KR20130110765A - 그래핀의 도핑 방법 및 그 도핑된 그래핀 - Google Patents

그래핀의 도핑 방법 및 그 도핑된 그래핀 Download PDF

Info

Publication number
KR20130110765A
KR20130110765A KR1020120032986A KR20120032986A KR20130110765A KR 20130110765 A KR20130110765 A KR 20130110765A KR 1020120032986 A KR1020120032986 A KR 1020120032986A KR 20120032986 A KR20120032986 A KR 20120032986A KR 20130110765 A KR20130110765 A KR 20130110765A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
graphene
dopant
graphene layer
substrate
Prior art date
Application number
KR1020120032986A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101613558B1 (ko
Inventor
노종현
이성국
정명희
문진산
서병화
박원배
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020120032986A priority Critical patent/KR101613558B1/ko
Publication of KR20130110765A publication Critical patent/KR20130110765A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101613558B1 publication Critical patent/KR101613558B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/194—After-treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/34—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyamides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
    • B82B3/0061—Methods for manipulating nanostructures
    • B82B3/0076—Methods for manipulating nanostructures not provided for in groups B82B3/0066 - B82B3/0071
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D177/00—Coating compositions based on polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D177/06—Polyamides derived from polyamines and polycarboxylic acids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 그래핀에 관한 것으로 특히, 그래핀 층의 도핑 방법 및 그 도핑된 그래핀에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명은, 촉매 금속 층 상에 그래핀 층을 형성하는 단계; 상기 그래핀 층 상에 도펀트를 포함하는 지지층을 위치시키는 단계; 상기 촉매 금속 층을 제거하는 단계; 상기 그래핀 층에 도펀트를 가하여 상기 그래핀 층을 도핑하는 단계; 상기 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시키는 단계; 및 상기 지지층을 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

그래핀의 도핑 방법 및 그 도핑된 그래핀 {Method for doping graphene layer and graphene manufactured by the same}
본 발명은 그래핀에 관한 것으로 특히, 그래핀의 도핑 방법 및 그 도핑된 그래핀에 관한 것이다.
탄소 원자들로 구성된 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite) 등이 존재한다. 이 중에서 그래핀은 탄소 원자들이 2 차원 평면상으로 원자 한 층으로 이루어지는 구조이다.
특히, 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 매우 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 매우 큰 전류를 흐르게 할 수 있는데, 이는 2004년 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행이 되고 있다.
이러한 그래핀은 대면적으로 형성할 수 있으며, 전기적, 기계적, 화학적인 안정성을 가지고 있을 뿐만 아니라 뛰어난 도전성의 성질을 가지므로, 전자 회로의 기초 소재로 관심을 받고 있다.
또한, 그래핀은 일반적으로 주어진 두께의 그래핀의 결정 방향성에 따라 전기적 특성이 변화할 수 있으므로 사용자가 선택 방향으로의 전기적 특성을 발현시킬 수 있고 이에 따라 쉽게 소자를 디자인할 수 있다. 따라서 그래핀은 탄소계 전기 또는 전자기 소자 등에 효과적으로 이용될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 그래핀의 전도성을 향상시킬 수 있고, 전도성 향상 효과가 지속될 수 있는 그래핀의 도핑 방법 및 그 도핑된 그래핀을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여, 촉매 금속 층 상에 그래핀 층을 형성하는 단계; 상기 그래핀 층 상에 도펀트를 포함하는 지지층을 위치시키는 단계; 상기 촉매 금속 층을 제거하는 단계; 상기 그래핀 층에 도펀트를 가하여 상기 그래핀 층을 도핑하는 단계; 상기 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시키는 단계; 및 상기 지지층을 제거하는 단계를 포함하여 구성된다.
여기서, 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시키는 단계는, 도펀트가 기판에 접촉하도록 위치시킬 수 있다.
또한, 도펀트의 적어도 일부는, 기판과 그래핀 층 사이에 위치하여, 그래핀 층이 도펀트의 보호층으로 작용할 수 있다.
여기서, 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시키는 단계는, 적어도 한 층 이상의 도핑된 그래핀 층이 적층된 기판 상에 도핑된 그래핀 층을 위치시킬 수 있다.
