305)로 접합된다. 여기서 접착제(305)는 일반적으로 공지된 실리콘, 유성본드와 같은 접착물질 또는 양면테이프를 사용할 수 있다. 제1적층체(310)의 일측은 제1적층체(310)가 시작하는 부분인 것이 바람직하다. 롤투롤방식으로 일방향으로 공급되는 타겟필름(304)과 제1적층체(310)를 접합함으로써, 타겟필름(304)의 이송방향으로 제1적층체(310)도 동일하게 이송되게 된다. 후술하겠으나. 타겟필름(304)이 이송되면서 제1적층체(310)에 포함된 그래핀(302)도 같은 방향으로 이송되고 롤투롤방식을 이용하여 그래핀(302)이 타겟필름(304)에 자동으로 전사되는 효과를 얻을 수 있다.
제1적층체(310) 일측은 그래핀(302)의 전사가 모두 완료되기까지 타겟필름(304)에 고정되어 있어야 한다. 따라서, 접합부분은 용기(200)에 수용된 촉매금속제거액(201)에 잠기지 않게 한다.
다음으로, 상기 제1적층체(310)의 상기 촉매금속을 제거하여 일면에 상기 그래핀이 노출된 제2적층체(320)를 생성한다.
도 3을 참조하면, 전술한 바와 같이 제1적층체(310)는 촉매금속(301), 그래핀(302) 및 지지체(303)가 순차적으로 적층되어 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 그래핀(302)이 타겟필름(304)에 전사되기 위해서는 그래핀(302)이 합성될 때 사용되었던 촉매금속(301)이 제거되어 그래핀(302)의 일면이 노출되어야 한다. 따라서. 제1적층체(310)의 촉매금속(301)을 제거하기 위해 제1적층체(310)를 촉매금속제거액(201)이 수용된 용기(200)로 이송한다. 제1적층체(310)를 촉매금속제거액(201)의 표면에 부유시켜 습식 식각 공정을 통해 촉매금속(301)을 제거하여 제2적층체(320)을 생성한다.
여기서 제2적층체(320)란, 도 4와 같이 촉매금속(301)이 제거되어 그래핀(302) 및 지지체(303)가 순차적으로 적층된 것을 지칭한다.
한편, 제1적층체(310)는 촉매금속제거액(201)보다 밀도가 작기 때문에 자연스럽게 촉매금속제거액(201)의 표면에 부유하게 된다. 산용액을 포함하는 촉매금속제거액(201)은 촉매금속과 반응하여 촉매금속을 제거하게 된다.
촉매금속제거액(201)은 불화수소(HF), 염화철(FeCl3), 질산철(Fe(No3)3), 염화동(CuCl2), 암모늄퍼설페이트((NH4)2S2O8), 소듐퍼설페이트(Na2S2O8) 용액 및 과수황산타입 용액 중 적어도 어느 하나를 포함한다.
다음으로, 상기 타겟필름(304)이 롤투롤방식으로 일방향으로 진행하면서 상기 제2적층체(320)도 상기 일방향으로 함께 진행하여 노출된 상기 그래핀을 상기 타겟필름(304)의 전사면에 전사한다.
상세히, 권출롤이 일방향으로 회전운동하면 타겟필름(304)이 일방향으로 진행하게 된다. 한편, 전술한 바와 같이 타겟필름(304)의 일부분과 제1적층체(310)의 일측이 접합하고 있으므로, 타겟필름(304)이 진행하면서 촉매금속(301)가 제거된 제2적층체(320)도 함께 같은 방향으로 진행하게 된다.
도 5는 타겟필름(304)을 나타낸 것이다. 타겟필름(304)으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate:PET), 폴리이미드 (polyimide:PI), 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane), 플라스틱, 합성 고무, 및 천연 고무 중 적어도 하나를 사용할 수 있다.
타겟필름(304)과 제2적층체(320)가 동일한 방향으로 진행하면서, 그래핀(302)은 타겟필름(304)의 전사면에 1차적으로 전사된다. 도 6을 참조하면, 타겟필름(304)에 그래핀(302)이 전사된 모습이 나타나 있다.
