KR20160012403A - Transparent graphene-nanocombosite thin film with high-conductivity, and method thereof - Google Patents

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KR20160012403A KR1020140093766A KR20140093766A KR20160012403A KR 20160012403 A KR20160012403 A KR 20160012403A KR 1020140093766 A KR1020140093766 A KR 1020140093766A KR 20140093766 A KR20140093766 A KR 20140093766A KR 20160012403 A KR20160012403 A KR 20160012403A
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Abstract

The present invention relates to a transparent conductive graphene-nanocomposite thin film and a manufacturing method thereof and, more specifically, to a transparent conductive graphene-nanocomposite thin film, wherein the nanocomposite is a metal nanoparticle-reducing graphene or metal nanoparticle-reducing graphene oxide, and the thin film has ultralow-surficial resistance, and to a method for manufacturing the same.

Description

투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막 및 이의 제조방법{TRANSPARENT GRAPHENE-NANOCOMBOSITE THIN FILM WITH HIGH-CONDUCTIVITY, AND METHOD THEREOF} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a transparent conductive graphene nanocomposite thin film and a method of manufacturing the same. BACKGROUND ART [0002] Transparent conductive graphene nanocomposite thin films,

본 발명은 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 면저항을 현저하게 낮추어 전기전도도를 개선하면서 투과도를 동시에 개선할 수 있는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막을 친환경적인 방법으로 제조하는 것에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a transparent conductive graphene nanocomposite thin film capable of simultaneously improving the electrical conductivity and improving the transmittance by significantly lowering the sheet resistance, . ≪ / RTI >

투명전극은 이미지센서, 태양전지, 액정 디스플레이 장치, 유기 EL 디스플레이, 터치 스크린 패널 등과 같이 광투과 특성과 전기 전도성을 동시에 필요로 하는 각종 전자소자에 폭 넓게 사용되고 있다. 투명전극은 투명기판과, 상기 투명기판 상에 형성된 전도성 막으로 구성된다. BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Transparent electrodes are widely used in various electronic devices that simultaneously require light transmission characteristics and electrical conductivity, such as image sensors, solar cells, liquid crystal display devices, organic EL displays, and touch screen panels. The transparent electrode is composed of a transparent substrate and a conductive film formed on the transparent substrate.

이러한 전도성 막은 높은 전도성과 가시광선 영역에서의 우수한 투과율을 가지는 투명 전도성 막이 요구되고, 이러한 투명 전도성 막에는 산화 주석(SnO2) 계, 산화 아연(ZnO) 계, 산화 인듐(In2O3) 계의 박막이 알려져 있다. 산화 주석계에는, 안티몬을 불순물로서 포함하는 것(ATO)이나 불소를 불순물로서 포함하는 것(FTO)가 이용되고 있다. 산화 아연계에는, 알루미늄을 불순물로서 포함하는 것(AZO)나 갈륨을 불순물로서 포함하는 것(GZO)가 이용되고 있다. 가장 공업적으로 이용되고 있는 투명 전도성 막은 산화 인듐계이며, 그 중에서 주석을 불순물로서 포함한 산화 인듐은 ITO(Indium-Tin-Oxide) 막이라고 칭해져 특히 저저항의 막이 용이하게 얻을 수 있는 것으로부터, 지금까지 폭넓게 이용되어 왔다.Such a conductive film is required to have a transparent conductive film having high conductivity and an excellent transmittance in the visible light region. A thin film of tin oxide (SnO 2), zinc oxide (ZnO) or indium oxide (In 2 O 3) is known as such a transparent conductive film have. In the tin oxide system, antimony is contained as an impurity (ATO) or fluorine is contained as an impurity (FTO). As the zinc oxide-based system, there are used (AZO) containing aluminum as an impurity and (GZO) containing gallium as an impurity. Indium oxide containing tin as an impurity is referred to as an ITO (Indium-Tin-Oxide) film, and a film with a low resistance can be easily obtained. Therefore, the transparent conductive film which is most industrially used is indium oxide- It has been widely used so far.

그러나 이러한 ITO의 사용은 제조비용이 높고, 유연성이 낮아 플렉시블 디스플레이에 사용할 경우 표면저항이 증가하고 내구성이 떨어진다는 단점이 존재하였다.However, the use of such ITO is disadvantageous in that it has a high manufacturing cost and low flexibility, which causes surface resistance to increase and durability to degrade when used in a flexible display.

이에 따라, 최근에는 높은 전기전도성을 가지면서도 유연성을 갖는 그래핀 등을 투명 전극에 적용하려는 시도가 증가하고 있다. 그러나 동일한 조건 하에서 그래핀으로만 구성된 전도성 박막을 투명 전극으로 사용하면, 탄소나노튜브에 비해 상대적으로 전기전도도는 좋지만 투과도가 낮다는 문제점이 있다. In recent years, attempts have been made to apply graphene, which has high electrical conductivity and flexibility, to transparent electrodes. However, when a conductive thin film composed of only graphene is used as a transparent electrode under the same conditions, there is a problem that the electrical conductivity is relatively higher than that of the carbon nanotube, but the transmittance is low.

또한, 그래핀의 대량 합성 기술과 관련해서 환원제 사용의 제약, 낮은 효율성 및 불순물 포함 등의 문제점으로 인하여 대량 생산하기가 어려웠다. 특히, 기존에 알려진 히드라진하이드레이트 (hydrazine hydrate), 소듐보로하이드레이트(NaBH4), 소듐보로하이드레이트(NaBH4), 황산(H2SO4) 등의 환원제를 사용하여 그래핀 옥사이드를 환원시키는 경우 반드시 고온에서의 반응이 요구되므로 플렉시블(flexible) 기판 등에 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
Also, with respect to the large-scale synthesis technology of graphene, it has been difficult to mass-produce graphene due to problems such as restriction of the use of reducing agent, low efficiency, and impurities. In particular, when graphene oxide is reduced using a reducing agent such as hydrazine hydrate, sodium borohydrate (NaBH 4 ), sodium borohydrate (NaBH 4 ), or sulfuric acid (H 2 SO 4 ) There is a problem that it is impossible to apply to a flexible substrate because a reaction at a high temperature is necessarily required.

대한민국 특허출원 제10-2011-0007965호Korean Patent Application No. 10-2011-0007965

이에 본 발명자들은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 투명 전극 등에 응용가능한 투명 전도성 박막의 제조방법을 연구하던 중, 환원된 그래핀 또는 그래핀옥사이드와 금속나노입자의 나노복합체로 구성되는 전도성 박막이 면저항을 현저하게 낮추어 전기전도도를 개선하면서 투과도를 동시에 개선할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다. In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have studied a method of manufacturing a transparent conductive thin film applicable to a transparent electrode or the like, and have found that a conductive thin film composed of reduced graphene or a nanocomposite of graphene oxide and metal nanoparticles The sheet resistance can be remarkably lowered and the electrical conductivity can be improved while the transmittance can be improved at the same time, and the present invention has been completed.

따라서 본 발명은, 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a transparent conductive graphene nanocomposite thin film having ultra low-surface resistance.

또한 본 발명은, 환원제로서 비타민 C를 이용하여 실온에서 초음파처리하여 그래핀 또는 그래핀옥사이드를 환원시키는 그린 합성법을 적용한 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막의 제조방법을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다. The present invention also provides a method for producing a transparent conductive graphene nanocomposite thin film having ultra low-surface resistance applying a green synthetic method for reducing graphene or graphene oxide by ultrasonication at room temperature using vitamin C as a reducing agent, The problem is solved.

또한 본 발명은, 상기 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막을 이용하여 제조되는 투명 전극을 제공하는 것을 그 해결과제로 한다. It is another object of the present invention to provide a transparent electrode manufactured using the transparent conductive graphene nanocomposite thin film having the ultra low-surface resistance.

또한 본 발명은, 상기 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막을 이용하여 제조되는 평면 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 해결과제로 한다.
Another object of the present invention is to provide a flat panel display device using the transparent conductive graphene nanocomposite thin film having ultra low-surface resistance.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르면, According to a first aspect of the present invention for solving the above problems,

나노복합체 박막으로서,As a nanocomposite thin film,

상기 나노복합체는 금속나노입자-환원 그래핀 또는 금속나노입자-환원 그래핀옥사이드인 나노복합체이고, Wherein the nanocomposite is a nanocomposite that is a metal nanoparticle-reduced graphene or a metal nanoparticle-reduced graphene oxide,

상기 박막은 초저-면저항을 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막이 제공된다.There is provided a transparent conductive graphene nanocomposite thin film characterized in that the thin film has ultra low-sheet resistance.

본 발명에 있어서, 상기 박막은 면저항이 100~500 Ω/sq인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the thin film has a sheet resistance of 100 to 500 Ω / sq.

또한 상기 금속나노입자는 Ag, Al, Cu 또는 Pt 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 한다.The metal nanoparticles may be any one selected from the group consisting of Ag, Al, Cu, and Pt.

