KR20140075971A - 그래핀-나노입자 구조체 및 이의 제조방법. - Google Patents

그래핀-나노입자 구조체 및 이의 제조방법. Download PDF

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Abstract

개시된 그래핀-나노입자 구조체는 기판; 상기 기판 상에 배치된 그래핀층; 상기 그래핀층 상에 배치된 나노입자층;을 포함한다. 그래핀-나노입자 구조체는 그래핀층과 나노입자층이 교번 적층되어 이루어질 수 있으며, 적층수와 나노 입자의 재질의 선택에 따라 다양한 기능을 구현할 수 있는 복합 기능막의 역할을 할 수 있다.

Description

그래핀-나노입자 구조체 및 이의 제조방법.{Graphene-nanoparticle structure and method of manufacturing the same}
본 개시는 그래핀-나노입자 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
그래핀은 탄소원자들이 2차원적으로 배열된 박막 물질로서, 그 내부에서 전하가 제로 유효 질량 입자(zero effective mass particle)로 작용하기 때문에 매우 높은 전기 전도도를 가지며, 또한 높은 열전도도, 탄성 등을 가지는 것으로 알려져 있다. 이에 따라, 그래핀(graphene) 물질은 다양한 분야에서 많은 주목을 받고 있으며, 그 전기적, 물리적 특성에 관한 연구가 시도되고 있다.
본 개시는 그래핀-나노입자 구조체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일 유형에 따르는 그래핀-나노입자 구조체는 기판; 상기 기판 상에 배치된 제1 그래핀층; 상기 제1 그래핀층 상에 배치된 제1 나노입자층;을 포함한다.
상기 제1 나노입자층 상에, 적어도 하나의 제2 그래핀층과, 적어도 하나의 제2 나노입자층이 더 교번 배치될 수 있다.
상기 제1 그래핀층과 상기 제2 그래핀층은 양전하를 띠도록 표면 처리되어 있을 수 있다.
상기 제1 나노입자층은 금속, 금속산화물, 반도체, 또는 폴리머 물질로 이루어질 수 있다.
또한, 일 유형에 따르는 광촉매 구조체는 기판; 상기 기판 상에 배치된 것으로, 적어도 한 층 이상의 그래핀층과 적어도 한 층 이상의 나노입자층이 교번 배치된 광촉매층;을 포함한다.
상기 그래핀층은 양전하를 띠도록 표면 처리되어 있을 수 있다.
상기 다수의 나노입자는 가시광선 대역에서 광흡수 효율의 피크가 나타나도록 재질과 크기가 정해질 수 있으며, 상기 다수의 나노입자는 골드 나노입자일 수 있다.
또한, 일 유형에 따르는 광전 소자는 기판; 상기 기판 상에 적어도 한 층 이상 배치된 것으로, 그래핀층과, 상기 그래핀층 상에 배치된 다수의 나노입자로 이루어진 나노입자층을 포함하는 광활성층; 상기 광활성층에서 광전 변환된 전기에너지를 외부 부하에 연결하는 전극부;를 포함한다.
또한, 일 유형에 따르는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법은 기판 상에 제1 그래핀층을 형성하는 단계; 상기 그래핀층 상에 제1 나노입자층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 제1 그래핀층을 형성하는 단계는 금속 촉매층이 형성된 기판 상에 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 그래핀을 합성하는 단계; 합성된 그래핀을 상기 제1기판 상에 전사하는 단계;를 포함한다.
상기 금속 촉매층이 형성된 기판으로 구리 호일(Cu foil)을 사용할 수 있다.
상기 합성된 그래핀을 상기 제1기판 상에 전사하기 전에, 상기 합성된 그래핀 위에 PMMA를 코팅하고, 상기 구리 호일을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.,
상기 제1기판은 PET 기판일 수 있다.
상기 제1 그래핀층의 표면이 양전하를 띠도록 표면 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.,
상기 제1 나노입자층을 형성하는 단계는 다수의 나노입자가 함유된 수용액을 형성하는 단계; 상기 수용액에 함유된 다수의 나노입자를 Langmuir-Blodgett (LB) 법에 의해 상기 그래핀 층 상에 정렬하는 단계;를 포함한다.