그래핀(302)은 하이드로포빅(hydrophobic)한 성질을 가지고 있어, 타겟필름(304)의 전사면에 그래핀(302)의 일부만 닿아도 표면장력 때문에 그래핀(302)이 편평하고 고르게 타겟필름(304)의 전사면에 전사되게 된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 타겟필름이 롤투롤방식으로 이송되고 제2적층체가 타겟필름과 같은 방향으로 이송되면서 자동적으로 촉매금속의 제거 및 그래핀의 전사를 수행하는 특징이 있다. 또한, 이와 같은 방법으로 그래핀을 포함하는 필름을 대면적으로 수득할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 도 1의 그래핀 전사 방법을 순차적으로 나타낸 개략적인 공정도이다.
도 7은 전술한 도 1과 동일한 과정이며, 1차적으로 그래핀을 타겟필름에 전사하는 과정을 나타낸 것이므로 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 1차적으로 전사된 그래핀을 세정하는 과정이다.
도 8을 참조하면, 상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 일방향과 반대방향으로 진행한다. 이에 따라 상기 제2적층체도 상기 반대방향으로 함께 진행하게 된다. 결국, 상기 타겟필름에 전사되었던 상기 그래핀은 타겟필름에서 분리되어 세정액(202)의 표면에 부유시켜 세정하게 된다.
도 8의 과정은 그래핀에 남아있던 잔여 촉매금속제거액을 제거하기 위한 과정이다. 그래핀에 촉매금속제거액이 남아있게 되면 그래핀을 디스플레이 투명 전극 또는 태양전지에 사용할 때 불순물로 인한 전기적인 특성이 저하되고, 그래핀의 순도가 나빠지는 문제가 발생하기 때문에, 그래핀을 세정하는 과정이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 그래핀의 하이드로포빅한 성질 및 그래핀과 타겟필른 사이의 표면장력 때문에 1차적으로 전사된 그래핀이 다시 세정액(202)의 표면으로 이동할 수 있게 된다.
한편, 도 8의 과정을 수행하기 전에, 용기에 채워진 촉매금속제거액(201)을 배출하고, 세정액(202)을 채우는 과정이 더 포함되어야 한다. 여기서 세정액은 증류수, 초순수 (DeIonize water: D.I. water) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
다음으로 도 9를 참조하면, 도 7과 동일하게 그래핀의 2차 전사를 수행한다.
상세히, 상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 다시 일방향으로 진행한다. 이로부터 상기 제2적층체도 상기 일방향으로 함께 진행하게 되고, 세정이 완료된 상기 그래핀을 상기 타겟필름의 전사면에 재전사하게 된다.
다음으로, 도시되지 않았으나 그래핀의 최종 전사가 종료된 후에는 상기 지지체를 지지체제거액을 이용하여 제거하는 단계를 더 포함한다.
지지체는 아세톤과 같은 유기용매로 제거가 가능하다. 즉, 종래의 방법과 같이 열박리테이프를 사용하지 않기 때문에 소정의 열과 압력을 가하지 않고도 지지체를 제거할 수 있는 특징이 있다. 이로부터, 종래의 방법에 비해 그래핀의 손상되지 않으며 그래핀 손상으로 인해 전기적 특성이 저하되는 문제도 해결될 수 있다.
도 10은 지지체까지 제거되고, 그래핀(302)이 코팅된 타겟필름(304)을 나타낸 측단면도이다. 그래핀(302)이 코팅된 타겟필름(304)은 플렉시블 디스플레이, 유기발광소자, 태양 전지 등의 투명전극 필름으로 사용될 수 있다.
다음으로, 도시되지 않았으나, 그래핀 도핑 공정 및 건조 공정이 더 진행될수 있으며, 추가로 분석 공정이 더 진행될 수도 있다.
