KR20150115298A - Cnt-graphene hybrid film, preparation method thereof, and transparent electrode and fet comprising same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 탄소나노튜브 및 그래핀을 이용한 하이브리드 박막 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 탄소나노튜브-그래핀 하이브리드 박막의 투명전극 및 전계효과트랜지스터로의 응용에 관한 것이다.
The present invention relates to a hybrid thin film using carbon nanotubes and graphene and a method of manufacturing the hybrid thin film. The present invention also relates to the application of the carbon nanotube-graphene hybrid thin film to a transparent electrode and a field effect transistor.
단일벽 탄소나노튜브(single-wall carbon nanotube, swCNT) 및 그래핀(graphene)과 같은 저차원 구조의 탄소물질은 우수한 시계적, 전기적, 열적 및 광학적 특성으로 인해, 투명전극, 투명트랜지스터, 투명센서 등과 같은 투명하고 유연한 차세대 전자소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. Background of the Invention Low-dimensional carbon materials, such as single-wall carbon nanotubes (swCNTs) and graphenes, due to their excellent clock, electrical, thermal and optical properties, And the like are being actively studied for applications as transparent and flexible next generation electronic devices.
특히, 그래핀 기반의 하이브리드 물질은 투명하고 유연한 전극이나 전계효과트랜지스터(FET) 등으로의 응용에 많은 주목을 받는 물질로서, 이 분야에서 기존에 많이 사용되고 있는 인듐주석산화물(ITO)을 대체할 목적으로 많은 연구가 이루어지고 있다. Particularly, graphene-based hybrid materials have attracted much attention for application to transparent and flexible electrodes and field effect transistors (FETs), and have been used for a purpose of replacing indium tin oxide (ITO) Many studies have been made.
그러나, 인듐주석산화물을 대체하기 위해서는 면저항이 약 100Ω/sq이면서 투명도가 약 90% 정도이어야 하는데, 현재 손쉽게 화학기상증착법(CVD)으로 제조되는 단일층 그래핀의 경우 불투과도가 약 2.3±0.1%이고 면저항이 약 1000Ω/sq이므로, 그래핀 성장을 통해 대략 4장 이상의 그래핀 층을 형성해야만 투명전극 등에 적용할 수 있는 단점이 있다.However, in order to replace the indium tin oxide, the sheet resistance should be about 100 Ω / sq and the transparency should be about 90%. In the case of single layer graphene produced by chemical vapor deposition (CVD), the impermeability is about 2.3 ± 0.1% And the sheet resistance is about 1000 OMEGA / sq. Thus, there is a disadvantage that it can be applied to a transparent electrode or the like only when about four or more graphene layers are formed through graphene growth.
따라서, 이러한 그래핀의 특성을 개선하기 위해 그래핀 기반의 새로운 하이브리드 물질을 합성하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이에 본 발명자들은 CNT를 사용하여 CNT-그래핀 하이브리드 물질을 합성하여 전자소자 제작에 응용하고자 한다. In order to improve the characteristics of graphene, researches on synthesis of new graphene hybrid materials have been actively conducted. The present inventors have synthesized CNT-graphene hybrid materials using CNTs I want to.
따라서, 본 발명은 CNT-그래핀 하이브리드 박막, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 투명전극 및 전계효과트랜지스터를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a CNT-graphene hybrid thin film, a method of manufacturing the same, and a transparent electrode and a field effect transistor using the CNT-graphene hybrid thin film.
상기 목적에 따라, 본 발명은 그래핀막, 및 상기 그래핀막에 증착된 복수의 CNT들을 포함하는 박막으로서, 상기 복수의 CNT들이 상기 그래핀막에 평면 상으로 배열된, CNT-그래핀 하이브리드 박막을 제공한다.According to the above object, the present invention provides a thin film including a graphene film and a plurality of CNTs deposited on the graphene film, wherein the plurality of CNTs are arranged in a plane on the graphene film, and a CNT-graphene hybrid thin film is provided do.
상기 다른 목적에 따라, 본 발명은 (a) 탄소나노튜브(CNT) 분산 용액을 기판 상에 스핀 코팅하는 단계, 및 (b) 수득된 CNT 코팅막 상에 그래핀을 증착하는 단계를 포함하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing CNTs, comprising: (a) spin-coating a carbon nanotube (CNT) dispersion solution on a substrate; and (b) depositing graphene on the obtained CNT coating film. - graphene hybrid thin film.
상기 또 다른 목적에 따라, 본 발명은 상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막을 포함하는 투명전극 및 전계효과트랜지스터를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a transparent electrode and a field effect transistor including the CNT-graphene hybrid thin film.
상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막은, 단일 소재의 박막 또는 종래의 하이브리드 박막에 비하여 우수한 투명도 및 면저항을 가지며, 스핀 코팅 등의 간편한 공정에 의해 제조될 수 있으므로, 투명전극 및 전계효과트랜지스터 등의 분야에 유용하다.
The CNT-graphene hybrid thin film has superior transparency and sheet resistance compared to a single material thin film or a conventional hybrid thin film, and can be manufactured by a simple process such as spin coating. Therefore, in the fields of transparent electrodes and field effect transistors useful.
도 1은 CNT-그래핀 하이브리드 박막의 제조방법의 일례를 나타낸 것이다.
도 2는 CNT-그래핀 하이브리드 박막 등의 SEM, AFM 및 TEM 이미지의 일례를 나타낸 것이다.
도 3은 스핀 코팅 조건에 따른 CNT들의 배열(정렬각도)을 나타낸 것이다.
도 4는 CNT-그래핀 하이브리드 박막의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 5는 CNT-그래핀 하이브리드 박막의 광투과도를 평가한 것이다.
도 6은 CNT-그래핀 하이브리드 박막의 면저항을 평가한 것이다.
도 7은 CNT-그래핀 하이브리드 박막 기반의 전계효과트랜지스터(FET)의 전기적 특성을 평가한 것이다.
도 8은 CNT 배열에 따른 하이브리드 소자의 저항을 비교한 것이다.
Fig. 1 shows an example of a method for producing a CNT-graphene hybrid thin film.
2 shows an example of SEM, AFM and TEM images of a CNT-graphene hybrid thin film and the like.
3 shows the arrangement (alignment angle) of CNTs according to spin coating conditions.
Fig. 4 shows a Raman spectrum of a CNT-graphene hybrid thin film.
Fig. 5 shows the evaluation of the light transmittance of the CNT-graphene hybrid thin film.