상기 다수의 나노입자는 금속, 금속산화물, 반도체, 또는 폴리머 물질로 이루어질 수 있다.
상기 그래핀-나노입자 구조체 제조방법은 상기 제1 나노입자층 상에 제2 그래핀층을 형성하는 단계; 상기 제2 그래핀층 상에 제2 나노입자층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상술한 그래핀-나노입자 구조체는 그래핀과 0차원의 나노입자를 결합하고 이를 다수 적층한 구조를 포함하여, 광흡수율이 높고, 광흡수 파장 대역이 조절될 수 있다.
상술한 그래핀-나노입자 구조체는 광에 노출되는 영역을 넓게 할 수 있고, 우수한 광흡수 특성을 가지며 또한, 이의 정밀한 제어가 가능하므로, 광촉매, 광수확장치, 슈퍼 커패시터 등에 응용될 수 있다.
상술한 그래핀-나노입자 구조체의 제조방법에 따르면, 대면적의 구조가 용이하게 구현된다.
도 1은 실시예에 따른 그래핀-나노입자 구조체의 개략적인 구조를 보인다.
도 2는 실시예에 따른 광촉매 구조체의 개략적인 구조를 보인다.
도 3은 도 2의 광촉매 구조체에서 광촉매층을 이루는 적층수에 따른 흡수 파장 대역을 보인 그래프이다.
도 4는 도 2의 광촉매 구조체에서 광촉매층을 이루는 적층수에 따른 광촉매 작용을 보인 그래프이다.
도 5a 내지 도 5j는 실시예에 따른 그래핀-나노입자 구조체의 제조방법을 설명하는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 그래핀-나노입자 구조체 및 이의 제조방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 한편, 이하에서 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 그래핀-나노입자 구조체(100)의 개략적인 구조를 보인다.
도 1을 참조하면, 그래핀-나노입자 구조체(100)는 기판(110), 기판(110) 상에 배치된 제1 그래핀층(121), 제1 그래핀층(121) 상에 배치된 제1 나노입자층(131)을 포함한다. 또한, 제1 나노입자층(131) 상에 적어도 하나의 제2 그래핀층(122, 123, 124)과, 적어도 하나의 제2 나노입자층(132, 133, 134)이 교번 배치될 수 있으며, 교번 배치된 층수는 도시된 층수에 한정되는 것은 아니다.
기판(110)으로는 PET 기판이 사용될 수 있고, 기타 다양한 재질의 절연 기판이 사용될 수 있다.
제1 그래핀층(121), 제2 그래핀층(122, 123, 134)은 그래핀(graphene) 물질로 이루어진다. 제1 그래핀층(121), 제2 그래핀층(122, 123, 134)은 하나의 시트 형태로 도시되었으나, 이는 예시적인 것이고, 다수의 그래핀 시트로 이루어질 수도 있다. 제1 그래핀층(121), 제2 그래핀층(122, 123, 134)은 양전하를 띠도록 표면 처리될 수 있다.
제1 나노입자층131), 제2 나노입자층(132, 133, 134)은 금속, 금속산화물, 반도체, 또는 폴리머 물질로 이루어질 수 있다. 제1 나노입자층131), 제2 나노입자층(132, 133, 134)은 동일한 크기의 다수의 나노입자로 이루어진 단층막의 형태로 도시되어 있으나, 이는 예시적인 것이고, 다층막의 형태로 변경될 수도 있고, 또한, 크기가 다른 나노입자들을 포함할 수도 있다.
상술한 구조의 그래핀-나노입자 구조체(100)는 양으로 대전된 그래핀층과 음으로 대전된 나노입자층의 적층구조에 의해 경계면에서의 전하 이동이 촉진되고, 전자, 정공의 결합이 감소된다. 따라서, 그래핀(graphene) 물질과 결합하는 0차원의 나노 입자의 재질 선택에 따라 다양한 기능을 구현할 수 있는 복합 기능막의 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 광수확장치, 연료전지 등의 광전 소자, 광촉매, 슈퍼 커패시터에 적용될 수 있다.