상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 그래핀 전사 방법에 따르면, 촉매금속의 에칭공정 및 그래핀의 전사공정을 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 일방향으로 이송하면서 진행하므로, 그래핀이 전사된 타겟필름의 대량 생산이 가능하다. 또한, 폴리머 지지체를 이용하여 그래핀을 전사하고 전사시 사용한 폴리머 지지체는 소정의 열과 압력을 가하지 않고도 제거되므로 전사된 그래핀의 손상이 적은 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
200: 용기 210: 롤투롤장비
301: 촉매금속 302: 그래핀
303: 지지체 304: 타겟필름
310: 제1적층체 320: 제2적층체

Claims (10)

  1. 촉매금속, 그래핀 및 지지체가 순차적으로 적층된 제1적층체의 일측과 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 일방향으로 공급되는 타겟필름의 일지점을 접합하는 단계;
    상기 제1적층체의 상기 촉매금속을 제거하여 일면에 상기 그래핀이 노출된 제2적층체를 생성하는 단계; 및
    상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 일방향으로 진행하면서 상기 제2적층체도 상기 일방향으로 함께 진행하여 노출된 상기 그래핀을 상기 타겟필름의 전사면에 전사하는 단계;를 포함하는 그래핀의 전사 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 촉매금속을 제거할 때,
    상기 제1적층체를 촉매금속제거액의 표면에 부유시켜 습식 식각 공정을 통해 상기 촉매금속을 제거하는 그래핀의 전사 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 습식 식각 공정은 불화수소(HF), 염화철(FeCl3), 질산철(Fe(No3)3), 염화동(CuCl2), 암모늄퍼설페이트((NH4)2S2O8), 소듐퍼설페이트(Na2S2O8) 용액 및 과수황산타입 용액 중 적어도 어느 하나를 이용한 것인 그래핀의 전사 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 그래핀을 전사하는 단계 이후에,
    상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 일방향과 반대방향으로 진행하면서 상기 제2적층체도 상기 반대방향으로 함께 진행하여 상기 타겟필름에 전사되었던 상기 그래핀을 세정액의 표면에 부유시켜 세정하는 단계; 및
    상기 타겟필름이 롤투롤방식으로 다시 일방향으로 진행하면서 상기 제2적층체도 상기 일방향으로 함께 진행하여 세정이 완료된 상기 그래핀을 상기 타겟필름의 전사면에 재전사하는 단계;를 포함하는 그래핀의 전사 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 촉매금속을 제거하기 전에, 용기에 상기 촉매금속제거액을 채우고,
    상기 세정하는 단계 이전에, 상기 용기에 채워진 상기 촉매금속제거액을 비우고, 상기 세정액을 채우는 것을 특징으로 하는 그래핀의 전사 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 타켓필름을 롤투롤방식으로 진행시키는 롤투롤장비는 상기 용기의 내부 또는 외부에 배치되는 그래핀의 전사 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지체는 폴리메틸메타크릴레이트 (Polymethylmethacrylate:PMMA), 폴리아마이드 (polyamide:PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트 (poly(butylenes terephtalate):PBT), 폴리카보네이트 (Polycarbonate:PC), 폴리에틸렌 (polyethylene:PE), 폴리옥시메틸렌 (poly(oxymethylene):POM), 폴리프로필렌 (polypropylene:PP), 폴리페닐에테르 (poly(phenylenether):PPE), 폴리스타이렌 (Polystylene:PS), 폴리설폰 (polysulfone:PSU), 리퀴드크리스탈폴리머 (liquid crystal polymer:LCP), 폴리에테르에테르케톤 (poly(etheretherketone):PEEK), 폴리에테르이미드 (poly(etherimide):PEI), 폴리랙타이드 (polylactide:PLA), 폴리디메틸실록산 (poly(dimethylsiloxane:PDMS), 및 시클로올레핀코폴리머 (cycloolefin copolymer:COC) 중 적어도 어느 하나를 이용한 것인 그래핀의 전사 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 그래핀을 전사하는 단계 이후에,
    상기 지지체를 지지체제거액을 이용하여 제거하는 단계를 더 포함하는 그래핀의 전사 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 촉매금속은, 니켈(Ni), 코발트(Co), 철(Fe), 백금(Pt), 금(Au), 알루미늄(Al), 크롬(Cr), 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 로지움(Rh), 실리콘(Si), 탄탈럼(Ta), 티타늄(Ti), 텅스텐(W), 우라늄(U), 바나듐(V), 지르코늄(Zr) 및 이들의 조합으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 그래핀의 전사 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 타겟필름은, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (polyethylene terephthalate:PET), 폴리이미드 (polyimide:PI), 폴리디메틸실록산(PDMS: polydimethylsiloxane), 플라스틱, 합성 고무, 및 천연 고무 중 적어도 하나를 포함하는 그래핀의 전사 방법.
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