KR20160031292A - 그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자 - Google Patents

그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20160031292A
KR20160031292A KR1020140121176A KR20140121176A KR20160031292A KR 20160031292 A KR20160031292 A KR 20160031292A KR 1020140121176 A KR1020140121176 A KR 1020140121176A KR 20140121176 A KR20140121176 A KR 20140121176A KR 20160031292 A KR20160031292 A KR 20160031292A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
graphene
substrate
heat treatment
stamp
Prior art date
Application number
KR1020140121176A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101630060B1 (ko
Inventor
김대형
최문기
박인혁
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 서울대학교산학협력단 filed Critical 서울대학교산학협력단
Priority to KR1020140121176A priority Critical patent/KR101630060B1/ko
Publication of KR20160031292A publication Critical patent/KR20160031292A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101630060B1 publication Critical patent/KR101630060B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/02—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors mainly consisting of metals or alloys
    • H01B1/026—Alloys based on copper
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/22—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자가 제공된다. 상기 그래핀 전사 방법은, 금속층 위에 그래핀층을 형성하는 단계, 상기 그래핀층 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 위에 스탬프층을 형성하는 단계, 상기 금속층을 제거하는 단계, 상기 그래핀층을 기판 위에 배치하는 단계, 상기 기판에 대하여 제1 열처리 공정을 수행하는 단계, 및 상기 기판에 대하여 제2 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 전자 소자는 기판 및 상기 기판 위에 배치되는 제1 그래핀 패턴과 제2 그래핀 패턴을 포함하고, 상기 제1 그래핀 패턴과 상기 제2 그래핀 패턴은 상기 그래핀 전사 방법에 의해 상기 기판으로 전사된 것이다.

Description

그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자{METHOD FOR TRANSFERRING GRAPHENE AND ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURED USING THE SAME}
본 발명은 그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자에 관한 것이다.
그래핀(graphene)은 탄소가 육각형의 형태로 서로 연결되어 벌집 모양의 2차원 평면 형태를 갖는 물질로서, 두께가 매우 얇고 투명하며, 전기 전도성과 열 전도성이 우수하고, 물리적 화학적 안정성이 높다. 이러한 특성으로 인해 그래핀은 차세대 신소재로 활발히 연구되고 있다.
그래핀 박막은 금속 박막 위에 형성된 후 기판으로 전사되는데 그래핀 박막을 기판에 안정적으로 전사하는 것이 쉽지 않고 기판에 전사된 후 기판으로부터 그래핀 박막이 분리되는 문제가 있다. 또, 그래핀 박막을 연속으로 기판으로 전사하는 것은 매우 어렵다. 따라서, 전자 소자 등을 제조하는데 있어서 그래핀을 활용할 수 있는 범위가 매우 좁은 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 그래핀을 기판으로 용이하고 안정적으로 전사할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명은 그래핀을 연속적으로 기판으로 용이하고 안정적으로 전사할 수 있는 방법을 제공한다.
본 발명은 상기 그래핀 전사 방법을 이용하여 연속적으로 전사된 그래핀을 포함하는 전자 소자를 제공한다.
본 발명은 상기 그래핀 전사 방법을 이용하여 전사된 그래핀만으로 구성되는 전자 소자를 제공한다.