도 2는 실시예에 따른 광촉매 구조체(200)의 개략적인 구조를 보인다.
도 2를 참조하면, 광촉매 구조체(200)는 기판(210)과, 기판(210) 상에 배치된 광촉매층(250)을 포함한다. 광촉매층(250)은 그래핀층(G)과 그래핀층(G) 상에 배치된 다수의 나노입자로 이루어진 나노입자층(NP)을 포함하며, 도시된 바와 같이, 복수의 그래핀층(G)과 복수의 나노입자층(NP)이 교번 배치된 구조로 이루어질 수 있다.
광촉매층(250)은 광촉매(photocatalyst)의 기능을 수행하는 것으로, 층수는 도시된 층 수에 한정되지 않으며, 다양하게 변경될 수 있다. 광촉매는 밴드갭 에너지 이상의 에너지를 갖는 빛을 받으면 가전자대(valence band)에서 전도대(conduction band)로 전자를 여기시켜서 전도대에는 전자를 형성하고 가전자대에는 정공을 형성하며, 형성된 전자와 정공이 광촉매의 표면으로 확산하여 산화, 환원 반응에 참여하는 역학을 한다. 이러한 광촉매 반응(photocatalysis)은 예를 들어, 태양 에너지를 이용하여 물을 직접 광분해하여 차세대의 대체 에너지원인 수소를 생산하는데 사용될 수 있으며, 휘발성 유기화합물(VOCs), 각종 악취, 폐수, 난분해성 오염물질 및 환경 호르몬의 분해, 세균, 박테리아의 살균 등에 사용될 수 있고, TBO와 같은 유기 오염 물질의 분해에 사용될 수 있다. 따라서 상온에서 태양 에너지만을 사용하는 광촉매 기술은 수소 제조 및 환경 정화에 응용되어 환경 문제를 해결할 수 있는 유력한 수단으로 주목을 받고 있다. 실시예에 따른 광촉매 구조층(200)은 광에 잘 노출되며 또한, 광 흡수율이 높은 구조를 구비하고 있다.
그래핀층(G)은 그래핀(graphene) 물질로 이루어지고, 양전하를 띠도록 표면 처리될 수 있다. 그래핀층(G)은 하나의 그래핀 시트로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
나노입자층(NP)을 구성하는 다수의 나노입자는 가시광선 대역에서 광흡수 효율의 피크가 나타나도록 재질과 크기가 정해질 수 있다. 예를 들어, 골드 나노입자로 이루어질 수 있다.
광촉매층(250)의 적층수는 도시된 층수에 한정되지 않으며, 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 그래핀층(G)과 나노입자층(NP)이 같은 층수로 구비된 것으로 도시되어 있으나, 다른 층수로 구비될 수도 있다.
도 3은 도 2의 광촉매 구조체(200)에서 광촉매층을 이루는 총 적층수에 따른 흡수 파장 대역을 보인 그래프이다.
그래프를 참조하면, 적층수가 많아질수록 흡수율이 높아지고, 흡수율이 피크인 파장 대역이 오른쪽으로 이동하고 있다. 이와 같은 현상은 표면 플라즈몬 공명(surface Plasmon resonance) 현상이 적층수에 따라 제어되기 때문인 것으로 보여진다. 표면 플라즈몬 공명 현상은 금속 표면의 자유전자와 입사된 빛 사이의 상호작용에 의해서 발생하는 것으로, 적층수에 따라 플라즈몬 공명이 일어나는 계면의 개수가 증가하며 플라즈몬 커플링 정도가 달라지기 때문이다.
도 4는 도 2의 광촉매 구조체(200)에서 광촉매층(250)을 이루는 총 적층수에 따른 광촉매 작용을 보인 그래프이다.
그래프는 300W의 크세논(Xe) 램프에 노출된 시간에 대해 TBO 농도 변화를 보이고 있다. 그래프는 TBO의 초기 농도 C0에 대한 농도비(C/ C0)를 시간에 대해 보이고 있으며, 그래프를 참조하면, 적층수가 증가함에 따라 광촉매 작용이 활발하여 TBO의 분해가 보다 빠르게 이루어짐을 알 수 있다.