이러한 도펀트는, 아민 화합물을 포함하는 고분자 또는 유기물 물질을 포함하는 n-형 도펀트를 포함할 수 있다.
이러한 n-형 도펀트는, 폴리에틸렌아민(PolyEthylene Amine)), 히드라진(N2H4), 피리딘(C5H5N), 피롤(C4H5N), 아세토니트릴(CH3CN), 트리에타놀아민(TriEthanolAmine), 아닐린(Aniline), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 도펀트는, 플루오르계 폴리머(fluoropolymer)를 포함하는 p-형 도펀트를 포함할 수 있다.
이러한 p-형 도펀트는, TFSA, 폴리퍼플루오르부테닐비닐에테르(polyperfluorobutenylvinylether), 아몰퍼스 플루오로폴리머(amorphous fluoropolymer), CYTOP, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
여기서, 기판은, 반도체 기판 또는 PET를 포함하는 투명 기판을 포함할 수 있다.
또한, 위에서 설명한 제조 방법으로 얻어지는 도핑된 그래핀을 제공할 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 본 발명의 도펀트는 그래핀 층과 기판 사이에 위치하게 되므로, 도펀트가 공기 중에 직접 노출되지 않게 되어 도핑 효과가 지속될 수 있다. 즉, 그래핀 층이 도펀트의 보호층으로 작용할 수 있는 것이다.
또한, 이와 같이 그래핀 층이 도펀트의 보호층으로 작용함으로써, 그래핀 층의 도핑의 효과가 지속되어 전도성이 저하되지 않으므로 적은 수의 그래핀 층을 가지는 경우에도 디바이스에 충분히 이용될 수 있는 효과가 있는 것이다.
도 1은 촉매 금속 층 상에 그래핀 층이 형성된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 그래핀 층을 형성하기 위한 장치의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 3은 촉매 금속 층의 일면에 그래핀 층이 형성된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4는 그래핀 층 상에 지지층을 위치시킨 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 촉매 금속 층을 제거하는 과정을 나타내는 개략도이다.
도 6은 촉매 금속 층을 제거한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 7은 그래핀 층을 도핑하는 과정의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8은 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시키는 단계의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 9는 지지층을 분리시킨 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 10은 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시킨 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 11은 지지층을 분리시켜 두 층의 도핑된 그래핀 층을 가지는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 12는 네 층의 도핑된 그래핀 층을 가지는 상태를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명이 여러 가지 수정 및 변형을 허용하면서도, 그 특정 실시예들이 도면들로 예시되어 나타내어지며, 이하에서 상세히 설명될 것이다. 그러나 본 발명을 개시된 특별한 형태로 한정하려는 의도는 아니며, 오히려 본 발명은 청구항들에 의해 정의된 본 발명의 사상과 합치되는 모든 수정, 균등 및 대용을 포함한다.
층, 영역 또는 기판과 같은 요소가 다른 구성요소 "상(on)"에 존재하는 것으로 언급될 때, 이것은 직접적으로 다른 요소 상에 존재하거나 또는 그 사이에 중간 요소가 존재할 수도 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비록 제1, 제2 등의 용어가 여러 가지 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들을 설명하기 위해 사용될 수 있지만, 이러한 요소들, 성분들, 영역들, 층들 및/또는 지역들은 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것을 이해할 것이다.
도 1에서 도시하는 바와 같이, 그래핀을 포함하는 전극을 제조하기 위하여, 촉매 금속 층(10) 상에 그래핀 층(20)을 형성한다.
촉매 금속 층(10)은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr 등의 금속이 이용될 수 있으며, 이들 중 어느 하나의 단일층 또는 이들 중 적어도 둘 이상의 합금으로 이용될 수 있다.
그래핀 층(20)을 형성시키는 방법에는 고온 화학 기상 증착법(Thermal-chemical vapor deposition; CVD), 유도 결합 플라즈마 화학 기상 증착법(ICP-CVD), 플라즈마 화학 기상 증착법(PE-CVD), Microwave CVD 등의 화학 기상 증착법이 이용될 수 있으며, 그 외에도 RTA(rapid thermal annealing), ALD(atomic layer deposition), PVD(physical vapor deposition) 등의 다양한 방법이 이용될 수 있다.
