KR20140136601A - Graphene cleaning method and graphene device treated by the same - Google Patents

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KR20140136601A KR20130056770A KR20130056770A KR20140136601A KR 20140136601 A KR20140136601 A KR 20140136601A KR 20130056770 A KR20130056770 A KR 20130056770A KR 20130056770 A KR20130056770 A KR 20130056770A KR 20140136601 A KR20140136601 A KR 20140136601A
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이정오
이영국
정윤장
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Abstract

The present invention relates to a graphene cleaning process using electrostatic power and a graphene element treated by the same. More specifically, the present invention provides the graphene cleaning process including a step of removing a graphene supporting layer including a graphene layer on one surface by using an organic solvent and a step of removing remaining graphene supporting layer by positioning a cleaning member on the graphene layer in which the graphene supporting layer is removed within a distance where an interaction is possible and moving the cleaning member on the graphene layer and the element including the graphene cleaned by the method. The present invention can uniformly improve the performance of the graphene of a large area without additional processes and expenses. In addition, the cleaned graphene element due to the present obtains excellent electrical, mechanical, and optical properties.

Description

그래핀 클리닝 공정 및 이에 의해 처리된 그래핀을 포함하는 소자{GRAPHENE CLEANING METHOD AND GRAPHENE DEVICE TREATED BY THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a graphene cleaning process, and a graphene cleaning method and a graphene-

본 발명은 그래핀 클리닝 공정 및 이에 의해 처리된 그래핀을 포함하는 소자에 관한 것이다.
The present invention relates to a device comprising a graphene cleaning process and graphene treated thereby.

문지르개 천으로 문지르는 방법(Rubbing)은 가장 직관적이면서 오래전부터 물질의 표면에 광을 내거나 불순물을 닦아낼 때 사용하는 방법 중의 하나이다. Rubbing is one of the most intuitive and long-lasting methods to light the surface of material or to wipe off impurities.

실제로 물질의 표면에 묻은 불순을 제거할 때 단순히 물 또는 유기용매와 같은 용매로만 제거할 때보다 기계적인 힘을 주면서 용매를 섞어줄 때 비로소 잘 닦이는 것을 경험적으로 알고있다.
It is empirically known that when removing impurities on the surface of a substance, it is better to clean it only when the solvent is mixed with mechanical force rather than simply removing it with a solvent such as water or an organic solvent.

한편, 이러한 문지르는 방법은 그 물질의 기계적 강도가 약할 때는 사용할 수 없다. 일반적으로 나노재료들이나 그래핀과 같은 나노크기의 물질들은 단위 크기당 영의 모듈러스(Young's modulus)로 생각하는 경우에는 상호 간의 힘이 철보다 강하지만, 실제적인 응용면에서는 잘 부러지고 망가진다. 특히 나노구조물들은 이러한 문지르는 방법으로는 그 구조물이 버티지 못한다. 지금까지는 이러한 이유로 연구자들이 문지르는 방법을 사용하지 않았다.
On the other hand, this rubbing method can not be used when the mechanical strength of the material is weak. In general, nanoscale materials such as nanomaterials or graphenes are stronger than iron in terms of Young's modulus per unit size, but are broken and broken in practical applications. In particular, nanostructures can not survive by such a rubbing method. Until now, researchers did not use rubbing methods for this reason.

잘 알려진 바와 같이, 그래핀은 탄소원자들이 육각형의 벌집 모양의 배열을 이루면서 원자 한 층의 두께를 갖는 전도성 물질이다. 그래핀은 구조적, 화학적으로 매우 안정적일 뿐만 아니라, 뛰어난 광학적, 전기적 성질 때문에 2010년에 노벨상의 주인공의 되었고, 현재 많은 주목을 받고 있는 물질이다.
As is well known, graphene is a conductive material with a thickness of one layer of atoms, with the carbon atoms forming a hexagonal honeycomb arrangement. Graphene is not only very structurally and chemically stable, it has also been the Nobel Prize winner in 2010 due to its outstanding optical and electrical properties, and is now attracting much attention.

한편, 이러한 그래핀을 전기 소자로 사용하기 위해 일반적인 공정을 거치는 경우에는 폴리메타크릴산메틸(PMMA)나 포토레지스터(PR) 등의 폴리머가 반드시 수반된다. On the other hand, when such graphenes are subjected to a general process in order to use them as electric devices, polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA) and photoresist (PR) are necessarily involved.

유기용매를 통한 제거에 대한 종래기술에는 비특허문헌 1에서 개시하고 있는 아세트산 및 아세톤을 사용하여 새로운 그래핀 클리닝 공정을 설명하고 있다. Conventional techniques for removal through an organic solvent include a new graphene cleaning process using acetic acid and acetone disclosed in Non-Patent Document 1.

