KR20140082439A - 그래핀 패턴의 형성방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 그래핀 패턴의 형성방법을 개시한다. 그의 형성방법은, 기판에 적어도 하나의 트렌치에 의해 정의되는 미세 패턴을 형성하는 단계와, 상기 미세 패턴 상에 그래핀 용액을 도포하는 단계와, 상기 그래핀 용액에 접촉된 상기 미세 패턴 상에 그래핀 층을 선택적으로 형성하는 단계를 포함한다.

Description

그래핀 패턴의 형성방법{method for forming graphene pattern}
본 발명은 미세 패턴의 제조방법에 관한 것으로 보다 구체적으로 그래핀 패턴의 형성방법에 관한 것이다.
그래핀의 전자 소자 및 전극으로의 높은 응용 가능성으로 인해 기판 상에 그래핀을 형성하는 다양한 기술이 제시되고 있다. 특히, 대면적 전자 소자 및 전극 구현을 위해 화학기상증착(CVD: chemical vapor deposition) 법에 의한 그래핀 형성 기술과 산화 그래핀(GO: graphene oxide) 및 환원된 산화 그래핀(RGO, reduced graphene oxide)를 이용한 그래핀 형성 기술이 대표적인 예로서 제시되고 있다. 그래핀을 기판 상에 형성하는 것은 기판 상에 그래핀을 성장시키는 기술과 함께 전자 소자로의 역할 수행을 위해 미세 패터닝하는 기술이 요구되며, 이를 위한 다양한 방법이 제시되었다.
그 일 예로는, SiO2 기판 상에 니켈, 구리 등의 금속을 증착하고 포토리소그래피 공정을 이용하여 금속을 패터닝 한 후 CVD 공정으로 그래핀을 금속 윗면에 성장시켜서 패터닝하는 방법이 있다. 이 성장 및 패터닝된 그래핀은, PDMS와 같은 유연 재질을 이용하여 제 2의 기판으로 바로 전사시키거나, 상기 패터닝된 그래핀 하부의 SiO2 층 및 금속을 에칭함으로써 에칭 용액에 부양된 그래핀을 제 2의 기판으로 전사시키는 방법이 있으며, 부양된 그래핀의 구조적 안정성을 위하여 그래핀 상에 폴리메틸메타그릴레이트(PMMA: polymethyl methacrylate)와 같은 지지층을 도포 후 에칭하는 방법도 제시되었다.
다른 일 예로는, 니켈, 구리 등의 금속이 증착된 기판 혹은 니켈, 구리 등의 금속박막에 CVD 공정으로 그래핀을 성장시키고, 폴리디메틸실로세인(PDMS: polydimethylsiloxane)과 같은 유연 재질의 트렌치 구조를 가지는 패터닝된 stamp를 제작한 후, stamp를 이용하여 제 2의 기판으로 PDMS의 패턴에 따라 그래핀을 전사시키는 방법이 있다. 또한, CVD 방법이 아닌 기판 상에 도포된 GO, 혹은 graphite plate로부터 패터닝된 stamp를 이용하여 제 2의 기판으로 PDMS의 패턴에 따라 그래핀을 전사시키는 방법이 있다.
다른 일 예로는, 최종 기판 상에 그래핀을 성장 혹은 전사시킨 후, 포토그소그래피로 그래핀을 에칭하여 바로 패터닝하는 방법과 레이저를 이용하여 그래핀을 태워 내어 패터닝 하는 방법이 있다.
다른 일 예로는, 분산된 GO 혹은 RGO를 잉크젯 프린팅 방법으로 직접적으로 패터닝하는 기술이 있다.
다른 일 예로는, 미세접촉프린팅(micro contact printing) 혹은 딥펜 그소그래피(DPN: dip-pen nano-lithography) 공정을 통해 기판 상에 자기조립 단분자막(SAM: self-assembled monolayer) 등의 분자 층을 패터닝한 후 분산된 그래핀 용액에 기판을 침액하여 그래핀이 패턴된 분자층에만 흡착되도록하는 방법이 있다.