도 2에서는, 촉매 금속 층(10) 상에 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition; CVD)을 이용하여 그래핀 층(20)을 형성하는 예를 나타내고 있다.
이러한 화학 기상 증착법은, 챔버(200) 내에 촉매 금속 층(10)을 위치시키고, 탄소 공급원(carbon source)을 투입하며, 적당한 성장 조건을 제공함으로써 그래핀 층(20)을 성장시키는 방법이다.
탄소 공급원의 예로는 메탄(CH4), 아세틸렌(C2H2) 등의 가스 형태로 공급이 가능하고, 파우더, 폴리머 등의 고체 형태 및 버블링 알콜(bubbling alcohol) 등의 액체 형태로 공급이 가능하다.
그 외에도, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로 펜타디엔, 헥산, 사이클로 헥산, 벤젠, 톨루엔 등과 같은 다양한 탄소 공급원이 이용될 수 있다.
이하, 촉매 금속 층(10)으로서, 구리(Cu)를 이용하고, 탄소 공급원으로는 메탄(CH4)을 이용한 예를 들어 설명한다.
이러한 촉매 금속 층(10) 상에서 적당한 온도를 유지하면서 수소 분위기 속에서 메탄 가스를 투입하면, 이 수소와 메탄이 반응하여, 촉매 금속 층(10) 상에 그래핀 층(20)이 형성되는 것이다. 이러한 그래핀 층(20)의 형성은 대략 300 내지 1500 ℃의 온도 조건에서 이루어질 수 있다.
이때, 촉매 금속 층(10)의 하면에 공간이 없다면, 촉매 금속 층(10)의 상면에만 그래핀 층(20)이 형성될 수 있으나, 촉매 금속 층(10)의 하면에 공간이 있다면, 도 1과 같이, 촉매 금속 층(10)의 양면에 그래핀 층(20)이 형성될 수 있다.
촉매 금속 층(10)으로서 구리는 탄소에 대한 고용도가 낮으므로, 단일층(mono-layer)의 그래핀을 형성하는데 유리할 수 있다. 이러한 그래핀 층(20)은 촉매 금속 층(10) 상에 직접 형성될 수 있다.
촉매 금속 층(10)은, 시트(sheet) 형태로 공급될 수 있으나, 도 2에서와 같이, 제 1 롤러(100)에 감겨진 채로 연속적으로 공급될 수 있으며, 대략 10 ㎛ 내지 10 mm 두께의 구리 포일 형태의 촉매 금속 층(10)을 이용할 수 있다.
이와 같은 예의 과정에 의하여 형성된 그래핀 층(20)은, 도 1에서와 같이, 양면에 그래핀 층(20)이 형성된다면 촉매 금속 층(10)의 일면에 형성된 그래핀 층(20)을 제거하는 과정을 거칠 수 있다.
이러한 과정에 의하여, 도 3과 같이, 촉매 금속 층(10)의 일면에 그래핀 층(20)이 형성된 상태를 이룰 수 있다.
이후, 그래핀 층(20) 상에 지지층(30)을 위치시킨다. 이러한 지지층(30)의 예로는 열전사 필름(30)이 이용될 수 있다. 이러한 열전사 필름(30)은 점착층(31)과 기재(32)로 이루어질 수 있으며, 이 점착층(31)이 그래핀 층(20)에 부착되어, 도 4와 같은 상태를 이룰 수 있다.
이러한 열전사 필름(30)은 이와 같은 부착 과정이 이루어진 후에 추후 열을 가하게 되면 점착층(31)이 점착력을 잃게 되어 용이하게 분리가 가능한 장점이 있다.
이러한 점착층(31)은 폴리 우레탄 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 고분자 수지 등의 각종 고분자 수지, 수계 접착제, 초산 비닐 에멀젼 접착제, 핫멜트 접착제, 가시광 경화형 접착제, 적외선 경화형 접착제, 전자빔 경화형 접착제, PBI(Polybenizimidazole) 접착제, 폴리이미드 접착제, 실리콘 접착제, 이미드 접착제, BMI(Bismaleimide) 접착제 등의 다양한 접착제가 이용될 수 있다.