본 발명의 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 명확해 질 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전사 방법은, 금속층 위에 그래핀층을 형성하는 단계, 상기 그래핀층 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 위에 스탬프층을 형성하는 단계, 상기 금속층을 제거하는 단계, 상기 그래핀층을 기판 위에 배치하는 단계, 상기 기판에 대하여 제1 열처리 공정을 수행하는 단계, 및 상기 기판에 대하여 제2 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법은, 제1 금속층 위에 제1 그래핀층을 형성하는 단계, 상기 제1 그래핀층 위에 제1 희생층을 형성하는 단계, 상기 제1 희생층 위에 제1 스탬프층을 형성하는 단계, 상기 제1 금속층을 제거하는 단계, 상기 제1 그래핀층을 기판 위에 배치하는 단계, 상기 기판에 대하여 제1 열처리 공정을 수행하는 단계, 상기 기판에 대하여 제2 열처리 공정을 수행하는 단계, 상기 제1 희생층과 상기 제1 스탬프층을 제거하는 단계, 제2 금속층 위에 제2 그래핀층을 형성하는 단계, 상기 제2 그래핀층 위에 제2 희생층을 형성하는 단계, 상기 제2 희생층 위에 제2 스탬프층을 형성하는 단계, 상기 제1 그래핀층이 배치된 상기 기판 위에 상기 제2 그래핀층을 배치하는 단계, 상기 기판에 대하여 제3 열처리 공정을 수행하는 단계, 및 상기 기판에 대하여 제4 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 장치는, 기판 및 상기 기판 위에 배치되는 제1 그래핀 패턴과 제2 그래핀 패턴을 포함하고, 상기 제1 그래핀 패턴과 상기 제2 그래핀 패턴은 상기 그래핀 전사 방법에 의해 상기 기판으로 전사된 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 그래핀층 또는 그래핀 패턴이 기판으로 용이하고 안정적으로 전사될 수 있다. 또, 복수개의 그래핀층 및/또는 그래핀 패턴이 연속적으로 기판에 용이하고 안정적으로 전사될 수 있다. 이에 의해, 그래핀만으로 구성되는 투명 전자 소자가 형성될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 열처리에 따른 그래핀의 전사 효율을 나타내는 그래프이다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다.
도면들에서 요소의 크기, 또는 요소들 사이의 상대적인 크기는 본 발명에 대한 더욱 명확한 이해를 위해서 다소 과장되게 도시될 수 있다. 또, 도면들에 도시된 요소의 형상이 제조 공정상의 변이 등에 의해서 다소 변경될 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에서 개시된 실시예들은 특별한 언급이 없는 한 도면에 도시된 형상으로 한정되어서는 안 되며, 어느 정도의 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1a를 참조하면, 금속층(10) 위에 그래핀층(20)을 형성한다. 금속층(10)은 그 표면 위에 그래핀을 증착시킬 수 있는 금속, 예를 들어 구리 또는 니켈로 형성될 수 있다. 그래핀층(20)은 화학 증착 공정(CVD)을 수행하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그래핀층(20) 위에 희생층(30)을 형성한다. 희생층(30)은 고무질 고분자, 예를 들어 폴리이소부틸렌(polyisobutylene)으로 형성될 수 있다. 희생층(30) 위에 스탬프층(40)을 형성한다. 스탬프층(40)은 10℃ 이하의 저온에서 희생층(30)과 분리될 수 있는 물질, 예를 들어 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 형성될 수 있다.
도 1b를 참조하면, 금속층(10)을 제거하고, 그래핀층(20)을 기판(50) 위에 배치한다. 금속층(10)은 습식 식각 또는 건식 식각 등의 식각 공정을 수행하는 것에 의해 제거될 수 있다. 기판(10)은 제한이 있는 것은 아니고, 예를 들어 유리 등의 투명기판 및/또는 플렉시블 기판일 수 있다. 스탬프층(40)을 기판(50)에 정렬시킴으로써 그래핀층(20)은 기판(50)의 소정 위치에 배치될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제1 열처리 공정을 수행한다. 상기 제1 열처리 공정은 60 ~ 140℃, 바람직하게는 80 ~ 120℃, 더욱 바람직하게는 100℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 열처리 공정은 가열 공정일 수 있다. 상기 제1 열처리 공정에 의해 희생층(30)은 유동성과 접착성을 갖게 되어 기판(50)과 강하게 접착하게 되고 이에 의해 그래핀층(20)도 기판(50)과의 접착력이 강화될 수 있다.
도 1c를 참조하면, 기판(10)에 대하여 제2 열처리 공정을 수행한다. 상기 제2 열처리 공정은 -40 ~ 10℃, 바람직하게는 -30 ~ 0℃, 더욱 바람직하게는 -20℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제2 열처리 공정은 냉각 공정일 수 있다. 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)은 희생층(30)과 분리되어 쉽게 제거될 수 있다.
도 1d를 참조하면, 식각 공정을 수행하여 희생층(30)을 제거한다. 이에 의해, 기판(50)으로의 그래핀층(20)의 전사가 완료된다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2a를 참조하면, 금속층(10) 위에 그래핀층(20)을 형성한다. 금속층(10)은 그 표면 위에 그래핀을 증착시킬 수 있는 금속, 예를 들어 구리 또는 니켈로 형성될 수 있다. 그래핀층(20)은 화학 증착 공정(CVD)을 수행하는 것에 의해 형성될 수 있다.
