KR20160072986A

KR20160072986A - 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법 및 무촉매 기판 성장 그래핀 및 제조 장치

Info

Publication number: KR20160072986A
Application number: KR1020140180970A
Authority: KR
Inventors: 이윤택
Original assignee: 이윤택
Priority date: 2014-12-16
Filing date: 2014-12-16
Publication date: 2016-06-24

Abstract

본 발명은,
a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은,
a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
무촉매 기판 성장 그래핀으로써,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀은, 기판층의 표면에 직접 접하고,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 있어서의 결정립경은, 해당 무촉매 기판 성장 그래핀의 해당 표면에 평행한 다른 어느 하나의 방향에 있어서의 결정립경보다 크고,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 상기 제1의 방향에 있어서의 결정립경은, 해당 그래핀의 해당 표면에 수직인 방향에 있어서의 결정립경보다 큰 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 제공한다.
또한, 본 발명은
무촉매 기판 성장 그래핀으로써,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 기판층의 표면에 직접 접하고,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 따른 결정립계를 가지며,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제2의 방향에 따른 결정립계를 가지며,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 제공한다.
또한, 본 발명은
무촉매 기판 성장 그래핀으로써,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 기판층의 표면에 직접 접하고,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 따른 결정립계를 복수 가지며,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제2의 방향에 따른 결정립계를 복수 가지며,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부 각각에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 제공한다.
또한, 본 발명은
탄소-포함 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 가스 공급부로부터 상기 탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 가스 분출부;
상기 가스 분출부로부터 분출된 탄소-포함 가스와 접하도록 배치된 기판층을 구비하는 기판; 및
기판층을 구비하는 기판의 영역을 가열하도록 배치된 가열 장치; 및
마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치; 를
포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 제공한다.

Description

무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법 및 무촉매 기판 성장 그래핀 및 제조 장치{Manufacturing method of substrate graphene growth without using metal catalyst and substrate graphene growth without using metal catalyst and manufacturing device}

본 발명은, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법, 무촉매 기판 성장 그래핀 및 이를 포함하는 전자부품에 관한 것이다.

또한, 본 발명은, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치에 관한 것이다.

그래핀은 탄소 원자 한층으로 이뤄진 육각형 구조의 물질로 실리콘보다 100배 이상 빠르게 전자를 전달하는 특성을 지니고 있다.

또한, 그래핀을 성장시키는 방법은 촉매층을 이용한 성장 방법을 주로 사용하고 있다.

종래의 기술에 의해 제조되는 그래핀은, 촉매 금속으로부터 결정이 랜덤으로 성장하기 때문에, 랜덤으로 결정립계가 생긴 불균질한 다결정막이 되어 버린다. 따라서, 그래핀의 성장을 제어함으로써 결정립계가 생긴 개소를 원하는 개소로 한정하고, 가능한 한 큰 단결정의 그래핀을 제조하는 기술이 요구되고 있다.

또한, 촉매 금속을 사용하는 그래핀 성장 방법은 일단 그래핀이 형성되어 버리면, 촉매의 금속은 그래핀과 기판사이에 끼워지게 되기 때문에, 금속의 제거에는, 많은 노력이 필요하며, 완전한 제거도 쉽지가 않다.

또한, 그래핀을 성장시키는 방법이 아닌 그래핀을 전사하는 방법은 그래핀을 전사할 때 결함이 생기기도 쉽다.

따라서, 기판상에 촉매 금속을 이용하지 않고, 직접 기판의 표면에 접하는 그래핀을 제조하는 기술이 필요하다.

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하는 것으로, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법, 무촉매 기판 성장 그래핀 및 이를 포함하는 전자부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하는 것으로, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 상기 일면에서 기술한 것을 해결하기 위하여 본 발명은, 기판상에 촉매 금속을 이용하지 않고, 직접 기판의 표면에 접하는 그래핀을 제조하는 기술이 필요했다. 또한, 가능한 한 큰 단결정의 그래핀을 제조하는 기술이 필요했다. 그러한 이유로, 본 발명은,

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,

c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 제시한다.

또한, 본 발명은,

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 제시한다.

또한, 본 발명은 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 제시한다.

또한, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

상기 무촉매 기판 성장 그래핀은, 기판층의 표면에 직접 접하고,

상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 있어서의 결정립경은, 해당 무촉매 기판 성장 그래핀의 해당 표면에 평행한 다른 어느 하나의 방향에 있어서의 결정립경보다 크고,

상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 상기 제1의 방향에 있어서의 결정립경은, 해당 그래핀의 해당 표면에 수직인 방향에 있어서의 결정립경보다 큰 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 제시한다.

또한, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 기판층의 표면에 직접 접하고,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 따른 결정립계를 가지며,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제2의 방향에 따른 결정립계를 가지며,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 제시한다.

또한, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 따른 결정립계를 복수 가지며,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제2의 방향에 따른 결정립계를 복수 가지며,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부 각각에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 제시한다.

또한, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급하는 가스 공급부;

상기 가스 공급부로부터 상기 탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 가스 분출부;

상기 가스 분출부로부터 분출된 탄소-포함 가스와 접하도록 배치된 기판층을 구비하는 기판; 및

기판층을 구비하는 기판의 영역을 가열하도록 배치된 가열 장치; 및

마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치; 를

포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 제시한다.

본 발명은, 그래핀을 기판에 성장 시키는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 무촉매 기판 성장 그래핀을 제공한다.

또한, 본 발명은, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법, 무촉매 기판 성장 그래핀 및 이를 포함하는 전자부품을 제공한다.

또한, 본 발명은, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 제공한다.

도 1
도 1 은
(1). 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
(2). 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
(3~4). 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계,
, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (3~4) 로 이어지는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법의 제 1 실시예의 도면이다.
또는, 도 1 은
(1). 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
(2). 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
(3~4). 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계,
, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (3~4) 로 이어지는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법의 제 1 실시예의 도면이다.
도 2a
도 2a 의 설명은 아래에 기술되는 (1) 또는 (2) 로 설명된다.
(1). 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포가 불균일하면, 그래핀의 성장은, 탄소-포함 가스의 농도가 높은 곳으로부터 시작되어, 탄소-포함 가스의 농도가 낮은 곳을 향해 성장하게 된다.
따라서, 탄소-포함 가스의 농도 분포를 적절히 설정함에 따라, 그래핀의 결정이 성장을 개시하는 위치 및 성장할 방향을 제어할 수 있다.
(2). 탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
도 2b
도 2b 의 설명은 아래에 기술되는 (1) 또는 (2) 로 설명된다.
(1). 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포가 불균일하면, 그래핀의 성장은, 탄소-포함 가스의 농도가 높은 곳으로부터 시작되어, 탄소-포함 가스의 농도가 낮은 곳을 향해 성장하게 된다.
따라서, 탄소-포함 가스의 농도 분포를 적절히 설정함에 따라, 그래핀의 결정이 성장을 개시하는 위치 및 성장할 방향을 제어할 수 있다.
(2). 탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
도 3
본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법으로 구비된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제 1 의 예시를 나타내는 단면도이다.
도 4
본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법으로 구비된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제 2 의 예시를 나타내는 평면도이다.
도 5
본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법으로 구비되는 하나 이상의 선상 그래핀 및 그 성장 방향을 설명하는 평면도이다.
도 6
본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법으로 구비되는 하나 이상의 면상 그래핀 및 그 성장 방향을 설명하는 평면도이다.
도 7
도 7 은 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 개략적으로 도시한 제 1 의 예시를 나타내는 사시도이다.
도 8a
도 8a 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 개략적으로 도시한 제 2 의 예시를 나타내는 제 1 사시도이다.
도 8b
도 8b 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 개략적으로 도시한 제 2 의 예시를 나타내는 제 2 사시도이다.
도 8c
도 8c 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 개략적으로 도시한 제 2 의 예시를 나타내는 제 2 사시도의 세부도이다.
도 8d
도 8d 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 개략적으로 도시한 제 3 의 예시를 나타내는 제 1 사시도이다.
도 8e
도 8e 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 개략적으로 도시한 제 4 의 예시를 나타내는 제 1 사시도이다.
도 9a
도 9a 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 피에조 분사 시스템을 개략적으로 도시한 제 1 의 예시를 나타내는 단면도이다.
도 9b
도 9b 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 피에조 분사 시스템을 개략적으로 도시한 제 2 의 예시를 나타내는 단면도이다.
도 10a
도 10a 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 피에조 분사 시스템을 개략적으로 도시한 제 3 의 예시를 나타내는 단면도이다.
도 10b
도 10b 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 피에조 분사 시스템을 개략적으로 도시한 제 4 의 예시를 나타내는 단면도이다.
도 11a
도 11a 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 솔레노이드 분사 시스템을 개략적으로 도시한 제 1 의 예시를 나타내는 단면도이다.
도 11b
도 11b 는 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 솔레노이드 분사 시스템을 개략적으로 도시한 제 2 의 예시를 나타내는 단면도이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 일반적으로 통용되는 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관계에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서의 전반적으로 기술된 설명을 토대로 내려져야 할 것이다.