또한, 점착층(31)은 재작업성(Rework) 점착제가 이용될 수 있다. 즉, 공정 중 또는 공정 이후에 쉽게 박리가 가능하고, 박리 후에도 잔류 물질을 남기지 않도록 하는 특성을 가질 수 있다.
그리고 기재(32)는 PET와 같은 수지의 투명 필름이 이용될 수 있으며, 투명하지 않은 다양한 재질의 필름이라도 모두 이용될 수 있다.
이러한 지지층(30)으로서, 열전사 필름 이외에도 다양한 점착성을 가지는 필름 형태의 재료가 이용될 수 있음은 물론이다.
다음에, 촉매 금속 층(10)을 제거하는 과정이 이루어진다. 이러한 과정은 식각의 방법으로 이루어질 수 있다. 도 5에서는 위에서 설명한, 지지층(30)이 그래핀 층(20)에 부착된 상태에서, 식각 용액(33)에 촉매 금속 층(10)이 잠긴 상태로 촉매 금속 층(10)을 식각하는 과정을 도시하고 있다.
이때, 촉매 금속 층(10)은 식각 용액(33)에 잠기고 그래핀 층(20) 이상부터는 식각 용액(33)에 잠기지 않도록 할 수 있다.
이러한 과정에 의하여 촉매 금속 층(10)을 제거하면 지지층(30)에 그래핀 층(20)이 부착된 상태가 되어, 도 6과 같은 상태를 이루게 된다.
다음에는 촉매 금속 층(10)이 제거하여 드러난 그래팬 층(20)을 도핑하는 과정이 이루어진다. 이러한 도핑 과정에 의하여, 도 7에서와 같이, 그래핀 층(20) 상에 도펀트(40)가 위치하는 상태가 이루어질 수 있다.
이와 같은 도핑 과정에 의하여, 그래핀 층(20)은 전도성이 향상될 수 있다. 즉, 촉매 금속 층(10)에 의한 결정 결함(금속의 결정면 사이의 경계(grane boundary) 등에 의한 결함)에 의하여 그래핀 층(20)은 전도성이 낮아질 수 있는데, 도펀트 물질과 그래핀 층(20)의 물질이 치환되면서 전하(carrier)가 발생할 수 있으며, 따라서 전하 밀도(carrier density)가 증가할 수 있는 것이다.
이러한 도펀트(40)는, 유기계 도펀트, 무기계 도펀트, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 그 일례로서, 질산 및 질산이 포함된 물질의 증기 또는 용액을 이용할 수 있다.
또한, 이러한 도펀트(40)는, 그 구체적인 예로서, NO2BF4, NOBF4, NO2SbF6, HCl, H2PO4, CH3COOH, H2SO4, HNO3, PVDF, 나피온(Nafion), AuCl3, SOCl2, Br2, CH3NO2, 디클로로디시아노퀴논, 옥손, 디미리스토일포스파티딜이노시톨 및 트리플루오로메탄술폰이미드 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
한편, 도펀트(40)는 n-형 도펀트 또는 p-형 도펀트를 포함할 수 있다.
먼저, 아민 화합물을 포함하는 고분자 또는 유기물 물질을 포함하는 n-형 도펀트를 포함할 수 있다.
이러한 n-형 도펀트는, 폴리에틸렌아민(PolyEthylene Amine)), 히드라진(N2H4), 피리딘(C5H5N), 피롤(C4H5N), 아세토니트릴(CH3CN), 트리에타놀아민(TriEthanolAmine), 아닐린(Aniline), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
또한, 도펀트(40)는, 플루오르계 폴리머(fluoropolymer)를 포함하는 p-형 도펀트를 포함할 수 있다.
이러한 p-형 도펀트는, TFSA, 폴리퍼플루오르부테닐비닐에테르(polyperfluorobutenylvinylether), 아몰퍼스 플루오로폴리머(amorphous fluoropolymer), CYTOP, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
이와 같이, 그래핀 층(20) 상에 도펀트(40)가 위치하거나 그래핀 층(20)에 함유된 상태로, 도 8에서와 같이, 기판(50)에 위치시킨다. 즉, 도펀트(40)가 그 위에 위치한 그래핀 층(20) 상에 기판(50)을 부착 또는 형성한다.
이러한 기판(50)은 그래핀 층(20)과 함께 그대로 디바이스에 결합될 수 있는 층을 의미할 수 있다.