도 2b를 참조하면, 그래핀층(20)을 식각하여 그래핀 패턴(20a)을 형성한다. 그래핀 패턴(20a)은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 그래핀 패턴(20a)은 그래핀층(20) 위에 그래핀과 식각 선택비를 갖는 물질로 식각 마스크 패턴을 형성한 후 상기 식각 마스크 패턴에 의해 노출되는 그래핀층(20)을 식각하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그래핀 패턴(20a) 형성 후 상기 식각 마스크 패턴은 제거된다.
도 2c를 참조하면, 그래핀 패턴(20a)이 형성된 금속층(10) 위에 희생층(30)을 형성한다. 희생층(30)은 고무질 고분자, 예를 들어 폴리이소부틸렌(polyisobutylene)으로 형성될 수 있다. 희생층(30) 위에 스탬프층(40)을 형성한다. 스탬프층(40)은 10℃ 이하의 저온에서 희생층(30)과 분리될 수 있는 물질, 예를 들어 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 형성될 수 있다.
도 2d를 참조하면, 금속층(10)을 제거하고, 그래핀 패턴(20a)을 기판(50) 위에 배치한다. 금속층(10)은 식각 공정을 수행하는 것에 의해 제거될 수 있다. 기판(10)은 제한이 있는 것은 아니고, 예를 들어 유리 등의 투명기판 및/또는 플렉시블 기판일 수 있다. 스탬프층(40)을 기판(50)에 정렬시킴으로써 그래핀 패턴(20a)은 기판(50)의 소정 위치에 배치될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제1 열처리 공정을 수행한다. 상기 제1 열처리 공정은 60 ~ 140℃, 바람직하게는 80 ~ 120℃, 더욱 바람직하게는 100℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 열처리 공정은 가열 공정일 수 있다. 상기 제1 열처리 공정에 의해 희생층(30)은 유동성과 접착성을 갖게 되어 기판(50)과 강하게 접착하게 되고 이에 의해 그래핀 패턴(20a)도 기판(50)과의 접착력이 강화될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제2 열처리 공정을 수행한다. 상기 제2 열처리 공정은 -40 ~ 10℃, 바람직하게는 -30 ~ 0℃, 더욱 바람직하게는 -20℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제2 열처리 공정은 냉각 공정일 수 있다. 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)은 희생층(30)과 분리되어 쉽게 제거될 수 있다.
도 2e를 참조하면, 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)이 분리되어 제거된 후 식각 공정을 수행하여 희생층(30)을 제거한다. 이에 의해, 기판(50)으로의 그래핀 패턴(20a)의 전사가 완료된다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 금속층(10) 위에 제1 그래핀층(21)과 제2 그래핀층(22)을 포함하는 그래핀층(20)을 형성한다. 제1 그래핀층(21)과 제2 그래핀층(22)은 화학 증착 공정을 수행하는 것에 의해 형성될 수 있다. 저항값 등을 조절하기 위헤 그래핀층을 두껍게 형성해야 하는 경우 한번의 화학 증착 공정으로 원하는 두께의 그래핀층을 형성하는 것이 용이하지 않으면 화학 증착 공정을 두 번 이상 연속으로 수행하여 둘 이상의 그래핀층을 적층하여 형성할 수 있다. 금속층(10)은 그 표면 위에 그래핀을 증착시킬 수 있는 금속, 예를 들어 구리 또는 니켈로 형성될 수 있다.
도 3b를 참조하면, 제2 그래핀층(22)과 제1 그래핀층(22)을 차례로 식각하여 제1 그래핀 패턴(21a)과 제2 그래핀 패턴(22a)을 포함하는 그래핀 패턴(20a)을 형성한다. 그래핀 패턴(20a)은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 그래핀 패턴(20a)은 그래핀층(20) 위에 그래핀과 식각 선택비를 갖는 물질로 식각 마스크 패턴을 형성한 후 상기 식각 마스크 패턴에 의해 노출되는 그래핀층(20)을 식각하는 것에 의해 형성될 수 있다. 그래핀 패턴(20a) 형성 후 상기 식각 마스크 패턴은 제거된다.