무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법 및 무촉매 기판 성장 그래핀

따라서, 기판상에 촉매 금속 없이, 직접 기판의 표면에 접하는 그래핀을 제조하는 기술이 필요하다.

따라서, 본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은,

(1). 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

(2). 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,

(3). 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

다시 설명하자면, 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(ECR-CVD)을 수행하여, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

여기서, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하는 것은, 탄소-포함 가스를 공급하기 이전에 온도를 일정수치로 높이는 공정이 포함되거나, 더 기재될 수 있는 것을 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단하여, 생략된 것을 의미하나, 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 쉽게 이해할 수 있을 것입니다. 또한, 본 발명의 한 실시예에서, 상기 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하는 것은, 수소가 공급되는 상태에서 수행되는 것을 의미할 수 있습니다.

본 발명에서 제시되는 "전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)"은 "ECR-CVD"로 표기될 수 있다. 본 발명에서 제시되는 ECR-CVD 공정은 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법으로서의 ECR-CVD 공정을 의미한다.

또는, 본 발명에서 제시되는 ECR-CVD 공정은 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법으로서의 ECR-CVD 공정을 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 ECR-CVD를 유지한 상태에서, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 ECR-CVD를 유지한 상태에서, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판은 특별히 기재하지 않더라도 기판층이 형성된 기판을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판층은 특별히 기재하지 않더라도 기판층이 형성된 기판을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판은 특별히 기재하지 않더라도 기판층과 동일한 의미로 해석될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판층은 특별히 기재하지 않더라도 기판과 동일한 의미로 해석될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서 초기 탄화수소 분자(initial hydrocarbon molecules)는 수소 분자와 함께 기판층의 표면에서 낮은 점착 계수(sticking coefficient) 조건을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, C_xH_y, CH_x 및 C₂ 라디칼과 수소는 흡착에 이어서 표면위에서 확산된다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소 단량체(monomers) 및 탄소 이량체(dimers)는 낮은 수소 함량과 함께 높은 점착 계수(higher sticking coefficients)로 인하여 흡착가능성이 훨씬 높다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소 이량체(dimers)는 탄소 단량체(monomers)보다 표면 상에서 확산되는데 있어서 에너지적으로 더 유리하다. 이러한 확산 공정은 온도에 주로 의존하는 짧은 사슬 중합(short chain polymerization)의 변수 정도를 포함하지만, 다른 열역학적 파라미터(other thermodynamic parameters) 또한 중요하다. 그들의 사슬 길이에 의존하는 표면위에서의 짧은 중합체 사슬(short polymer chains)의 안정성(stability) 및 이동성(mobility)은 중합 반응(polymerization reaction)을 하는 동안에 표면에서 수소와 함께 스스로 방출되지 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 기판층 표면의 형태와 표면 거칠기(roughness) 및 표면의 온도는, 핵 생성에 중요한 역할을 갖는다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 온도는 남아 있는 수소의 열 방출을 활성화 하고, 짧은 체인 탄소 시피시즈(short chain carbon species)가 반 데르 발스 타입의 헤테로 에피택셜 성장을 하기에 충분하다.

본 발명에서 제시되는 "탄소-포함 가스"는 수소 가스의 농도 분포가 일정하게 유지되어 있는 상태에서 즉, 수소 가스의 농도 분포가 균일한 상태에서 구비되는, 탄화수소(hydrocarbon) 만을 의미할 수 있다. 덧붙여 설명하자면, "탄소-포함 가스"는 탄화수소(hydrocarbon) 만을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명에서 제시되는 "탄소-포함 가스"는 탄화수소(hydrocarbon) 및 수소가스를 같이 포함하는 통합적인 가스로써 기술되는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명에서 제시되는 "탄소-포함 가스"는 탄화수소(hydrocarbon) 및 불활성가스를 같이 포함하는 통합적인 가스로써 기술되는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명에서 제시되는 "탄소-포함 가스"는 탄화수소(hydrocarbon) 및 수소가스 및 불활성가스를 같이 포함하는 통합적인 가스로써 기술되는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 또한, 아래와 같이 기술된다.

(1). 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

(2). 탄소-포함 가스의 농도를 불균형하게 유지한 상태에서, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행한다.

그러면, 기판층의 표면에서, 탄소가 그래핀으로 성장한다. 이대로 탄소-포함 가스의 농도를 불균형하게 유지한 상태에서, ECR-CVD를 계속 수행하면, 성장한 그래핀이 한층 더 성장한다.

탄소-포함 가스의 농도를 불균형하게 유지한 상태에서, ECR-CVD를 계속 수행을 하므로, 이 때문에, 탄소는, 이미 성장을 끝낸 그래핀과 결정 구조를 이루도록 성장한다. 따라서, 최종적으로는 그래핀이, 큰 결정을 형성하게 된다.

그러므로, 종래의 금속 촉매를 이용한 제조방법과는 달리, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 그래핀을 기판상에 직접 성장시킬 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판층을 구비하는 방법은, 기판층을 선택적 식각을 수행하여 원하는 패턴과 형상을 가진 기판층을 구비하는 방법을 구비할 수 있다. 여기서, 선택적 식각이란 식각프로세스를 수행하여 원하는 부위만 남기는 것을 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판층을 구비하는 방법은 석택적 식각을 수행하는 방법 이외에도, 레지스트 마스크를 이용하여, 레지스트 마스크가 구비된 위치에 기판층 형성 이후, 레지스트 마스크를 용해함으로써, 레지스트 마스크 및 그 표면에 형성된 기판층을 제거하고, 이에 따라서, 원하는 패턴과 형상을 가진 기판층을 구비하는 방법을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 탄소-포함 가스의 공급 환경을 적절히 설정하고, 그래핀의 성장을 수행하면, 기판에, 적은 수의 단결정의 그래핀을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 탄소-포함 가스의 공급 환경 및 그래핀의 성장 환경을 적절히 설정하고, 그래핀의 성장을 수행하면, 기판에, 적은 수의 단결정의 그래핀을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 탄소-포함 가스의 공급 환경을 적절히 설정하고, 그래핀의 성장을 수행하면, 기판층에, 적은 수의 단결정의 그래핀을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 탄소-포함 가스의 공급 환경 및 그래핀의 성장 환경을 적절히 설정하고, 그래핀의 성장을 수행하면, 기판층에, 적은 수의 단결정의 그래핀을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 탄소-포함 가스의 공급 환경을 적절히 설정하고, 그래핀의 성장을 수행하면, 적은 수의 단결정의 그래핀을 구비할 수 있다. 물론, 본 발명의 한 실시예에서, 작은 소량의 다결정이 단결정과 함께 남아 있을 수는 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 탄소-포함 가스의 공급 환경 및 그래핀의 성장 환경을 적절히 설정하고, 그래핀의 성장을 수행하면, 적은 수의 단결정의 그래핀을 구비할 수 있다. 물론, 본 발명의 한 실시예에서, 작은 소량의 다결정이 단결정과 함께 남아 있을 수는 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판은 Si 를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판은 유리를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판층은 Si 를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판층은 유리를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판층은 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법 수행 과정에서 변형(전체적 또는 부분적으로) 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 기판층은 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법 수행 과정에서 형태 변형(전체적 또는 부분적으로) 될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 기판층은 기판층의 증착과 선택적 식각을 수행한 기판층을 의미할 수 있다....