또한 상기 금속나노입자는 입자 직경이 10~30nm인 것을 특징으로 한다.
The metal nanoparticles have a particle diameter of 10 to 30 nm.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2 측면에 의하면, Further, according to a second aspect of the present invention for solving the above problems,

금속염 수용액에 그래핀 또는 그래핀옥사이드와, 비타민 C를 혼합하여 혼합액을 제조하는 제1 단계;A first step of mixing a metal salt aqueous solution with graphene or graphene oxide and vitamin C to prepare a mixed solution;

상기 혼합액을 초음파 처리하여 금속나노입자-그래핀 또는 금속나노입자-그래핀옥사이드 복합체를 형성하는 제2 단계; A second step of ultrasonically treating the mixed solution to form a metal nanoparticle-graphene or metal nanoparticle-graphene oxide complex;

상기 초음파 처리된 혼합액을 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 제3 단계; 및 A third step of forming a thin film on the substrate using the ultrasonic treated mixed liquid; And

상기 박막을 열처리함으로써 상기 그래핀 또는 그래핀옥사이드를 환원시켜, 금속나노입자-환원 그래핀 또는 금속나노입자-환원 그래핀옥사이드 복합체 박막을 제조하는 제4 단계를 포함하여 이루어지고, 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막의 제조방법이 제공된다.And reducing the graphene or graphene oxide by heat treating the thin film to produce a thin film of a metal nanoparticle-reduced graphene or a metal nanoparticle-reduced graphene oxide composite, wherein the ultra low- A method for producing a transparent conductive graphene nanocomposite thin film is provided.

본 발명에 있어서, 상기 박막은 면저항이 100~500 Ω/sq인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the thin film has a sheet resistance of 100 to 500 Ω / sq.

또한 상기 초음파 처리는 1~5분간 수행하는 것을 특징으로 한다.
The ultrasonic treatment is performed for 1 to 5 minutes.

또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제3 측면에 의하면, According to a third aspect of the present invention for solving the above problems,

상기 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막을 이용하여 제조된 평면 디스플레이 장치가 제공된다.
A flat panel display device manufactured using the transparent conductive graphene nanocomposite thin film is provided.

상기 본 발명에 따른 그래핀 나노복합체 박막은, 환원된 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 상에 금속나노입자가 균일하게 분산된 형태로 복합체를 형성되어 그래핀 또는 그래핀옥사이드의 전기전도성 및 박막 특성을 보다 향상시키면서, 금속 나노입자에 의하여 투과도를 보다 향상시키게 되어, 초저-면저항을 나타내는 투명 전도성 박막을 제공할 수 있는 효과가 있다. The thin film of the graphene nanocomposite according to the present invention is characterized in that the composite is formed such that the metal nanoparticles are uniformly dispersed on the reduced graphene or graphene oxide and the electrical conductivity and the thin film characteristics of the graphene or graphene oxide are shown The metal nano-particles can further improve the transmittance, thereby providing a transparent conductive thin film exhibiting ultra-low-surface resistance.

또한, 상기 투명 전도성 박막은 각종 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기발광소자(Organic Light Emitting Device; OLED), 태양전지 등의 평면 디스플레이 장치 분야의 전극으로 유용하게 응용될 수 있다.
The transparent conductive thin film may be used as an electrode of a flat display device such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (OLED), an organic light emitting diode (OLED) Can be usefully applied.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 제조공정을 흐름도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 (a) GO의 XRD 패턴, (b) 0.1M, (c) 0.2M 및 (d) 0.6M 농도의 질산은 수용액을 이용하여 형성된 AgNPs-GO 나노 복합체의 XRD 패턴을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 (a) AgNPs-GO 0.6-30, (b) AgNPs-GO 0.2-30, (c) AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체에 있어서 GO 시트상의 은나노입자에 대한 TEM 이미지를 나타낸 것이고, (d)는 GO 나노 박막의 TEM 이미지, (e)는 AgNPs-GO 0.2-30 나노복합체 중 은나노입자의 HRTEM 이미지, (f)는 AgNPs-GO 0.2-30 나노복합체 중 은나노입자의 SAED 이미지를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 초음파 처리시간을 30분, 20분, 10분, 5분, 1분으로 달리하여 복합체를 형성한 (a) AgNPs-GO 0.1-30, (b) AgNPs-GO 0.1-20, (c) AgNPs-GO 0.1-10, (d) AgNPs-GO 0.1-5, (e) AgNPs-GO 0.1-1 나노복합체의 TEM 이미지를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 GO, (a) AgNPs-GO 0.1-1, (b) AgNPs-GO 0.1-5, (c) AgNPs-GO 0.1-10, (d) AgNPs-GO 0.1-20, (e) AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 GO 및 AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체의 파장에 따른 투광도(%)를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 GO 및 AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 rGO 및 AgNPs-rGO 나노복합체의 UV-Vis 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 초음파 처리시간을 30분, 20분, 10분, 5분, 1분으로 달리하여 복합체를 형성한 (a) AgNPs-rGO 0.1-30, (b) AgNPs-rGO 0.1-20, (c) AgNPs-rGO 0.1-10, (d) AgNPs-rGO 0.1-5, (e) AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체의 SEM 이미지와, (f) GO의 EDS 분석결과 및 (g) AgNPs-rGO 나노복합체의 EDS 분석결과를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라 (a) GO, (b) AgNPs-rGO 0.1-30, (c) AgNPs-rGO 0.1-20, (d) AgNPs-rGO 0.1-10, (e) AgNPs-rGO 0.1-5, (f) AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체의 XRD 패턴을 나타낸 것이고, (g) rGO 박막의 단면 이미지와, (h) AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체 박막의 단면 이미지를 나타낸 것이다.
도 11은 GO 와 AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체의 (a) 라만 스펙트럼, (b) FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 12는 rGO 와 초음파 시간을 달리하여 형성한 AgNPs-rGO 나노복합체의 면저항 값을 그래프로 나타낸 것이다.
1 is a flow chart of a manufacturing process according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the results of an AgNPs-GO nanocomposite formed using (a) an XRD pattern of GO, (b) 0.1M, (c) 0.2M and (d) XRD pattern.
FIG. 3 is a graph showing the results of measurement of silver nanoparticles on a GO sheet in (a) AgNPs-GO 0.6-30, (b) AgNPs-GO 0.2-30, and (c) AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposite according to an embodiment of the present invention. (D) is a TEM image of the GO nanotube, (e) is the HRTEM image of the silver nanoparticles in the AgNPs-GO 0.2-30 nanocomposite, and (f) is the TEM image of the AgNPs-GO 0.2-30 nanocomposite A SAED image of silver nanoparticles is shown.
(A) AgNPs-GO 0.1-30, (b) AgNPs (a), and (b) AgNPs-GO, in which the complex is formed by varying the ultrasonic treatment time at 30 minutes, 20 minutes, 10 minutes, 5 minutes and 1 minute according to an embodiment of the present invention. -GO 0.1-20, (c) AgNPs-GO 0.1-10, (d) AgNPs-GO 0.1-5, and (e) AgNPs-GO 0.1-1 nanocomposite.
(B) AgNPs-GO 0.1-5, (c) AgNPs-GO 0.1-10, (d) AgNPs-GO 0.1 -20, (e) UV-Vis absorption spectrum of AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposite.
FIG. 6 shows the transmittance (%) according to the wavelength of GO and AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposite according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows Raman spectra of GO and AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposites according to one embodiment of the present invention.
Figure 8 shows UV-Vis spectra of rGO and AgNPs-rGO nanocomposites according to one embodiment of the present invention.
(A) AgNPs-rGO 0.1-30, (b) AgNPs (a), and (b) AgNPs-rGOs having a complex formed by varying the ultrasonic treatment time at 30 minutes, 20 minutes, 10 minutes, 5 minutes and 1 minute according to an embodiment of the present invention. rGO 0.1-20, (c) AgNPs-rGO 0.1-10, (d) AgNPs-rGO 0.1-5, (e) SEM image of AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite, And (g) EDS analysis results of AgNPs-rGO nanocomposite.
(C) AgNPs-rGO 0.1-20, (d) AgNPs-rGO 0.1-10, (e) AgNPs-rGO 0.1-10, rGO 0.1-5, (f) XRD patterns of AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite, (g) cross-sectional image of rGO thin film, and (h) cross-sectional image of AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite thin film .
FIG. 11 shows (a) Raman spectrum and (b) FT-IR spectrum of GO and AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite.
12 is a graph showing sheet resistance values of AgNPs-rGO nanocomposites formed by different rGO and ultrasonic time.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Whenever a component is referred to as "including" an element throughout the specification, it is to be understood that the element may include other elements, not the exclusion of any other element, unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 용어 "rGO"는 환원된 그랜핀 옥사이드 또는 그래핀을 의미한다.The term "rGO" also refers to reduced GRP oxide or graphene.

또한, 용어 "NPs"는 나노입자를 의미한다.
In addition, the term "NPs " means nanoparticles.