Fig. 6 shows the sheet resistance of the CNT-graphene hybrid thin film.
Fig. 7 is an evaluation of electrical characteristics of a field-effect transistor (FET) based on a CNT-graphene hybrid thin film.
8 compares the resistance of the hybrid device according to the CNT arrangement.
CNT-그래핀 하이브리드 박막의 구성 및 특성Composition and properties of CNT-graphene hybrid thin films
본 발명에 따른 CNT-그래핀 하이브리드 박막은 그래핀막, 및 상기 그래핀막에 증착된 복수의 CNT들을 포함한다.The CNT-graphene hybrid thin film according to the present invention includes a graphene film and a plurality of CNTs deposited on the graphene film.
이때, 상기 복수의 CNT들은, 상기 그래핀막에 평면 상으로 배열된다. 예를 들어, 상기 복수의 CNT들은 상기 그래핀막에 높은 정렬도로 배열될 수 있다.At this time, the plurality of CNTs are arranged in a plane on the graphene film. For example, the plurality of CNTs may be arranged in a high alignment in the graphene film.
상기 CNT의 정렬도는, 그래핀막의 표면 상에 임의의 가상 기준선을 설정할 때, 그래핀막에 증착된 개개의 CNT의 축방향과 상기 가상의 기준선과의 각도(정렬 각도, 0~90°범위)들의 분산도로서 나타낼 수 있다.The degree of alignment of the CNTs is determined by an angle (an angle of alignment, in the range of 0 to 90 degrees) between the axial direction of the individual CNTs deposited on the graphene film and the imaginary reference line when an arbitrary virtual reference line is set on the surface of the graphene film, As shown in FIG.
예를 들어, 상기 복수의 CNT들은, 이들의 축의 정렬 각도에 있어서, 0° 내지 20°의 표준편차를 가질 수 있고, 바람직하게는 0° 내지 15°의 표준편차를 가질 수 있으며, 보다 바람직하게는 0° 내지 10°의 표준편차를 가질 수 있다.
For example, the plurality of CNTs may have a standard deviation of 0 ° to 20 °, and preferably a standard deviation of 0 ° to 15 °, at an alignment angle of their axes, May have a standard deviation of 0 [deg.] To 10 [deg.].
이와 같이 높은 정렬도로 배열된 복수의 CNT들은 스핀 코팅법에 의해 수득된 것일 수 있다. 또한, 상기 그래핀막은, 상기 복수의 CNT 상에서 열화학기상증착법(thermal CVD)에 의해 합성되어 증착된 것일 수 있다.The plurality of CNTs arranged in such a high alignment order may be obtained by a spin coating method. In addition, the graphene film may be one synthesized and deposited on the plurality of CNTs by thermal CVD.
바람직한 일례에 따르면, 상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막은, CNT 분산 용액을 기판 상에 스핀 코팅하고 그 위에 그래핀을 증착하여 수득된 것일 수 있다.According to a preferred example, the CNT-graphene hybrid thin film may be obtained by spin-coating a CNT dispersion solution on a substrate and depositing graphene thereon.
상기 그래핀막에 증착된 복수의 CNT들은 1 내지 100 개/㎛2 의 밀도를 나타낼 수 있고, 보다 한정하면 5 내지 10 개/㎛2의 밀도를 나타낼 수 있다. The plurality of CNTs deposited on the graphene film may exhibit a density of 1 to 100 / 탆 2 , and more preferably 5 to 10 / 탆 2 .
상기 CNT는 단일벽 CNT(single-walled CNT, swCNT) 또는 다중벽 CNT(multi-walled CNT, mwCNT)일 수 있다.The CNT may be a single-walled CNT (swCNT) or a multi-walled CNT (mwCNT).
상기 그래핀막은 바람직하게는 단일층 그래핀막일 수 있다.The graphene film may preferably be a single-layer graphene film.
상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 평균 두께가 0.1 내지 10 nm일 수 있고, 보다 구체적으로는 1 내지 5 nm일 수 있다.The thickness of the CNT-graphene hybrid thin film is not particularly limited, but may be, for example, an average thickness of 0.1 to 10 nm, more specifically, 1 to 5 nm.
상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막은 높은 투명성과 함께 낮은 면저항(sheet resistance)을 가질 수 있다. The CNT-graphene hybrid thin film may have a low sheet resistance with high transparency.
예를 들어, 상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막은, 이의 550nm 파장에 대한 광투과도가 95% 이상일 수 있고, 보다 구체적으로 96% 이상일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 96.4% 이상일 수 있다. For example, the CNT-graphene hybrid thin film may have a light transmittance with respect to its 550 nm wavelength of 95% or more, more specifically 96% or more, and still more specifically 96.4% or more.
또한, 상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막은, 면저항이 500Ω/sq 이하일 수 있고, 보다 구체적으로 400Ω/sq 이하일 수 있으며, 보다 더 구체적으로는 300Ω/sq 이하일 수 있다.
In addition, the CNT-graphene hybrid thin film may have a sheet resistance of 500? / Sq or less, more specifically 400? / Sq, and more specifically 300? / Sq.
CNT-그래핀 하이브리드 박막의 제조방법Manufacturing method of CNT-graphene hybrid thin film
도 1을 참조하여, 본 발명에 따르는 CNT-그래핀 하이브리드 박막을 제조하는 방법은, (a) CNT(10)가 분산된 용액을 기판(20) 상에 스핀 코팅하는 단계; 및 (b) 수득한 CNT 코팅막 상에 그래핀을 증착하여, CNT-그래핀 하이브리드 박막(1)을 제조하는 단계를 포함한다.
Referring to FIG. 1 , a method of manufacturing a CNT-graphene hybrid thin film according to the present invention includes the steps of: (a) spin-coating a solution in which
탄소나노튜브 분산 용액의 제조Preparation of Carbon Nanotube Dispersion Solution
본 단계는 스핀 코팅에 사용될 CNT 분산 용액을 제조하는 단계이다.This step is a step of preparing a CNT dispersion solution to be used for spin coating.
구체적으로, CNT를 용매에 넣고 균일하게 분산시켜 CNT 분산 용액을 제조할 수 있다.Specifically, the CNT dispersion can be prepared by uniformly dispersing the CNTs in a solvent.
이때 상기 CNT로는 단일벽 CNT(swCNT) 또는 다중벽 CNT(mwCNT)를 사용할 수 있다.The CNT may be a single-wall CNT (swCNT) or a multi-wall CNT (mwCNT).