지금까지 상기한 많은 그래핀 패터닝 방법이 제시되었으나, 공정 방법이 복잡한 점, 공정 중 에칭용액, 감광제(PR: photoresistor), PMMA, PDMS를 이용함에 따른 잔류 오염원이 발생하는 점, 전사 대상 기판이 한정되는 점, 공정기법 상 미세 패터닝의 한계가 있는 점 등의 제약이 있으며, 간단한 공정으로 대면적 기판 상에 저가로 대량생산할 수 있는 그래핀 미세 패터닝 방법이 부재하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 생산성을 향상시킬 수 있는 그래핀 패턴의 형성방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법은, 기판에 적어도 하나의 트렌치에 의해 정의되는 미세 패턴을 형성하는 단계; 상기 미세 패턴 상에 그래핀 용액을 도포하는 단계; 및 상기 그래핀 용액에 접촉된 상기 미세 패턴 상에 그래핀 층을 선택적으로 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 그래핀 용액은 카시 백스터 상태에 의해 상기 미세 패턴 상에 선택적으로 접촉될 수 있다. 상기 카시 백스터 상태는 상기 그래핀 용액이 상기 트렌치 내에 침투되지 않고, 상기 미세 패턴 상부에 선택적으로 잔존하는 상태를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 층의 형성 후에 상기 그래핀 용액을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 그래핀 용액은 증발,건조 등의 수동적인 방법 또는 회전력, 관성력, 중력, 또는 기체 유동력를 포함하는 능동적인 방법에 의해 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 그래핀 용액은 스프레이 방법, 스핀 코팅 방법, 또는 인쇄 방법에 의해 도포될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 용액은 용매와, 상기 용매에 용해된 산화 그래핀를 포함할 수 있다. 상기 용매는 물, PBS(Phosphate buffered saline), 글리세롤, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 헥산, 벤젠 등 각종 유기 용매 및 무기 용매의 일종을 포함할 수 있다. 상기 분산 그래핀 용액은 환원된 산화 그래핀을포함할 수 있다.
그래핀 용액 내 분산된 그래핀이 산화그래핀(grapheme oxide)인 경우, 흡착된 그래핀층은 전기 저항이 매우 커 전자소자로 활용될 수 없으므로, 전기적 특성을 변화시키는 과정이 필요하다. 이를 위하여, 산화그래핀에 열 처리, 광 조사, 이온 도핑, 환원제 등을 이용하여 환원된 산화그래핀으로 변환시키는 공정을 추가적으로 수행할 수 있다. 상기 환원제는 하이드라진(hydrazine), 소디움 보로하이드라이드(NaBH4), 또는 하이드로아오딕(HI) 산 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판은 플라스틱, 유기 필름, 실리콘, 또는 유리를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 미세 패턴은 상기 기판의 사출 성형 공정, 핫 엠보싱 공정, 나노 임프린트 공정. 주조 공정, 압연 공정, 단조 공정, 또는 반도체 공정 중 적어도 하나에 의해 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 미세 패턴이 형성된 상기 기판을 표면 처리 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 기판의 표면 처리 공정은 산소, 불화탄소 등을 이용한 플라즈마 처리 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 용액의 도포 단계에서 상기 기판은 상기 그래핀 용액 내에 침지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판을 용기 내에 투입하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 용기는 상기 기판을 둘러싸는 하우징 또는 패키지를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 미세 패턴 상에 자기조립 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 자기조립 층은 단분자 층일 수 있다. 상기 단분자 층은 싸이올 군, 실렌 군, 카르복실 군, 하이드록실 군, 메틸(CH3) 군, 포스포네이트 군, 아민 군중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법은, 기판 상에 미세 패턴을 형성하고, 미세 패턴 상에 카시 벡스터 상태의 그래핀 용액을 형성한다. 미세 패턴은 사출 성형 공정, 핫 엠보싱 공정, 나노 임프린트 공정. 주조 공정, 압연 공정, 단조 공정 또는 반도체 공정에 의해 형성될 수 있다. 그래핀 용액의 용매를 제거하여 미세 패턴 상에 그래핀 층을 선택적으로 형성할 수 있다. 그래핀 층은 대면적의 기판 상에 손쉽게 형성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법은 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법을 나타내는 공정 단면도들이다.