본 발명은 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막에 관한 것으로, 본 발명의 제1 측면에 따르면, The present invention relates to a transparent conductive graphene nanocomposite thin film. According to a first aspect of the present invention,

나노복합체 박막으로서, 상기 나노복합체는 금속나노입자-환원 그래핀 또는 금속나노입자-환원 그래핀옥사이드인 나노복합체이고, 상기 박막은 초저-면저항을 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막이 제공된다. A nanocomposite thin film, wherein the nanocomposite is a nanocomposite that is a metal nanoparticle-reduced graphene or a metal nanoparticle-reduced graphene oxide, and the thin film has an ultra-low-surface resistance. The transparent conductive graphene nanocomposite thin film / RTI >

상기 본 발명의 나노복합체는, 환원된 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 상에 금속나노입자가 균일하게 분산된 형태로 복합체를 형성함으로써, 그래핀 또는 그래핀옥사이드의 전기전도성 및 박막 특성을 보다 향상시킬 수 있고, 금속 나노입자에 의하여 투과도를 보다 향상시키게 되어, 초저-면저항을 나타내는 투명 전도성 박막을 제공할 수 있게 된다. The nanocomposite of the present invention can improve the electrical conductivity and thin film properties of graphene or graphene oxide by forming a composite in which the metal nanoparticles are uniformly dispersed on the reduced graphene or graphene oxide In addition, it is possible to provide a transparent conductive thin film exhibiting ultra low-sheet resistance because the metal nanoparticles further improve the transmittance.

바람직하게는 상기 박막의 면저항은 100~500 Ω/sq인 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명의 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막은 상기와 같이 초저-면저항을 나타냄에 따라 투명전극으로서 유용하게 사용될 수 있게 된다. Preferably, the thin film has a sheet resistance of 100 to 500 Ω / sq. Accordingly, the transparent conductive graphene nanocomposite thin film of the present invention exhibits ultra low-surface resistance as described above, and thus can be usefully used as a transparent electrode.

또한 바람직하게는 상기 금속나노입자는 전기전도성 및 투과성을 나타낼 수 있는 금속의 나노입자로서 Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Au 또는 Ga 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. Preferably, the metal nanoparticles may be any one selected from the group consisting of Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Au, and Ga as metal nanoparticles that can exhibit electrical conductivity and permeability.

또한 상기 그래핀 나노복합체 박막이 광학적 투명성을 나타내기 위해서는 충분히 얇게 제조되어야 하고 이를 위해서는 박막 전체에 대해서 균일한 광학밀도를 가져야 하는바, 바람직하게는 상기 금속나노입자의 직경이 10~30nm가 되도록 한다. 상기 범위에서 상기 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 상에 균일하게 분산되어 투명성을 향상시킬 수 있게 된다. 뿐만 아니라 상기 금속나노입자가 균일하게 분산됨에 따라 나노복합체 박막 자체의 따른 전기 전도성을 현저하게 향상시킬 수 있게 되는바, 초저-면저항을 나타낼 수 있게 된다. 이 때, 보다 바람직하게는 상기 그래핀 나노복합체 박막은 100~200nm 두께인 것을 특징으로 한다.
Further, the thin film of the graphene nanocomposite should be made thin enough to exhibit optical transparency, and it must have a uniform optical density with respect to the entire thin film, and preferably the diameter of the metal nanoparticles is 10 to 30 nm . It is possible to uniformly disperse the graphene or graphene oxide in the above range to improve transparency. In addition, since the metal nanoparticles are uniformly dispersed, the electrical conductivity according to the nanocomposite thin film itself can be remarkably improved, so that ultra low-surface resistance can be exhibited. More preferably, the graphene nanocomposite thin film has a thickness of 100 to 200 nm.

또한 본 발명의 제2 측면에 따르면, 본 발명은 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막의 제조방법에 관한 것으로, According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a transparent conductive graphene nanocomposite thin film having an ultra low-surface resistance,

금속염 수용액에 그래핀 또는 그래핀옥사이드와, 비타민 C를 혼합하여 혼합액을 제조하는 제1 단계; 상기 혼합액을 초음파 처리하여 금속나노입자-그래핀 또는 금속나노입자-그래핀옥사이드 복합체를 형성하는 제2 단계; 상기 초음파 처리된 혼합액을 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 제3 단계; 및 상기 박막을 열처리함으로써 상기 그래핀 또는 그래핀옥사이드를 환원시켜, 금속나노입자-환원 그래핀 또는 금속나노입자-환원 그래핀옥사이드 복합체 박막을 제조하는 제4 단계를 포함하여 구성된다. A first step of mixing a metal salt aqueous solution with graphene or graphene oxide and vitamin C to prepare a mixed solution; A second step of ultrasonically treating the mixed solution to form a metal nanoparticle-graphene or metal nanoparticle-graphene oxide complex; A third step of forming a thin film on the substrate using the ultrasonic treated mixed liquid; And a fourth step of reducing the graphene or graphene oxide by heat treating the thin film to produce a thin film of a metal nanoparticle-reduced graphene or a metal nanoparticle-reduced graphene oxide complex.

상기 본 발명의 방법을 단계를 나누어 이하에서 설명한다.The method of the present invention is divided into the following steps.

제1 단계는, 금속염 수용액에 그래핀 또는 그래핀 옥사이드와 비타민 C를 혼합하여 혼합액을 제조하는 단계로, 상기 비타민 C는 환원제로서 첨가되어 금속입자를 환원시키게 된다. 이 경우 비타민 C를 환원제로 사용함으로써 친환경적으로 환원시킬 수 있을 뿐 아니라, 고온에서의 반응이 별도로 요구되지 않고 실온에서 금속입자를 환원시킬 수 있게 되어 플렉시블 기판 등에도 본 발명의 방법이 적용될 수 있게 된다. In the first step, a mixed solution is prepared by mixing graphene or graphene oxide with vitamin C in an aqueous metal salt solution. The vitamin C is added as a reducing agent to reduce metal particles. In this case, by using vitamin C as a reducing agent, it is possible to reduce the environmentally-friendly, besides, since the metal particles can be reduced at room temperature without requiring a reaction at high temperature, the method of the present invention can be applied to a flexible substrate or the like .

다음으로 제2 단계는 상기 혼합액을 초음파 처리하는 단계로, 상기 초음파 처리에 의하여 상기 혼합액 중 상기 비타민 C에 의하여 환원된 금속입자를 나노화시키고, 상기 나노화된 금속나노입자는 다시 그래핀 또는 그래핀옥사이드 상에 균일하게 분산되어 금속나노입자-그래핀 또는 금속나노입자-그래핀옥사이드 복합체를 형성하게 된다. Next, the second step is a step of ultrasonifying the mixed solution, which nanopartizes the metal particles reduced by the vitamin C in the mixed solution by the ultrasonic treatment, and the nanoized metal nanoparticles are again graphened or graphene oxide To form a metal nanoparticle-graphene or metal nanoparticle-graphene oxide complex.

이 때 상기 초음파 처리시간에 따라 비타민 C에 의하여 환원된 상기 금속입자의 나노크기를 제어할 수 있게 된다. 구체적으로, 입자 크기는 초음파 처리 시간이 증가하는 것과 비례하여 입자 크기가 증가하게 된다. 이러한 메카니즘은 오스트발트 숙성(Ostwald ripening)으로 이해할 수 있는바, 큰 입자 또는 작은 입자인 금속 나노입자가 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 상에 공존하게 된다. 상기 금속 나노입자 표면의 원자는 내부에 위치한 원자보다 덜 안정하므로, 초음파 처리시 진동효과 및 열 발생에 의하여 작은 금속 나노입자의 표면 원자가 드라이브되어, 입자로부터 탈착되고 용액속으로 용해된다. 반면 긴 시간 초음파 처리시 용액 중의 자유분자의 농도를 증가시키게 되어, 이러한 자유분자가 과포화되었을 때, 더 큰 입자가 농축되는 경향을 갖게 된다. 그러므로 더 큰 입자가 성장하는 동안 모든 작은 입자가 수축되고, 대체로 평균적 크기가 증가하게 되고, 금속나노입자의 형성은 또한 장시간 초음파 처리하는 동안 금속 나노입자의 응집에 의하여 특정 크기가 증가하게 되고, 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 상에 금속나노입자의 균일한 분포가 감소하게 되는 것이다. At this time, the nano size of the metal particles reduced by vitamin C can be controlled according to the ultrasonic treatment time. Particularly, the particle size increases in proportion to the increase of the ultrasonic treatment time. This mechanism can be understood as Ostwald ripening, in which large or small metal nanoparticles coexist on graphene or graphene oxide. Since the atoms on the surface of the metal nanoparticles are less stable than the atoms located inside, the surface atoms of the small metal nanoparticles are driven by the vibration effect and the heat generation during ultrasonic treatment, and are desorbed from the particles and dissolved into the solution. On the other hand, a long time ultrasonic treatment increases the concentration of free molecules in the solution, and when such free molecules are supersaturated, larger particles tend to be concentrated. Therefore, during the growth of larger particles, all small particles shrink, the average size increases, and the formation of metal nanoparticles also increases by a certain magnitude due to the agglomeration of the metal nanoparticles during the prolonged ultrasonic treatment. The uniform distribution of the metal nanoparticles on the pin or graphene oxide is reduced.