또한, 상기 용매는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 1,2-다이클로로벤젠, 아세톤, 이소프로필알콜, 디클로로에틸렌 또는 이들의 혼합 용매일 수 있다.The solvent is not particularly limited, but may be, for example, 1,2-dichlorobenzene, acetone, isopropyl alcohol, dichloroethylene or a mixture thereof.
또한, 상기 분산 방법은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 초음파 분산, 원심 분리, 화학적 분산 방법 등을 이용할 수 있다.The dispersion method is not particularly limited, and for example, ultrasonic dispersion, centrifugation, chemical dispersion, or the like can be used.
또한, 상기 CNT 분산 용액의 농도는 원하는 용도에 따라 적절히 조절할 수 있으며, 예를 들어 0.001 내지 0.2 mg/mL의 농도, 구체적으로 0.001 내지 0.1 mg/mL의 농도, 보다 구체적으로 0.002 내지 0.05 mg/mL의 농도로 조절할 수 있다.
The concentration of the CNT dispersion solution may be appropriately adjusted depending on the intended use, and may be, for example, a concentration of 0.001 to 0.2 mg / mL, specifically 0.001 to 0.1 mg / mL, more specifically 0.002 to 0.05 mg / mL . ≪ / RTI >
탄소나노튜브층의 스핀 코팅Spin Coating of Carbon Nanotube Layer
본 단계는 앞서 제조된 CNT 분산 용액을 기판 상에 스핀 코팅하는 단계이다.
This step is a step of spin-coating the CNT dispersion solution prepared above on the substrate.
이때 상기 기판으로는, 추후 제거가 용이한 기재라면 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 금속, 반도체, 고분자, 금속/반도체, 고분자/금속 등이 가능하다. 예를 들어, 상기 기판은 사파이어(sapphire), 실리콘 등의 기질 상에, 구리, 니켈, 코발트, 스텐레스스틸 및 이들의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 금속 박막이, 스퍼터링법, 열증착법(thermal evaporation), 전자빔증착법(e-beam evaporation) 등에 의해 적절한 두께로 형성된 것일 수 있다. The substrate may be a metal, a semiconductor, a polymer, a metal / semiconductor, a polymer / metal, or the like, as long as it is a substrate that can be easily removed in the future. For example, the substrate may be formed of a metal thin film selected from the group consisting of copper, nickel, cobalt, stainless steel, and alloys thereof by sputtering, thermal evaporation, or the like on a substrate such as sapphire, , Electron beam evaporation (e-beam evaporation), or the like.
바람직하게는, 상기 기판은 구리, 니켈 또는 이들의 혼합 소재의 기판일 수 있다.Preferably, the substrate may be a substrate of copper, nickel, or a mixture thereof.
상기 기판의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 10 내지 100 ㎛ 일 수 있고, 보다 구체적으로는 25 내지 100 ㎛ 일 수 있다.
The thickness of the substrate is not particularly limited, but may be, for example, 10 to 100 占 퐉, and more specifically, 25 to 100 占 퐉.
상기 스핀 코팅은 1000 내지 5000 rpm 조건으로 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 2000 내지 4000 rpm, 보다 더 바람직하게는 2500 내지 3500 rpm 조건으로 수행될 수 있다.The spin coating may be performed at 1000 to 5000 rpm, more preferably 2000 to 4000 rpm, and still more preferably 2500 to 3500 rpm.
스핑 코팅 속도가 상기 바람직한 범위 내일 때, CNT들의 정렬도가 보다 높아질 수 있다.When the spin coating speed is within the above preferable range, the degree of alignment of CNTs can be higher.
또한, 상기 스핀 코팅은 10초 내지 60초 동안 수행될 수 있으며, 보다 바람직하게는 30초 내지 40초 동안 수행될 수 있다.In addition, the spin coating may be performed for 10 seconds to 60 seconds, more preferably 30 seconds to 40 seconds.
또한, 상기 스핀 코팅은 상기 기판의 회전 속도가 최고 속도(예: 3000rpm)에 달하였을때 CNT 분산 용액의 코팅(분사)이 수행되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the spin coating is performed by coating (spraying) the CNT dispersion solution when the rotation speed of the substrate reaches a maximum speed (for example, 3000 rpm).
이와 같은 스핀 코팅 공정 후의 CNT들은 높은 정렬도(일정한 방향성)을 가질 수 있다.
CNTs after such a spin coating process can have a high degree of alignment (constant directionality).
스핀 코팅된 막은 건조를 통해 용매를 제거하는 것이 바람직하며, 예를 들어 120℃ 내지 150℃의 온도에서 1분 내지 2분 동안 열처리하여 건조시킬 수 있다.
The spin-coated film is preferably dried to remove the solvent, and can be dried, for example, by heat treatment at a temperature of 120 ° C to 150 ° C for 1 minute to 2 minutes.
탄소나노튜브층 상의 그래핀 증착Graphene deposition on the carbon nanotube layer
본 단계는 앞서 제조된 탄소나노튜브층 상에 그래핀을 증착하는 단계이다.This step is a step of depositing graphene on the previously prepared carbon nanotube layer.
구체적으로, 앞서 기판 상에 스핀 코팅된 탄소나노튜브의 건조막을 기질로 하여 그 위에 그래핀을 합성할 수 있다.
Specifically, graphene can be synthesized on the substrate using a dry film of carbon nanotubes previously spin-coated on the substrate.
일례로서, 상기 그래핀의 증착은 상기 CNT 코팅막 상에 열화학기상증착법(thermal CVD)에 의해 그래핀을 합성함으로써 수행될 수 있다.As an example, the deposition of the graphene can be performed by synthesizing graphene on the CNT coating film by thermal CVD.
이때, 상기 열화학기상증착법에 사용되는 그래핀의 원료 가스로는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어 메탄, 에탄, 또는 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다.At this time, the raw material gas for graphene used in the thermochemical vapor deposition method is not particularly limited, and for example, methane, ethane, or a mixed gas thereof may be used.
또한, 상기 원료 가스의 유량은 1 내지 50 sccm일 수 있고, 보다 바람직하게는 2 내지 20 sccm일 수 있다.Also, the flow rate of the source gas may be 1 to 50 sccm, and more preferably 2 to 20 sccm.
또한, 상기 그래핀 합성 온도는 예를 들어 950℃ 내지 1100℃일 수 있고, 보다 바람직하게는 1000℃ 내지 1050℃일 수 있다.