도 4는 도 1의 미세 패턴과 트렌치를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법을 나타내는 공정 단면도들이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법을 나타내는 공정 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법을 나타내는 공정 단면도들이다. 도 4는 도 1의 미세 패턴(12)과 트렌치(14)을 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 기판(10) 상의 미세 패턴(12)을 형성한다. 기판(10)은 플라스틱, 유기 필름, 실리콘, 또는 유리를 포함할 수 있다. 미세 패턴(12)은 기판(10)의 사출 성형 공정, 핫 엠보싱 공정, 나노 임프린트 공정. 주조 공정, 압연 공정, 단조 공정 또는 반도체 공정에 의해 형성될 수 있다. 미세 패턴(12)은 트렌치(14)에 의해 양각으로 형성될 수 있다. 즉, 트렌치(14)는 양각의 미세 패턴(12)을 정의할 수 있다. 예컨대, 트렌치(14)는 약 10nm 내지 100㎛ 정도의 폭(a) 및 깊이(b)를 각각 가질 수 있다. 도시되지는 않았지만, 기판(10)은 미세 패턴(12)의 형성 후에 산소, 불화탄소 등을 이용한 플라즈마 처리 공정에 의해 표면처리될 수 있다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 기판(10) 상에 그래핀 용액(20)을 도포한다. 그래핀 용액(20)은 용매, 산화 그래핀, 및 환원된 산화 그래핀을 포함할 수 있다. 그래핀 용액(20)의 기판(10)에 도포되는 정도는 기판의 표면 상태 뿐만 아니라 용매의 점도, 표면장력 등에 의해 결정될 수 있다. 용매는 물, PBS(Phosphate buffered saline), 글리세롤, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 헥산, 벤젠 등 각종 유기 용매 및 무기 용매의 일종을 포함할 수 있다. 산화 그래핀은 환원제에 의해 그래핀으로 변환될 수 있다. 환원제는 하이드라진(hydrazine), 소디움 보로하이드라이드(NaBH4), 또는 하이드로아오딕(HI)을 포함할 수 있다. 그래핀 용액(20)은 스핀 코팅 방법, 스프레이 방법, 또는 인쇄 방법에 의해 기판(10)에 도포될 수 있다. 미세 패턴(12)의 상부 표면은 그래핀 용액(20)에 선택적으로 접촉될 수 있다. 그래핀 용액(20)은 기판(10) 상에서 카시 벡스터(Cassie-Baxter) 상태를 가질 수 있다. 카시 백스터 상태는 상기 그래핀 용액(20)이 상기 트렌치(14) 내에 투입되지 않고, 상기 미세 패턴(12)의 상부 표면에 선택적으로 잔존하는 상태로 정의될 수 있다. 기판(10) 상에서 그래핀 용액(20)은 물방울(droplet) 모양으로 응집될 수 있다. 여기서, 물방울 모양의 그래핀 용액(20)은 수학식 1의 영의 식(Young?quation)을 만족할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, θ는 그래핀 용액(20)의 접촉각(contact angle)이다.
Figure pat00002
은 그래핀 용액(20)의 표면장력이다.
Figure pat00003
는 기판(10)의 표면장력이다.
Figure pat00004
은 그래핀 용액(20)과 기판(10)의 계면장력이다. 수학식 1의 영의 식에 의하면, 접촉각(θ)은 기판(10)의 그래핀 용액(20)의 표면 장력(
Figure pat00005
)과, 기판(10)의 표면 장력(
Figure pat00006
)과, 그래핀 용액(20)과 기판(10)의 계면장력(
Figure pat00007
)에 의해 결정될 수 있다. 즉, 접촉각(θ)은 기판(10) 및 그래핀 용액(20) 각각의 종류에 따라 결정될 수 있다.