즉, 짧은 시간의 초음파를 노출시켰을 때는 작은 입자의 금속 나노입자가 생성되나 일정 시간의 초음파에 노출되었을 때에는 큰 입자의 금속 나노입자가 자유로워짐에 따라 액체 내에서 작은 입자로 이동하게 되어 입자의 크기가 커지게 된다. 따라서 바람직하게는 1~5분간 초음파 처리할 때, 환원된 금속나노입자가 재결정화되는 것을 방지하고 금속나노입자의 크기를 제어하여 그래핀 또는 그래핀옥사이드 상에 균일하게 분산되어 박막 전체에 대해서 균일한 광학밀도를 가질 수 있게 된다.
That is, when ultrasonic waves are exposed for a short time, small-sized metal nanoparticles are generated. However, when exposed to ultrasonic waves for a predetermined time, metal nanoparticles of large particles are freed and move to small particles in the liquid, . Therefore, when ultrasonication is performed for preferably 1 to 5 minutes, the reduced metal nano-particles are prevented from being recrystallized, and the size of the metal nano-particles is controlled to be uniformly dispersed on the graphene or graphene oxide, It becomes possible to have one optical density.

또한 바람직하게는 상기 금속나노입자는 전도성 및 투과성을 가져 그래핀 또는 그래핀옥사이드 상에 균일하게 분산될 수 있도록 Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Au 또는 Ga 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다. The metal nanoparticles may be any one selected from Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Au, and Ga so as to be uniformly dispersed on the graphene or graphene oxide due to their conductivity and permeability.

보다 바람직하게는 상기 금속나노입자의 직경이 10~30nm가 되도록 한다. 상기 범위에서 상기 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 상에 균일하게 분산되어 투명성을 향상시킬 수 있게 된다. 뿐만 아니라 상기 금속나노입자가 균일하게 분산됨에 따라 나노복합체 박막 자체의 따른 전기 전도성을 현저하게 향상시킬 수 있게 되는바, 초저-면저항을 나타낼 수 있게 된다. More preferably, the diameter of the metal nanoparticles is 10 to 30 nm. It is possible to uniformly disperse the graphene or graphene oxide in the above range to improve transparency. In addition, since the metal nanoparticles are uniformly dispersed, the electrical conductivity according to the nanocomposite thin film itself can be remarkably improved, so that ultra low-surface resistance can be exhibited.

다음으로, 제3 단계는 상기 초음파 처리된 혼합액을 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 단계로, 바람직하게는 스핀코팅에 의하여 박막을 형성시킨다. 이 때 스핀코팅의 속도는 500 내지 3000rpm이 바람직하고, 10 내지 40 초 동안 수행하는 것이 바람직하며, 10회 이상 반복하는 것이 바람직하다. Next, the third step is a step of forming a thin film on the substrate using the ultrasonic treated mixed solution, and preferably a thin film is formed by spin coating. At this time, the spin coating speed is preferably 500 to 3000 rpm, preferably 10 to 40 seconds, more preferably 10 times or more.

다음으로, 제4 단계는 상기 박막을 열처리하는 단계로, 열처리에 의하여 상기 기판 상에 형성된 금속나노입자-그래핀 또는 금속나노입자-그래핀옥사이드 나노복합체 중 그래핀 또는 그래핀옥사이드가 환원되어 금속나노입자-환원 그래핀 또는 금속나노입자-환원 그래핀옥사이드 복합체 박막이 형성되어, 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막이 제조된다. 바람직하게는, 상기 그래핀 또는 그래핀옥사이드의 환원은 450 내지 550℃의 N2/H2 가스 분위기에서 1 내지 2시간 정도 어닐링(annealing)을 통해 이루어진다.Next, the fourth step is a step of heat-treating the thin film, wherein graphene or graphene oxide of the metal nanoparticle-graphene or metal nanoparticle-graphene oxide nanocomposite formed on the substrate by heat treatment is reduced to form a metal A nanoparticle-reduced graphene or a metal nanoparticle-reduced graphene oxide composite thin film is formed to produce a transparent conductive graphene nanocomposite thin film. Preferably, the reduction of the graphene or graphene oxide is performed by annealing in an N 2 / H 2 gas atmosphere at 450 to 550 ° C. for about 1 to 2 hours.

상기 제조된 나노복합체 박막은 환원된 그래핀 또는 그래핀 옥사이드 상에 금속나노입자가 균일하게 분산된 형태로 복합체를 형성함으로써, 그래핀 또는 그래핀옥사이드의 전기전도성 및 박막 특성을 보다 향상시킬 수 있고, 금속 나노입자에 의하여 투과도를 보다 향상시키게 되어, 초저-면저항을 나타내는 투명 전도성 박막을 제조할 수 있게 되는 바, 바람직하게는 상기 박막은 면저항이 100~500 Ω/sq인 것을 특징으로 한다.
The nanocomposite thin film can improve the electrical conductivity and thin film properties of graphene or graphene oxide by forming a composite in which metal nanoparticles are uniformly dispersed on reduced graphene or graphene oxide , The metal nano-particles can further improve the transmittance and thus the transparent conductive thin film exhibiting ultra low-surface resistance can be produced. Preferably, the thin film has a sheet resistance of 100 to 500 Ω / sq.

또한 본 발명의 제3 측면에 따르면, 상기 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막을 이용하여 제조된 평면 디스플레이 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막은 친환경적인 방법으로 제조되면서도 초저-면저항을 가져 전기전도성이 우수하고, 투과도가 개선되어 각종 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD), 플라즈마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel), 유기발광소자(Organic Light Emitting Device; OLED), 태양전지 등의 평면 디스플레이 장치 분야의 전극으로 유용하게 응용될 수 있다.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a flat panel display device manufactured using the transparent conductive graphene nanocomposite thin film. The transparent conductive graphene nanocomposite thin film according to the present invention is manufactured by an environmentally friendly method, and has an ultra-low-surface resistance, is excellent in electric conductivity, and has improved transmittance and is used in various liquid crystal displays (LCDs), plasma display panels Panel, an organic light emitting device (OLED), a solar cell, and the like.

이하, 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하기로 하나 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited thereto.

실시예Example

재료의 준비Preparation of materials

그라파이트 분말은 유니켐 케미칼 시약(한국)으로부터 구입하였고, AgNO3, NaNO3 및 비타민 C(아스코르브산)은 Guangdong Guanghua Sci-Tech Co., Ltd.(중국)으로부터 구입하였다. 모든 용액은 초순수(Millipore, 18.2 ㏁/cm)를 이용하여 제조하였고, 초음파 클리너(Model: UltraMet 2005)를 초음파원으로 사용하였다. 초음파의 주파수는 20kHz±50kHz로 하였다.
The graphite powder was purchased from UniChem Chemical Reagent (Korea), AgNO3, NaNO3 and vitamin C (ascorbic acid) were purchased from Guangdong Guanghua Sci-Tech Co., Ltd. (China). All solutions were prepared using ultrapure water (Millipore, 18.2 MΩ / cm) and ultrasonic cleaner (Model: UltraMet 2005) as ultrasonic source. The frequency of the ultrasonic waves was set to 20 kHz ± 50 kHz.

<실시예 1~7> AgNPs-GO 나노복합체의 합성Examples 1 to 7 Synthesis of AgNPs-GO Nanocomposite

먼저, 그라파이트 옥사이드는 휴머스 법을 약간 수정하여 제조하였고, 1시간동안 초음파처리함으로써 박리시켜 GO(Graphen oxide) 나노시트를 제조하였다. First, graphite oxide was prepared by slightly modifying the Humulus's method and peeled by ultrasonic treatment for 1 hour to prepare a GO (Graphenoxide) nanosheet.

다양한 농도(0.1, 0.2, 0.6 M)의 질산은 수용액 30 ml와, 50 ml의 GO(Graphen oxide) 현탁액 (0.4 mg/ml)을 30분 동안 초음파배스(sonication bath)에서 혼합하고, 순차적으로 비타민 C를 천천히 첨가하여 초음파 처리시간을 달리하여 각각 초음파 처리(1, 5, 10, 20, 30분)하면서 상기 혼합액과 반응시켰다. 상기 반응 후 현탁액을 DI 워터로 세 번 세척하고, 60℃에서 12시간동안 건조시켜 AgNPs-GO 복합체를 제조하였다.  30 ml of aqueous silver nitrate solution at various concentrations (0.1, 0.2, 0.6 M) and 50 ml of GO (Graphenoxide) suspension (0.4 mg / ml) were mixed in a sonication bath for 30 minutes, Were added slowly, and they were reacted with the above mixed solution while subjecting them to ultrasonic treatment (1, 5, 10, 20, 30 minutes) with different sonication times. After the reaction, the suspension was washed three times with DI water and dried at 60 DEG C for 12 hours to prepare an AgNPs-GO complex.