In addition, the graphene synthesis temperature may be, for example, 950 캜 to 1100 캜, and more preferably 1000 캜 to 1050 캜.
그 결과, CNT-그래핀 하이브리드 박막이 기판 위에 형성될 수 있다.
As a result, a CNT-graphene hybrid thin film can be formed on the substrate.
CNT-그래핀 하이브리드 박막의 전사Transcription of CNT-graphene hybrid thin film
앞서 기판 상에 제조된 CNT-그래핀 하이브리드 박막은, 전자기기 내에 사용되기 위해 다른 기판으로 전사될 수 있다.The CNT-graphene hybrid thin film formed on the substrate can be transferred to another substrate for use in an electronic device.
이때의 전사 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어 기존에 알려진 그래핀 박막의 전사 방법과 동일하게 수행할 수 있다.
The transfer method at this time is not particularly limited, and can be carried out in the same manner as the transfer method of the known graphene film, for example.
이와 같이 본 발명에 따른 CNT-그래핀 하이브리드 박막은, 스핀 코팅 등의 간편한 공정에 의해 제조될 수 있고 또한 스핀 코팅 조건을 최적화하여 CNT의 밀도와 정렬을 제어함으로써, 단일 소재의 박막 또는 종래의 하이브리드 박막에 비하여 우수한 투명성 및 면저항을 가질 수 있어서, 유연하고 투명한 전극, 트랜지스터 등의 전자 분야에 유용하게 사용될 수 있다.
As described above, the CNT-graphene hybrid thin film according to the present invention can be manufactured by a simple process such as spin coating and by controlling the density and alignment of the CNTs by optimizing spin coating conditions, a thin film of a single material or a conventional hybrid Can have excellent transparency and sheet resistance as compared with a thin film, and can be usefully used in electronic fields such as flexible and transparent electrodes and transistors.
CNT-그래핀 하이브리드 박막의 응용Application of CNT-graphene Hybrid Thin Films
본 발명은 상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막을 포함하는 투명전극 및 전계효과트랜지스터(FET)를 제공한다.The present invention provides a transparent electrode and a field effect transistor (FET) including the CNT-graphene hybrid thin film.
상기 투명전극의 경우, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막이 접합된 구성을 가질 수 있다(도 5 (b) 참조).In the case of the transparent electrode, for example, the CNT-graphene hybrid thin film may be bonded to a polyethylene terephthalate (PET) film (see FIG. 5 (b) ).
또한, 상기 FET 소자의 경우, 상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막을 게이트 전극으로서 포함할 수 있다. 이때, 소스 전극으로서 Au, Cr , Ti 또는 이들의 혼합 소재의 전극을 사용할 수 있으며, 드레인 전극으로서 Au, Cr , Ti 또는 이들의 혼합 소재의 전극을 사용할 수 있다.In addition, in the case of the FET device, the CNT-graphene hybrid thin film may be included as a gate electrode. At this time, Au, Cr, Ti, or a mixture of these electrodes can be used as the source electrode, and Au, Cr, Ti, or a mixture of these electrodes can be used as the drain electrode.
상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막을 이용한 FET 소자는 전기적 특성이 우수하며, 특히 높은 온/오프 비율(on/off ratio) 및 온-상태 전류(on-state current)를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 FET 소자는 온/오프 비율이 6 이상일 수 있고, 바람직하게는 8 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 10 이상일 수 있다. 또한, 상기 FET 소자는 온-상태 전류가 0.15mA 이상일 수 있고, 바람직하게는 0.2mA 이상일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.25mA 이상일 수 있다.The FET device using the CNT-graphene hybrid thin film has excellent electrical characteristics and can exhibit particularly high on / off ratio and on-state current. For example, the on / off ratio of the FET device may be 6 or more, preferably 8 or more, and more preferably 10 or more. In addition, the FET device may have an on-state current of 0.15 mA or more, preferably 0.2 mA or more, and more preferably 0.25 mA or more.
또한, 상기 FET 소자는, CNT-그래핀 하이브리드 박막 내에 포함된 CNT의 정렬 각도를 조절하는 것에 의해 저항을 제어할 수 있으며, 이에 따라 목적에 따른 FET 소자를 제작할 수 있다.
Also, the FET device can control the resistance by adjusting the alignment angle of the CNTs included in the CNT-graphene hybrid thin film, thereby making it possible to produce an FET device according to the purpose.
구체적인 실시예 및 시험예Specific examples and test examples
이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세히 설명한다. 단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. The following examples are illustrative of the present invention, but the present invention is not limited to the following examples.
실시예 1: CNT-그래핀 하이브리드 박막의 제조Example 1: Preparation of CNT-graphene hybrid thin film
단계 (1) CNT의 스핀 코팅Step (1) Spin coating of CNT
단일벽 CNT(swCNT)를 1,2-다이클로로벤젠 100mL에 넣고 20분간 초음파로 처리하여 0.2mg/mL 농도의 분산용액을 제조하였다. 제조된 분산용액을 100㎛ 두께의 구리 호일에 500, 1500 또는 3000 rpm으로 30초간 스핀 코팅하였다. 스핀 코팅 후 150℃ 온도에서 1분간 열처리하여 1,2-다이클로로벤젠 용매를 제거하였다.Single-wall CNTs (swCNT) were placed in 100 mL of 1,2-dichlorobenzene and treated with ultrasonic waves for 20 minutes to prepare a dispersion solution having a concentration of 0.2 mg / mL. The prepared dispersion solution was spin-coated on copper foil having a thickness of 100 탆 for 30 seconds at 500, 1500 or 3000 rpm. After spin coating, the substrate was heat-treated at 150 ° C for 1 minute to remove the 1,2-dichlorobenzene solvent.
단계 (2) CNT 상의 그래핀 증착Step (2) Graft deposition on CNT
swCNT가 코팅된 구리 호일을 반응기에 넣고, 수소(6sccm) 및 Ar(150sccm)을 가하면서 1.9Torr 압력에서 45분 동안 1050℃까지 온도를 올렸다. 1050℃ 온도에 도달하면 메탄(10sccm)을 넣어 20분 동안 그래핀을 합성하였다. 반응이 끝난 후 실온까지 식혔다.
The swCNT coated copper foil was placed in the reactor and heated to 1050 ° C for 45 minutes at 1.9 Torr with hydrogen (6 sccm) and Ar (150 sccm) being added. When the temperature reached 1050 ℃, methane (10sccm) was added and graphene was synthesized for 20 minutes. After the reaction was completed, the reaction mixture was cooled to room temperature.