트렌치(14)와 미세구조(12)가 형성된 기판(10) 상에서는 그래핀 용액(20)이 카시 벡스터 상태로 기판 상의 미세 패턴(12) 상에 물방울 모양으로 응집될 수 있다. 카시 벡스터 상태에서 그래핀 용액(20)의 접촉각(θCB)은 증가될 수 있으며 수학식 2로 표현될 수 있다.
Figure pat00008
여기서, φ는 그래핀 용액(20)에 의해 접촉된 기판(10) 표면의 면적비이다. θ는 기판이 평판인 경우의 접촉각이며, θCB는 카시 벡스터 상태에 의해 증가된 접촉각이다. 그래핀 용액(20)의 카시 벡스터 상태와 접촉각은 트렌치(14)의 폭(a) 및 깊이(b)에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 트렌치(14)의 깊이(b)를 폭(a)으로 나눈 값은 세장비(aspect ratio)로 정의할 수 있다. 카시 벡스터 상태를 위하여, 그래핀 용액(20)은 큰 표면장력을 갖추는 용매에 산화 그래핀 혹은 환원된 산화 그래핀이 분산되어는 형성되는 것이 바람직하며, 기판은 상기 그래핀 용액(20)에 의해 잘 젖지 않는 낮은 계면에너지를 갖는 재질로 형성되는 것이 바람직하다.그래핀 용액(20)으로부터 그래핀 층(30)이 미세 패턴(12)의 상부 표면에 흡착될 수 있다.
도 4를 참조하면, 미세패턴(12)는 평면이고 트렌치(14)는 단면이 사각형으로 형성되는 것이 바람직하며, 사출성형 공정을 이용할 경우, 이형이 용이하도록 단면이 마름모꼴로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 트렌치(14)는 카시 벡스터 상태 형성과 사출성형 시 이형을 동시에 고려하여, 그 형태가 결정되어야 한다. 즉, 세장비 (b/a)가 너무 크면, 사출성형이 힘들어지고, 세장비가 너무 작으면 카시 벡스터 상태 형성이 힘들어지게 되므로, 사출 성형이 가능한 한도 내에서 세장비가 높은 것이 바람직하다. 일반적인 플라스틱 사출성형 공정을 이용할 경우, 세장비가 0.5~2인 것이 바람직하다. 또한, 미세 패턴(12)의 폭은 크기 제한 없이 변화가 가능하여 미세 패터닝되는 그래핀층(30)의 폭의 조절이 가능하다.도 3을 참조하면, 미세 패턴(12) 상에서 그래핀 용액(20)을 제거한다. 그래핀 용액(20)의 용매는 증발, 건조 등의 수동적인 방법 또는 회전력, 관성력, 중력, 기체 유동력 등의 능동적인 방법에 의해 제거될 수 있다. 그래핀 층(30)은 미세 패턴(12)의 상부 표면에 잔존할 수 있다. 그래핀 층(30)은 열처리에 의해 안정화(annealing) 될 수 있다. 그래핀 층(30)은 대면적의 기판(10)에서 손쉽게 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법은 생산성을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 기판(10) 상에 미세 패턴(12)를 형성하고, 상기 기판(10)을 그래핀 용액(20) 내에 투입(put)한다. 그래핀 용액(20)은 약액조(40)에 저장될 수 있다. 약액조(40)는 기판(10)의 길이보다 큰 직경과 깊이의 내부 공간을 가질 수 있다. 기판(10)은 약액조(40) 내에서 두가지 형태로 배치될 수 있다. 먼저, 기판(10)은 그래핀 용액(20) 내에 침지(dipping)될 수 있다. 기판(10)은 그래핀 용액(20)에 대해 수직 상태, 기울어진 상태, 및 수평 상태로침지될 수 있다. 침지-건조 과정이 반복적으로 수행되거나, 침액(잠수) 상태로 유지될 수 있다. 그래핀 용액(20)은 기판(10)에 대해 카시 벡스터 상태를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 카시 벡스터 상태의 그래핀 용액(20)은 기판(10)의 트렌치(14) 내로 투입되지 못하고, 미세 패턴(12)의 상부 표면에만 선택적으로 접촉될 수 있다. 기판(10)의 트렌치(14)는 그래핀 용액(20) 내에서 마치 기포(bubble)처럼 공기(air)로 충진될 수 있다. 다음, 기판(10)은 그래핀 용액(20) 상에서 부양(floating)될 수 있다. 미세 패턴(12)의 상부 표면은 그래핀 용액(20)에 국부적으로 접촉될 수 있다. 그래핀 용액(20)은 기판(10)의 트렌치(14) 내에 침투되지 않은 채로 카시 벡스터 상태를 가질 수 있다.