상술한 구조의 광촉매 구조체(200)는 그래핀층(G)과 나노입자층(NP)을 교번 적층한 구조로서, 적층수를 조절하여, 광흡수율, 광흡수 파장 대역을 조절할 수 있고, 또한, 광촉매 작용을 조절할 수 있다. 광촉매 구조체(200)는 기판상에 대면적으로 구현되는 구조로서, 광에 노출되는 면적이 넓어 광촉매 작용을 보다 원활히 수행할 수 있으며, 또한, 촉매 작용 후 완전한 회수가 가능하다. 예를 들어, 광촉매가 가루(powder)의 형태로 이루어진 경우, 반응기의 바닥에 가라앉은 형태로 광을 흡수하게 되기 때문에 광에 노출되는 면적이 작다.
도 1의 그래핀-나노입자 구조체(100)는 광전소자(Photoelectic device)의 광활성층으로 응용될 수도 있다. 광전소자는 가시광선, 적외선, 자외선 등의 빛에 대한 반응으로 전기적 신호를 발생하는 소자이다. 광전소자는 입사된 빛의 성질에 따라 이에 포함된 정보를 검출하는 소자로 활용될 수 있고, 또는 광을 수집하고 전력을 생산하는 전지(태양전지)로 사용될 수 있다. 광전소자는 예를 들어, 그래핀-나노입자 구조체(100)로 이루어진 광 활성층과, 광 활성층에서 광전변환된 전기에너지를 외부 부하에 연결하는 전극부를 구비할 수 있다.
도 5a 내지 도 5j는 실시예에 따른 그래핀-나노입자 구조체의 제조방법을 설명하는 도면들이다.
그래핀-나노입자 구조체의 제조방법은 기판 상에 그래핀층을 형성하는 단계와, 그래핀층 상에 나노입자층을 형성하는 단계를 포함하며, 또한, 나노입자층 상에 다시, 그래핀층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
도면들을 참조하여 예시적인 과정들을 살펴보면 다음과 같다.
도 5a를 참조하면, 금속 촉매층이 구비된 기판(S) 상에, 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 그래핀을 합성하여 그래핀층(G)을 형성할 수 있다.
금속 촉매층이 구비된 기판(S)은 예를 들어, 실리콘 기판 상에 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 철(Fe) 등의 금속 촉매를, 스퍼터링(sputtering) 장치나 전자빔 증발 장치(e-beam evaporator) 등을 이용하여 실리콘 기판 면에 증착함으로써 준비될 수 있다. 다음, 금속 촉매층이 형성된 기판(S)과 탄소를 포함하는 가스(CH4, C2H2, C2H4, CO등)를 열화학 기상 증착이나 유도 결합 화학 기상 증착법(ICP-CVD, Inductive Coupled Plasma Chemical Vapor Deposition)을 위한 반응기에 넣고 가열함으로써, 금속 촉매층에 탄소가 흡수되도록 한다. 다음, 급속히 냉각하여 금속 촉매층으로부터 탄소를 분리시켜 결정화시키는 방법으로 그래핀을 성장시킨다.
금속 촉매층이 구비된 기판(S)으로 금속으로 이루어진 호일(foil)을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 구리 호일(copper foil)이 사용될 수 있다.
다음, 도 5b와 같이, 그래핀층(G) 상에 보호층(P)을 코팅한다. 보호층(P)은 예를 들어, PMMA(polymetylmethacrylate)를 스핀 코팅하여 형성할 수 있다.
다음, 도 5b의 구조로부터 금속 촉매층이 구비된 기판(S)이 식각등의 방법으로 제거되면, 5c의 구조물이 형성된다. 금속 촉매층이 구비된 기판(S)으로 구리 호일이 사용된 경우, 구리 호일은 염화철(FeCl2)을 식각액으로 하여 습식 식각될 수 있다. 또는, 과황산암모늄((NH4)2S2O8) 을 사용하여 습식 식각될 수 있다.
도 5c의 구조물은 탈이온수(deionized water)에 세척될 수 있다. 보호층(P)은 그래핀층(321)을 필요한 위치로 전사함에 있어, 그래핀층(321)을 지지하는 역할을 하며, 따라서, 그래핀층(321)이 필요한 위치로 전사된 후 제거된다.