비교예 1: CNT가 스핀 코팅된 그래핀 박막의 제조Comparative Example 1: Preparation of a CNT-coated, graphene thin film
폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 상에 단일층 그래핀을 전사하고, 상기 전사된 그래핀 박막 상에 swCNT를 스핀 코팅하여, 그래핀 박막 상에 swCNT가 스핀 코팅된 박막을 제조하였다.
Single layer graphene was transferred onto a polyethylene terephthalate (PET) film, and swCNT was spin-coated on the transferred graphene thin film to prepare a thin film on which swCNT was spin-coated on the graphene thin film.
실시예 2: 하이브리드 박막을 포함하는 전계효과트랜지스터의 제조Example 2: Fabrication of a field effect transistor including a hybrid thin film
상기 실시예 1에서 제조된 그래핀-swCNT 하이브리드 박막을, 기존에 알려진 그래핀 전사 방법과 동일한 방법으로 SiO2/Si 기판에 전사시켰다. 전사된 그래핀-swCNT 하이브리드 박막을 산소 플라즈마를 사용하여 패터닝하였다. 상기 패터닝된 그래핀-swCNT 하이브리드 박막을 게이트 전극으로 사용하고, 소스 전극 및 드레인 전극으로서 각각 3nm 두께의 Cr 전극 및 70nm 두께의 Au 전극을 사용하여, 전계효과트랜지스터(FET)를 제작하였다.
The graphene-sWCNT hybrid thin film prepared in Example 1 was transferred to a SiO 2 / Si substrate in the same manner as the known graphene transfer method. The transferred graphene-suCNT hybrid thin film was patterned using an oxygen plasma. A field effect transistor (FET) was fabricated by using the patterned graphene-sCNT hybrid thin film as a gate electrode and using a Cr electrode having a thickness of 3 nm and an Au electrode having a thickness of 70 nm as a source electrode and a drain electrode, respectively.
이하, 상기 실시예에서 제조된 swCNT-그래핀 하이브리드 박막 및 전계효과트랜지스터의 특성을 평가하였다.
Hereinafter, characteristics of the SWCNT-graphene hybrid thin film and the field effect transistor fabricated in the above embodiments were evaluated.
도 2 (a)는 swCNT의 스핀 코팅 이전의 구리 기판의 주사전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸 것이다. Figure 2 (a) shows a scanning electron microscope (SEM) image of the copper substrate before spin-coating of swCNT.
또한, 도 2 (b)는 구리 기판 상에 스핀 코팅(3000rpm)된 swCNT(그래핀 증착 이전)의 SEM 이미지를 나타낸 것이다. 도 2 (b)에서 보듯이, swCNT는 응집(aggregation)없이 균일하게 코팅되었고, swCNT는 스핀 코팅 방향에 따라 특정 배열을 나타내고 있다. 구리 호일 상에 증착된 swCNT의 밀도는 대략 15 개/㎛2이었다. 2 (b) shows a SEM image of swCNT (before graphene deposition) spin-coated (3000 rpm) on a copper substrate. As shown in FIG. 2 (b) , swCNT was uniformly coated without aggregation, and swCNT showed a specific arrangement according to spin coating direction. The density of the swCNT deposited on the copper foil is approximately 15 / [Mu] m < 2 & gt ;.
도 2 (c) 및 (e)는 swCNT 위에 그래핀 증착(합성)된 하이브리드 박막의 SEM 및 원자힘현미경(AFM) 이미지를 각각 나타낸다. 이를 통해, 스핀 코팅에 의해 정렬되고 균일하게 분포된 swCNT가 그래핀 박막과 결합되었으며, swCNT가 CVD 공정 중에 안정된 상태를 유지하였음을 알 수 있다. 또한, 그래핀 성장을 위한 CVD 공정 이후에, 그래핀 상의 주름, 구리 입자 경계, 및 평평한 구리 표면에 코팅된 swCNT들이 관찰되고 있다. Figs. 2 (c) and 2 (e) show SEM and atomic force microscope (AFM) images of hybrid thin films deposited on (synthesized) SWCNTs, respectively. This shows that swCNTs aligned and uniformly distributed by spin coating are bonded to the graphene thin film and swCNTs remain stable during the CVD process. Further, after the CVD process for graphene growth, swCNTs coated on graphene wrinkles, copper grain boundaries, and flat copper surfaces have been observed.
도 2 (d)는 CNT-그래핀 하이브리드 박막의 투과전자현미경(TEM) 이미지이며, 이를 통해 연속적으로 연결된 swCNT 및 그래핀의 존재를 확인할 수 있다.
FIG. 2 (d) is a transmission electron microscope (TEM) image of a CNT-graphene hybrid thin film through which the presence of continuously connected swCNT and graphene can be confirmed.
도 3 (a) 내지 (c)는 다양한 스핀 코팅 속도로 swCNT가 코팅된 구리 호일의 SEM 이미지를 분석하여 얻은 정렬 각도의 분포(aligned angle distribution)를 나타낸다. Figures 3 (a) - (c) show the aligned angle distribution obtained by analyzing the SEM image of the copper foil coated with swCNT at various spin coating rates.
상기 각 스핀 코팅 속도에서의 CNT의 정렬 각도의 평균값을 구한 뒤, 이를 이용하여 CNT의 정렬 각도의 표준 편차를 계산하여 하기 표 1에 정리하였다.The mean value of the alignment angles of the CNTs at the respective spin coating speeds was obtained, and the standard deviation of the alignment angles of the CNTs was calculated using the results.
코팅
속도Spin
coating
speed
CNT
갯수gun
CNT
amount
각도
평균값Sort
Angle
medium
편차Standard
10°0 ~
10 °
20°10 ~
20 °
30°20 ~
30 °
40°30 ~
40 °
50°40 ~
50 °
60°50 ~
60 °
70°60 ~
70 °
80°70 ~
80 °
90°80 ~
90 °
상기 표 1에서 보듯이, 500rpm, 1500rpm 및 3000rpm으로 스핀 코팅된 CNT들의 정렬 각도는 각각 25.2°, 17.0° 및 9.7°이었으므로, 스핀 코팅 속도가 높을수록 CNT의 정렬도가 높음을 알 수 있었다.As shown in Table 1, the alignment angles of CNTs spin-coated at 500 rpm, 1500 rpm, and 3000 rpm were 25.2 °, 17.0 °, and 9.7 °, respectively, so that the higher the spin coating speed, the higher the degree of alignment of CNTs.