본 실시예에 따른 실험조건은 하기 표 1 에 나타내었다. Experimental conditions according to this embodiment are shown in Table 1 below.


실시예Example

시료명Name of sample
실험 조건Experimental conditions
AgNOAgNO 33
(mol/l)(mol / l)
GO (mg)GO (mg) Vitamin C (mmol/l)Vitamin C (mmol / l) Ultrasonic time (min)Ultrasonic time (min)
1One AgNPs-GO 0.6-30AgNPs-GO 0.6-30 0.60.6 2020 55 3030 22 AgNPs-GO 0.2-30AgNPs-GO 0.2-30 0.20.2 2020 55 3030 33 AgNPs-GO 0.1-30AgNPs-GO 0.1-30 0.10.1 2020 55 3030 44 AgNPs-GO 0.1-20AgNPs-GO 0.1-20 0.10.1 2020 55 2020 55 AgNPs-GO 0.1-10AgNPs-GO 0.1-10 0.10.1 2020 55 1010 66 AgNPs-GO 0.1-5AgNPs-GO 0.1-5 0.10.1 2020 55 55 77 AgNPs-GO 0.1-1AgNPs-GO 0.1-1 0.10.1 2020 55 1One

<실시예 8~13> AgNPs-rGO 나노복합체의 합성<Examples 8 to 13> Synthesis of AgNPs-rGO nanocomposite

상기 실시예에서 준비한 AgNPs-GO 나노복합체를 5ml N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 수용액에 분산시키고, 1시간동안 저어주었다. 다음으로, 분산액을 글래스 기판에 스핀 코팅하였다. 스핀코팅시 피라나용액에 1000rpm으로 20초동안, 2000rpm으로 30초동안 처리하여 스핀코팅하였다. 이러한 스핀코팅을 10회 실시한 후, AgNPs/GO 나노복합체 박막을 500℃, N2/H2 가스 흐름하에서 1시간 동안 어닐링하여 AgNPs-rGO 나노복합체 박막을 제조하였다. The AgNPs-GO nanocomposite prepared in the above Example was dispersed in 5 ml of N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) aqueous solution and stirred for 1 hour. Next, the dispersion liquid was spin-coated on a glass substrate. Spin coating was applied to the piranha solution at 1000 rpm for 20 seconds and at 2000 rpm for 30 seconds. The AgNPs / GO nanocomposite thin film was annealed at 500 ° C under a N 2 / H 2 gas flow for 1 hour after spin coating 10 times, thereby preparing an AgNPs-rGO nanocomposite thin film.

본 실시예에 따른 실험조건은 하기 표 2 에 나타내었다. Experimental conditions according to this embodiment are shown in Table 2 below.


실시예Example

시료명Name of sample
실험조건Experimental conditions
AgNOAgNO 33
(mol/l)(mol / l)
GOGO
(mg)(mg)
Vitamin CVitamin C
(mmol/l)(mmol / l)
Ultrasonic timeUltrasonic time
(min)(min)
88 AgNPs-rGO-30AgNPs-rGO-30 0.10.1 2020 55 3030 99 AgNPs-rGO-20AgNPs-rGO-20 0.10.1 2020 55 2020 1010 AgNPs-rGO-10AgNPs-rGO-10 0.10.1 2020 55 1010 1111 AgNPs-rGO-5AgNPs-rGO-5 0.10.1 2020 55 55 1212 AgNPs-rGO-1AgNPs-rGO-1 0.10.1 2020 55 1One 1313 rGOrGO 00 00 00 3030

평가 방법Assessment Methods

상기 실시예에 따른 AgNPs-GO 또는 AgNPs-rGO의 나노복합체의 모폴로지, 나노크기, 스펙트럼 및 전기적 특성을 분석하였다. 이 때, 전기적 특성은 four-point 프로브 방법을 이용하여 면저항을 측정하였다. 또한 분석에 사용된 장비는 다음과 같다.The morphology, nanoscale, spectral and electrical properties of the AgNPs-GO or AgNPs-rGO nanocomposites according to the above examples were analyzed. At this time, the electrical properties were measured using the four-point probe method. The equipment used for the analysis is as follows.

- FESEM: Tescan, Mira 3- FESEM: Tescan, Mira 3

- SEM: JSM-6700F- SEM: JSM-6700F

- 라만 스펙트럼: 동우 옵트론, Vector-01FX- Raman spectrum: Dong-Woo Optron, Vector-01FX

- FT-IR 스펙트럼: Tensor 27, Bruker, Germany- FT-IR spectrum: Tensor 27, Bruker, Germany

- UV-vis 스펙트럼: HP 8453, Agilent- UV-vis spectrum: HP 8453, Agilent

- X-레이 회절: Bruker AXS D8 Discover
- X-ray diffraction: Bruker AXS D8 Discover

AgNPs-GO 나노복합체에 대한 평가결과Evaluation results for AgNPs-GO nanocomposites

먼저, AgNPs-GO 나노복합체의 SEM 관측을 통하여 은나노입자 사이즈를 측정한 결과는 하기 표 3에 나타내었다. First, the silver nanoparticle size was measured by SEM observation of AgNPs-GO nanocomposite, and the results are shown in Table 3 below.


실시예Example

시료명Name of sample
실험 조건Experimental conditions Ag particle size (nm)Ag particle size (nm)
AgNOAgNO 33
(mol/l)(mol / l)
GO (mg)GO (mg) Vitamin C (mmol/l)Vitamin C (mmol / l) Ultrasonic time(min)Ultrasonic time (min)
1One AgNPs-GO 0.6-30AgNPs-GO 0.6-30 0.60.6 2020 55 3030 20-12020-120 22 AgNPs-GO 0.2-30AgNPs-GO 0.2-30 0.20.2 2020 55 3030 13-10013-100 33 AgNPs-GO 0.1-30AgNPs-GO 0.1-30 0.10.1 2020 55 3030 45-5545-55 44 AgNPs-GO 0.1-20AgNPs-GO 0.1-20 0.10.1 2020 55 2020 17-5017-50 55 AgNPs-GO 0.1-10AgNPs-GO 0.1-10 0.10.1 2020 55 1010 3535 66 AgNPs-GO 0.1-5AgNPs-GO 0.1-5 0.10.1 2020 55 55 20-2520-25 77 AgNPs-GO 0.1-1AgNPs-GO 0.1-1 0.10.1 2020 55 1One 1515

상기 표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 3에서 초음파 처리시간을 30분으로 동일하게 하였을 때, 질산은의 농도(0.1M, 0.2M, 0.6M)에 정비례하여 증가하지는 않았으나 질산은 농도의 증가에 따라 입자사이즈가 큰 은나노입자가 형성되는 것으로 확인되었다. Referring to Table 3, when the ultrasonic treatment time was changed to 30 minutes in Examples 1 to 3, it was not increased in direct proportion to the silver nitrate concentration (0.1M, 0.2M, 0.6M) It was confirmed that silver nanoparticles having a large particle size were formed.

또한 실시에 3 내지 실시예 7에서, 질산은의 농도를 동일(0.1M)하게 하고 초음파 처리시간을 1, 5, 10, 20, 30분으로 증가시켰을 경우, 초음파 처리시간의 증가에 의하여 은나노입자의 사이즈가 점차적으로 증가하는 것이 확인되었다. 그러나 은나노입자 사이즈의 증가폭이 크지는 않은 것으로 나타났고, 질산은 농도를 증가시킨 실시예 1, 2의 경우보다 작은 사이즈의 은나노입자가 형성된 것을 확인할 수 있었다. Also, in Examples 3 to 7, when the concentration of silver nitrate was set to the same value (0.1 M) and the ultrasonic treatment time was increased to 1, 5, 10, 20 or 30 minutes, It was confirmed that the size gradually increased. However, it was found that the increase in the size of silver nanoparticles was not large, and it was confirmed that silver nanoparticles of smaller size were formed than in Examples 1 and 2 in which the silver nitrate concentration was increased.

따라서 상기 실시예로부터 은나노입자의 사이즈는 초음파 처리 또는 질산은 수용액의 농도를 조절함으로써 제어할 수 있는 것으로 판단된다.
Therefore, it can be seen from the above examples that the size of the silver nanoparticles can be controlled by controlling the concentration of the aqueous solution of silver nitrate or the ultrasonic treatment.