도 3c를 참조하면, 그래핀 패턴(20a)이 형성된 금속층(10) 위에 희생층(30)을 형성한다. 희생층(30)은 고무질 고분자, 예를 들어 폴리이소부틸렌(polyisobutylene)으로 형성될 수 있다. 희생층(30) 위에 스탬프층(40)을 형성한다. 스탬프층(40)은 10℃ 이하의 저온에서 희생층(30)과 분리될 수 있는 물질, 예를 들어 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 형성될 수 있다.
도 3d를 참조하면, 금속층(10)을 제거하고, 그래핀 패턴(20a)을 기판(50) 위에 배치한다. 금속층(10)은 식각 공정을 수행하는 것에 의해 제거될 수 있다. 기판(10)은 제한이 있는 것은 아니고, 예를 들어 유리 등의 투명기판 및/또는 플렉시블 기판일 수 있다. 스탬프층(40)을 기판(50)에 정렬시킴으로써 그래핀 패턴(20a)은 기판(50)의 소정 위치에 배치될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제1 열처리 공정을 수행한다. 상기 제1 열처리 공정은 60 ~ 140℃, 바람직하게는 80 ~ 120℃, 더욱 바람직하게는 100℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 열처리 공정은 가열 공정일 수 있다. 상기 제1 열처리 공정에 의해 희생층(30)은 유동성과 접착성을 갖게 되어 기판(50)과 강하게 접착하게 되고 이에 의해 그래핀 패턴(20a)도 기판(50)과의 접착력이 강화될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제2 열처리 공정을 수행한다. 상기 제2 열처리 공정은 -40 ~ 10℃, 바람직하게는 -30 ~ 0℃, 더욱 바람직하게는 -20℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제2 열처리 공정은 냉각 공정일 수 있다. 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)은 희생층(30)과 분리되어 쉽게 제거될 수 있다.
도 3e를 참조하면, 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)이 분리되어 제거된 후 식각 공정을 수행하여 희생층(30)을 제거한다. 이에 의해, 기판(50)으로의 그래핀 패턴(20a)의 전사가 완료된다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4a를 참조하면, 전술한 실시예에 기재한 방법으로 기판(50) 위에 제1 그래핀 패턴(20a)을 형성한다. 기판(50)은 제한이 있는 것은 아니고, 예를 들어 유리 등의 투명기판 및/또는 플렉시블 기판일 수 있다.
도 4b를 참조하면, 전술한 실시예에 기재한 방법으로 금속층(10) 위에 제2 그래핀 패턴(25a), 희생층(30), 및 스탬프층(40)을 형성한다. 금속층(10)은 그 표면 위에 그래핀을 증착시킬 수 있는 금속, 예를 들어 구리 또는 니켈로 형성될 수 있다. 희생층(30)은 고무질 고분자, 예를 들어 폴리이소부틸렌(polyisobutylene)으로 형성될 수 있다. 스탬프층(40)은 10℃ 이하의 저온에서 희생층(30)과 분리될 수 있는 물질, 예를 들어 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 형성될 수 있다.
도 4c를 참조하면, 금속층(10)을 제거하고, 제2 그래핀 패턴(25a)을 제1 그래핀 패턴(20a)이 형성된 기판(50) 위에 배치한다. 금속층(10)은 식각 공정을 수행하는 것에 의해 제거될 수 있다. 스탬프층(40)을 기판(50)에 정렬시킴으로써 제2 그래핀 패턴(25a)은 제1 그래핀 패턴(20) 위에 적층되도록 배치될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제1 열처리 공정을 수행한다. 상기 제1 열처리 공정은 60 ~ 140℃, 바람직하게는 80 ~ 120℃, 더욱 바람직하게는 100℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 열처리 공정은 가열 공정일 수 있다. 상기 제1 열처리 공정에 의해 희생층(30)은 유동성과 접착성을 갖게 되어 기판(50)과 강하게 접착하게 되고 이에 의해 제1 그래핀 패턴(20a)과 제2 그래핀 패턴(25a)도 기판(50)과의 접착력이 강화될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제2 열처리 공정을 수행한다. 상기 제2 열처리 공정은 -40 ~ 10℃, 바람직하게는 -30 ~ 0℃, 더욱 바람직하게는 -20℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제2 열처리 공정은 냉각 공정일 수 있다. 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)은 희생층(30)과 분리되어 쉽게 제거될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)이 분리되어 제거된 후 식각 공정을 수행하여 희생층(30)을 제거한다. 이에 의해, 기판(50)으로의 제1 그래핀 패턴(20a)과 제2 그래핀 패턴(25a)의 전사가 완료된다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a를 참조하면, 전술한 실시예에 기재한 방법으로 제1 금속층(10) 위에 제1 그래핀 패턴(20a)을 형성한다. 제1 금속층(10)은 그 표면 위에 그래핀을 증착시킬 수 있는 금속, 예를 들어 구리 또는 니켈로 형성될 수 있다. 제1 그래핀 패턴(20a)에 대하여 금(Au)을 도핑한다. 제1 그래핀 패턴(20a)은 상기 금 도핑에 의해 저항이 낮아져서 이후에 형성되는 전자 소자에서 전극으로 기능할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 전술한 실시예에 기재한 방법으로 제1 그래핀 패턴(20a)을 기판(50)으로 전사한다. 기판(50)은 제한이 있는 것은 아니고, 예를 들어 유리 등의 투명기판 및/또는 플렉시블 기판일 수 있다.