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 기판은 기판층이 구비되어 있는 상태로 ECR-CVD 챔버내로 위치되어, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 기판을 위치시키는 공정은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber) 위치결정공정, 롤투롤 위치결정공정, 중 선택되는 위치결정공정방법을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 기판을 위치시키는 공정은 대기압웨이퍼이송시스템, 진공웨이퍼이송시스템, 중 선택되는 위치결정공정방법을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 로드-잠금 챔버를 이용함으로써 그래핀 형성 전과 후의 과정에서 기판의 환경을 적절히 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 로드-잠금 챔버를 이용함으로써 그래핀 형성 환경을 적절히 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 그래핀 성장 과정을 적절히 조절함으로써 그래핀의 생성 정도를 조절할 수 있다. 따라서 목적하는 그래핀 시트의 두께를 얻기 위해서는 탄소-포함 가스의 종류 및 공급 압력, 공급 범위, 공급량, 기판층의 종류, 챔버의 크기 외에, 압력, 마이크로웨이브 파워(microwave power), ECR-CVD 공정의 온도 및 유지시간이 중요한 요소로서 작용할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 그래핀 성장 과정을 적절히 조절함으로써 그래핀의 생성 정도를 조절할 수 있다. 따라서 목적하는 그래핀 시트의 두께를 얻기 위해서는 탄소-포함 가스의 종류 및 공급 압력, 수소 및 불활성 가스의 공급 압력, 공급 범위, 공급량, 기판층의 종류, 챔버의 크기 외에, 압력, 마이크로웨이브 파워(microwave power), ECR-CVD 공정의 온도 및 유지시간이 중요한 요소로서 작용할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 550℃ 내지 750 ℃, 중 선택되는 온도와 수(several) x 10^-3 mbar 정도의 압력이 그래핀 성장 환경의 요소로서 작용할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 불활성 가스는 특별히 기재하지 않더라도 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행하는 동안에, 탄소-포함 가스와 함께 공급되는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 수소 가스는 특별히 기재하지 않더라도 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행하는 동안에, 탄소-포함 가스와 함께 공급되는 것을 의미할 수 있습니다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 기판의 상부에 구비되는 기판층을 구비하는 단계는 코팅, 증착, 전자 빔 증착, 스퍼터링(sputtering), 원자층증착(Atomic Layer Deposition: ALD), 물리적기상증착(Physical Vapor Deposition: PVD), 화학적기상증착(Chemical Vapor Deposition: CVD), 중 선택되는 방법을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 아래와 같이 기술되는 제조공정을 포함할 수 있다. ECR-CVD에 의하여 그래핀을 형성하는데 있어서, 수소의 공급 대신에, 메탄이 사용되어, 수소종들이 메탄 분해 과정에서 생성될 수 있다. 이때, 수소 분압은 효과적인 마이크로웨이브 파워의 제어에 의해 조절 될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 수소의 역활이 중요하며, 이는 그래핀 결정의 크기 및 핵 생성 밀도에 영향을 줄 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 수소는 특별히 기재하지 않더라도 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행하는 동안에, 수소가 공급되는 상태가 상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 포함되어 수행되는 것을 의미할 수 있습니다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 수소는 특별히 기재하지 않더라도 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행하는 동안에, 수소 가스의 농도 분포가 일정하게 유지되어 있는 상태가 포함되어 수행되는 것을 의미할 수 있습니다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 불활성 가스는 특별히 기재하지 않더라도 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행하는 동안에, 불활성 가스가 공급되는 것이 상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 포함되어 수행되는 것을 의미할 수 있습니다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 수소 가스는 특별히 기재하지 않더라도 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행하는 동안에, 수소 가스가 공급되는 것이 상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 포함되어 수행되는 것을 의미할 수 있습니다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 성장 초기 단계에서, 마이크로웨이브 파워에 강하게 의존한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 탄소 및 수소를 소스로 활용한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, ECR-CVD를 수행하기 이전에 기판을 예열하는 예열공정을 추가로 더 수행할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, ECR-CVD에 의하여 그래핀을 형성하는 것은 낮은 압력 예를 들어, 수(several) x 10^-3 mbar 정도의 압력을 유지하면서 탄소-포함 가스를 주입(또는 공급)하고, 수 십 W 내지 수 백 W 의 마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 챔버 내에 플라즈마를 형성하게 되어 상기 챔버 내의 기판층 상에 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀이 성장된다.

따라서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 상기 ECR-CVD 과정은 상기 기판층 영역 전체에서 상기 탄소-포함 가스가 균일하게 분사되어 균일한 플라즈마가 형성되도록 하는 것이 중요하다. 상기 과정을 수행하면 상기 기판층상에 그래핀이 직접 접하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성할 수 있다.

그런데, 탄소-포함 가스의 농도 분포가 불균일하면, 그래핀의 성장은, 탄소-포함 가스의 농도가 높은 곳으로부터 시작되어, 탄소-포함 가스의 농도가 낮은 곳을 향해 성장하게 된다.

따라서, 탄소-포함 가스의 농도 분포를 적절히 설정함에 따라, 그래핀의 결정이 성장을 개시하는 위치 및 성장할 방향을 제어할 수 있다.

이와 같이 하여, 그래핀의 성장의 개시점과 방향을 제어하면, 그래핀의 결정립계는 성장 개시점 및 그래핀 끼리 연결되는 성장 종료점에만 형성되기 때문에, 결정립계를 소정의 위치에 제어할 수 있고, 또한 그래핀의 성장 개시점을 줄이는 것으로 큰 결정립경을 실현할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, ECR-CVD에 의하여 그래핀을 형성하는 것은 낮은 압력 예를 들어, 수(several) x 10^-3 mbar 정도의 압력을 유지하면서 탄소-포함 가스를 주입(또는 공급)하고, 수 십 W 내지 수 백 W 의 마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 챔버 내에 플라즈마를 형성하게 되어 상기 챔버 내의 기판층 상에 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀이 성장된다.

따라서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 상기 ECR-CVD 과정은 상기 기판층 영역 전체에서 상기 탄소-포함 가스가 균일하게 분사되어 균일한 플라즈마가 형성되도록 하는 것이 중요하다. 상기 과정을 수행하면 상기 기판층상에 그래핀이 직접 접하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 아래와 같이 기술될 수 있다.

(1). 기판층에 있어서 기판층의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높인다.

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

(3). 그러면, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth)이, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

(4). 이대로 ECR-CVD를 계속 수행하면, 성장한 그래핀이 한층 더 성장한다. ECR-CVD를 유지한 채로 기판층의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높이므로, 이 때문에, 탄소는, 이미 성장을 끝낸 그래핀과 결정 구조를 이루도록 성장한다. 이때, 그래핀의 성장의 방향은, 기판층의 특정 영역에서 평행한 방향으로 그래핀이 성장하게 된다.

(5). 최종적으로는 그래핀이, 큰 결정립경을 실현할 수 있다, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (5) 로 이어지는 공정을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 실시예는, 그래핀을 원하는 위치부터 원하는 방향으로 성장시키는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법이다. 상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 아래의 <A>, , 중 선택되는 것으로 기술된다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

본 실시예는, 상기 실시예 <A>를 수행할 때, 선상 그래핀을 제조하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법이다.

(1). 상기 실시예 <A>의 기술된 설명에 근거하여, 기판층에 있어서 기판층의 선상의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높인다.

(2). 상기 실시예 <A>의 기술된 설명에 근거하여, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행한다. 그러면, 그래핀이 상하 방향으로 성장한다.

(3). 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법의 수행이 끝나면, 선상 그래핀(들)이 형성되게 된다, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (3) 로 이어지는 공정을 구비할 수 있다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

본 실시예는, 상기 실시예 <A>를 2회 반복할 때, 사각형 무늬(또는 바둑판 무늬) 형상의 결정립계를 가진 그래핀을 제조하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법이다.