또한, 도 2는 본 발명의 상기 실시예에 따라 (a) GO의 XRD 패턴, (b) 0.1M, (c) 0.2M 및 (d) 0.6M 농도의 질산은 수용액을 이용하여 형성된 AgNPs-GO 나노 복합체의 XRD 패턴을 나타낸다. 도 1을 참조하면, GO의 회절피크는 17.15ㅀ의 2θ값이고, AgNPs-GO 나노복합체의 회절피크는 38.1ㅀ, 44.3ㅀ, 64.5ㅀ, 77.5ㅀ의 2θ값이고, 이는 각각 면심입방구조의 Ag 나노입자의 결정면에 대응되는 (111), (200), (220) 및 (311)의 회절피크와 동일하다(JCPDS card No. 07-0783). 2 is a graph showing the results obtained by using AgNPs-GO nano-crystals formed using an aqueous solution of silver nitrate having (a) an XRD pattern of GO, (b) 0.1M, XRD pattern of the complex. Referring to FIG. 1, the diffraction peak of GO is 17.15 ㅀ and the diffraction peaks of AgNPs-GO nanocomposite are 2 罐 values of 38.1 ㅀ, 44.3 ㅀ, 64.5 ㅀ, and 77.5,, (200), (220) and (311) corresponding to the crystal plane of the nanoparticles (JCPDS card No. 07-0783).

AgNPs-GO 나노복합체는 10.14ㅀ와 22.5ㅀ에서 GO의 넓은 회절피크가 관찰되지않았는바, 이는 비타민 C와 초음파처리의 조합에 의하여 GO가 완전히 벗겨지고 재적층된 GO가 확장된 것을 의미한다. 0.6M 농도의 질산은 수용액을 이용한 시료(d)는 38.1ㅀ에서 현저한 고-강도 회절 피크가 관찰되었고, 상기 피크는 결정화된 Ag을 지시하는 것으로, 나노입자가 결정화된 Ag으로 구성되는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 XRD 패턴은 AgNPs가 성공적으로 GO와 결합되어, AgNPs가 GO시트의 재적층을 예방할 수 있는 공간으로 작용함을 증명한다. The AgNPs-GO nanocomposites did not show large diffraction peaks of GO at 10.14 ㅀ and 22.5,, indicating that the combination of vitamin C and ultrasonic treatment completely exfoliated the GO and extended the rejoined GO. The sample (d) using an aqueous solution of silver nitrate with a concentration of 0.6 M showed a remarkable high-intensity diffraction peak at 38.1 고, and the peak indicated crystallized Ag, confirming that the nanoparticles were composed of crystallized Ag . Thus, the XRD pattern demonstrates that AgNPs successfully bind to GO, which serves as a space to prevent re-deposition of GO sheet.

도 3은 본 발명의 상기 실시예에 따라 (a) AgNPs-GO 0.6-30, (b) AgNPs-GO 0.2-30, (c) AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체에 있어서 GO 시트상의 은나노입자에 대한 TEM 이미지를 나타낸 것이고, (d)는 AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체 박막의 TEM 이미지, (e)는 AgNPs-GO 0.2-30 나노복합체 중 은나노입자의 HRTEM 이미지, (f)는 AgNPs-GO 0.2-30 나노복합체 중 은나노입자의 SAED 이미지를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 질산은 용액의 농도가 감소함에 따라 은나노입자의 사이즈가 감소하는 것으로 나타났고, 투명한 박막을 형성하는 것을 확인할 수 있다. 또한 상기 도 3e는 Ag나노입자의 측정된 주변 격자가 0.236nm로 확인되었고, 이는 (111) 결정면에 대응된다. 또한 도 3f의 SAED 이미지는 회절도트가 잘 용해되어 있고, 이는 이들 나노입자의 단순 결정성을 강하게 입증하는 것으로 판단된다. FIG. 3 is a graph showing the effect of the silver nanoparticles on the GO sheet in (a) AgNPs-GO 0.6-30, (b) AgNPs-GO 0.2-30 and (c) AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposite according to the embodiment of the present invention (D) is a TEM image of AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposite thin film, (e) is HRTEM image of silver nanoparticles in AgNPs-GO 0.2-30 nanocomposite, (f) is AgNPs-GO The SAED image of the silver nanoparticles in the 0.2-30 nanocomposite is shown. Referring to FIG. 2, as the concentration of the silver nitrate solution decreases, the size of the silver nanoparticles decreases and it is confirmed that a transparent thin film is formed. In FIG. 3E, the measured peripheral lattice of the Ag nanoparticles was confirmed to be 0.236 nm, which corresponds to the (111) crystal face. In addition, the SAED image of Fig. 3f shows that diffraction dots are well dissolved, which strongly demonstrates the simple crystallinity of these nanoparticles.

도 4는 본 발명의 상기 실시예에 따라 초음파 처리시간을 30분, 20분, 10분, 5분, 1분으로 달리하여 복합체를 형성한 (a) AgNPs-GO 0.1-30, (b) AgNPs-GO 0.1-20, (c) AgNPs-GO 0.1-10, (d) AgNPs-GO 0.1-5, (e) AgNPs-GO 0.1-1 나노복합체의 TEM 이미지를 나타낸 것으로, 도 3을 참고하면, 초음파 처리시간이 감소될수록 은나노입자의 사이즈가 감소되고, 그래핀옥사이드 상에 분산이 잘 이루어져 증착되어 있는 것을 확인할 수 있었다. (A) AgNPs-GO 0.1-30, (b) AgNPs (a), and (b) AgNPs-GO, in which the complex was formed by varying the ultrasonic treatment time at 30 minutes, 20 minutes, 10 minutes, 5 minutes and 1 minute according to the above- -GO 0.1-20, (c) AgNPs-GO 0.1-10, (d) AgNPs-GO 0.1-5 and (e) AgNPs-GO 0.1-1 nanocomposite. Referring to FIG. 3, As the ultrasonic treatment time was decreased, the size of the silver nanoparticles decreased and it was confirmed that the grains were well dispersed on the graphene oxide and deposited.

도 5는 본 발명의 상기 실시예에 따라 GO, (a) AgNPs-GO 0.1-1, (b) AgNPs-GO 0.1-5, (c) AgNPs-GO 0.1-10, (d) AgNPs-GO 0.1-20, (e) AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체의 UV-Vis 흡수 스펙트럼을 나타낸 것이다. 도 5를 참고하면 GO의 UV-vis 스펙트럼은 두 개의 특징적인 피크를 관찰할 수 있다. 그 중 하나는 방향족 231nm에서 관찰되는 피크는 CAC 결합의 π-π 전이에 의한 것이고, 300nm에서 관찰되는 숄더 피크는 C@O 결합의 N-P 전이에 의한 것임. 반대로, AgNPs-GO는 231nm에서 피크가 관찰되지 않았다. 이는 GO와 Ag 나노입자 사이에 전하 이동 상호작용을 의미한다. Ag 나노입자의 형성은 431nm에서 Ag 나노입자의 표면 플라즈몬 공명 피크를 나타낸다. Ag 나노입자와 GO 간의 전하-이동 복합체는 여기 주파수에서 빛을 흡수하여 chemical surface enhanced Raman scattering (SERS) effect를 가져오게 한다. 그리고 화학적 SERS 효과는 나노입자 사이즈, 모양, 화학적 주변 및 표면에 흡수된 종에 따라 달라진다. 그것은 431nm에서 표면 플라즈몬 공명 피크의 강도가 Ag 나노입자의 감소된 차원에 따라 증가됨을 나타낸다 (표 1). 이는 Ag 나노입자 사이즈가 감소할 때 복합체 중에서 Ag 나노입자와 GO 사이의 접촉 면적이 증가됨에 따른 것이다. 따라서 접촉면적에 있어서 증가는 전하-이동 복합체의 증가를 야기하고, 화학적 SERS 효과를 증가시키게 된다. FIG. 5 is a graph showing the results of a comparison between GO, (a) AgNPs-GO 0.1-1, (b) AgNPs-GO 0.1-5, (c) AgNPs- -20, (e) UV-Vis absorption spectrum of AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposite. Referring to FIG. 5, the UV-vis spectrum of GO can observe two characteristic peaks. One of them is due to the π-π transition of the CAC bond at the peak observed at 231 nm in aromatics, and the N-P transition of the C 1 O bond observed at 300 nm. Conversely, no peak was observed at 231 nm for AgNPs-GO. This implies charge transfer interaction between GO and Ag nanoparticles. The formation of Ag nanoparticles shows the surface plasmon resonance peak of Ag nanoparticles at 431 nm. The charge-transporting complex between the Ag nanoparticles and the GO absorbs light at the excitation frequency, resulting in a chemical surface enhanced Raman scattering (SERS) effect. And the chemical SERS effect depends on the nanoparticle size, shape, chemical perimeter, and species absorbed on the surface. It shows that the intensity of the surface plasmon resonance peak at 431 nm increases with decreasing dimension of Ag nanoparticles (Table 1). This is due to an increase in the contact area between the Ag nanoparticles and the GO in the composite when the Ag nanoparticle size decreases. Thus, an increase in the contact area causes an increase in the charge-transport complex and increases the chemical SERS effect.

도 6은 본 발명의 상기 실시예에 따라 GO 및 AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체의 파장에 따른 투광도(%)를 나타낸 것으로, 그래핀 옥사이드에 비하여 현저하게 투광도가 향상되었음을 확인할 수 있었다.6 shows the transmittance (%) according to the wavelength of GO and AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposite according to the embodiment of the present invention, and it was confirmed that the transmittance was remarkably improved as compared with graphene oxide.

도 7은 본 발명의 상기 실시예에 따라 GO 및 AgNPs-GO 0.1-30 나노복합체의 라만 스펙트럼을 나타낸 것으로 D 및 G 밴드의 강도가 GO에 비하여 680% 정도로 현저하게 향상되었음을 확인할 수 있었다.
FIG. 7 shows Raman spectra of the GO and AgNPs-GO 0.1-30 nanocomposite according to the embodiment of the present invention, and it was confirmed that the intensity of the D and G bands was remarkably improved to about 680% as compared with the GO.

AgNPs-rGO 나노복합체의 평가결과Evaluation results of AgNPs-rGO nanocomposite

또한 상기 실시예에서 제조한 AgNPs-rGO의 나노복합체에 대하여, 은나노입자의 사이즈 및 면저항을 측정한 결과는 하기 표 4와 같다. 대조를 위하여 환원된 그래핀옥사이드(rGO)에 대한 면저항도 측정하였다. The results of measuring the size and the sheet resistance of the silver nanoparticles of the AgNPs-rGO nanocomposite prepared in the above Examples are shown in Table 4 below. The sheet resistance to reduced graphene oxide (rGO) was also measured for comparison.


실시예Example

시료명Name of sample
실험조건Experimental conditions AgAg
particleparticle
sizeyou
(nm)(nm)
Resistivity Resistivity
(/sq)(/ sq)
AgNOAgNO 33
(mol/l)(mol / l)
GOGO
(mg)(mg)
VitaminVitamin
CC
(mmol/l)(mmol / l)
UltrasonicUltrasonic
timetime
(min)(min)
88 AgNPs-rGO-30AgNPs-rGO-30 0.10.1 2020 55 3030 45-5545-55 6.94 k6.94 k 99 AgNPs-rGO-20AgNPs-rGO-20 0.10.1 2020 55 2020 17-5017-50 6.72 k6.72 k 1010 AgNPs-rGO-10AgNPs-rGO-10 0.10.1 2020 55 1010 3535 4.19 k4.19 k 1111 AgNPs-rGO-5AgNPs-rGO-5 0.10.1 2020 55 55 20-2520-25 427427 1212 AgNPs-rGO-1AgNPs-rGO-1 0.10.1 2020 55 1One 1515 270270 controlcontrol rGOrGO 00 00 00 3030 // 10.93 k10.93 k

상기 표 4를 참고하면, 질산은의 농도를 동일(0.1M)하게 하고 초음파 처리시간을 1, 5, 10, 20, 30분으로 증가시켰을 경우, 초음파 처리시간의 증가에 의하여 은나노입자의 사이즈가 증가폭이 크지는 않으나 점차적으로 증가하는 것으로 확인되었다. Referring to Table 4, when the concentration of silver nitrate is set to the same value (0.1 M) and the ultrasonic treatment time is increased to 1, 5, 10, 20 or 30 minutes, the increase in the size of the silver nanoparticles , But it was found to increase gradually.

또한 면저항에 있어서는, 상기 초음파 처리시간이 10분 이상인 실시예 8 내지 10의 경우에는 면저항이 6㏀이상으로 나타났으나, 상기 초음파 처리시간이 1, 5분인 실시예 11, 12의 경우에는 면저항이 427Ω, 270Ω으로 초저-면저항을 나타내는 것으로 확인되었다. 이러한 면저항 수치와 관련하여, 대조군으로써 측정한 실시예 13의 환원된 그래핀옥사이드(rGO)에서 10.93 ㏀/sq의 면저항을 나타내는 것과 비교하면, 상기 실시예 8 내지 10의 경우에도 면저항을 낮춘 것으로 확인되나, 상기 실시예 11, 12의 경우에는 rGO와 비교하여도 1/40 정도로 낮춘 것이어서 초저-면저항을 나타낸 것으로 확인된다. In the case of the sheet resistance, in the case of Examples 8 to 10 in which the ultrasonic treatment time was 10 minutes or more, the sheet resistance was 6 k? Or more. In the case of Examples 11 and 12 in which the ultrasonic treatment time was 1 and 5 minutes, 427 Ω, 270 Ω. Regarding this sheet resistance value, it is confirmed that the sheet resistance is lowered also in the case of Examples 8 to 10 as compared with the case where the sheet resistance of the reduced graphene oxide (rGO) of Example 13 measured as a control group is 10.93 k? / Sq However, in the case of Examples 11 and 12, it was lowered to about 1/40 as compared with rGO, and it was confirmed that the sheet had extremely low-surface resistance.

또한 도면을 참고하여 평가결과를 설명하면, 도 8은 rGO 및 상기 실시예 8 내지 12의 AgNPs-rGO 나노복합체의 UV-Vis 스펙트럼을 나타낸 것으로, AgNPs-rGO 나노복합체는 환원된 그래핀옥사이드와 동일한 피크를 나타내고, 초음파처리시간이 증가할수록 피크가 증가하였다. 8 shows the UV-Vis spectra of rGO and the AgNPs-rGO nanocomposite of Examples 8 to 12, wherein the AgNPs-rGO nanocomposite is the same as the reduced graphene oxide Peak, and the peak increased as the ultrasonic treatment time increased.

도 9는 상기 실시예에 따라 상기 초음파 처리시간을 30분, 20분, 10분, 5분, 1분으로 달리하여 복합체를 형성한 (a) AgNPs-rGO 0.1-30, (b) AgNPs-rGO 0.1-20, (c) AgNPs-rGO 0.1-10, (d) AgNPs-rGO 0.1-5, (e) AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체의 SEM 이미지와, (f) GO의 EDS 분석결과 및 (g) AgNPs-rGO 나노복합체의 EDS 분석결과를 나타낸 것이다. 도 9를 참고하면 초음파 처리시간이 감소될수록 환원된 그래핀과 복합체를 형성하는 은나노입자의 사이즈가 감소되고 보다 균일하게 하이브리드 되어 있음을 확인할 수 있다. 또한 GO의 EDS 분석결과와 비교하면, 환원되어 산소함량이 2.57 wt%에서 0.94 wt%로 감소됨을 확인할 수 있고, EDS 분석결과 모두에서 rGO 시트에서 유래된 C, O와 Ag을 확인할 수 있었고, 특히 AgNPs-rGO 나노복합체 필름에서는 Si 반도체웨이퍼 및 Pt에서 유래한 Si 및 Pt가 검출되었다. (A) AgNPs-rGO 0.1-30, (b) AgNPs-rGO (a) and (b) AgNPs-rGO in which the complex was formed by varying the ultrasonic treatment time by 30 minutes, 20 minutes, 10 minutes, 5 minutes, (D) AgNPs-rGO 0.1-5, (e) SEM image of AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite, (f) EDS analysis result of GO and g) EDS analysis results of AgNPs-rGO nanocomposite. Referring to FIG. 9, it can be seen that as the ultrasonic treatment time is reduced, the size of the silver nanoparticles forming the complex with reduced graphene is reduced and more uniformly hybridized. In addition, it was confirmed that the reduction of oxygen content from 2.57 wt% to 0.94 wt% in comparison with the results of EDS analysis of GO showed that C, O and Ag derived from the rGO sheet could be confirmed in all of the EDS analysis results. In the AgNPs-rGO nanocomposite film, Si semiconductor wafers and Si and Pt derived from Pt were detected.

도 10은 본 발명의 상기 실시예에 따라 (a) GO, (b) AgNPs-rGO 0.1-30, (c) AgNPs-rGO 0.1-20, (d) AgNPs-rGO 0.1-10, (e) AgNPs-rGO 0.1-5, (f) AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체의 XRD 패턴을 나타낸 것이고, (g) rGO 박막의 단면 이미지와, (h) AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체 박막의 단면 이미지를 나타내었다. 도 9를 참고하면, GO의 회절피크는 17.15ㅀ의 2θ값이고, AgNPs-rGO 나노복합체의 회절피크는 38.1ㅀ, 44.3ㅀ, 64.5ㅀ, 77.5ㅀ의 2θ값이고, 이는 각각 (111), (200), (220), 및 (311)의 회절피크와 동일하다. rGO 박막과 AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체 박막의 단면이미지를 나타낸 (g)와 (h)를 비교하면 나노복합체를 형성하였을 때, rGO의 층상 구조에 은나노입자가 삽입되었음을 확인할 수 있다. 상기 rGO 박막과 AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체 박막의 두께는 각각 115.86 nm와, 199.73 nm로 나타났는바, 83.87nm의 두께증가가 확인되었다. 이로써 AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체 박막이 구조적으로 rGO에 은나노입자 층상구조가 존재함을 의미하는 것임을 확인할 수 있었다. (A) GO, (b) AgNPs-rGO 0.1-30, (c) AgNPs-rGO 0.1-20, (d) AgNPs-rGO 0.1-10, (e) AgNPs rGO 0.1-5, (f) XRD patterns of AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite, (g) cross-sectional image of rGO thin film, and (h) cross-sectional image of AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite thin film Respectively. 9, the diffraction peak of GO is 17.15 ㅀ and the diffraction peaks of AgNPs-rGO nanocomposite are 2 罐 values of 38.1 ㅀ, 44.3 ㅀ, 64.5 ㅀ and 77.5,, which are (111), 200), (220), and (311). Comparing (g) and (h) show cross-sectional images of the rGO thin film and the AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite thin film, it can be seen that silver nanoparticles were inserted into the layer structure of rGO when nanocomposite was formed. The thickness of the rGO thin film and the AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite thin film were 115.86 nm and 199.73 nm, respectively, and the thickness was increased to 83.87 nm. As a result, it was confirmed that the AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite thin film has structurally the existence of a layered structure of silver nanoparticles in rGO.