도 5c를 참조하면, 전술한 실시예에 기재한 방법으로 제2 금속층(15) 위에 제2 그래핀 패턴(25a)을 형성한다. 제2 금속층(15)은 그 표면 위에 그래핀을 증착시킬 수 있는 금속, 예를 들어 구리 또는 니켈로 형성될 수 있다. 제2 그래핀 패턴(25a)에 화학 촉매를 형성한다. 제2 그래핀 패턴(25a)은 이후 형성되는 전자 소자에서 민감도가 향상된 센서로 기능할 수 있다.
도 5d를 참조하면, 제2 그래핀 패턴(25a)이 형성된 제2 금속층(15) 위에 희생층(30), 및 스탬프층(40)을 형성한다. 희생층(30)은 고무질 고분자, 예를 들어 폴리이소부틸렌(polyisobutylene)으로 형성될 수 있다. 스탬프층(40)은 10℃ 이하의 저온에서 희생층(30)과 분리될 수 있는 물질, 예를 들어 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)으로 형성될 수 있다.
도 5e를 참조하면, 제2 금속층(15)을 제거하고, 제2 그래핀 패턴(25a)을 제1 그래핀 패턴(20a)이 형성된 기판(50) 위에 배치한다. 제2 금속층(15)은 식각 공정을 수행하는 것에 의해 제거될 수 있다. 스탬프층(40)을 기판(50)에 정렬시킴으로써 제2 그래핀 패턴(25a)의 일부가 제1 그래핀 패턴(20)과 접촉하도록 배치될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제1 열처리 공정을 수행한다. 상기 제1 열처리 공정은 60 ~ 140℃, 바람직하게는 80 ~ 120℃, 더욱 바람직하게는 100℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 열처리 공정은 가열 공정일 수 있다. 상기 제1 열처리 공정에 의해 희생층(30)은 유동성과 접착성을 갖게 되어 기판(50)과 강하게 접착하게 되고 이에 의해 제1 그래핀 패턴(20a)과 제2 그래핀 패턴(25a)도 기판(50)과의 접착력이 강화될 수 있다.
기판(10)에 대하여 제2 열처리 공정을 수행한다. 상기 제2 열처리 공정은 -40 ~ 10℃, 바람직하게는 -30 ~ 0℃, 더욱 바람직하게는 -20℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 제2 열처리 공정은 냉각 공정일 수 있다. 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)은 희생층(30)과 분리되어 쉽게 제거될 수 있다.
도 5f를 참조하면, 상기 제2 열처리 공정에 의해 스탬프층(40)이 분리되어 제거된 후 식각 공정을 수행하여 희생층(30)을 제거한다. 이에 의해, 기판(50)으로의 제1 그래핀 패턴(20a)과 제2 그래핀 패턴(25a)의 전사가 완료된다. 스탬프층(40)과 기판(50)의 정렬에 의해 제1 그래핀 패턴(20a)과 제2 그래핀 패턴(25a)이 정렬되어 제1 그래핀 패턴(20a)과 제2 그래핀 패턴(25a)의 접촉 저항이 낮게 유지될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 제1 열처리 공정(가열 공정)과 제2 열처리 공정(냉각 공정)을 연속으로 수행하는 것에 의해 그래핀층 또는 그래핀 패턴이 기판으로 용이하고 안정적으로 전사될 수 있다. 또, 복수개의 그래핀층 및/또는 그래핀 패턴이 연속적으로 기판에 용이하고 안정적으로 전사될 수 있다. 이에 의해, 그래핀만으로 구성되는 투명 전자 소자가 형성될 수 있다.