그러나, 특히 폴리메타크릴산메틸(PMMA)은 가장 많이 사용되는 그래핀 지지층으로 일반적으로 아세톤에 잘 녹지만, 그래핀과 바로 맞닿아 있는 얇은 분자막은 아세톤에 잘 녹지 않아 제거가 어려운 특성이 있다. 이러한 이유로, 종래의 공지된 기술 대부분에서는 250 ~ 300 ℃에서 수소 또는 진공 분위기 하에서 수 십여 분 이상의 열처리를 통해 마지막 남은 이 폴리머를 제거한다.
However, in particular, polymethyl methacrylate (PMMA) is the most commonly used graphene backing layer, which generally dissolves in acetone, but the thin molecular film immediately contacting graphene is not easily dissolved in acetone and is difficult to remove . For this reason, most of known conventional techniques remove the polymer remaining after hydrogenation at 250 to 300 DEG C or heat treatment for several tens of minutes or more in a vacuum atmosphere.

하지만, 이러한 열처리 공정은 앞으로의 기술이 발전될 방향인 유연소자의 제작공정과 부합하지 않는다. 열처리 공정은 추가적인 열처리 비용이 수반될 뿐만 아니라 일반적으로 유연한 기판이 견디는 녹는점 및 전이 온도보다 높은 300 ℃ 근처에서 수행되기 때문이다.
However, such a heat treatment process is incompatible with the fabrication process of the flexible device in which the future technology will be developed. The heat treatment process is not only accompanied by additional heat treatment costs, but also because it is typically carried out near 300 ° C above the melting point and transition temperature of the flexible substrate.

이 문제점을 해결하기 위해서, 열처리 공정 대신 앞서 언급한 기계적인 문지르기 방법을 이용할 수 있다. 최근에는, 그래핀 표면의 불순물을 제거하기 위해 원자힘현미경(AFM)팁을 이용하는 방법이 제시된 바 있다. In order to solve this problem, the above-mentioned mechanical rubbing method can be used instead of the heat treatment step. Recently, a method of using an atomic force microscope (AFM) tip to remove impurities on a graphene surface has been proposed.

원자힘현미경(AFM)을 이용한 선행기술에 있어서 비특허문헌 2에서는 나노조작으로부터 그래핀에 생기는 잔여물로 인한 전기적 성능 저하를 막기 위해 그 잔여물 제거방법으로서 원자힘현미경(AFM)에 의한 기계적 클리닝 방법을 개시하고 있다.
In the prior art using an atomic force microscope (AFM), non-patent reference 2 discloses a method for removing residual particles in an atomic force microscope (AFM) to prevent electrical deterioration due to grains from nano- / RTI >

하지만, 앞서 언급한 바와 같은 기계적인 문지르는 방법은 그 기계적 강도가 약한 나노물질들과는 부합하지 않으며 원자힘현미경(AFM)방법 등의 나노물질에 적합한 강도의 방법은 지나치게 시간과 노력이 많이 필요하며 대량으로 적용될 수 없는 단점이 있다.
However, the above-mentioned mechanical rubbing method is not compatible with nanomaterials having weak mechanical strength, and a method suitable for nanomaterials such as atomic force microscopy (AFM) requires a lot of time and effort, There is a drawback that it can not be applied.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 본 발명의 발명자들은 본 발명을 연구, 완성하였다.In order to solve these problems, the inventors of the present invention have studied and completed the present invention.

1. 비특허문헌 1: " Michale Her, Ryan Beams, and Lukas Novotny, Physics Ltters A,10 April 2013 online published"1. Non-Patent Document 1: "Michale Her, Ryan Beams, and Lukas Novotny, Physics Ltters A, 10 April 2013 online published"

2. 비특허문헌 2: " A.M. Goossens, V.E.Calado, A.Barreiro, K.Watanabe, T.Taniguchi and L.M.K.Vandersypen, Applied Physics Letters, 100, 073110"
2. Non-Patent Document 2: "AM Goossens, VECalado, A. Barreiro, K. Watanabe, T. Taniguchi and LMK Vandersypen, Applied Physics Letters, 100, 073110"

본 발명의 목적은 온도를 크게 올리지 않으면서도 쉽고 빠르게 그래핀 표면의 불순물을 제거하는 클리닝 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a cleaning method for removing impurities on a surface of a graphene easily and quickly without significantly increasing the temperature.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법을 통해 처리된 그래핀을 이용한 그래핀 소자를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a graphene device using the graphene processed by the above method.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

유기용매를 사용하여 한쪽 면에 그래핀 층이 형성되어 있는 그래핀 지지층을 제거하는 단계(단계 1);Removing the graphene support layer having a graphene layer on one side thereof using an organic solvent (step 1);