즉, 각종 디스플레이 디바이스에 직접 이용될 수 있는 투명 및 불투명 기판일 수 있고, 터치 패널과 같은 디바이스에 직접 이용될 수 있는 기재가 될 수도 있다.
이러한 기판(50)은, PET(polyethylen terephthalate), TAC(triacetyl cellulose), 및 PC(poly carbonate)와 같은 재료가 이용될 수 있고, 실리콘(Si)과 같은 반도체 웨이퍼가 이용될 수도 있다. 그 외에, 투명 및 불투명의 필름 형태의 부재라면 어느 것이나 이용될 수 있다.
다음에, 지지층(30)을 제거하면 도 9에서 도시하는 바와 같이, 기판(50) 상에 도펀트(40)가 위치하고, 이 도펀트(40)에 의하여 전도성이 향상된 그래핀 층(20)이 위치하게 된다.
지지층(30)을 제거하는 과정은 열을 가함으로써 점착층(31)이 점착성을 잃도록 함으로써 제거할 수 있다.
이와 같은 과정에 의하여, 그래핀 층(20)이 기판(50) 상에 위치하여, 각종 디바이스에서 이용될 수 있도록 제작하는 과정에서 그래핀 층(20)을 도핑하여 전도성을 크게 향상시킬 수 있다.
이때, 상술한 바와 같이, 도펀트(40)는 그래핀 층(20)과 기판(50) 사이에 위치하게 되므로, 도펀트(40)가 공기 중에 직접 노출되지 않게 되어 도핑 효과가 지속될 수 있다.
즉, 그래핀을 질산과 같은 물질로 도핑하는 경우, 도펀트가 그래핀 층(20) 외부로 노출되게 되면, 도핑의 효과가 시간이 지남에 따라 감소되어 다시 면저항이 증가할 수 있으나, 위에서 설명한 바와 같이, 도 9와 같은 상태로 제조된 상태는, 도펀트(40)가 기판(50)과 그래핀 층(20) 사이에 위치하게 되어, 그래핀 층(20)이 도펀트(40)의 보호층으로 작용할 수 있는 것이다.
한편, 경우에 따라, 둘 이상의 도핑된 그래핀 층(20)이 기판(50) 상에 위치하도록 제조할 수 있다. 이와 같이, 다층 구조를 가지는 그래핀 층(20)의 전도성은 단일 층의 그래핀 층(20)보다 향상될 수 있다.
이러한 다층 구조를 가지는 그래핀 층(20)이 기판(50) 상에 위치하도록 하기 위해서는, 도 10에서 도시하는 바와 같이, 적어도 하나 이상의 도핑된 그래핀 층(21)과 도펀트(41)를 포함하는 기판(50) 상에, 도 7과 같이 제조된, 지지층(30) 상에 그래핀 층(20) 및 도펀트(40)가 위치하는 상태를 결합하는 과정에 의하여 이루어질 수 있다.
즉, 도 7과 같이 제조된, 지지층(30) 상에 도핑된 그래핀 층(20)을, 도 9와 같이 기 제조된 도핑된 그래핀 층(20)을 포함하는 기판(50) 상에 위치시키는 것이다.
도 10에서, 기판(50) 상에 위치하는 도펀트(41)와 그래핀 층(21)은 이전의 과정에서 제작된 것이고, 그 위에 위치하는 도펀트(40)와 그래핀 층(20)은 지지층(30)과 함께 제공된 것이다.
이후, 지지층(30)을 제거하면 도 11과 같은 상태가 된다. 즉, 기판(50) 상에 도펀트(41), 그래핀 층(21), 도펀트(40) 및 그래핀 층(20)이 순차적으로 위치하는 상태가 된다.
이러한 경우에도 가장 외측에 위치하는 그래핀 층(20)은 그 내측에 위치하는 도펀트(40)를 보호하는 보호층으로 작용할 수 있다.
경우에 따라서는, 이러한 과정이 반복되어 이루어짐으로써, 다층의 도핑된 그래핀 층을 제조할 수 있다.