즉, 도 5d와 같이, 도 5c의 구조물이 기판(310)에 전사되고, 다음, 보호층(P)이 제거됨으로써, 도 5e와 같이 그래핀층(321)이 기판(310) 상에 형성된다. 보호층(P)의 제거를 위해, 예를 들어, 습식 식각법을 사용할 수 있다.
기판(310)은 PET 기판일 수 있으며, 그 외, 다양한 종류의 절연 기판이 사용될 수 있다. 또한, 그래핀층(321)을 기판(310) 상에 전사하기 전에 기판(310)을 초음파 세척하는 단계가 더 포함될 수 있다. 예를 들어, 아세톤, 수산화칼륨이 용해된 에탄올, 증류수에 순차적으로 세척될 수 있다. 또한, 그래핀층(321)의 표면은 양전하를 띠도록 표면처리될 수 있으며, 이 전에, 보호층 예를 들어, 그래핀층(321) 표면과 공유 결합하는 이미다졸 솔트베이스드 이온액(imidazolium salt-based ionic liquid, IS-IL)을 사용하여 그래핀층(321)의 표면이 양전하를 띠도록 처리한다.
이상의 설명에서는 그래핀층(321)을 CVD 방법에 따라 합성하고 기판(310) 상에 전사하는 것으로 설명하였지만, 이는 예시적인 것이고, 다른 방법으로 그래핀층(321)을 형성하는 것도 가능하다. 예를 들어, SiC 결정 열분해 방법을 사용하거나, 미세 기계적 방법, 즉, 그라파이트 시료에 시료에 스카치 테이프를 붙인 다음 스카치 테이프를 떼어내어 스카치 테이프 표면에 그라파이트로부터 떨어져 나온 그래핀이 스카치 테이프 표면에 흡착되고, 이를 기판(310)에 전사하는 방식을 사용할 수도 있다.
다음, 도 5f와 같이, 그래핀층(321) 상에 나노입자층(331)을 형성한다. 나노입자층(331)의 형성을 위해, 다수의 나노입자가 함유된 수용액을 만들고, 수용액에 함유된 다수의 나노입자를 Langmuir-Blodgett (LB) 법에 의해 상기 그래핀 층 상에 정렬할 수 있다. 이와 같은 방법은 나노입자 수용액에 그래핀층(321)이 형성된 기판(310)을 넣었다 꺼내는 간단한 과정으로 수행될 수 있다.
나노입자층(331)을 5nm 직경의 골드 나노입자로 형성하는 방법을 예시적으로 살펴보면 다음과 같다. 100mL의 탈이온수(triply deionized water)에 1mM의 수용성 HAuCl4-3H2O 100mL를 첨가한다. 여기에, 38.8mM의 구연산나트륨(sodium citrate) 용액 10mL를 더 첨가하고, 약 5분간 저은 후 다시, 38.8mM의 수소화붕소나트륨(sodiium borohydride) 용액 10mL를 더 첨가하고, 약 20분간 휘젓는다. 이와 같이 제조된 나노입자 수용액에 그래핀층(321)이 형성된 기판을 담근 후, 약 1mm/min의 속도로 들어올리면, 나노입자들이 그래핀층(321) 위에 자기정렬되며 흡착된다. 이와 같이 LB법에 의한 자기 정렬을 이용할 때, 골드 입자들이 서로간에 교차 결합(cross link)하게 되어 나노입자층(331)이 음전하를 띠게 된다.
상기 과정을 반복하여, 나노입자층(331) 위에 추가적으로, 그래핀층, 나노입자층을 더 형성할 수 있다. 예를 들어, 도 5g와 같이, 금속 촉매층이 형성된 기판(S) 상에 그래핀을 합성하여 그래핀층(322)을 형성하고, 도 5h와 같이. 그래핀층(322) 위에 보호층(P)을 코팅한 후, 금속 촉매층이 형성된 기판(S)을 제거하여 도 5i의 구조물을 형성한다. 다음, 도 5j와 같이, 도 5i의 구조물을 도 5f의 나노입자층(331) 위에 전사한다. 다음, 보호층(P)를 제거한 도 5k의 그래핀층(322) 위에 나노입자층(332)을 더 형성하여, 도 5l과 같은 그래핀-나노입자 구조체(300)가 제조된다.