(3). 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법의 수행이 끝나면, 선상 그래핀(들)이 형성되게 된다.

(4). 이 후, 기판의 선상 그래핀(들) 상부에 상기 실시예 <A>의 기술된 설명에 근거하여, 선상 그래핀(들)의 긴 방향과 평행하게 되고, 정확히 선상 그래핀(또는 선상 그래핀 끼리)의 중간 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높인다.

(5). 이후, 상기 실시예 <A>의 기술된 설명에 근거하여, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행한다. 그러면, 잔류하고 있는 선상 그래핀(들)을 개시 위치로 하고, 면상 그래핀이, 선상 그래핀(들)의 긴 방향과는 수직인, 좌우 방향으로 성장한다.

(6). 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법의 수행이 끝나면, 사각형 무늬(또는 바둑판 무늬) 형상의 결정립계로 구분된 면상 그래핀이 형성된다, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (6) 으로 이어지는 공정을 구비할 수 있다.

따라서, 본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 그래핀이 상하 방법(제1의 방향)과 좌우 방법(제2의 방향)에 의하여, 일정한 간격으로, 규칙적인 바둑판무늬 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 정방형의 단결정으로 이루어진 그래핀이, 기판층을 덮도록 형성할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 그래핀의 기판층상에 있어서의 성장의 개시점이나 방향 등을 제어하는 것이 가능하기 때문에, 결정립계를 정방형이나 장방형 등, 각종의 형상으로 할 수 있다. 나아가, 단결정의 그래핀의 면적을, 종래보다 현격히 크게 할 수 있다. 물론, 본 발명의 한 실시예에서, 작은 소량의 다결정이 단결정과 함께 남아 있을 수는 있다. 또한, 정방형이나 장방형 등의 형상도 정확한 정방형이나 장방형의 형상이 아닌 사다리꼴 형태나 평행사변형의 형태를 취할 수도 있다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

(3). 그러면, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 실시예는, 그래핀을 원하는 위치부터 원하는 방향으로 성장시키는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법이다. 상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 아래의 <A>, , <C>, 중 선택되는 것으로 기술된다.

<A>

(1). 기판층에 있어서 기판층의 선상의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높인다.

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

(4). 이대로 ECR-CVD를 계속 수행하면, 성장한 그래핀이 한층 더 성장한다. ECR-CVD를 유지한 채로 기판층의 선상의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높이므로, 이 때문에, 탄소는, 이미 성장을 끝낸 그래핀과 결정 구조를 이루도록 성장한다. 이때, 그래핀의 성장의 방향은, 기판층의 특정 영역에서 선상의 평행한 방향으로 그래핀이 성장하게 된다.

(1). 상기 실시예 <A> 의 기술된 설명 이후, 하나 이상의 기판층의 선상 그래핀의 긴 방향과는 수직인 쪽의 왼쪽방향의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높인다.

(2). 이후, 상기 실시예 <A>의 기술된 설명에 근거하여, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행한다. 그러면, 잔류하고 있는 선상 그래핀을 개시 위치로 하고, 면상 그래핀이, 선상 그래핀의 긴 방향과는 수직인, 오른쪽에서 왼쪽으로 성장한다.

(3). 최종적으로는 면상 그래핀이, 기판의 표면에 직접 접하게 된다, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (3) 으로 이어지는 공정을 구비할 수 있다.

<C>

(1). 상기 실시예 <A>의 기술된 설명에 근거하여, 하나 이상의 선상 그래핀을 형성하고, 상기 실시예 의 기술된 설명에 근거하여, 하나 이상의 면상 그래핀을 형성할 수 있다.

(2). 따라서, 면상 그래핀의 성장되는 부분의 결정립계가 옆의 면상 그래핀(또다른 선상 그래핀이 배치되어 있던 부분)에 이를 때까지 성장한다.

(3). 이와 같이 그래핀을 형성하면, 서로 가까운 격자점을 묶는 선분이 결정립계가 되고, 단결정이 격자모양으로 배치된다, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (3) 으로 이어지는 공정을 구비할 수 있다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<C>

(1). 기판층의 형상을 3차원적인 높낮이를 구비하도록 형성한다. 본 발명의 한 실시예에서, 필요 이외의 부분에 기판층이 형성되지 않도록 하기 위하여, 레지스트 마스크 등을 이용하여 제거해도 좋다.

(2). 기판층에 있어서 기판층의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높인다.

(3). ECR-CVD 를 수행한다.

(4). 그러면, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth)이, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

(5). 이대로 ECR-CVD를 계속 수행하면, 성장한 그래핀이 한층 더 성장한다. ECR-CVD를 유지한 채로 기판층의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높이므로, 이 때문에, 탄소는, 이미 성장을 끝낸 그래핀과 결정 구조를 이루도록 성장한다. 이때, 그래핀의 성장의 방향은, 기판층의 특정 영역에서 평행한 방향으로 그래핀이 성장하게 된다.

(6). 최종적으로는 그래핀이, 3차원적인 높낮이를 구비하는 큰 결정립경을 실현할 수 있다, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (6) 으로 이어지는 공정을 구비할 수 있다.

(3). ECR-CVD 를 수행한다.

(4). 그러면, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스의 농도 분포를 설정하는 것은 탄소-포함 가스의 분사위치를 조절하는 것으로 설정할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스의 농도 분포를 설정하는 것은 탄소-포함 가스의 공급범위를 조절하는 것으로 설정할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스의 농도 분포를 설정하는 것은 탄소-포함 가스의 분압을 조절하여 설정할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스의 분압은, 수소 가스에 탄소-포함 가스를 원하는 농도로 희석하면 조정이 가능하다. 또는, 본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스의 분압은, 아르곤 가스에 탄소-포함 가스를 원하는 농도로 희석하면 조정이 가능하다. 또는, 본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스의 분압은, 불활성 가스에 탄소-포함 가스를 원하는 농도로 희석하면 조정이 가능하다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 수소와 같이 공급될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 아르곤과 같이 공급될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 수소 및 아르곤과 같이 공급될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스는 메탄을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스는 수소 가스 및 활성화 탄소를 형성시킬 수 있는 가스로 구성된다.