상기 단계 1에서 그래핀 지지층이 제거된 그래핀 층 상에 직접적으로 접촉되지 않으면서 상호작용이 가능한 거리에 클리닝 부재를 위치시키는 단계(단계 2); 및Positioning the cleaning member at a distance that allows interaction with the graphene layer without contacting the graphene layer directly on the removed graphene layer (step 2); And

상기 클리닝 부재를 그래핀 층 상에서 이동시켜 그래핀 지지층 잔사를 제거하는 단계(단계 3); Moving the cleaning member on the graphene layer to remove the graphene support layer residue (step 3);

를 포함하는 그래핀 클리닝 방법을 제공한다.The present invention provides a graphene cleaning method comprising:

또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 클리닝 처리된 그래핀을 포함하는 소자를 제공한다. The present invention also provides a device comprising graphene cleaned by the method.

본 발명에 따르면, 그래핀 지지층 잔여물과의 상호작용을 이용한 그래핀 클리닝 기술을 이용하여 차세대 투명 전극재료 중에 핵심물질인 그래핀을 클리닝 기술을 확보함으로써, 추가적인 공정이나 비용없이 대면적으로 그래핀의 성능을 균일하게 향상시킬 수 있으며, 본 발명으로 만들어진 클리닝된 그래핀 소자는 우수한 전기적 특성 및 기계적, 광학적 특성을 가지며, 이에 따라 향상된 그래핀을 가지는 본 발명의 소자를 이용하여 디스플레이 및 반도체 산업에 적용할 수 있다.According to the present invention, by using a graphene cleaning technique that utilizes interaction with graphene support layer remnants, graphene, which is a key material in the next-generation transparent electrode material, can be cleaned, And the cleaned graphene device made by the present invention has excellent electrical characteristics and mechanical and optical characteristics, and accordingly, the device of the present invention having an improved graphene can be used for the display and semiconductor industry Can be applied.

도 1은 일반적인 그래핀 제조공정의 개략도이고,
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 클리닝 부재에 의한 그래핀 클리닝 공정부분의 개략도이고,
도 3은 클리닝 부재에 의한 클리닝 전의 그래핀과 본 발명의 일실시예에 의해 클리닝된 그래핀을 원자힘현미경(AFM)으로 관찰하여 비교한 사진이고,
도 4는 클리닝 부재에 의한 클리닝 전의 그래핀과 본 발명의 일실시예에 의해 클리닝된 그래핀을 주사전자현미경(SEM)으로 관찰한 사진이고, 및
도 5는 클리닝 부재에 의한 클리닝 전의 그래핀과 본 발명의 일실시예에 의해 클리닝된 그래핀의 전기적인 성능을 측정 및 비교한 결과이다. ((a): 클리닝 되기 전의 그래핀 소자(빨강색)와 클리닝 후의 그래핀 소자(파랑색)의 게이트 전압에 따른 드레인 전류 그래프, (b): 클리닝 되기 전의 그래핀 소자(빨강색)와 클리닝 후의 그래핀 소자(파랑색)의 게이트 전압에 따른 환산 전하 이동도 그래프, (c): 클리닝 되기 전의 그래핀 소자의 전기적 특성을 드루드(Drude) 수식에 따라서 피팅(fitting)한 그래프, (d): 클리닝 후의 그래핀 소자의 전기적 특성을 드루드(Drude) 수식에 따라서 피팅(fitting)한 그래프)1 is a schematic view of a general graphene manufacturing process,
FIG. 2 is a schematic view of a graphene cleaning process by a cleaning member according to an embodiment of the present invention,
FIG. 3 is a photograph of the graphene before cleaning by the cleaning member and the graphene cleaned by one embodiment of the present invention observed by an atomic force microscope (AFM)
4 is a photograph of a graphene before cleaning by a cleaning member and a graphene cleaned by an embodiment of the present invention with a scanning electron microscope (SEM), and Fig.
FIG. 5 shows the results of measuring and comparing the electrical performance of the graphene before cleaning by the cleaning member and the graphene cleaned by one embodiment of the present invention. (a): a drain current graph according to the gate voltage of the graphene element (red) before cleaning and the graphene element (blue) after cleaning, (b) (C): a graph obtained by fitting the electrical characteristics of the graphene device before cleaning according to the Drude equation, (d) ): A graph obtained by fitting the electrical characteristics of the graphene device after cleaning according to the Drude formula)

본 발명의 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 제한하지 않는다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명의 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미할 뿐, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해된다.
The terminology used in the specification of the present invention is used only to describe a specific embodiment, and does not limit the present invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the specification of the present invention, the terms "comprises" or "having ", and the like, mean that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