이러한 본원 발명인 그래핀-나노입자 구조체 및 이의 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
100, 300...그래핀-나노입자 구조체 200...광촉매 구조체
150...광촉매층 S, 110, 210, 310...기판
121...제1 그래핀층 122, 123, 124...제2 그래핀층
131...제1 나노입자층 132, 133, 134...제2 나노입자층
G, 321, 322...그래핀층 NP, 331, 332...나노입자층
P...보호층

Claims (21)

  1. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 제1 그래핀층;
    상기 제1 그래핀층 상에 배치된 제1 나노입자층;을 포함하는 그래핀-나노입자 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 나노입자층 상에,
    적어도 하나의 제2 그래핀층과, 적어도 하나의 제2 나노입자층이 교번 배치된 그래핀-나노입자 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 그래핀층은 양전하를 띠도록 표면 처리된 그래핀-나노입자 구조체.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 그래핀층과 상기 제2 그래핀층은 양전하를 띠도록 표면 처리된 그래핀-나노입자 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 나노입자층은
    금속, 금속산화물, 반도체, 또는 폴리머로 이루어진 다수의 나노입자를 포함하는 그래핀-나노입자 구조체.
  6. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 것으로, 적어도 하나의 그래핀층과 적어도 하나의 나노입자층이 교번 적층되어 이루어진 광촉매층;을 포함하는 광촉매 구조체.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 그래핀층은 양전하를 띠도록 표면 처리된 광촉매 구조체.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 나노입자층은 가시광선 대역에서 광흡수 효율의 피크가 나타나도록 재질과 크기가 정해진 다수의 나노입자를 포함하는 광촉매 구조체.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 나노입자층은 다수의 골드 나노입자로 이루어진 광촉매 구조체.
  10. 기판;
    상기 기판 상에 배치된 것으로, 적어도 하나의 그래핀층과 적어도 하나의 나노입자층이 교번 적층되어 이루어진 광활성층;
    상기 광활성층에서 광전 변환된 전기에너지를 외부 부하에 연결하는 전극부;를 포함하는 광전소자.
  11. 기판 상에 제1 그래핀층을 형성하는 단계;
    상기 그래핀층 상에 제1 나노입자층을 형성하는 단계;를 포함하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 그래핀층을 형성하는 단계는
    금속 촉매층이 형성된 기판 상에 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 그래핀을 합성하는 단계;
    합성된 그래핀을 상기 제1기판 상에 전사하는 단계;를 포함하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 금속 촉매층이 형성된 기판으로 구리 호일(Cu foil)을 사용하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 합성된 그래핀을 상기 제1기판 상에 전사하기 전에,
    상기 합성된 그래핀 위에 PMMA를 코팅하고, 상기 구리 호일을 제거하는 단계를 더 포함하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1기판은 PET 기판인 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 그래핀층의 표면이 양전하를 띠도록 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1 나노입자층을 형성하는 단계는
    다수의 나노입자가 함유된 수용액을 형성하는 단계;
    상기 수용액에 함유된 다수의 나노입자를 Langmuir-Blodgett (LB) 법에 의해 상기 그래핀 층 상에 정렬하는 단계;를 포함하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다수의 나노입자는 금속, 금속산화물, 반도체, 또는 폴리머로 이루어진 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제1 나노입자층 상에 제2 그래핀층을 형성하는 단계;
    상기 제2 그래핀층 상에 제2 나노입자층을 형성하는 단계;를 더 포함하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제2 그래핀층을 형성하는 단계는
    금속 촉매층이 형성된 기판 상에 화학 기상 증착법(Chemical Vapor Deposition)을 이용하여 그래핀을 합성하는 단계;
    합성된 그래핀을 상기 제1 나노입자층 상에 전사하는 단계;를 포함하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제2 그래핀층의 표면이 양전하를 띠도록 표면 처리하는 단계를 더 포함하는 그래핀-나노입자 구조체 제조방법.
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