따라서, 스핀 코팅 속도를 조절함으로써 CNT의 정렬도 및 밀도를 변화시킬 수 있으며, 이는 하이브리드 박막의 전반적인 전기적 특성에 영향을 줄 수 있다.
Thus, by adjusting the spin coating rate, the alignment and density of the CNTs can be varied, which can affect the overall electrical properties of the hybrid thin film.
라만 분광법을 이용하여 앞서 실시예 1에서 제조된 swCNT-그래핀 하이브리드 박막의 특성을 평가하였다. 또한, 대조군으로서 swCNT 박막 및 그래핀 박막에 대해서도 라만 분광법으로 분석하여 비교하였다.The characteristics of the swCNT-graphene hybrid thin film prepared in Example 1 were evaluated using Raman spectroscopy. The swCNT thin film and the graphene thin film as a control group were also analyzed by Raman spectroscopy and compared.
도 4에서, (a) 및 (b)는 swCNT 박막의 라만 스펙트럼, (c) 및 (d)는 그래핀 박막의 라만 스펙트럼, (e) 및 (f)는 실시예 1에서 제조된 swCNT-그래핀 하이브리드 박막의 라만 스펙트럼을 나타낸다. swCNT 및 그래핀의 대표적인 분광 특성, 즉 RBM(radial breathing mode), D-밴드, G-밴드 및 2D-밴드가 관찰되고 있다. 공명 라만 스펙트럼의 RBM은 514nm의 여기 파장에서 관측되었다. RBM의 존재에 의해 swCNT임을 확인할 수 있으며, 이는 방사상의 탄소 원자의 포논(phonon) 진동 모드로부터 유래한 것이다. swCNT의 지표(n,m)의 배열은 로렌치안 함수(Lorentzian function)를 이용하여 각각의 RBM 피크의 곡선 맞춤(curve fitting)을 통해 수행되었다. 디콘볼루션(deconvolution)된 RBM 피크로부터, swCNT의 직경을 다음의 수학식에 따라 산출할 수 있었다: w (cm-1) = 223.5/d (nm) + 12.5 (여기서 w 및 d 는 각각 파수 및 직경을 의미한다). 직경-배열된 피크들은 ETB(extended tight-binding) 카타우라(Kataura) 기법에 따라 지표(n,m)가 매겨졌다. In Figure 4, (a) and (b) is a Raman spectrum of swCNT thin film, (c) and (d) is a Raman spectrum of the graphene thin film, (e) and (f) is the swCNT- prepared in Example 1 yes Raman spectrum of the pin hybrid thin film. Representative spectral characteristics of swCNT and graphene, namely radial breathing mode (RBM), D-band, G-band and 2D-band are observed. The RBM of the resonance Raman spectrum was observed at the excitation wavelength of 514 nm. By the presence of RBM, it can be confirmed that it is swCNT, which is derived from the phonon oscillation mode of radial carbon atoms. The arrangement of the index (n, m) of swCNT was performed by curve fitting of each RBM peak using Lorentzian function. From the deconvolved RBM peak, the diameter of the swCNT could be calculated according to the following equation: w (cm -1 ) = 223.5 / d (nm) + 12.5 (where w and d are the wave number and Diameter "). Diameter-aligned peaks were indexed (n, m) according to the extended tight-binding (ETB) Kataura technique.
swCNT의 경우, 도 4 (a)에서 보듯이, (16, 6)S, (14, 6)S, (12, 7)S 및 (13, 5)S 튜브들이 관찰되었다. 도 4 (b)에서 보듯이, D-밴드의 부재는 고결정성 swCNT의 형성을 의미한다. 1591 및 1567 cm-1 부근의 G+ 및 G-밴드는 각각 튜브 축 및 원주 방향에 따른 탄소 원자의 변위에 유래하는 것이다. For swCNT, as shown in Fig. 4 (a), (16, 6) S, (14, 6) S, (12, 7) S and (13, 5) S tube were observed. As shown in FIG. 4 (b) , the D-band member implies the formation of a highly crystalline swCNT. The G + and G - bands near 1591 and 1567 cm -1 are due to the displacement of carbon atoms along the tube axis and circumferential direction, respectively.
그래핀의 경우, 도 4 (c) 및 (d)에서 보듯이, RBM 피크가 없었으며, 단일 로렌치안 특성(single Lorentzian feature)을 갖는 G-밴드, 및 강한 2D-밴드들이 관찰되었다. 상기 2D-밴드는 K 점에서 하나의 전자 및 두 개의 ITO 포논을 갖는 이중 공명 라만(intervalley double resonance Raman) 공정으로부터 유래하는 것이다.In the case of graphene, as shown in Figs. 4 (c) and 4 (d) , there was no RBM peak, G-band with a single Lorentzian feature, and strong 2D-bands were observed. The 2D-band is derived from an intervalley double resonance Raman process with one electron at point K and two ITO phonons.
도 4 (e) 및 (f)는 swCNT-그래핀 하이브리드 박막의 RBM 및 전체적인 스펙트럼을 나타내며, 이로부터 swCNT 및 그래핀이 공존함을 확인할 수 있다. 현재 알려진 바에 따르면, swCNT-그래핀 하이브리드 나노구조의 2D-밴드는 2가지 성분으로 이루어져 있다. 그러나, 상기 결과들은 swCNT-그래핀 하이브리드 박막의 2D-밴드가 단일 로렌치안 특성을 나타냄을 보여준다. 이러한 불일치는 2D-밴드 위치 및 곡선 형태가 swCNT의 전기적 구성 및 비대칭성(chirality)에 의해 결정된다는 사실로 이해될 수 있다. 지금까지 보고된 바에 따르면 514nm의 여기 파장에서 금속 튜브들이 검출된 반면, 이상의 실험에서는 514nm의 여기 파장에서 주로 반도체 튜브들이 관찰되었다. 이러한 결과들은 대략 1500 cm-1 부근에서 브라이트-위그너-파노(Breit-Wigner-Fano) 곡선 형태가 나타나지 않은 것으로도 뒷받침된다.
FIGS. 4 (e) and 4 (f) show the RBM and the overall spectrum of the SWCNT-graphene hybrid thin film, from which swCNT and graphene coexist. Currently known, the 2D band of the swCNT-graphene hybrid nanostructure consists of two components. However, the above results show that the 2D band of the SWCNT-graphene hybrid thin film exhibits a single Laurentian characteristic. This discrepancy can be understood as the fact that the 2D-band position and curve shape are determined by the electrical configuration and chirality of the swCNT. As reported so far, metal tubes were detected at the excitation wavelength of 514 nm, whereas semiconductor tubes were mainly observed at the excitation wavelength of 514 nm in the above experiments. These results are also supported by the fact that no Breit-Wigner-Fano curves appeared at about 1500 cm -1 .
상기 실시예 1에서 제조된 swCNT-그래핀 하이브리드 박막(3000rpm으로 스핀 코팅)에 대해 광투과도를 평가하였다. 또한, 대조군으로서 swCNT 박막, 그래핀 박막, 및 비교예 1에서 제조된 CNT-스핀 코팅된 그래핀 박막에 대해서도 광투과도를 평가하여 비교하였다.The light transmittance of the swCNT-graphene hybrid thin film (spin-coated at 3000 rpm) prepared in Example 1 was evaluated. Also, the SWCNT thin film, the graphene thin film, and the CNT-spin-coated graphene thin film prepared in Comparative Example 1 were evaluated for light transmittance and compared.
도 5 (a)는 그래핀 박막, swCNT 박막, 실시예 1의 하이브리드 박막, 및 비교예 1의 하이브리드 박막의 550nm에서의 광학 투과도를 보여주며, 각각 97.0%, 97.1%, 96.4% 및 96.2%로 측정되었다. 또한, 그래핀의 불투과도가 2.3±0.1%였으므로, 단일층 그래핀이 합성되었음을 확인할 수 있었다. swCNT-그래핀 하이브리드 박막의 광학 투과도의 경우, 이중층 그래핀 박막의 광학 투과도(~95.4%)보다 우수하였다. 5 (a) shows the optical transmittance at 550 nm of the graphene thin film, the swCNT thin film, the hybrid thin film of Example 1, and the hybrid thin film of Comparative Example 1, and was 97.0%, 97.1%, 96.4%, and 96.2% Respectively. In addition, since the impermeability of graphene was 2.3 ± 0.1%, it was confirmed that a single-layer graphene was synthesized. The optical transmittance of the SWCNT-graphene hybrid thin film was better than that of the bilayer graphene thin film (~ 95.4%).
도 5 (b)는 PET 필름 상에 배치된 swCNT-그래핀 하이브리드 박막(2x2cm2)의 사진이다.
5 (b) is a photograph of a swCNT-graphene hybrid thin film ( 2 x 2 cm 2 ) placed on a PET film.
상기 실시예 1에서 제조된 swCNT-그래핀 하이브리드 박막(3000rpm으로 스핀 코팅)에 대해 면저항(sheet resistance)을 평가하였다. The sheet resistance was evaluated for the swCNT-graphene hybrid thin film (spin-coated at 3000 rpm) prepared in Example 1 above.
또한, 대조군으로서 그래핀 박막, swCNT 박막, 및 비교예 1에서 제조된 CNT-스핀 코팅된 그래핀 박막에 대해서도 면저항을 평가하여 비교하였다.Also, sheet resistance was evaluated and compared for the graphene thin film, the swCNT thin film, and the CNT-spin-coated graphene thin film prepared in Comparative Example 1 as a control group.
도 6은 그래핀, swCNT 및 실시예 1의 하이브리드 박막, 및 비교예 1의 하이브리드 박막의 면저항을 보여주며, 각각 1000, 1200, 300 및 1100 Ω/sq으로 측정되었다. Fig. 6 shows the sheet resistance of graphene, swCNT and the hybrid thin film of Example 1 and the hybrid thin film of Comparative Example 1, measured at 1000, 1200, 300 and 1100? / Sq, respectively.
이와 같이, swCNT-그래핀 하이브리드 박막의 면저항은, 그래핀 박막 및 swCNT 박막과 비교하여 급격히 감소하였고, 특히 swCNT-스핀 코팅된 그래핀 박막(비교예 1)에 비해 현저히 낮았으며, 이는 하이브리드 필름 내의 그래핀과 swCNT 간의 낮은 접촉 저항에 기인한 것으로 짐작된다.As described above, the sheet resistance of the swCNT-graphene hybrid thin film was drastically decreased as compared with that of the graphene thin film and the swCNT thin film, and was significantly lower than that of the swCNT-spin coated graphene thin film (Comparative Example 1) It is presumably due to the low contact resistance between graphene and swCNT.
상기 측정된 CNT-그래핀 하이브리드 박막의 면저항 및 광투과도(300Ω/sq, 96.4%)는 현재까지 보고된 하이브리드 박막, 예를 들어 AuCl3이 도핑된 그래핀 박막(150Ω/sq, 87%) 및 Ag 나노와이어/그래핀 필름(800Ω/sq, 96.5%) 등에 비견될만하다.
The measured sheet resistance and light transmittance (300? / Sq, 96.4%) of the CNT-graphene hybrid thin film were compared with the reported hybrid thin films such as AuCl 3 -doped graphene thin film (150? / Sq, Ag nanowire / graphene film (800? / Sq, 96.5%).
실시예 2에서 제조된 전계효과트랜지스터(FET)에서의 swCNT-그래핀 하이브리드 박막(3000rpm으로 스핀 코팅)의 전자 수송성을 분석하였다. 이때 이온성 용액으로서 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 헥사플루오로포스페이트(BmimPF6)가 사용되었다.The electron transport properties of the swCNT-graphene hybrid thin film (spin coating at 3000 rpm) in the field effect transistor (FET) prepared in Example 2 were analyzed. At this time, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate (BmimPF 6 ) was used as an ionic solution.
또한, 대조군으로서 그래핀 박막을 게이트 전극으로 이용하여 제조된 FET 소자의 전자 수송성을 분석하여 비교하였다.In addition, the electron transport properties of the FET devices fabricated using the graphene thin film as the gate electrode were analyzed and compared as a control group.
도 7 (a)에서 보듯이, VSD=0.1V에서의 그래핀 IDS-VG 곡선은, 전기 전도와 비대칭 홀 및 양의 게이트 전압(VG)에서의 전하-중립적 디랙점(Dirac point)을 나타내었다. 이들 결과는 그래핀 표면 상에 잔류 물 분자에 의한 의도하지 않은 p-타입 도핑 효과로 설명될 수 있다.As shown in FIG. 7 (a) , the graphene I DS -V G curve at V SD = 0.1 V shows the charge-neutral Dirac point at the electric conduction, the asymmetric hole and the positive gate voltage (V G ) ). These results can be explained by the unintended p-type doping effect by the residual molecules on the graphene surface.
또한, FET 소자의 온/오프 비율 및 온-상태의 전류를 측정한 결과, 도 7 (b) 및 (c)에서 보듯이, swCNT-그래핀 하이브리드 박막 기반의 소자의 온/오프 비율 및 온-상태의 전류가 그래핀 박막 기반의 소자보다 모두 증가하였음을 알 수 있었다. 그러나, 비교예 1에서 제조된 CNT-스핀 코팅된 그래핀 박막을 게이트 전극으로 이용한 FET 소자에서는, 높은 접촉 저항으로 인해 이러한 우수한 특성이 관찰되지 않았다. 이러한 결과로부터 하이브리드 박막의 형성 이후에 swCNT가 추가적인 전도 경로로서 사용됨을 알 수 있다.
As a result of measurement of on / off ratio and on-state current of the FET device, as shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c) , the on / off ratio of the device based on the swCNT- State currents were higher than those of the devices based on the graphene thin film. However, in the FET device using the CNT-spin-coated graphene thin film prepared in Comparative Example 1 as the gate electrode, such excellent characteristics were not observed due to high contact resistance. From these results, it can be seen that swCNT is used as an additional conduction path after the formation of the hybrid thin film.
상기 실시예 2에서 제조된 전계효과트랜지스터(FET)에 대해 전기 저항을 측정하였다.The electric resistance of the field effect transistor (FET) fabricated in Example 2 was measured.
도 8 (a) 및 (b)는 각각 소스/드레인 전극 배열에 대해 횡방향(타입 i) 및 종방향(타입 ii)으로 정렬된 swCNT를 포함하는 CNT-그래핀 하이브리드 박막 소자를 이용하여 제조된 FET의 전기 저항 히스토그램으로서, 이들의 평균 저항은 각각 대략 2.41kΩ 및 1.39kΩ이었다. Figures 8 (a) and 8 (b) are cross-sectional views of a CNT-graphene hybrid thin film device fabricated using a CNT-graphene hybrid thin film device comprising swCNTs aligned in a lateral direction (type i) and a longitudinal direction (type ii) As the electric resistance histogram of the FET, their average resistances were approximately 2.41 kΩ and 1.39 kΩ, respectively.
이와 같이, 종방향(타입 ii)으로 정렬된 CNT-그래핀 하이브리드 박막을 포함하는 소자의 전기 저항의 감소는, 하이브리드 박막 내에서 입자 경계를 통한 전하 운반체의 흐름을 도와주고 그래핀 경계에서 결함 산란(defect scattering)을 방지하는 swCNT 갯수가 증가하였기 때문인 것으로 풀이된다.Thus, a decrease in the electrical resistance of a device comprising a CNT-graphene hybrid thin film aligned in the longitudinal direction (type ii) can help the charge carrier flow through the grain boundary in the hybrid thin film, and the number of swCNTs that prevent defect scattering is increased.
이를 통해, 그래핀 시트 내의 swCNT의 방향을 조절하는 것에 의해, 두 개의 다른 종류의 전계효과트랜지스터(FET) 소자를 제작할 수 있음을 알 수 있다.
Through this, it can be seen that by adjusting the direction of the swCNT in the graphene sheet, two different kinds of field effect transistor (FET) devices can be fabricated.
이상, 본 발명을 상기 실시예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, It is to be understood that the invention may be practiced within the scope of the appended claims.
Claims (13)
And a plurality of carbon nanotubes (CNTs) deposited on the graphene film, wherein the CNTs are arranged in a plane on the graphene film.
상기 복수의 CNT들이, 이들의 축의 정렬 각도에 있어서 0° 내지 20°의 표준편차를 갖는 것을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of CNTs have a standard deviation of 0 to 20 degrees at an alignment angle of their axes.
상기 복수의 CNT들의 축의 정렬 각도의 표준편차가 0° 내지 15°인 것을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막.
3. The method of claim 2,
Wherein the standard deviation of the alignment angles of the axes of the plurality of CNTs is 0 to 15 degrees.
상기 그래핀막이 단일층 그래핀막인 것을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막.
The method according to claim 1,
Wherein the graphene film is a single-layer graphene film.
상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막이, 550nm 파장에 대해 95% 이상의 광투과도를 갖고, 500Ω/sq 이하의 면저항을 갖는 것을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막.
The method according to claim 1,
Wherein the CNT-graphene hybrid thin film has a light transmittance of 95% or more with respect to a wavelength of 550 nm and a sheet resistance of 500? / Sq or less.
상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막이, 550nm 파장에 대해 96.4% 이상의 광투과도를 갖고, 300Ω/sq 이하의 면저항을 갖는 것을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막.
6. The method of claim 5,
Wherein the CNT-graphene hybrid thin film has a light transmittance of 96.4% or more with respect to a wavelength of 550 nm and a sheet resistance of 300? / Sq or less.
상기 CNT-그래핀 하이브리드 박막이, CNT 분산 용액을 기판 상에 스핀 코팅하고 그 위에 그래핀을 증착하여 수득되는 것을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막.
The method according to claim 1,
The CNT-graphene hybrid thin film is obtained by spin-coating a CNT dispersion solution on a substrate and depositing graphene thereon.
(b) 수득된 CNT 코팅막 상에 그래핀을 증착하는 단계를 포함하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막의 제조방법.
(a) spin-coating a carbon nanotube (CNT) dispersion solution on a substrate, and
(b) depositing graphene on the obtained CNT coating film.
단계 (a)에서, 상기 스핀 코팅이 1000 내지 5000 rpm 조건으로 수행되는 것을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein in step (a), the spin coating is performed at 1000 to 5000 rpm.
단계 (a)에서, 상기 스핀 코팅이 2000 내지 4000 rpm 조건으로 수행되는 것을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막의 제조방법.
10. The method of claim 9,
In step (a), the spin coating is performed under the condition of 2000 to 4000 rpm.
단계 (b)에서, 상기 그래핀의 증착이, 상기 CNT 코팅막 상에 열화학기상증착법(thermal CVD)에 의해 그래핀을 합성하는 것임을 특징으로 하는, CNT-그래핀 하이브리드 박막의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Wherein in step (b), the deposition of the graphene is to synthesize graphene by thermal CVD on the CNT coating film.
A transparent electrode comprising the CNT-graphene hybrid thin film of any one of claims 1 to 7.
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