도 2를 참조하면, 기판(10)을 약액조(40) 내에서 배출한다. 그래핀 용액(20)은 기판(10)의 미세 패턴(12) 상에 카시 벡스터 상태의 물방울 모양으로 잔존할 수 있다.
도 3을 참조하면, 그래핀 용액(20)의 용매를 제거하여 미세 패턴(12) 상에 그래핀 층(30)을 형성한다. 그래핀 층(30)은 그래핀 용액(20)의 제거 전에 미세 패턴(12) 상에 흡착될 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법을 나타내는 공정 단면도들이다.
도 1 및 도 6을 참조하면, 기판(10) 상에 미세 패턴(12)을 형성하고, 상기 기판(10)을 용기(50) 내에 투입한다. 기판(10)은 용기(50)의 바닥에 안착될 수 있다. 용기(50)는 기판(10)과 동일한 내부 면적을 가질 수 있다. 기판(10)은 용기(50) 내에 삽입될 수 있다. 용기(50)는 기판(10)을 둘러싸고, 미세 패턴(12)을 상부로 노출시킬 수 있다. 예를 들어, 용기(50)는 하우징 또는 패키징을 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 용기(50) 내의 기판(10)에 그래핀 용액(20)을 도포한다. 용기(50)는 그래핀 용액(20)을 기판(10) 상에 속박(restriction)시킬 수 있다. 그래핀 용액(20)은 기판(10) 상에 수평면을 가질 수 있을 때까지 적하(drop)될 수 있다.
도 8을 참조하면, 그래핀 용액(20)은 기판(10)의 미세 패턴(12) 상에 카시 벡스터 상태로 응집될 수 있다. 그래핀 용액(20)은 미세 패턴(12) 상에 물방울 모양을 가질 수 있다. 그래핀 용액(20)의 물방울은 미세 패턴(12) 상에 일대일로 배치될 수 있다.
도 9를 참조하면, 그래핀 용액(20)을 제거한다. 그래핀 용액(20)은 증발, 건조 등의 수동적인 방법 또는 회전력, 관성력, 중력, 기체 유동력 등의 능동적인 방법에 의해 제거될 수 있다. 기판(10)은 용기(50)으로부터 분리 배출될 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 1 및 도 도 10을 참조하면, 기판(10) 상에 미세 패턴(12)을 형성하고, 상기 미세 패턴(12) 상에 자기조립 층(Self-assembled layer, 60)을 형성한다. 자기조립 층(60)은 단분자 층(monolayer)일 수 있다(Self-assembled monolayer으로 칭하여 질 수 있음). 자기조립 층(60)은 싸이올 군(thiols　group), 실렌 군(silanes　group), 카르복실 군(carboxyl group), 하이드록실 군(hydroxyl group), 메틸 군(methyl group) 포스포네이트 군(phosphonates　group), 또는 아민 군(amine group)과 같은 화학성분을 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 자기 조립 층(60)은 화학성분 내에서의 기판(10) 플로팅 또는 침지에 의해 형성될 수 있다. 이때, 화학성분은 기판(10)의 미세 패턴(12)에 대해 카시 벡스터 상태를 가질 수 있다.
도 11을 참조하면, 자기조립 층(60) 상에 그래핀 용액(20)을 도포한다. 그래핀 용액(20)은 자기조립 층(60) 상에서 카시 벡스터 상태를 가질 수 있다. 여기서, 카시 벡스터 상태는 그래핀 용액(20)이 트렌치(14) 내의 자기조립 층(60)과 미세 패턴(12)의 측벽으로 스며들지 않는 상태이다. 그래핀 층(30)은 그래핀 용액(20) 내에서 자기조립 층 (60) 상에 흡착될 수 있다.
도 12를 참조하면, 미세 패턴(12) 상에 잔존하는 그래핀 용액(20)을 제거한다. 상술한 바와 같이, 그래핀 용액(20)의 용매는 증발,건조 등의 수동적인 방법 또는 회전력, 관성력, 중력, 기체 유동력 등의 능동적인 방법에 의해 제거될 수 있다. 그래핀 층(30)은 미세 패턴(12) 및 자기조립 층(60) 상에 선택적으로 손쉽게 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 제 4 실시 예에 따른 그래핀 패턴의 형성방법은 생산성을 향상시킬 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 기판 12: 미세 패턴
14: 트렌치 20: 그래핀 용액
30: 그래핀 층 40: 약액조
50: 용기 60: 자기조립 층

Claims (20)

  1. 기판에 적어도 하나의 트렌치에 의해 정의되는 미세 패턴을 형성하는 단계;
    상기 미세 패턴 상에 그래핀 용액을 도포하는 단계; 및
    상기 그래핀 용액에 접촉된 상기 미세 패턴 상에 그래핀 층을 선택적으로 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀 용액은 카시 백스터 상태에 의해 상기 미세 패턴 상에 선택적으로 접촉되는 그래핀 패턴의 형성방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 카시 백스터 상태는 상기 그래핀 용액이 상기 트렌치 내에 침투되지 않고, 상기 미세 패턴 상부에 선택적으로 잔존하는 상태를 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 그래핀 층의 형성 후에 상기 그래핀 용액을 제거하는 단계를 더 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 그래핀 용액은 증발, 건조 등의 수동적인 방법 또는 회전력, 관성력, 중력, 또는 기체 유동력을 포함하는 능동적인 방법에 의해 제거되는 그래핀 패턴의 형성방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀 용액은 스프레이 방법, 스핀 코팅 방법, 또는 인쇄 방법에 의해 도포되는 그래핀 패턴의 형성방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀 용액은 용매와, 상기 용매에 용해된 산화 그래핀 혹은 환원된 산화 그래핀을 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 용매는 물, PBS(Phosphate buffered saline), 글리세롤, 에탄올, 메탄올, 아세톤, 헥산, 벤젠 등 각종 유기 용매 또는 무기 용매의 일종을 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 그래핀 층은 산화그래핀(graphene oxide) 혹은 환원된 산화 그래핀(reduced grapheme oxide) 중 일종인 그래핀 패턴 형성방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 그래핀 층이 산화 그래핀(grapheme oxide)일 경우, 상기 산화 그래핀을 환원 산화 그래핀으로 변환시키는 단계를 더 포함하는 그래핀 패턴 형성방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 플라스틱, 유기 필름, 실리콘, 또는 유리를 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 미세 패턴은 상기 기판의 사출 성형 공정, 핫 엠보싱 공정, 나노 임프린트 공정, 주조 공정, 압연 공정, 단조 공정 또는 반도체 공정 중 적어도 하나에 의해 형성되는 그래핀 패턴의 형성방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세 패턴이 형성된 상기 기판을 표면 처리 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판의 표면 처리 공정은 산소, 또는 불화탄소를 이용한 플라즈마 처리 공정을 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀 용액의 도포 단계에서 상기 기판은 상기 그래핀 용액 내에 침지되는 그래핀 패턴의 형성방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 용기 내에 투입하는 단계를 더 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 용기는 상기 기판을 둘러싸는 하우징 또는 패키지를 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 미세 패턴 상에 자기조립 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 자기조립 층은 단분자 층인 그래핀 패턴의 형성방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 단분자 층은 싸이올 군, 실렌 군, 카르복실 군, 하이드록실 군, 메틸 군, 포스포네이트 군, 아민 군 중 적어도 하나를 포함하는 그래핀 패턴의 형성방법.
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