도 11은 GO 와 AgNPs-rGO 0.1-1 나노복합체의 (a) 라만 스펙트럼, (b) FT-IR 스펙트럼을 나타낸 것이다.FIG. 11 shows (a) Raman spectrum and (b) FT-IR spectrum of GO and AgNPs-rGO 0.1-1 nanocomposite.

도 12는 rGO 와 초음파 시간을 달리하여 형성한 AgNPs-rGO 나노복합체의 면저항 값을 그래프로 나타낸 것으로, 초음파 처리시간이 감소할수록 면저항이 현저하게 낮아지는 것으로 확인되었다(표 4 참고).FIG. 12 is a graph showing sheet resistance values of AgNPs-rGO nanocomposites formed by different rGO and ultrasonic time, and it was confirmed that as the ultrasonic treatment time is reduced, the sheet resistance is remarkably lowered (see Table 4).

구체적으로, rGO의 면저항 값은 10.93 kΩ/sq를 나타내고, AgNPs-rGO는 AgNPs 사이즈가 감소함에 따라 AgNPs-rGO의 면저항 값이 감소하는 것으로 나타났다. 즉, AgNPs-rGO-1은 은나노입자가 15nm 정도까지 제어(표 3 참고)됨에 따라 최저의 면저항값 270Ω/sq를 나타내었고, 이 결과는 rGO 네트워크 상에 AgNPs의 크기 효과의 기여로 향상된 전도성을 가져옴을 의미한다.Specifically, the sheet resistance value of rGO is 10.93 k? / Sq, and the AgNPs-rGO sheet resistance value decreases with decreasing AgNPs size. That is, AgNPs-rGO-1 exhibited the lowest sheet resistance value of 270? / Sq as silver nanoparticles were controlled to about 15 nm (see Table 3), and this result shows improved conductivity due to the contribution of the AgNPs size effect on the rGO network It means import.

상기 결과로부터 초음파 처리시간을 단축시킬수록 AgNPs의 사이즈는 더 작아지고 균일해지게 되어 AgNPs-rGO 네트워크를 형성시 균일하고 작은 AgNPs가 rGO시트 상에 쉽게 분포되고, AgNPs-rGO 네트워크는 AgNPs와 rGO 사이에 더 넓은 접촉 면적을 제공하게 된다. 따라서 초음파 처리시간을 단축시킬수록 작은 사이즈의 AgNPs가 rGO 상에 분포되어 큰 사이즈의 AgNPs를 분포시킬 경우에 비하여 결과적으로 전기적 성질에서의 향상을 가져오게 된다. From the above results, it can be seen that as the ultrasonic treatment time is shortened, the size of AgNPs becomes smaller and homogeneous, so that uniform and small AgNPs are easily distributed on the rGO sheet when the AgNPs-rGO network is formed, and the AgNPs- Thereby providing a wider contact area. Therefore, as the ultrasonic treatment time is shortened, AgNPs of a small size are distributed on the rGO phase, resulting in improvement of electrical properties as compared with the case of distributing AgNPs of a large size.

한편, GO 박막의 면저항은 높은 저항 때문에 측정할 수 없고, rGO 박막의 전기 전도성의 특징적인 향상은 GO 필름을 N2/H2 가스와 함께 열 어닐링 처리하는 것을 통하여 산소 기능성의 분해 및 sp2 C-C 결합(GO 구조에서 존재하는)의 즉각적인 복구에 기여한다. On the other hand, the surface resistance of the GO thin film can not be measured because of high resistance, a characteristic improvement in the electrical conductivity of rGO films decomposition of the oxygen functionality through the handling thermal annealing with a GO film and the N 2 / H 2 gas, and sp 2 CC Contributes to the immediate recovery of the binding (present in the GO structure).

이러한 결과로부터 초음파 처리시간에 따라 은나노입자의 크기를 수십 나노미터 수준으로 제어하여 면저항을 낮추게 될 수 있음을 의미하는 것으로 해석된다. 상기 실시예에서는 은나노입자가 30nm 이하로 제어될 때, 500Ω/sq의 초저-면저항을 나타낼 수 있는 것으로 확인된다.
From these results, it can be interpreted that it means that the sheet resistance can be lowered by controlling the size of the silver nanoparticles at the level of several tens of nanometers according to the ultrasonic treatment time. In the above embodiment, when the silver nanoparticles are controlled to 30 nm or less, it is confirmed that they can exhibit an ultra low-sheet resistance of 500? / Sq.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

Claims (9)

나노복합체 박막으로서,
상기 나노복합체는 금속나노입자-환원 그래핀 또는 금속나노입자-환원 그래핀옥사이드인 나노복합체이고,
상기 박막은 초저-면저항을 갖는 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막.
As a nanocomposite thin film,
Wherein the nanocomposite is a nanocomposite that is a metal nanoparticle-reduced graphene or a metal nanoparticle-reduced graphene oxide,
Wherein the thin film has an ultra low-sheet resistance.
제 1 항에 있어서,
상기 박막은 면저항이 100~500 Ω/sq인 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막.
The method according to claim 1,
Wherein the thin film has a surface resistance of 100 to 500? / Sq.
제 1 항에 있어서,
상기 금속나노입자는 Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Au 또는 Ga 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막.
The method according to claim 1,
Wherein the metal nanoparticles are selected from the group consisting of Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Au, and Ga.
제 1 항에 있어서,
상기 금속나노입자는 입자 직경이 10~30nm인 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막.
The method according to claim 1,
The transparent conductive graphene nanocomposite thin film has a particle diameter of 10 to 30 nm.
금속염 수용액에 그래핀 또는 그래핀옥사이드와, 비타민 C를 혼합하여 혼합액을 제조하는 제1 단계;
상기 혼합액을 초음파 처리하여 금속나노입자-그래핀 또는 금속나노입자-그래핀옥사이드 복합체를 형성하는 제2 단계;
상기 초음파 처리된 혼합액을 이용하여 기판 상에 박막을 형성하는 제3 단계; 및
상기 박막을 열처리함으로써 상기 그래핀 또는 그래핀옥사이드를 환원시켜, 금속나노입자-환원 그래핀 또는 금속나노입자-환원 그래핀옥사이드 복합체 박막을 제조하는 제4 단계를 포함하여 이루어지고, 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막의 제조방법.
A first step of mixing a metal salt aqueous solution with graphene or graphene oxide and vitamin C to prepare a mixed solution;
A second step of ultrasonically treating the mixed solution to form a metal nanoparticle-graphene or metal nanoparticle-graphene oxide complex;
A third step of forming a thin film on the substrate using the ultrasonic treated mixed liquid; And
And reducing the graphene or graphene oxide by heat treating the thin film to produce a thin film of a metal nanoparticle-reduced graphene or a metal nanoparticle-reduced graphene oxide composite, wherein the ultra low- Wherein the transparent conductive graphene nanocomposite thin film has a thickness of 100 nm.
제 5 항에 있어서,
상기 초음파 처리는 1~5분간 수행하는 것을 특징으로 하는, 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the ultrasound treatment is performed for 1 to 5 minutes. 2. The method of claim 1, wherein the ultrasound treatment is performed for 1 to 5 minutes.
제 5 항에 있어서,
상기 금속나노입자는 Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Au 또는 Ga 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the metal nanoparticles are selected from the group consisting of Ag, Al, Cu, Sn, Pt, Au, and Ga.
제 5 항에 있어서,
상기 박막은 면저항이 100~500 Ω/sq인 것을 특징으로 하는, 초저-면저항을 갖는 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the thin film has a sheet resistance of 100-500 OMEGA / sq. The method of manufacturing a thin film of transparent conductive graphene nanocomposite having ultra low-sheet resistance.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 투명 전도성 그래핀 나노복합체 박막을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 평면 디스플레이 장치.A flat panel display device, comprising: a transparent conductive graphene nanocomposite thin film according to any one of claims 1 to 4.
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