즉, 도 12에서 도시하는 바와 같이, 기판(50) 상에 네 층의 그래핀 층(23, 22, 21, 20)이 구비될 수 있으며, 이러한 그래핀 층(23, 22, 21, 20) 사이에는 도펀트(43, 42, 41, 40)가 위치하게 된다. 경우에 따라 그 이상의 층을 가지는 상태로 제조될 수도 있음은 물론이다.
이때도 가장 상측에는 그래핀 층(20)이 위치하여, 그 하측에 위치하는 도펀트(40)를 보호하는 보호층으로 작용하게 된다.
이와 같은, 기판(50) 상에 위치하는 그래핀 층(20)은 각종 디스플레이 디바이스와 같은 디바이스에서 보조 전극으로 이용될 수 있다.
또는 터치 패널 디스플레이와 같은 디바이스에서 투명 전극으로 이용될 수 있고, 보조 전극으로도 이용할 수 있는 등, 다양하게 활용될 수 있다.
위에서 설명한 도펀트에 의하여 도핑된 그래핀 층(20)은 전도성이 크게 향상될 수 있으며, 적어도 50% 이상 향상될 수 있다.
그래핀 층(20)이 도핑되기 이전의 면저항은 대략 500 Ω/㎠ 정도를 가질 수 있으며, 통상 500 내지 650 Ω/㎠를 가질 수 있다.
이러한 그래핀 층(20)이 위에서 설명한 방법으로 도핑된 경우에는 면저항이 절반 또는 그 이상으로 감소할 수 있다. 즉, 250 내지 320 Ω/㎠의 면저항을 가질 수 있으며, 경우에 따라 100 내지 300 Ω/㎠의 면저항을 가지는 고 전도성의 그래핀을 제공할 수 있는 것이다.
또한, 위에서 설명한 바와 같이, 그래핀 층(20)이 도펀트(40)의 보호층으로 작용할 수 있으므로, 도핑의 효과가 시간이 지남에 따라 감소하는 현상을 개선할 수 있다.
이와 같이, 도핑의 효과가 지속되어 전도성이 저하되지 않으므로 적은 수의 그래핀 층을 가지는 경우에도 디바이스에 충분히 이용될 수 있다. 즉, 단일 층의 그래핀 층을 가지는 경우에도 충분한 전도성을 가질 수도 있다. 그러나 그 이상의 그래핀 층을 가지는 경우에 더 큰 효과를 발휘할 수도 있음은 물론이다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
10: 촉매 금속 층 20, 21, 22, 23: 그래핀 층
30: 지지층 31: 점착층
32: 기재 40, 41, 42, 43: 도펀트
50: 기판

Claims (10)

  1. 촉매 금속 층 상에 그래핀 층을 형성하는 단계;
    상기 그래핀 층 상에 도펀트를 포함하는 지지층을 위치시키는 단계;
    상기 촉매 금속 층을 제거하는 단계;
    상기 그래핀 층에 도펀트를 가하여 상기 그래핀 층을 도핑하는 단계;
    상기 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시키는 단계; 및
    상기 지지층을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시키는 단계는, 상기 도펀트가 상기 기판에 접촉하도록 위치시키는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 도펀트의 적어도 일부는, 상기 기판과 그래핀 층 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 도펀트는, 아민 화합물을 포함하는 고분자 또는 유기물 물질을 포함하는 n-형 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 n-형 도펀트는, 폴리에틸렌아민(PolyEthylene Amine)), 히드라진(N2H4), 피리딘(C5H5N), 피롤(C4H5N), 아세토니트릴(CH3CN), 트리에타놀아민(TriEthanolAmine), 아닐린(Aniline), 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 도펀트는, 플루오르계 폴리머(fluoropolymer)를 포함하는 p-형 도펀트를 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 p-형 도펀트는, TFSA, 폴리퍼플루오르부테닐비닐에테르(polyperfluorobutenylvinylether), 아몰퍼스 플루오로폴리머(amorphous fluoropolymer), CYTOP, 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 기판은, 반도체 기판 또는 PET를 포함하는 투명 기판을 포함하는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 도핑된 그래핀 층 상에 기판을 위치시키는 단계는, 적어도 한 층 이상의 도핑된 그래핀 층이 적층된 기판 상에 상기 도핑된 그래핀 층을 위치시키는 것을 특징으로 하는 도핑된 그래핀의 제조 방법.