본 발명의 한 실시예에서, 수소(또는 수소 가스)는 그래핀 결정의 크기 및 도메인 모양을 결정짓게 되는 매우 중요한 역할을 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서 ECR-CVD 공정 이후에, 상기 형성된 그래핀에 대하여 냉각공정을 수행할 수 있다. 상기 냉각공정은 형성된 그래핀이 균일하게 성장하여 일정하게 배열될 수 있도록 하기 위한 방법으로서, 급격한 냉각은 그래핀의 균열 등을 야기할 수 있으므로, 일정 속도로 서서히 냉각시키는 것이 좋다. 예를 들자면, 자연 냉각 등의 방법을 사용하는 것도 가능하다. 상기 자연 냉각은 열처리에 사용된 열원을 단순히 제거한 것으로서, 이와 같이 열원의 제거만으로도 충분한 냉각 속도를 얻는 것이 가능하다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 ECR-CVD 공정 이후, 형성된 그래핀에 대하여 냉각공정을 수행할 때, 아르곤 및 수소가스가 상기 냉각공정에서 공급될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 상기 탄소-포함 가스와 함께 환원가스를 더 공급하는 것을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 환원가스는 수소, 헬륨, 아르곤, 또는 질소를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 그래핀의 층수는 수(several) 층 내지 50 층을 구비할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 그래핀 층수를 구비하기 위한 ECR-CVD 공정은 1 회 이상 수행되는 것을 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 그래핀의 층수는 수(several) 층 내지 50 층을 구비할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 그래핀 층수를 구비하기 위한 ECR-CVD 공정 및 냉각공정은 1 회 이상 수행되는 것을 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스는 탄화수소(hydrocarbon)를 포함하는 것을 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스는 탄화수소(hydrocarbon)를 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스는 CH₄가스를 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스는 CH₄ 및 Ar 가스 의 혼합을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스는 탄소-포함 가스 스트림(gas stream)을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, ECR-CVD 장치의 챔버 내에서 탄소-포함 가스는 상기 탄소-포함 가스만 존재하거나, 또는 아르곤, 헬륨, 등과 같은 불활성 가스와 함께 존재하는 것도 가능하다. 또한, 본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 상기 탄소-포함 가스와 더불어 수소를 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 탄소를 포함하는 화합물과 더불어 수소를 포함하는 것을 의미할 수 있다. 더하여 아르곤, 헬륨, 등과 같은 불활성 가스와 함께 존재하는 것도 가능하다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 활성화 탄소를 형성시킬 수 있는 가스와 더불어 수소를 포함하는 것을 의미할 수 있다. 더하여 아르곤, 헬륨, 등과 같은 불활성 가스와 함께 존재하는 것도 가능하다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 탄소를 포함하는 화합물과 더불어 아르곤, 헬륨, 등과 같은 불활성 가스를 포함하는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 활성화 탄소를 형성시킬 수 있는 가스와 더불어 아르곤, 헬륨, 등과 같은 불활성 가스를 포함하는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 탄화수소(hydrocarbon) 가스와 더불어 아르곤, 헬륨, 등과 같은 불활성 가스를 포함하는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 기판층의 크기를 자유롭게 조절함으로써 대면적의 그래핀이 구비될 수 있다. 또한 탄소-포함 가스가 기상으로 공급되어(가스상태로 공급되어) 기판층의 형상에 대한 제약이 존재하지 않으므로, 다양한 형태의 그래핀이 구비될 수 있다. 예를들어, 3 차원 입체 형상을 갖는 그래핀도 구비될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 ECR-CVD 수행 시간을 조절하여 그래핀의 두께를 제어할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 기판상에 기판층을 구비, 그 이후,탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하여, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 기판상에 기판층을 구비, 그 이후, 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하여, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 기판은 하나 이상의 Piezo(피에조)물질, 자성입자, 전하를갖는입자, 중 선택되는 것을 구비한 이후, 초박막을 구비한 기판을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 기판층은 하나 이상의 Piezo(피에조)물질, 자성입자, 전하를갖는입자, 중 선택되는 것을 구비한 이후, 초박막을 구비한 기판층을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, Piezo(피에조)는 역압전효과(converse piezoelectric effect)를 의미한다. 즉 전기장을 가해주면 기계적인 변형이 일어난다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은

a. 기판을 증착 챔버 내로 로딩(loading)하여 상기 기판상에 기판층을 형성하는 단계; 및

b. 상기 기판을 ECR-CVD 챔버 내로 로딩하고 탄소-포함 가스를 공급하여 ECR-CVD 에 의하여 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성하는 단계; 를 포함하되,

c. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 상기 증착 챔버 및 ECR-CVD 챔버 내로 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 더하여 본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함할 수 있다.

b. 상기 기판을 선택적 식각을 수행하기 위한 챔버들 내로 순차적으로 로딩하여 상기 기판에 형성된 기판층을 선택적 식각하는 단계; 및

c. 상기 기판을 ECR-CVD 챔버 내로 로딩하고 탄소-포함 가스를 공급하여 ECR-CVD 에 의하여 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성하는 단계; 를 포함하되,

d. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 더하여 본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함할 수 있다.

b. 상기 기판을 CMP 챔버 내로 로딩하여 상기 기판에 형성된 기판층에 CMP 공정을 수행하는 단계; 및

c. 상기 기판을 선택적 식각을 수행하기 위한 챔버들 내로 순차적으로 로딩하여 상기 기판에 형성된 기판층을 선택적 식각하는 단계; 및

d. 상기 기판을 ECR-CVD 챔버 내로 로딩하고 탄소-포함 가스를 공급하여 ECR-CVD 에 의하여 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성하는 단계; 를 포함하되,

e. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 더하여 본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 여러 단계들을 추가 포함할 수 있으나, 기본적으로 기판층을 구비, 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(ECR-CVD)을 수행하여, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계를 수행하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 여러 단계들을 추가 포함할 수 있으나, 기본적으로 기판층을 구비, 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(ECR-CVD)을 수행하여, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계를 수행하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(ECR-CVD)을 수행하는 것은 수(several) x 10^-3 mbar 정도의 압력 및 충분한 가열 온도를 유지한 상태에서, 마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 것을 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(ECR-CVD)을 수행하는 것이라고 의미한다.

''--

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을

특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스 공급은, 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포를 불균일하게 구성하여, 그래핀의 성장의 개시점과 방향을 제어하여, 그래핀의 큰 결정을 실현하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스 공급은, 기판층의 특정 영역은 탄소-포함 가스의 농도가 낮도록 구성하고, 기판층의 특정 영역은 탄소-포함 가스의 농도가 높도록 구성하여, 그래핀의 성장의 개시 위치를 조절하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 아래의 <A>로 기술된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

<A>

탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은,

a. 기판을 증착 챔버 내로 로딩(loading)하여 상기 기판에 기판층을 형성하는 단계; 및

b. 상기 기판을 ECR-CVD 챔버 내로 로딩하고 탄소-포함 가스를 공급하여 ECR-CVD에 의하여 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성하는 단계; 를 포함하되,

c. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 상기 증착 챔버 및 ECR-CVD 챔버 내로 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행한 이후, 기판층상에 성장된 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

d. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행한 이후, 기판층상에 성장된 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

e. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행한 이후, 기판층상에 성장된 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 기판층상에 성장된 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 그래핀을 성장시키는 것은 롤투롤 공정에 의하여 수행되는 것; 을 특징으로 한다.

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

b. 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포를 균일하게 구성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를

구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

b. 기판층에 있어서 기판층의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높이는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 단계, 및

e. 그래핀의 성장 방향은, 기판층의 특정 영역에서 평행한 방향으로 그래핀이 성장하게 되는 단계, 및

f. 최종적으로는 그래핀이, 큰 결정을 형성하는 단계; 를

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 단계, 및

f. 최종적으로는 그래핀이, 큰 결정을 형성하는 단계; 를

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스의 공급은 ECR-CVD를 수행하기 이전에 먼저 수행 될 수 있으며, 따라서, 본 발명은 탄소-포함 가스의 공급이 수행되는 도중에 ECR-CVD를 수행하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스의 공급은 ECR-CVD를 수행한 이후에 수행 될 수 있으며, 따라서, 본 발명은 ECR-CVD를 수행하는 도중에 탄소-포함 가스의 공급을 수행하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 기판의 표면에 직접 접하는 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

기판의 표면에 평행한 제1의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 선상 그래핀을, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하며,

상기 선상 그래핀으로부터 상기 표면에 평행한 제2의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 면상 그래핀을, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은, 선상 그래핀을 냉각하는 단계, 및 면상 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비하되,

상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 상기 제1의 방향에 있어서의 결정립경은, 해당 그래핀의 해당 표면에 수직인 방향에 있어서의 결정립경보다 큰 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다.

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다. 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 제1의 방향과, 상기 제2의 방향은, 직교하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다.

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부 각각에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다. 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 제1의 방향과, 상기 제2의 방향은, 직교하고, 상기 제1의 방향에 따른 결정립계의 간격은 일정하며, 상기 제2의 방향에 따른 결정립계의 간격은 일정한 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자부품의 제조방법은 트랜지스터(Transistor)의 제조방법을 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자부품의 제조방법은 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)의 제조방법을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자부품의 제조방법은 메모리(Memory)의 제조방법을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 제조방법으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 무촉매 기판 성장 그래핀을 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 전자부품을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자부품은 트랜지스터(Transistor)인것; 을 특징으로 하나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 트랜지스터(Transistor)는 그래핀 트랜지스터(Transistor)를 포함하는 것을 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자부품은 중앙처리장치(Central Processing Unit, CPU)인것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자부품은 메모리(Memory)인것; 을 특징으로 한다.

''

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스 공급은

기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포를 불균일하게 구성하여,

그래핀의 성장의 개시점과 방향을 제어하여, 그래핀의 큰 결정을 실현하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스 공급은

기판층의 특정 영역에 있어서, 탄소-포함 가스의 농도가 높도록 구성하여,

기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서,

탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 한다.

그래핀의 성장의 개시점과 방향을 제어하여, 그래핀의 큰 결정을 실현하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

c. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 상기 증착 챔버 및 ECR-CVD 챔버 내로 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

d. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

e. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

기판층상에 성장된 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

f. 최종적으로는 그래핀이, 큰 결정을 형성하는 단계; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

상기 선상 그래핀으로부터 상기 표면에 평행한 제2의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 면상 그래핀을, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 더하여, 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 면상 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다. 더하여, 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 제1의 방향과, 상기 제2의 방향은, 직교하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부 각각에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다. 더하여, 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 제1의 방향과, 상기 제2의 방향은, 직교하고, 상기 제1의 방향에 따른 결정립계의 간격은 일정하며, 상기 제2의 방향에 따른 결정립계의 간격은 일정한 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

c. 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

c. 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

c. 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

c. 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스 공급은

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

(3). 그러면, 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth)이, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

(3). 그러면, 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<C>

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<C>

(3). ECR-CVD 를 수행한다.

(4). 그러면, 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth)이, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

(3). ECR-CVD 를 수행한다.

(4). 그러면, 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

(3). 그러면, 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth)이, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

(3). 그러면, 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<C>

<A>

(2). ECR-CVD 를 수행한다.

<C>

(3). ECR-CVD 를 수행한다.

(4). 그러면, 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth)이, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

(3). ECR-CVD 를 수행한다.

(4). 그러면, 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역에서 그래핀으로 성장하게 된다. 즉, 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 된다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 레지스트 마스크를 형성하는 단계, 및

b. 레지스트 마스크 상부 및 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비하고자 하는 위치에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행하는 단계, 및

d. 레지스트 마스크를 용해함으로써, 레지스트 마스크 및 그 표면에 형성된 기판층을 제거하고, 원하는 패턴과 형상을 가진 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비하는 단계; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판 구비, 그 이후,

c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판 구비, 그 이후,

c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판 구비, 그 이후,

c. 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판 구비, 그 이후,

c. 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판 구비, 그 이후,

c. 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판 구비, 그 이후,

c. 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

''

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에서, 탄소-포함 가스 공급은

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법은 기판층상에 성장된 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및

c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 아래와 같이 기술되는 <A>, , <C>, 중 선택되는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

<A>

탄소-포함 가스 공급은

그래핀의 성장의 개시점과 방향을 제어하여, 그래핀의 큰 결정을 실현하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법

탄소-포함 가스 공급은

기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법

<C>

탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법, 로 구성되는 상기 기술되는 <A>, , <C>, 중 선택되는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 또한, 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 기술된 <A>, , <C>, 중 선택되는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비하는 <A-A>, <B-B>, <C-C>, 중 선택되는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

<A-A>

기판의 표면에 평행한 제1의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 선상 그래핀을, 상기 기술된 <A> 에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하며,

상기 선상 그래핀으로부터 상기 표면에 평행한 제2의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 면상 그래핀을, 상기 기술된 <A> 에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법

<B-B>

기판의 표면에 평행한 제1의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 선상 그래핀을, 상기 기술된 에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하며,

상기 선상 그래핀으로부터 상기 표면에 평행한 제2의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 면상 그래핀을, 상기 기술된 에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법

<C-C>

기판의 표면에 평행한 제1의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 선상 그래핀을, 상기 기술된 <C> 에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하며,

상기 선상 그래핀으로부터 상기 표면에 평행한 제2의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 면상 그래핀을, 상기 기술된 <C> 에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법, 로 구성되는 상기 기술되는 <A-A>, <B-B>, <C-C>, 중 선택되는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다. 또한, 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 면상 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다. 또한, 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 제1의 방향과, 상기 제2의 방향은, 직교하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀으로써,

해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부 각각에 있어서 단결정인 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다. 또한, 본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 상기 제1의 방향과, 상기 제2의 방향은, 직교하고, 상기 제1의 방향에 따른 결정립계의 간격은 일정하며, 상기 제2의 방향에 따른 결정립계의 간격은 일정한 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비한다.

''

무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 탄소-포함 가스를 공급하는 가스 공급부, 상기 가스 공급부로부터 상기 탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 가스 분출부, 상기 가스 분출부로부터 분출된 탄소-포함 가스와 접하도록 배치된 기판층을 구비하는 기판 및 기판층을 구비하는 기판의 영역을 전체적 또는/및 부분적으로 가열하도록 배치된 가열 장치, 및 마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 탄소-포함 가스를 공급하는 가스 공급부;

기판층을 구비하는 기판의 영역을 국부적으로 가열하도록 배치된 가열 장치; 및

마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 챔버 내에 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 제공한다.

마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치는 전자 사이클로트론 공명 자석(Electron Cyclotron Resonance Magnet)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치는 플라즈마 파워 소스 및 전자 사이클로트론 공명 자석(Electron Cyclotron Resonance Magnet)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치는 플라즈마(Plasma) 형성 장치로 의미될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 챔버내에 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)이 형성되는 것은 플라즈마(Plasma)가 형성되는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 가스 공급부로부터 가스 분출부로 공급되는 가스의 유량을 조절하도록 상기 가스 공급부에 연결된 가스 유량 조절기(가스 공급 조절기)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 제공한다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 불활성 가스 및 수소 기체를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 탄소-포함 가스는 불활성 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및 탄소-포함 가스를 분출하는 노즐부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 노즐부의 형태는 원형, 사각형, 직사각형, 길쭉한 원형, 길쭉한 사각형, 길쭉한 직사각형, 으로 구성되는 것 중 하나 이상 선택되는 형태를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및 탄소-포함 가스를 분출하는 피에조 분사 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및 탄소-포함 가스를 분출하는 솔레노이드 분사 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및 탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및 탄소-포함 가스를 분출하는 피에조 분사 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및 탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및 탄소-포함 가스를 분출하는 솔레노이드 분사 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 기판층을 구비하는 기판의 영역에 대응하는 영역을 포함하는 형태로 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가열 장치는 분출된 탄소-포함 가스와 접하는 기판층을 구비하는 기판의 영역을 가열하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가열 장치는 기판층을 구비하는 기판의 영역에 대응하는 영역을 포함하는 형태로 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가열 장치는 가스 분출부와 같은 공간내에 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가열 장치는 할로겐 램프를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 일정온도로 가열하는데 있어서 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치는 가스 분출부와 같은 공간내에 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 (1). 가스 분출부, (2). 기판층을 구비하는 기판, (3). 마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치, (4). 가열 장치, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (4)를 수용하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는 배기 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 배기 장치는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부 내부에 잔존하는 기체를 용이하게 배기하여 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조 시 불순 기체의 혼입을 방지하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 배기 장치는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조 시 탄소-포함 가스의 흐름을 형성하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 내부를 일정압력(예를들어 수(several) x 10^-3 mbar 정도의 압력)으로 유지하는 압력유지장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 압력유지장치는 펌핑 시스템(Pumping system)을 의미할 수 있으나, 압력유지장치라는 측면에서 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 압력유지장치는 본 명세서의 도면에서 도시화는 안되어 있지만, 배기 장치와 같이 구비되는 것이 아니라, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치에 별도로 구비되어 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 내부를 일정압력(예를들어 수(several) x 10^-3 mbar 정도의 압력)으로 유지하는 장치를 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는, 로드-잠금 챔버(load-locked chamber) 위치결정공정, 롤투롤 위치결정공정, 중 선택되는 위치결정공정방법과 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는, 대기압웨이퍼이송시스템, 진공웨이퍼이송시스템, 중 선택되는 위치결정공정방법과 연결되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 (1). 상하, (2). 좌우, (3). 앞뒤, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (3), 중 하나 이상 선택되는 이동방향으로 이동하면서 가스를 분출하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 앞의 방향은 기판층을 구비하는 기판이 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치에 투입되어 인출되는 방향을 앞의 방향이라고 정한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 내부에 위치되는 기판층을 구비하는 기판을 (1). 상하, (2). 좌우, (3). 앞뒤, (4). 회전, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (4), 중 하나 이상 선택되는 움직임으로 위치변화를 줄 수 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, 앞의 방향은 기판층을 구비하는 기판이 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치에 투입되어 인출되는 방향을 앞의 방향이라고 정한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 상, 하, 좌, 우, 앞, 뒤, 로 구성되는 것 중 하나 이상 선택되는 이동방향으로 이동하면서 가스를 분출하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 내부에 위치되는 기판층을 구비하는 기판을 상, 하, 좌, 우, 앞, 뒤, 회전, 로 구성되는 것 중 하나 이상 선택되는 움직임으로 위치를 조절하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 상, 하, 좌, 우, 앞, 뒤, 로 구성되는 것 중 하나 이상 선택되는 이동방향으로 이동하면서 가스를 분출하는 가스 분출부를 구성하는데 있어서는, 서보모터를 사용하는 위치결정장치로 구성하는 것이 좋다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 내부에 위치되는 기판층을 구비하는 기판을 상, 하, 좌, 우, 앞, 뒤, 회전, 로 구성되는 것 중 하나 이상 선택되는 움직임으로 위치를 조절하는 데 있어서는, 서보모터를 사용하는 위치결정장치로 구성하는 것이 좋다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 내부에 위치되는 기판층을 구비하는 기판을 일정온도로 가열하는 가열장치가 기판층을 구비하는 기판에 연결되어 구비되는 형태를 채택할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

기판에 기판층을 구비하는 단계; 및

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하는 단계; 및

탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를

포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

기판에 기판층을 구비하는 단계; 및

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 포함하되,

상기 단계들은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 제어되는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 포함하되,

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

기판에 기판층을 구비하는 단계; 및

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

기판에 기판층을 구비하는 단계; 및

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 포함하되,

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 포함하되,

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

기판에 기판층을 구비하는 단계; 및

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

기판에 기판층을 구비하는 단계; 및

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 포함하되,

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 포함하되,

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치는 컴퓨터형태로 구비되는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치와 유선으로 연결되는 것이 기본으로 채택될 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 유선 또는/및 무선으로 연결될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하는 단계는 기판층을 구비하는 기판 또는 가스 분출부가 이동하면서 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 무촉매 기판 성장 그래핀의 영역을 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 냉각부는 그래핀이 균일하게 성장하여 일정하게 배열될 수 있도록 하기 위하여, 일정 속도로 서서히 냉각시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 냉각부는 ECR-CVD 공정 이후에, 형성된 그래핀에 대하여 냉각공정을 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 반도체 재료 기반 장치에 관한 강화된 신뢰성을 보이는 기능적인 장치의 제조를 용이하게 하는 공정 플랫폼에 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 "상향식" 및 "하향식" 공정 기술에 의해 생성된 반도체 재료 기반 장치에 관한 강화된 신뢰성을 보이는 기능적인 장치의 제조를 용이하게 하는 공정 플랫폼에 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치는 반도체 재료 기반 장치에 관한 강화된 신뢰성을 보이는 기능적인 장치의 제조를 용이하게 하는 공정 플랫폼의 제어 장치에 포함되어 있을 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 상기 기술되는 내용은 공정 관리자가 한 자리에서 공정 플랫폼의 전체적인 장비 제어를 수행하는 시스템인것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 장치는 탄소-포함 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 장치는 탄소-포함 가스 및 수소 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 장치는 탄소-포함 가스 및 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 장치는 탄소-포함 가스 및 수소 가스 및 불활성 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 탄소-포함 가스를 공급받되, 상기 탄소-포함 가스를 활성화 탄소가 쉽게 형성될 수 있도록 일정온도로 가열하여 분출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하여 분출하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 가스 연결관에 의하여 가스 공급부와 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 조절기는 가스 공급부로부터 가스 분출부로 공급되는 가스의 양을 용이하게 제어할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 조절기는 솔레노이드 밸브를 구비하여 가스 분출부로 공급되는 가스의 양을 용이하게 제어할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 솔레노이드는 전자 솔레노이드를 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 제시하는 솔레노이드는 전자제어식 솔레노이드를 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 조절기는 압력 제어 밸브를 구비하여 가스 분출부로 공급되는 가스의 양을 용이하게 제어할 수 있다. 여기서, 압력 제어 밸브는 가스 연결관내의 압력을 일정하게 유지하거나, 최고 압력을 제어하거나, 가스 분출부로 공급되는 가스의 압력을 조절하는 밸브를 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 조절기는 유량 제어 밸브를 구비하여 가스 분출부로 공급되는 가스의 양을 용이하게 제어할 수 있다. 여기서, 유량 제어 밸브는 가스의 유량을 제어하는 밸브를 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 조절기는 탄소-포함 가스의 공급 압력, 공급 범위, 공급량, 등의 중요한 요소를 적절히 조절함으로써 그래핀의 생성 정도를 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 조절기는 탄소-포함 가스의 공급 압력, 공급 범위, 공급량, 분사 위치, 등의 중요한 요소를 적절히 조절함으로써 그래핀의 생성 정도를 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 노즐모듈을 구비하며, 상기 노즐모듈은 솔레노이드를 구비하는 노즐모듈이 구비될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 솔레노이드 분사 시스템을 구비할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 솔레노이드를 구비하는 분사시스템이 구비될 수 있다. 또는, 본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 솔레노이드를 구비하는 노즐모듈이 구비될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드를 구비하는 노즐모듈은 가스를 순간적으로 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 내부에 분출하는 장치로 아주 작은 구멍과 이를 여닫는 장치로 구성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있습니다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드를 구비하는 노즐모듈은 가스를 순간적으로 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 내부에 분출하는 장치로 아주 작은 구멍과 이를 여닫는 장치와 니들(needle)로 구성되는 것을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있습니다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 조절된다.