이하, 그래핀의 개괄적인 제조공정을 도 1을 참조하여 간단히 설명한다. 기판(1)은 향후 형성될 그래핀이 형성될 수 있는 촉매 역할을 해주는 구리, 니켈, 금 등의 금속호일 또는 박막일 수 있다. 기판(1) 위에 형성된 그래핀(2)은 800 ~ 1100 ℃의 공정조건에서 형성된 그래핀을 나타낸다. 폴리머(3)은 향후 기판(1)을 에칭하고 나서 그래핀(2)이 말리거나 찢어지지 않게 지지할 수 있는 역할을 해주는 지지층의 역할로, 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리스타이렌(PS), 포토레지스터 (AZ5214) 등의 폴리머가 사용될 수 있다. 용액(4)는 기판(1)을 에칭하여 제거할 수 있는 용액으로 금속기판이 구리인 경우에는 황산구리(CuSO4), 암모니아 포스페이트, 질산 또는 상용화된 구리 에칭 용액이 사용되고, 니켈의 경우에는 질산 또는 상용화된 니켈 에칭 용액, 금의 경우에는 왕수 또는 상용화된 금 에칭 용액일 수 있다. Hereinafter, a general manufacturing process of graphene will be briefly described with reference to Fig. The substrate 1 may be a metal foil or a thin film of copper, nickel, gold, or the like, which serves as a catalyst capable of forming a graphene to be formed in the future. The graphene 2 formed on the substrate 1 represents graphene formed under the process conditions of 800 to 1100 ° C. The polymer 3 serves as a supporting layer which serves to support the graphene 2 without being dried or torn after the substrate 1 is etched in the future. The polymethyl methacrylate (PMMA), the polystyrene (PS) , And photoresist (AZ5214) can be used. The solution 4 is a solution that can be removed by etching the substrate 1. When the metal substrate is copper, copper sulfate (CuSO 4), ammonia phosphate, nitric acid or a copper etching solution is used. In the case of nickel, Nickel solution in the case of gold, or a gold solution or commercialized gold etch solution in the case of gold.

상기 금속 에칭 용액에 의해 에칭이 되면 그래핀은 새로운 기판(5)으로 옮겨진다. 상기 기판(5)은 기판(1)이 에칭되어 제거되고 남은 그래핀(2) 및 폴리머(3)층이 옮겨지는 기판으로 예를들면, 실리콘 기판 (SiO2/Si), 플라스틱 기판인 폴리에틸렌프탈레이트(PET), PI, PEN 등이 사용될수 있다.Upon etching by the metal etching solution, the graphene is transferred to the new substrate 5. The substrate 5 is a substrate on which a layer of graphene 2 and polymer 3 is transferred, on which a substrate 1 is etched and removed, for example, a silicon substrate (SiO 2 / Si), a polyethylene phthalate (PET), PI, PEN, and the like can be used.

상기 기판(5) 위에 옮겨진 뒤에는 다음과 같은 방법으로 그래핀 지지층으로 쓰인 폴리머를 제거하게 된다. 먼저, 적절한 유기용매를 선택하여 1차적으로 제거한 후, 완전히 제거되지 않은 잔여물을 기계적 문지르기, 열처리, 플라즈마를 이용한 방법 등과 같은 2차적인 방법으로 제거할 수 있다. 도 2를 참조하면, 도 1에서 최종적으로 생성된 기판(5) 위에 형성된 그래핀(4)를 문지르개 천(6)으로 부드럽게 문지르는 공정을 나타낸다.
After being transferred onto the substrate 5, the polymer used as the graft supporting layer is removed in the following manner. First, an appropriate organic solvent may be selected and removed first, and then the residue that has not been completely removed may be removed by a secondary method such as mechanical rubbing, heat treatment, plasma or the like. Referring to FIG. 2, the process of gently rubbing the graphene 4 formed on the finally produced substrate 5 in FIG. 1 with a rubbing cloth 6 is shown.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은,According to the present invention,

유기용매를 사용하여 한쪽 면에 그래핀 층이 형성되어 있는 그래핀 지지층을 제거하는 단계(단계 1); Removing the graphene support layer having a graphene layer on one side thereof using an organic solvent (step 1);

상기 단계 1에서 그래핀 지지층이 제거된 그래핀 층 상에 직접적으로 접촉되지 않으면서 상호작용이 가능한 거리에 클리닝 부재를 위치시키는 단계(단계 2);Positioning the cleaning member at a distance that allows interaction with the graphene layer without contacting the graphene layer directly on the removed graphene layer (step 2);

상기 클리닝 부재를 그래핀 층 상에서 이동시켜 그래핀 지지층 잔사를 제거하는 단계(단계 3); Moving the cleaning member on the graphene layer to remove the graphene support layer residue (step 3);

를 포함하는 그래핀 클리닝 방법을 제공한다.
The present invention provides a graphene cleaning method comprising:

먼저, 상기 단계 1은 통상적인 그래핀 제조공정에 있어서, 그래핀 지지층을 이루는 물질을 유기용매를 사용하여 1차적으로 제거함으로써 최종적으로 원하는 기판에 순도가 높은 그래핀 층을 형성시키기 위한 단계이다.
First, step 1 is a step for forming a graft layer having a high purity on a desired substrate by first removing the material constituting the graphene support layer using an organic solvent in a conventional graphene manufacturing process.

본 발명에 따른 상기 단계 1의 유기용매는 아세톤, 메틸아세트아마이드, 다이메틸설폭사이드 등을 사용할 수 있다.The organic solvent of step 1 according to the present invention may be acetone, methylacetamide, dimethylsulfoxide, or the like.

그래핀을 전기소자로 사용하기 위해 공정처리를 할 경우, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)나 포토레지스터(PR) 등의 폴리머가 반드시 수반된다. 특히 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)는 가장 많이 사용되는 그래핀 지지층으로서, 대표적인 유기용매인 아세톤, 메틸아세트아마이드, 다이메틸설폭사이드를 사용하면 용이하게 제거될 수 있다. 다만, 이러한 공정을 통해서도 그래핀과 직접 접촉하는 그래핀 지지층을 이루는 물질은 완벽한 제거가 어렵다.
When processing is performed to use graphene as an electric element, polymers such as polymethyl methacrylate (PMMA) and photoresist (PR) are necessarily involved. In particular, polymethylmethacrylate (PMMA) is the most commonly used graphene support layer and can be easily removed by using representative organic solvents such as acetone, methyl acetamide, and dimethyl sulfoxide. However, even through such a process, it is difficult to completely remove the material constituting the graphene support layer which is in direct contact with the graphene.

본 발명에 따른 상기 단계 1의 그래핀 지지층 형성물질은 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리스타이렌(PS), AZ5214인 포토레지스터 등을 사용할 수 있다.The graft-supporting layer-forming material of step 1 according to the present invention may be polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), photoresist of AZ5214, or the like.

본 발명의 그래핀 지지층은 그래핀 층이 초기에 형성된 금속기판 위에서 원하는 기판으로 그 형상을 유지시켜 이동 및 적층시키기 위해서, 일시적으로 형상을 유지시켜 주기 위한 지지체이므로, 성형이 용이하고, 간단한 방법으로 제거되어야 하는 성질을 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리스타이렌(PS), AZ5214인 포토레지스터와 같은 폴리머 물질을 그래핀 지지층을 이루는 물질로 사용하면 유기용매 등을 사용한 제거가 용이하고, 성형성이 우수하므로 유리하다.
The graphene support layer of the present invention is a support for temporarily maintaining the shape of the graphene layer in order to move and laminate the graphene layer on a metal substrate formed on an initial stage while holding the desired shape on a desired substrate. It is desirable to have properties that must be removed. Accordingly, when a polymer material such as polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), or AZ5214 is used as a material for forming a graphene support layer, it is easy to remove using an organic solvent or the like, Do.

다음으로, 상기 단계 2는 그래핀 지지층이 제거된 그래핀 층 상에 직접적으로 접촉되지 않으면서 상호작용이 가능한 거리에 클리닝 부재를 위치시키는 단계로서, 이는 그래핀층에는 손상을 주지 않으면서, 본 발명에 사용되는 클리닝 부재와 그래핀 층상의 잔여 그래핀 지지층 물질간의 정전기적 힘 또는 기타 화학적인 상호작용을 이용하여 제거하기 위해서 상기 클리닝 부재와 그래핀 층간의 적절한 거리를 두고 클리닝 부재를 위치시키는 것이 필요하다.
Next, step 2 is a step of positioning the cleaning member at a mutually operable distance without directly contacting the graphene support layer on the removed graphene layer, It is necessary to position the cleaning member at an appropriate distance between the cleaning member and the graphene layer in order to remove it using electrostatic force or other chemical interaction between the cleaning member used in the graphene layer and the residual graphene support layer material on the graphene layer Do.

본 발명에 따른 상기 단계 2의 클리닝 부재는 섬유부재, 필름재, 벨벳의 형태일 수 있다.  The cleaning member of step 2 according to the present invention may be in the form of a fiber member, a film material, or a velvet.

클리닝 부재의 형태는 정전기 발생을 위한 마찰 시에 두 물질간의 전하이동이 용이하게 이루어질 수 있는 형태이어야 하며, 이에 대한 예로써, 섬유부재, 필름재, 벨벳 등과 같은 형태가 될 수 있다.
The shape of the cleaning member should be such that charge transfer between the two materials can be facilitated at the time of friction for the generation of static electricity. For example, the shape of the cleaning member may be a fiber member, a film material, a velvet, and the like.

본 발명에 따른 상기 단계 2의 클리닝 부재의 소재는 레이온, 나일론, 면, 유리일 수 있다.The material of the cleaning member of step 2 according to the present invention may be rayon, nylon, cotton or glass.

구체적으로 레이온, 나일론, 면, 유리는 일반적으로 대전열이라고 불리는 정전기 순서가 앞쪽에 있으므로 폴리메타크릴산메틸과 같은 폴리머와 만나면 양의 전기(+)의 성질을 띄므로, 극세사 나일론은 양의 전기(+), 폴리메타크릴산메틸과 같은 폴리머는 보통 음의 전기(-)역할을 수행하여, 이때 상호 간 순간적인 강한 전단응력이 발생하여 그래핀 위에 존재하던 폴리메타크릴산메틸과 같은 폴리머가 그래핀 층으로부터 제거된다.Specifically, rayon, nylon, cotton, and glass usually have a positive electrostatic order called the charge heat, so when they come in contact with a polymer such as polymethyl methacrylate, they have positive electric (+) properties, (+) And polymethylmethacrylate (POM) usually act as a negative (-) role. At this moment, momentary strong shear stress occurs between the polymer and the polymer such as polymethyl methacrylate And removed from the graphene layer.

다음으로, 상기 단계 3은 상기 클리닝 부재를 그래핀 층 상에서 이동시켜 그래핀 지지층 잔사를 제거하는 단계로서, 적절한 거리를 두고 위치해 있는 클리닝 부재의 전기적, 화학적 특성을 이용하여 그래핀 층과 직접 마찰하지 않고 그래핀 지지층 잔사를 제거하는 단계이다.
Next, the step 3 is a step of moving the cleaning member on the graphene layer to remove the graphene support layer residue. The step of directly rubbing the graphene layer with the graphene layer using the electrical and chemical characteristics of the cleaning member positioned at an appropriate distance And removing the graphene support layer residue.

본 발명에 따른 상기 단계 3의 클리닝 부재의 이동을 그래핀 층 상에서 일방향 또는 회전식 동력장치에 의해 자동으로 또는 작업자에 의해 수동으로 수행될 수 있다.The movement of the cleaning member of step 3 according to the present invention can be carried out automatically by a one-way or rotary power unit on the graphene layer or manually by an operator.

구체적으로, 간편하게는 작업자에 의해 수동으로 상기 방법에 따라 클리닝 부재를 이동시켜 그래핀 지지층 잔사를 제거할 수 있으나, 바람직하게는, 모터형식으로 원통이 돌아가며 부드럽게 문지르는 액정배향용 기계, 일방향 또는 회전식으로 문지르는 효과를 내기 위해 고안된 XYZ축 기계제어를 통한 일방향 또는 회전식동력장치 모두 또는 각각을 사용하여 수행될 수 있다.
Specifically, it is possible to manually remove the graphene support layer residue by manually moving the cleaning member according to the above-described method, but it is preferable to use a liquid crystal aligning machine in which the cylinder rotates smoothly with a motor type, And may be performed using either or both of a one-way or rotary power unit through XYZ axis machine control designed to effect rubbing.

또한, 본 발명은 상기의 방법으로 클리닝 처리된 그래핀을 포함하는 소자를 제공한다.The present invention also provides a device comprising graphene cleaned by the above method.

본 발명에 따른 클리닝된 그래핀의 소자화는, 전통적인 포토리소그래피, 전자빔리소그래피 방법을 포함하고, 진공 전극 증착법을 이용하여 트랜지스터, 메모리, 다이오드 등의 전기 장치를 제조하는 것을 포함할 수 있다.Elementization of the cleaned graphene according to the present invention may include conventional photolithography, electron beam lithography, and fabrication of electrical devices such as transistors, memories, diodes, etc. using vacuum electrode deposition.

본 발명에 따른 클리닝된 그래핀의 소자화는, 앞서 언급한 전기적 응용으로서 뿐만 아니라, 편광 박막, 액정배향 등의 광학적 소자로서 응용을 포함하는 것은 물론이고, 이를 위해 투명한 기판 또는 다른 기판에서 실시되는 방법을 포함할 수있다.
The cleaning of the cleaned graphene according to the present invention not only includes the application as an optical device such as a polarizing thin film and a liquid crystal alignment as well as the above-mentioned electric application, but also a method implemented in a transparent substrate or another substrate . ≪ / RTI >

이하, 본 발명을 실시예를 통해 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.

그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것 일뿐 이에 의하여 본 발명의 내용이 제한되는 것은 아니다.
However, the following examples are intended to illustrate the invention and are not intended to limit the scope of the invention.

<< 실시예Example 1>  1> 정전기적Electrostatic 힘을 이용한  Force 그래핀Grapina 클리닝 Cleaning

먼저, 가로, 세로의 길이가 모두 6 cm 이고, 두께가 0.25 ㎛인 구리 호일층 (Alfa aeser사의 46986, 99.8 % 금속기반)을 준비하였다.First, a copper foil layer (46986 by Alfa aeser, 99.8% metal based) having a length of 6 cm and a thickness of 0.25 탆 was prepared.

이어서, 화학적 기상 증착(CVD) 방법을 이용하여 구리 호일층의 일면 상에 그래핀 한 층을 적층시켰다. A graphene layer was then deposited on one side of the copper foil layer using a chemical vapor deposition (CVD) process.

이렇게 적층된 그래핀에 전사를 위해 그래핀을 지탱해 줄 수 있는 폴리머인 폴리메타크릴산메틸(PMMA)을 스핀코팅기(마이다스시스템사)를 사용하여 2000 rpm으로 30초 동안, 상온에서 스핀코팅하였다. 상기 구리 호일층을 녹이기 위해 구리 에칭 용액 (Transene사)을 이용하여 구리 호일층을 녹였다. Polymethylmethacrylate (PMMA), a polymer capable of supporting graphene, was spin-coated at room temperature for 30 seconds at 2000 rpm using a spin coater (Midas Systems) to transfer the graphene to the laminated graphene . In order to dissolve the copper foil layer, the copper foil layer was melted using copper etching solution (Transene Co.).

그 후, 용액 표면에 떠있는 그래핀 /폴리메타크릴산메틸(PMMA)을 실리콘 기판에 전사한 후, 폴리메타크릴산메틸(PMMA)를 제거하기 위해 아세톤에 넣어서 폴리메타크릴산메틸(PMMA)을 제거했다. 대부분의 폴리메타크릴산메틸(PMMA)은 이러한 방식으로 제거가 되지만, 최종적으로 아세톤처리를 거친 그래핀층에는 약 5 nm 두께의 폴리메타크릴산메틸(PMMA)가 원자힘 전자현미경(디멘션 3100 원자힘 전자현미경(AFM-베코))를 사용하여 관찰한 결과, 잔여물로 남아있었다.  Thereafter, graphene / polymethyl methacrylate (PMMA) floating on the surface of the solution was transferred to a silicon substrate, and then polymethyl methacrylate (PMMA) was added to acetone to remove polymethyl methacrylate (PMMA) . Most of the polymethyl methacrylate (PMMA) is removed in this manner, but finally the acetone-treated graphene layer has about 5 nm thick polymethyl methacrylate (PMMA) under an atomic force microscope (Dimension 3100 atomic force Electron microscope (AFM-Beko)), and remained as a residue.

이를 제거 하기 위해 나일론 천을, 그래핀 층과 1 ㎛의 거리를 두고 위치시킨 후에, 손으로 문질러서 잔여 폴리메타크릴산메틸(PMMA)를 제거하였다. 그 결과를 원자힘현미경으로 관찰하여 잔여 폴리메타크릴산메틸(PMMA)가 제거되기 전의 그래핀 층과 대비하여 도 3에 나타내었다. 문지르기 전에 비해서 후가 명확하게 잔여물이 제거되었음을 알 수 있다. 또한, 더욱 명확하게 확인하기 위해서 주사전자현미경으로 관찰한 결과를 잔여 폴리메타크릴산메틸(PMMA)가 제거되기 전의 그래핀층과 대비하여 도 4에 나타내었다.
To remove this, a nylon cloth was placed at a distance of 1 μm from the graphene layer, and then the remaining polymethyl methacrylate (PMMA) was rubbed by hand. The results are shown in FIG. 3 in comparison with the graphene layer before removal of the residual polymethyl methacrylate (PMMA) by observing with an atomic force microscope. It can be seen that the residue was clearly removed after the rubbing. Further, in order to confirm more clearly, the result of observation with a scanning electron microscope is shown in Fig. 4 in comparison with the graphene layer before the residual polymethyl methacrylate (PMMA) was removed.

<< 비교예Comparative Example 1> 유기용매만을 이용한  1> Only using organic solvent 그래핀Grapina 클리닝 Cleaning

상기 실시예 1의 아세톤으로 폴리메타크릴산메틸 (PMMA)을 제거하는 단계까지만의 공정을 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 수행하였다.
The procedure of Example 1 was repeated except that the process of removing polymethyl methacrylate (PMMA) with acetone of Example 1 was carried out.

<< 실험예Experimental Example 1> 소자성능에 대한 클리닝 처리의 영향 1> Influence of cleaning treatment on device performance

본 발명에 따른 클리닝 처리된 그래핀을 이용한 소자의 저항 및 전자이동도와 같은 전기적 성능의 개선효과를 알아보기 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다.The following experiments were conducted to investigate the improvement of the electrical performance such as resistance and electron mobility of the device using the cleaned graphene according to the present invention.