  10. 제 1항의 방법에 의하여 제조된 도핑된 그래핀.
KR1020120032986A 2012-03-30 2012-03-30 그래핀의 도핑 방법 KR101613558B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120032986A KR101613558B1 (ko) 2012-03-30 2012-03-30 그래핀의 도핑 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120032986A KR101613558B1 (ko) 2012-03-30 2012-03-30 그래핀의 도핑 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130110765A true KR20130110765A (ko) 2013-10-10
KR101613558B1 KR101613558B1 (ko) 2016-04-19

Family

ID=49632535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120032986A KR101613558B1 (ko) 2012-03-30 2012-03-30 그래핀의 도핑 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101613558B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101535178B1 (ko) * 2014-06-11 2015-07-09 성균관대학교산학협력단 도핑된 환원 그래핀 옥사이드 및 이의 제조 방법
WO2015102157A1 (ko) * 2014-01-06 2015-07-09 삼성테크윈 주식회사 그래핀 제조용 조성물 및 이를 이용한 그래핀의 제조 방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015102157A1 (ko) * 2014-01-06 2015-07-09 삼성테크윈 주식회사 그래핀 제조용 조성물 및 이를 이용한 그래핀의 제조 방법
CN105121338A (zh) * 2014-01-06 2015-12-02 韩华泰科株式会社 石墨烯制造用组合物及利用该组合物的石墨烯制造方法
US9327983B2 (en) 2014-01-06 2016-05-03 Hanwha Techwin Co., Ltd. Compositions for preparing graphene and methods for preparing graphene using the same
CN105121338B (zh) * 2014-01-06 2018-09-21 韩华航空航天公司 石墨烯制造用组合物及利用该组合物的石墨烯制造方法
KR101535178B1 (ko) * 2014-06-11 2015-07-09 성균관대학교산학협력단 도핑된 환원 그래핀 옥사이드 및 이의 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101613558B1 (ko) 2016-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101234180B1 (ko) 그래핀 필름의 롤투롤 도핑 방법 및 도핑된 그래핀 필름
JP5705315B2 (ja) グラフェンの低温製造方法、及びこれを利用したグラフェンの直接転写方法
KR101806917B1 (ko) 그래핀의 제조 방법
US9573814B2 (en) High-throughput graphene printing and selective transfer using a localized laser heating technique
US10497893B2 (en) Method for doping graphene, method for manufacturing graphene composite electrode, and graphene structure comprising same
KR20110031864A (ko) 그래핀의 제조 방법, 그 제조 방법으로 얻어지는 그래핀, 그 그래핀을 포함하는 전도성 박막, 투명 전극, 방열 또는 발열 소자
JP2009278105A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
KR101320407B1 (ko) 그래핀 시트의 직접 전사 방법
Cabrero-Vilatela et al. Atomic layer deposited oxide films as protective interface layers for integrated graphene transfer
US20130040146A1 (en) Graphene structure and roduction method thereof
US20140147675A1 (en) Structure and method for a graphene-based apparatus
Kwon et al. Eco-friendly graphene synthesis on Cu foil electroplated by reusing Cu etchants
KR20130127689A (ko) 광을 이용한 그래핀의 제조 방법 및 그 그래핀
KR101613558B1 (ko) 그래핀의 도핑 방법
KR101461977B1 (ko) 그래핀의 도핑 방법
KR20130090132A (ko) 그래핀의 제조 방법 및 그 제조 방법으로 제조되는 그래핀
KR20140143533A (ko) 패턴 된 그래핀의 제조 방법 및 그 그래핀
CN104485385A (zh) 一种太阳能电池透明石墨烯薄膜电极的制备方法
KR20140029779A (ko) 그래핀의 제조 방법 및 그 그래핀
KR101542412B1 (ko) 그래핀 방열 시트의 제조 방법
KR101629697B1 (ko) 그래핀 적층 구조체의 제조방법 및 이로 제조된 그래핀 적층 구조체
KR101461978B1 (ko) 패턴된 그래핀의 제조방법
KR101706963B1 (ko) 그래핀 복합 전극의 제조 방법
KR20170028098A (ko) 그래핀 나노-메쉬 제조방법
KR101829836B1 (ko) 그래핀을 포함하는 전극의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant