KR20150142269A - 그래핀 나노리본의 제조방법 및 이에 의해 제조된 나노리본을 포함하는 센서 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 크롬층을 레지스트층과 그래핀층 사이에 삽입시켜 잔류층이 남지 않는 대면적의 그래핀 나노리본의 제조방법과 이를 포함하는 수소 센서에 관한 것이다.
본 발명은 그래핀과 포토레지스트 사이에 크롬층을 삽입하여 잔류층 문제를 해결할 수 있다. 본 발명의 그래핀 나노 리본은 100~200nm 사이즈로 구현할 수 있으며, 또한, 대면적으로 나노 패턴을 저비용, 단시간 공정으로 구현할 수 있다.
본 발명에서 제조된 그래핀 나노 리본을 구비하는 센서는 그래핀 표면에 레지스트 등 이물질이 없어 정확성을 높일 수 있으며, 나노 사이즈의 두께와 폭을 가지는 그래핀 리본을 센서의 기반층으로 사용할 수 있어 감도, 반응속도, 반복성 및 복원성이 우수한 센서를 제공할 수 있다.
본 발명은 그래핀과 포토레지스트 사이에 크롬층을 삽입하여 잔류층 문제를 해결할 수 있다. 본 발명의 그래핀 나노 리본은 100~200nm 사이즈로 구현할 수 있으며, 또한, 대면적으로 나노 패턴을 저비용, 단시간 공정으로 구현할 수 있다.
본 발명에서 제조된 그래핀 나노 리본을 구비하는 센서는 그래핀 표면에 레지스트 등 이물질이 없어 정확성을 높일 수 있으며, 나노 사이즈의 두께와 폭을 가지는 그래핀 리본을 센서의 기반층으로 사용할 수 있어 감도, 반응속도, 반복성 및 복원성이 우수한 센서를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 그래핀 나노리본의 제조방법 및 이에 의해 제조된 나노리본을 포함하는 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 크롬층을 레지스트층과 그래핀층 사이에 삽입시켜 잔류층이 남지 않는 대면적의 그래핀 나노리본의 제조방법과 이를 포함하는 센서에 관한 것이다.
수소는 미래 에너지원의 하나로 산업계 및 학계에서 널리 활용되고 있다. 그러나, 무색, 무취의 높은 발화성을 가지고 있으므로, 안전한 사용이 요구되며, 따라서 안전장치의 하나인 센서에 대한 연구가 필요하다. 초창기에는 주로 금속산화물 기반 센서 연구가 주를 이루었으나, 400도 이상의 고온 동작특성으로 인하여, 팔라듐 또는 플라티늄 등의 희토류 금속 기반의 센서 연구가 이루어졌다. 희토류 금속 기반 센서는 상온 동작이 가능하지만, 벌크상태의 물질을 그대로 사용하는 경우, 두꺼운 구조로 인하여 감도와 반응속도가 낮았다. 따라서 연구자들은 나노구조의 팔라듐 또는 플라티늄을 활용하고자 했으며, 이에 따라서 팔라듐 또는 플라티튬 1D 나노와이어 센서가 개발 된 바 있으며, 감도와 반응속도에서 괄목할 만한 가능성을 보여주었다. 그리고 이제 연구의 관심은 0D 구조인 나노입자를 사용하는 쪽으로 쏠리는데, 이 경우 나노입자들을 전기적으로 연결해줌과 동시에 그들이 잘 분산될 수 있는 넓고 안정적인 영역을 제공할 수 있는 새로운 물질이 필요하게 되고, 이 역할로서 근래에 개발된 그래핀이 매우 적합하다고 할 수 있다.
그러나, 대면적 공정이라고 할 수 있는 일반적인 CVD 그래핀 또는 그래핀 옥사이드의 경우에 희토류 금속 나노입자의 기반층으로 사용할 경우 반응속도가 느려 작은 사이즈의 그래핀이 요구된다. 더불어 센서의 관점에서 보건데, 나노구조는 정렬구조로 주기적으로 분산되어 있어야 하며, 그래핀의 표면에 이물질이 없어 희토류 금속의 수소 센싱 반응을 방해해서는 안된다. 따라서 이를 위해서는 리소그래피 기술을 이용한 정교한 패터닝 공정이 필요하다.
그러나, 기존의 모든 리소그래피 기술로 그래핀을 패터닝 하는 경우, 공정에 사용한 포토레지스트가 그래핀 표면에 잔류층으로 두껍게 남는 문제가 발생하게 된다. 즉, 종래에는 그래핀을 리소그래피를 이용하여 패터닝 하는 경우, 포토레지스트를 직접 그래핀 표면에 스핀코팅 해야 하며, 이 경우 리소그래피 공정 이후에 포토레지스트를 사실상 쉽게 제거할 수 있는 방법이 없다. 현재까지 고온에서의 열처리를 활용하는 방법을 사용하고 있으나, 열처리로 인해 그래핀 자체에 결함을 발생시키고 또한, 시간과 비용이 많이 드는 문제가 있었다.
[참고 선행기술]
1. 한국공개특허 10-2011-133452호
2. US 공개 2013-309462호
3. 일본 공개 2013-56796호
본 발명은 잔류층이 남지 않으면서 다양한 주기와 선폭을 가지는 그래핀 나노리본을 제공하는 것이다.
본 발명은 감도와 반응속도, 반복성 및 복원성이 우수한 센서를 제공하는 것이다.
하나의 양상에서 본 발명은
그래핀층 상에 크롬층과 레지스트층을 순차로 형성하는 단계 ; 및
상기 레지스트층과 크롬층에 패턴을 형성한 후 상기 패턴을 마스크로 그래핀 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법에 관계한다.
본 발명은
그래핀층 상에 크롬층과 레지스트층을 순차로 형성하는 단계 ;
상기 레지스트층을 마스크로 크롬 패턴을 형성하는 단계 ; 및
크롬 패턴을 마스크로 그래핀을 에칭하는 단계를 포함하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법에 관계한다.
본 발명은
그래핀층 상에 크롬층과 레지스트층을 순차로 형성하는 단계 ;
상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계 ;
상기 레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 상기 크롬층을 에칭하여 크롬 패턴을 형성하는 단계 ;
상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계 ;
크롬 패턴을 마스크로 사용하여 그래핀을 에칭하여 그래핀 패턴을 형성하는 단계 ; 및
상기 크롬 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법에 관계한다.
다른 양상에서 본 발명은 그래핀 나노리본을 포함하는 센서에 관계한다.
본 발명은 그래핀과 포토레지스트 사이에 간단한 금속층을 하나 삽입하는 방법으로 잔류층 문제를 해결할 수 있다. 본 연구에서 제안하는 금속은 크롬층으로 대부분의 금속들과 달리 습식식각으로 나노스케일의 패턴전사가 가능하다. 현재까지 연구에서 구현된 사이즈는 최소 100~200nm 급에 해당하며, 이는 그래핀 나노리본을 제작하는 것 외에도 다양한 연구에서 활용될 여지가 있는 신기술이다. 특히 대면적으로 주기적인 나노구조를 저비용, 단시간 공정으로 구현하는 레이저 간섭 리소그래피의 장점과 결합하여 매우 큰 시너지 효과를 낼 수 있다. 특히 기존의 패터닝 이후에 금속층을 증착하고 사용한 포토레지스트를 유기물로 떼어내는 리프트오프 공정을 포함하는 금속 패턴 제작 공정에 비해 매우 간단하다.
본 발명에서 제조된 그래핀 나노 리본을 구비하는 센서는 그래핀 표면에 레지스트 등 이물질이 없어 정확성을 높일 수 있으며, 나노 사이즈의 두께와 폭을 가지는 그래핀 리본을 센서의 기반층으로 사용할 수 있어 감도, 반응속도, 반복성 및 복원성이 우수한 센서를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 그래핀 상에 크롬 패턴이 전사되어 형성되었음을 보여주는 SEM 사진이다.
도 3a는 주기적으로 배열된 포토레지스트 패턴과 크롬 패턴 사진이다.
도 4는 실시예 1(a)과 비교예 1(b)에서 제조된 그래핀 나노 리본의 AFM 이미지이다.
도 5는 마이크로 라만 분광기와 X-레이 분광기를 사용하여 실시예 1의 패턴을 조사한 것이다.
도 6은 실시예 2와 비교예 2의 시간에 따른 센서의 저항 변화율을 측정한 것이다.
도 2는 그래핀 상에 크롬 패턴이 전사되어 형성되었음을 보여주는 SEM 사진이다.
도 3a는 주기적으로 배열된 포토레지스트 패턴과 크롬 패턴 사진이다.
도 4는 실시예 1(a)과 비교예 1(b)에서 제조된 그래핀 나노 리본의 AFM 이미지이다.
도 5는 마이크로 라만 분광기와 X-레이 분광기를 사용하여 실시예 1의 패턴을 조사한 것이다.
도 6은 실시예 2와 비교예 2의 시간에 따른 센서의 저항 변화율을 측정한 것이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 위쪽, 상(부), 상면 등의 방향적인 표현은 그 기준에 따라 아래쪽, 하(부), 하면 등의 의미로 이해될 수 있다. 즉, 공간적인 방향의 표현은 상대적인 방향으로 이해되어야 하며 절대적인 방향을 의미하는 것으로 한정 해석되어서는 안 된다.
도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장 또는 생략된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제조방법을 나타낸 것이다. 도 1을 참고하면, 본 발명은 그래핀층 상에 크롬층과 레지스트층을 순차로 형성하는 단계, 상기 레지스트층과 크롬층에 패턴을 형성한 후 상기 패턴을 마스크로 사용하여 그래핀 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
도 1을 참조하면, 그래핀층(20)이 형성된 기판(10)을 준비한다. 일예로, 상기 기판(10)은 SiO2층이 형성된 Si 기판일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 그래핀층(20)은 다양한 방법으로 상기 기판(10) 상에 형성될 수 있다. 일예로, 상기 그래핀층(20)은 화학 기상 증착법(CVD)을 통해 촉매층 상에서 성장된 그래핀을 상기 기판(10)으로 전사하여 형성할 수 있다.
상기 전사는 PDMS(polydimethylsiloxane) 또는 PMMA (polymethylmethacrylate) 등을 지지층으로 이용하고, 촉매층을 식각하여 달성할 수 있다.
상기 그래핀 시트(20) 상에 크롬층(30)과 레지스트층(40)을 순차로 형성한다. 일예로, 상기 크롬층(30)은 전자-빔 증발 시스템(electron-beam evaporation system), 스퍼터(sputter), 또는 물리적 기상 증착법(PVD; physical vapordeposition) 등의 방법이 이용될 수 있다. 예를 들면 전자-빔 코터(e-beam coater)을 이용할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 크롬층(30)은 10nm~ 수 마이크론, 바람직하게는 10nm~5㎛, 보다 바람직하게는 10~20nm 두께로 형성될 수 있다.
상기 레지스트층(40)은 예를 들면, 스핀코팅법을 이용하여 형성될 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
상기 레지스트층(40)은 UV광을 조사하면 경화될 수 있는 물질로 이루어질 수 있다. 상기 레지스트층(40)은 폴리머 물질을 함유할 수 있다. 일 예로, 상기 레지스트층(40)은 SU-8층 또는 PDMS(polydimethylsiloxane)층일 수 있다. 예를 들면, 상기 레지스트층(40)은 400 nm ∼ 500 nm 두께로 형성될 수 있다.
본 발명은 나노 사이즈의 폭을 갖는 크롬 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 나노 사이즈의 크롬 패턴 형성은 먼저 레지스트 패턴을 형성하고(1b), 상기 레지스트 패턴을 상기 크롬층에 전사하는 단계(1c)를 포함한다.
도 1을 참고하면, 상기 레지스트 패턴은 공지의 방법을 제한 없이 사용하여 형성할 수 있으며, 예를 들면, 나노 패터닝 기술을 이용한 선택적 에칭 공정이 적용될 수 있다. 이러한 선택적 에칭 공정을 위하여, 레이저 간섭 리소그래피, 전자빔 (electron-beam) 리소그래피(lithography), 집속이온빔(focused ion beam, FIB) 리소그래피, 나노 임프린트법(nano-imprint), SiO2 나노 파티클을 이용한 마스크 형성법, 자기 응집성 금속 마스크법(self-assembled metal mask) 등의 마스크 패턴화 방법이 적용 가능하다.
본 발명에서는 상기 레지스트 패턴을 대면적, 저비용 및 단시간으로 구현할 수 있는 레이저 간섭 리소그래피(laser interference lithography)를 사용할 수 있다. 레이저 간섭 리소그래피는 레이저와 같이 광간섭성(coherence)이 높은 광원을 이용하여 광의 중첩 영역에서 발생하는 간섭 신호(interference fringe)를 광경화성 재료(photoresist)가 도포된 기판(substrate)에 조사함으로써 간섭 신호의 광강도 분포(intensity distribution)에 따른 레지스트에 소정 패턴을 노광하는 기술이다.
상기 방법은 레지스트 패턴을 노광시킨 후 건식 에칭법, 예를 들면 반응성 이온 에칭법(reactive ion etching; RIE), 유도 결합 플라즈마 반응성 이온 에칭(inductively coupled plasma reactive ion etching; ICP-RIE), 화학적 이온 빔 에칭(chemically assisted ion beam etching; CAIBE) 등을 이용하여 잔류 레지스트를 제거할 수 있다.
본 발명에서는 상기 레지스트 패턴을 상기 크롬층에 전사하여 크롬 패턴을 형성할 수 있다(1c). 즉, 상기 레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 상기 크롬층을 습식 에칭할 수 있다. 상기 습식 에칭은 하여 공지된 크롬 에칭용 용액을 사용할 수 있다.
본 발명에서는 형성된 크롬 패턴을 마스크로 하여 그래핀을 에칭하여 패턴을 형성할 수 있다. 상기 크롬층 상에 형성된 레지스트 패턴을 제거하지 않고 상기 그래핀 에칭을 수행할 수 있으나, 바람직하게는 레지스트 패턴을 먼저 제거한 후(1d) 그래핀 에칭을 수행한다(1e). 상기 레지스트 패턴이나 그래핀은 건식 에칭, O2 플라즈마 에칭을 통해 제거될 수 있다. 또한, 상기 크롬 에칭용액을 사용하여 크롬 패턴을 제거하여 나노사이즈의 그래핀 패턴을 수득할 수 있다.
상기 크롬 패턴과 그래핀 패턴의 폭은 100 nm ~ 수 마이크론, 바람직하게는 100nm~5㎛, 보다 바람직하게는 100~200nm 일 수 있다.
본 발명에서는 그래핀 패턴 형성을 위해 크롬 패턴 마스크를 사용한다. 상기 크롬 패턴은 레지스트 패턴으로부터 전사되어 습식에칭을 통해 나노 사이즈의 폭으로 패턴이 형성될 수 있다. 반면, 백금과 알루미늄층은 현상 단계에서 낮은 접착력으로 인해 그래핀과 함께 제거되는 문제가 있다. 또한, 금과 니켈층은 에칭액의 빠른 침투로 인해 패턴 형성이 어려운 문제가 있다.
본 발명은 그래핀과 레지스트층 사이에 크롬층을 삽입하여 레지스트가 그래핀에 잔류하는 문제를 해결할 수 있다.
다른 양상에서, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 그래핀 나노리본을 포함하는 센서에 관계한다.
상기 센서는 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 센서는 상기 방법으로 제조된 그래핀 나노리본 상에 촉매층을 형성하고, 촉매층 일부에 전극을 형성하여 제조할 수 있다.
예를 들면, 상기 촉매층은 팔라듐, 백금일 수 있다.
본 발명에서 제조된 그래핀 나노 리본을 구비하는 센서는 그래핀 표면에 레지스트 등 이물질이 없어 정확성을 높일 수 있다. 또한, 나노 사이즈의 두께와 폭을 가지는 그래핀 리본을 센서의 기반층으로 사용할 수 있으므로, 센서의 감도, 반응속도, 반복성 및 복원성을 높일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
그래핀을 성장시키기 위해 SiO2 300nm 두께의 SiO2/Si 기판에 전자빔 증착을 이용하여 Cu/Ni 박막을 형성한 후, 상기 기판을 ICP-CVD 챔버에 장입하였다. 초기 압력 5 × 10-7 Torr에서 상기 기판의 온도를 상온으로부터 650℃까지 승온하였다. 수소 분위기에서 RF 플라즈마 소스를 이용하여 상기 기판을 세정하고, 100W의 플라즈마 파워, Ar과 C2H2의 혼합가스를 이용하여 3분간 그래핀을 성장시켰다. 냉각 후, 상기 기판 상에 성장된 그래핀을 다른 SiO2 300nm 두께의 SiO2/Si 기판으로 전사하여 SiO2/Si 기판 상에 그래핀 시트를 형성하였다.
전사된 그래핀 시트 상에 크롬을 10nm 두께로 e-beam 증착하였다. 이어서, 포토레지스트로 AZ GXR 601을 사용하여 상기 크롬 상에 스핀 코팅한 후 115℃에서 1분 동안 열처리하였다. 이어서, 레이저 간섭 리소그래피 장치(λ=325nm)에서 32mJ/㎠ 노광하였다. 노광 후에 MIF 300 용액으로 40초 동안 에칭한 후 건조 및 열처리 하였다. 잔류층을 30초 동안 산소 플라즈마 에칭(20W, 50sccm)하여 제거하였다. 상기 샘플을 크롬 에칭액(CR-75)에 40초 동안 담근 후 증류수로 세척하였다. 이어서, 그래핀 패턴 형성을 위해, 산소 RIE(100W, 50sccm)를 100초 동안 수행하였다. 상기 샘플을 다시 크롬 에칭액(CR-75)에 담가 크롬 패턴을 제거하고 증류수로 샘플을 세척하였다.
비교예 1
비교예 1은 크롬층을 그래핀과 레지스트 층 사이에 삽입하지 않고, 즉, 그래핀층 위에 레지스트을 스핀코팅한 후 산소 플라즈마로 그래핀을 에칭하고, 레지스트를 제거하여 그래핀 나노 리본을 수득하였다.
도 2는 그래핀 상에 크롬 패턴이 전사되어 형성되었음을 보여주는 SEM 사진이다. 도 2a에는 크롬 상에 레지스트 패턴이 아직 제거되지 않은 경우 이미지 사진이고, 도 2b~2d는 크롬 에칭액에 담근 후의 SEM 사진이다. 시간이 지날수록 패턴 폭이 작아지고 있으므로 크롬의 에칭이 진행됨을 확인할 수 있다. 도 2e는 2d의 샘플을 CF4플라즈마 처리한 후의 SEM 이미지이다. 도 2D를 참고하면, 크롬 패턴이 주기적으로 연속하여 형성되었음을 알 수 있다.
도 3a는 1 ㎛ pitch, 800nm 갭, 500nm 높이로 주기적으로 배열된 포토레지스트 패턴(AZ GXR 601)의 SEM 사진(1b 현상 후)이다. 도 3b는 1d 이후의 크롬 패턴 사진이다(50초 동안 RC-7S로 에칭한 것임). 도 3b는 포토레지스트 패턴들이 10nm 두께의 크롬층에 잘 전사되었음을 보여준다. 3a, 3b를 비교하면, 크롬 패턴의 폭은 포토레지스트 패턴 폭과 비슷하지만, 습식 에칭의 특성상 3b 패턴의 가장자리가 좀 더 거칠다.
도 4는 실시예 1(a)과 비교예 1(b)에서 제조된 그래핀 나노 리본의 AFM 이미지이다. 도 4a의 좌측에 삽입된 이미지는 CVD로 제조된 그래핀 시트이고, 4a의 오른쪽 및 중앙에 있는 이미지가 실시예 1에서 제조된 그래핀 나노 리본이다. 도 4의 a, b를 비교하면, CVD로 제조된 그래핀 시트에 비해 실시예 1은 바닥 색이 거의 같으며, 표면에 1nm 이상 높이의 이물질이 없음을 나타낸다. 4a의 표면 프로파일은 어떠한 레지스트 잔류물이 존재하지 않음을 보여준다. 또한, 나노리본의 폭이 거의 레지스트 폭과 거의 동일함을 알 수 있다. 이에 비해, 비교예 1(4b)에서는 평균 대략 4nm 높이의 많은 양의 잔류물이 있음을 보여준다.
도 5는 마이크로 라만 분광기와 X-레이 분광기를 사용하여 실시예 1의 패턴을 조사한 것이다. 도 5a는 CVD로 제조된 그래핀 시트의 라만 스펙트럼이고 5b는 실시예 1의 라만 스펙트럼이다.
도 5a와 도 5b에서 모두 2D 피크가 single component Lorentizian 함수와 일치하므로, 실시예 1의 그래핀 나노 리본은 패턴 형성 후에도 그래핀 특성을 그대로 유지한다. 또한, 5b에서의 괄목할 만한 D 피크의 증가는 에칭에 의해 그래핀이 잘려 다수의 미만족 결합(edge)에서 비롯된 것임으로 그래핀 나노 리본의 존재를 예상할 수 있다.
도 5c와 도 5d에서, C-O의 피크가 큰 변화가 없는데, 이것은 실시예 1의 그래핀 나노 리본은 패턴 형성 과정을 통해서 그래핀의 특성에 영향을 미치는 산화 정도가 크지 않음을 보여준다.
실시예 2
실시예 1에서 제조된 그래핀 나노 리본 상에 센서 제조를 위해 2nm 두께의 팔라듐과 90nm의 금 전극을 e-빔 증착법으로 코팅하였다. 전극의 갭과 길이는 50㎛, 5000㎛이다.
비교예 2
CVD로 제조된 그래핀 시트상에 2nm 두께의 팔라듐과 90nm의 금 전극을 e-빔 증착법으로 코팅하였다.
수소 검지 조건은 수소 농도와 그래핀 나노 리본의 패턴 폭을 달리하여 동일 조건에서 수행하였다(30% 습도, 0.01V). 99.999%의 수소가 1800sccm 15분 동안 공급되었으며, 수소 농도는 다양한 조건에서 공급하였다(1000, 500, 100, 30ppm).
도 6a(비교예 2), 6b(실시예 2)는 수소의 주입과 차단을 반복하면서 시간에 따른 센서의 저항 변화율을 측정한 것이고, 도 6c는 패턴 폭에 따른 농도 대비 센서의 저항 변화율을 측정한 것이고, 6d는 패턴 폭에 따른 단위면적당 농도 대비 센서의 저항 변화율을 측정한 것이다.
도 6a, b를 참고하면, 실시예 2가 비교예 2에 비해 수소 주입에 따른 저항 증가속도와 수소 차단시 저항 회복속도가 더 빠르게 일어나는 것을 알 수 있다.
도 6c, d를 참고하면, 실시예 2 가 비교예 2에 비해 단위 면적당 저항 변화율이 농도가 증가함에 따라서 더 높게 형성됨을 알 수 있다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 상세하게 설명하였으나, 이들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로 본 발명의 보호 범위가 이들로 제한되는 것은 아니다.
10 : 기판 20 : 그래핀
30 : 크롬층 40 : 레지스트층
30 : 크롬층 40 : 레지스트층
Claims (11)
- 그래핀층 상에 크롬층과 레지스트층을 순차로 형성하는 단계 ; 및
상기 레지스트층과 크롬층에 패턴을 형성한 후 상기 패턴을 마스크로 그래핀 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 그래핀 패턴을 형성하는 단계는
상기 레지스트층을 마스크로 크롬 패턴을 형성하는 단계 ; 및
크롬 패턴을 마스크로 그래핀을 에칭하는 단계를 포함하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법. - 제 2항에 있어서, 상기 크롬 패턴을 형성하는 단계는
상기 레지스트 패턴을 형성하는 단계 ; 및
상기 레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 상기 크롬층을 에칭하여 크롬 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법. - 제 3항에 있어서, 상기 방법은 레이저 간섭 리소그래피를 사용하여 상기 레지스터 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 방법은 상기 크롬층을 습식 에칭하는 것을 특징으로 하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법.
- 제 3항에 있어서, 상기 그래핀 패턴을 형성하는 단계는
상기 레지스트 패턴을 제거하는 단계 ;
크롬 패턴을 마스크로 사용하여 그래핀을 에칭하여 그래핀 패턴을 형성하는 단계 ; 및
상기 크롬 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법. - 제 1항에 있어서, 상기 크롬 패턴과 그래핀 패턴의 폭은 100~200nm인 것을 특징으로 하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 크롬 패턴의 두께는 10~20nm인 것을 특징으로 하는 그래핀 나노리본을 제조하는 방법.
- 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 의한 그래핀 나노리본을 포함하는 센서.
- 제 9헝에 있어서, 상기 센서는 상기 그래핀 나노리본 상에 순차로 형성된 촉매층 및 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서.
- 제 9항에 있어서, 상기 촉매층은 팔라듐 또는 백금인 것을 특징으로 하는 센서.
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