실시예 1 및 비교예 1에서 클리닝 처리된 그래핀 각각을 포토리소그래피 및 진공증측기를 이용한 방법으로, 그래핀을 이용한 소자인 게이트, 소스, 드레인으로 구성되는 트랜지스터를 각각 제조하였다. 그 후에, 소자의 전자기적 성질을 평가할수있는 케이틀리(Keithely) 4200-SCS 반도체 특성 시스템을 사용하여 각각의 소자에 대하여 저항과 전자이동도를 측정한 결과, 정전기적힘에 의한 클리닝 처리까지된 그래핀으로 전기적인 소자를 만들 경우에 저항이 약 2 배가 더 낮아지고 전자의 이동도가 2배 정도 좋아지는 것을 확인하였고 , 이를 도 5에 나타내었다.
Each of the grains cleaned in Example 1 and Comparative Example 1 was subjected to photolithography and a method using a vacuum vapor deposition device to produce transistors each comprising a gate, a source and a drain, which are devices using graphene. Thereafter, resistance and electron mobility were measured for each device using a Keithely 4200-SCS semiconductor characterization system capable of evaluating the electromagnetic properties of the device, resulting in a process of electrostatic force cleaning It is confirmed that the resistance is about two times lower and the electron mobility is improved about two times when the device is made with the pin, which is shown in Fig.

1 : 금속기판
2 : 그래핀
3 : 그래핀 지지층
4 : 금속 에칭 용액
5 : 실리콘 또는 플라스틱 기판
6 : 문지르개 천 1: metal substrate
2: Graphene
3: Graphene support layer
4: Metal etching solution
5: Silicon or plastic substrate
6: rubbing cloth

Claims (7)

유기용매를 사용하여 한쪽 면에 그래핀 층이 형성되어 있는 그래핀 지지층을 제거하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 그래핀 지지층이 제거된 그래핀 층 상에 직접적으로 접촉되지 않으면서 상호작용이 가능한 거리에 클리닝 부재를 위치시키는 단계(단계 2); 및
상기 클리닝 부재를 그래핀 층 상에서 이동시켜 그래핀 지지층 잔사를 제거하는 단계(단계 3);
를 포함하는 그래핀 클리닝 방법.
Removing the graphene support layer having a graphene layer on one side thereof using an organic solvent (step 1);
Positioning the cleaning member at a distance that allows interaction with the graphene layer without contacting the graphene layer directly on the removed graphene layer (step 2); And
Moving the cleaning member on the graphene layer to remove the graphene support layer residue (step 3);
Gt;
제1항에 있어서, 상기 단계 1의 유기용매는 아세톤, 메틸아세트아마이드, 및 다이메틸설폭사이드로 이루어지는 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 그래핀 클리닝 방법.
The graphene cleaning method according to claim 1, wherein the organic solvent in step 1 is one selected from the group consisting of acetone, methyl acetamide, and dimethyl sulfoxide.
제1항에 있어서, 상기 단계 1의 그래핀 지지층 형성물질은 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리스타이렌(PS),및 AZ5214인 포토레지스터로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 그래핀 클리닝 방법.
3. The graphene cleaning method according to claim 1, wherein the graft-supporting layer forming material of step 1 is one selected from the group consisting of polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), and photoresist of AZ5214. Way.
제1항에 있어서, 상기 단계 2의 클리닝 부재는 섬유부재, 필름재, 벨벳으로 포함하는 군에서 선택되는 1종의 형태인 것을 특징으로 하는 그래핀 클리닝 방법.
The graphen cleaning method according to claim 1, wherein the cleaning member of step 2 is one type selected from the group consisting of a fiber member, a film member, and a velvet.
제1항에 있어서, 상기 단계 2의 클리닝 부재의 소재는 레이온, 나일론, 면, 유리를 포함하는 군에서 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 그래핀 클리닝 방법.
The method according to claim 1, wherein the material of the cleaning member in step 2 is one selected from the group consisting of rayon, nylon, cotton, and glass.
제1항에 있어서, 상기 단계 3의 클리닝 부재의 이동을 그래핀 층 상에서 일방향 또는 회전식 동력장치에 의해 자동으로 또는 작업자에 의해 수동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 그래핀 클리닝 방법.
The method of claim 1, wherein the movement of the cleaning member in step (3) is performed either automatically by a one-way or rotary power unit on the graphene layer, or manually by a worker.
제1항에 따른 방법으로 클리닝 처리된 그래핀을 포함하는 소자.An element comprising graphene cleaned by the method of claim 1.
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