도 6은 열처리에 따른 그래핀의 전사 효율을 나타내는 그래프이다.
도 6을 참조하면, 열처리 공정을 수행하지 않은 경우(RT)와 제1 열처리 공정(가열 공정)만을 수행한 경우(H)보다 제1 열처리 공정(가열 공정)과 제2 열처리 공정(냉각 공정)을 모두 수행한 경우(H & C) 그래핀의 전사 효율이 월등히 높은 것으로 나타났다. 특히 100℃에서 제1 열처리 공정을 수행한 후 -20℃에서 제2 열처리 공정을 수행한 경우에 그래핀의 전사 효율이 비교적 높은 것으로 나타났다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관심에서 고려 되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 금속층 20, 21, 22, 25 : 그래핀층
20a, 21a, 22a, 25a : 그래핀 패턴 30 : 희생층
40 : 스탬프층 50 : 기판

Claims (21)

  1. 금속층 위에 그래핀층을 형성하는 단계;
    상기 그래핀층 위에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 스탬프층을 형성하는 단계;
    상기 금속층을 제거하는 단계;
    상기 그래핀층을 기판 위에 배치하는 단계;
    상기 기판에 대하여 제1 열처리 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 기판에 대하여 제2 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 열처리 공정은 가열 공정이고,
    상기 제2 열처리 공정은 냉각 공정인 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 열처리 공정의 온도는 60 ~ 140℃이고,
    상기 제2 열처리 공정의 온도는 -40 ~ 10℃인 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속층은 구리 또는 니켈로 형성되는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층은 고무질 고분자로 형성되는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 고무질 고분자는 폴리이소부틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탬프층은 10℃ 이하의 온도에서 상기 희생층과 분리되는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탬프층은 폴리디메틸실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층은 상기 금속층 위에 차례로 형성된 복수개의 그래핀층을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 그래핀층은 그래핀 패턴인 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스탬프층과 상기 기판은 서로 정렬되는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  12. 제1 금속층 위에 제1 그래핀층을 형성하는 단계;
    상기 제1 그래핀층 위에 제1 희생층을 형성하는 단계;
    상기 제1 희생층 위에 제1 스탬프층을 형성하는 단계;
    상기 제1 금속층을 제거하는 단계;
    상기 제1 그래핀층을 기판 위에 배치하는 단계;
    상기 기판에 대하여 제1 열처리 공정을 수행하는 단계;
    상기 기판에 대하여 제2 열처리 공정을 수행하는 단계;
    상기 제1 희생층과 상기 제1 스탬프층을 제거하는 단계;
    제2 금속층 위에 제2 그래핀층을 형성하는 단계;
    상기 제2 그래핀층 위에 제2 희생층을 형성하는 단계;
    상기 제2 희생층 위에 제2 스탬프층을 형성하는 단계;
    상기 제1 그래핀층이 배치된 상기 기판 위에 상기 제2 그래핀층을 배치하는 단계;
    상기 기판에 대하여 제3 열처리 공정을 수행하는 단계; 및
    상기 기판에 대하여 제4 열처리 공정을 수행하는 단계를 포함하는 그래핀 전사 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 열처리 공정 및 상기 제3 열처리 공정은 가열 공정이고,
    상기 제2 열처리 공정 및 상기 제4 열처리 공정은 냉각 공정인 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제1 열처리 공정 및 상기 제3 열처리 공정의 온도는 60 ~ 140℃이고,
    상기 제2 열처리 공정 및 상기 제4 열처리 공정의 온도는 -40 ~ 10℃인 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 희생층 및 상기 제2 희생층은 고무질 고분자로 형성되는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 고무질 고분자는 폴리이소부틸렌을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 스탬프층 및 상기 제2 스탬프층은 각각 10℃ 이하의 온도에서 상기 제1 희생층 및 상기 제2 희생층과 분리되는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 스탬프층 및 상기 제2 스탬프층은 폴리디메틸실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 그래핀층 및 상기 제2 그래핀층은 그래핀 패턴인 것을 특징으로 하는 그래핀 전사 방법.
  20. 기판; 및
    상기 기판 위에 배치되는 제1 그래핀 패턴과 제2 그래핀 패턴을 포함하고,
    상기 제1 그래핀 패턴과 상기 제2 그래핀 패턴은 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 그래핀 전사 방법에 의해 상기 기판으로 전사된 것을 특징으로 하는 전자 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제1 그래핀 패턴과 상기 제2 그래핀 패턴은 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 전자 장치.

KR1020140121176A 2014-09-12 2014-09-12 그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자 KR101630060B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140121176A KR101630060B1 (ko) 2014-09-12 2014-09-12 그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140121176A KR101630060B1 (ko) 2014-09-12 2014-09-12 그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160031292A true KR20160031292A (ko) 2016-03-22
KR101630060B1 KR101630060B1 (ko) 2016-06-13

Family

ID=55644771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140121176A KR101630060B1 (ko) 2014-09-12 2014-09-12 그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101630060B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110234602A (zh) * 2017-12-01 2019-09-13 南方科技大学 自牺牲支撑层辅助的石墨烯转移方法及石墨烯

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130014862A (ko) * 2011-08-01 2013-02-12 삼성테크윈 주식회사 다층 그래핀의 제조 방법 및 그래핀 시트
KR20130053654A (ko) * 2011-11-15 2013-05-24 에스케이이노베이션 주식회사 그래핀을 전사하는 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130014862A (ko) * 2011-08-01 2013-02-12 삼성테크윈 주식회사 다층 그래핀의 제조 방법 및 그래핀 시트
KR20130053654A (ko) * 2011-11-15 2013-05-24 에스케이이노베이션 주식회사 그래핀을 전사하는 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110234602A (zh) * 2017-12-01 2019-09-13 南方科技大学 自牺牲支撑层辅助的石墨烯转移方法及石墨烯

Also Published As

Publication number Publication date
KR101630060B1 (ko) 2016-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8912094B2 (en) Method for manufacturing stretchable thin film transistor
KR20130044646A (ko) 그래핀 전사부재, 그래핀 전사방법 및 이를 이용한 그래핀 소자 제조방법
CN105745173B (zh) 用于在碳化硅上形成石墨烯层的方法
US9040337B2 (en) Stretchable electronic device and method of manufacturing same
US11585796B2 (en) Flexible graphene gas sensor, sensor array and manufacturing method thereof
KR101920713B1 (ko) 그래핀 소자 및 그 제조방법
CN103646855B (zh) 石墨烯器件的制作方法
KR101993782B1 (ko) 양면 마이크로 가스 센서 및 그의 제조방법
Thanh et al. Transfer‐Printing of As‐Fabricated Carbon Nanotube Devices onto Various Substrates
US20140027161A1 (en) Printed circuit board and method for manufacturing the same
JP2008311665A5 (ko)
CN103996624A (zh) 柔性碳纳米管晶体管的制备方法
US9128377B2 (en) Method for forming graphene pattern
CN105304499A (zh) 一种制备柔性碳纳米管场效应晶体管的方法
US20140147675A1 (en) Structure and method for a graphene-based apparatus
KR101630060B1 (ko) 그래핀 전사 방법 및 이를 이용하여 제조된 전자 소자
KR20190122076A (ko) 2차원 물질의 패턴이 형성된 유연소자 및 그 제조 방법
US10573774B2 (en) Method of forming electrodes for electronic device using two dimensional semiconductor and electronic device thereof
US10868121B2 (en) Method for forming apparatus comprising two dimensional material
JP2015154054A5 (ko)
CN108735892A (zh) 一种霍尔元件及其制备方法
KR101573638B1 (ko) 그래핀과 육방정계 질화붕소 이종 적층구조를 이용한 마이크로 히터 및 그 제조방법
US9129882B2 (en) Method of fabricating graphene nano device
JP2004079606A5 (ko)
KR20140108829A (ko) 롤투롤 방식을 이용한 그래핀 필름의 분리, 전사 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190520

Year of fee payment: 4