본 발명의 한 실시예에서, 노즐의 형태는 원형, 사각형, 직사각형, 길쭉한 원형, 길쭉한 사각형, 길쭉한 직사각형, 으로 구성되는 것 중 하나 이상 선택되는 형태를 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 탄소-포함 가스의 분사량을 조절한다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템의 배치는 바둑판 형태의 배치를 기본적으로 채택할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템의 배치는 매트릭스형태의 배치를 기본적으로 채택할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 하기와 같은 작동순서를 구비한다. (1). 전압의 인가(전류 연결), (2). 솔레노이드 밸브 모듈 작동, (3). 피스톤 모듈 작동, (4). 니들(needle) 열림, (5). 가스분사, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (5) 의 순서로 작동한다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 하기와 같은 작동순서를 구비한다. (1). 전압의 차단(전류 차단), (2). 솔레노이드 밸브 모듈 정지, (3). 피스톤 모듈 정지, (4). 니들(needle) 닫힘, (5). 가스분사 정지, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (5) 의 순서로 작동한다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드는 전류가 코일에 공급되었을 때 코일 내부의 플런저를 움직여, 기계적인 움직임을 구비하는 구성을 포함하는 장치를 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드는 전류가 코일에 공급되었을 때 코일 내부의 플런저를 움직여, 기계적인 움직임을 구비하는 구성을 포함하는 모듈을 의미한다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 반복분사로 인한 가스의 변화를 감지해 그 차이를 감안한 정밀한 분사제어가 가능하다. 이러한 정밀한 분사제어는 솔레노이드 분사 시스템의 반복분사로 인한 가스의 변화를 검출하여, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치에서 분석 후 판단하며, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치에서 그 차이를 감안한 정밀한 분사제어를 하는 것으로 의미될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스의 변화를 검출하는 것은 압력 측정 센서로 분출되는 가스의 압력변화를 실시간 또는/및 간헐적으로 검출하는 것을 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 탄소-포함 가스의 공급 범위, 공급량, 등의 중요한 요소를 적절히 조절함으로써 그래핀의 생성 정도를 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은 탄소-포함 가스의 공급 범위, 공급량, 분사 위치, 등의 중요한 요소를 적절히 조절함으로써 그래핀의 생성 정도를 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 노즐모듈을 구비하며, 상기 노즐모듈은 피에조 액츄에이터(예를들어, 피에조 일렉트릭 액츄에이터)를 구비하는 노즐모듈이나 피에조 노즐모듈이 구비될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 액츄에이터(예를들어, 피에조 일렉트릭 액츄에이터)는 피에조 세라믹 층과 전극층을 포함하되, 상기 피에조 세라믹 층과 전극층은 한 층의 상부에 다른 한 층이 위치되도록, 서로 어긋나게 맞추도록 배열되어 포함되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 액츄에이터(예를들어, 피에조 일렉트릭 액츄에이터)는 피에조 크리스탈 물질을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 피에조 물질이라는 점에 있어서 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 피에조 분사 시스템을 구비할 수 있다. 본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 피에조 액츄에이터(예를들어, 피에조 일렉트릭 액츄에이터)를 구비하는 분사시스템을 구비할 수 있다. 또는, 본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 피에조 액츄에이터(예를들어, 피에조 일렉트릭 액츄에이터)를 구비하는 노즐모듈이나 피에조 노즐모듈이 구비될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 분사시간을 100 마이크로초 이하로 작동시간을 조절할 수 있기에 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 하는데 유용하다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 분사되는 시간을 종래의 노즐시스템보다 줄여줌으로서 분사시기를 정밀제어 할 수 있으며, 종래의 노즐시스템보다 소음 및 진동의 발생도 현저히 적다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 반복분사로 인한 가스의 변화를 감지해 그 차이를 감안한 정밀한 분사제어가 가능하다. 이러한 정밀한 분사제어는 피에조 분사 시스템의 반복분사로 인한 가스의 변화를 검출하여, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치에서 분석 후 판단하며, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치에서 그 차이를 감안한 정밀한 분사제어를 하는 것으로 의미될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 하기와 같은 작동순서를 구비한다. (1). 전기충전(또는 전압의 인가), (2). 피에조 액츄에이터 작동, (3). 유압 커플러 유압 증가, (4). 압력 제어 벨브 열림, (5). 니들(needle) 열림, (6). 가스분사, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (6) 의 순서로 작동한다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 하기와 같은 작동순서를 구비한다. (1). 전기방전(또는 전압의 차단), (2). 피에조 액츄에이터 정지, (3). 유압 커플러 유압 감소, (4). 압력 제어 벨브 닫힘, (5). 니들(needle) 닫힘, (6). 가스분사 정지, 로 구성되는 상기 (1) 내지 (6) 의 순서로 작동한다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템의 배치는 바둑판 형태의 배치를 기본적으로 채택할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템의 배치는 매트릭스형태의 배치를 기본적으로 채택할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 조절된다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 탄소-포함 가스의 분사량을 조절한다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 탄소-포함 가스의 공급 범위, 공급량, 등의 중요한 요소를 적절히 조절함으로써 그래핀의 생성 정도를 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 피에조 분사 시스템은 탄소-포함 가스의 공급 범위, 공급량, 분사 위치, 등의 중요한 요소를 적절히 조절함으로써 그래핀의 생성 정도를 조절할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 여러가지 검출장치를 더 구비할 수 있다. 그러한 예로는, 포토 검출 장치를 구비하여 무촉매 기판 성장 그래핀이 구비되는 기판의 상황을 검출 또는/및 판별하는 장치를 구비할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 웨이퍼나 기판을 저장장치로부터 반입 및 저장장치로 반출하는 기구(장치)를 자세하게 기술하거나 도식화하지 않더라도, 상기 웨이퍼나 기판을 저장장치로부터 반입 및 저장장치로 반출하는 기구(장치)가 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치에 구비되는 것은 당업자에게 잘알려져 있고 따라서 본 발명에서는 자세히 기술하지 않을 수 있다. 여기서, 상기 저장장치는 웨이퍼나 기판이 저장되어 웨이퍼이송시스템으로 이송되는 저장장치를 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 웨이퍼나 기판을 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 내부로 반입 및 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외부로 반출하는 기구(장치)를 자세하게 기술하거나 도식화하지 않더라도, 상기 웨이퍼나 기판을 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 내부로 반입 및 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외부로 반출하는 기구(장치)가 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치에 구비되는 것은 당업자에게 잘알려져 있고 따라서 본 발명에서는 자세히 기술하지 않을 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 웨이퍼나 기판을 저장장치로부터 반입 및 저장장치로 반출하는 기구(장치)는 웨이퍼핸들러(또는 웨이퍼 이송 로봇)를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 웨이퍼나 기판을 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 내부로 반입 및 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외부로 반출하는 기구(장치)는 웨이퍼핸들러(또는 웨이퍼 이송 로봇)를 의미할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 여러 장치들을 추가 포함할 수 있으나, 기본적으로 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(ECR-CVD)을 수행하여, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계를 수행하는 것이다.

본 발명의 한 실시예에서, 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치는 여러 장치들을 추가 포함할 수 있으나, 기본적으로 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(ECR-CVD)을 수행하여, 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계를 수행하는 것이다.

''

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급하는 가스 공급부;

마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 챔버 내에 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치; 를

포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급하는 가스 공급부;

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

가스 공급부로부터 가스 분출부로 공급되는 가스의 유량을 조절하도록 상기 가스 공급부에 연결된 가스 공급 조절기를 더 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 공급 조절기는 솔레노이드 밸브를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는

탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및

탄소-포함 가스를 분출하는 노즐부를 포함하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는

탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및

탄소-포함 가스를 분출하는 피에조 분사 시스템을 포함하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는

탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및

탄소-포함 가스를 분출하는 솔레노이드 분사 시스템을 포함하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는

탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및

탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는

탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및

탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부에 구비되는 가열부는 탄소-포함 가스를 활성화 탄소가 쉽게 형성될 수 있도록 일정온도로 가열하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부에 구비되는 가열부는 탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부에 구비되는 가열부는 열선을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부에 구비되는 가열부는 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 제어되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는

기판층을 구비하는 기판의 영역에 대응하는 영역을 포함하는 형태로 구비되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가열 장치는

본 발명의 한 실시예에서, 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치는 가스 분출부와 같은 공간내에 구비되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 가스 분출부는 이동하면서 가스를 분출하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

기판층을 구비하는 기판의 위치를 조절하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

무촉매 기판 성장 그래핀이 균일하게 성장하여 일정하게 배열될 수 있도록 하기 위하여, 일정 속도로 서서히 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 포함하여 구비되는 것; 을 특징으로 하는 공정 플랫폼을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및

탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및

솔레노이드 분사 시스템을 포함하는 것; 을 특징으로 하는 가스 분출부를 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서,

솔레노이드 분사 시스템은

기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서,

솔레노이드 분사 시스템은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 조절되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및

탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및

피에조 일렉트릭 액츄에이터가 구비되는 피에조 분사 시스템을 포함하는 것; 을 특징으로 하는 가스 분출부를 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서,

피에조 일렉트릭 액츄에이터는

피에조 세라믹 층과 전극층을 포함하되, 상기 피에조 세라믹 층과 전극층은 한 층의 상부에 다른 한 층이 위치되도록, 서로 어긋나게 맞추도록 배열되어 포함되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서,

피에조 분사 시스템은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 조절되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서,

피에조 분사 시스템은

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

가스 분출부, 및

기판층을 구비하는 기판, 및

가열 장치, 및

전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치를 수용하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부를 구비하는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서,

무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는 배기 장치를 구비하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서,

무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는 배기 장치 및 압력유지장치를 구비하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서,

무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 내부의 압력을 일정하게 유지하는 압력유지장치를 구비하는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서,

무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는

로드-잠금 챔버(load-locked chamber) 위치결정공정, 롤투롤 위치결정공정, 중 선택되는 위치결정공정방법과 연결되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서,

무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는

대기압웨이퍼이송시스템, 진공웨이퍼이송시스템, 중 선택되는 위치결정공정방법과 연결되는 것; 을 특징으로 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

상기 단계들은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 제어되는 것; 을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명은

탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및

탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및

탄소-포함 가스를 분출하는 솔레노이드 분사 시스템을 포함하는 것; 을 특징으로 하는 가스 분출부를 구비한다.

본 발명의 한 실시예에서, 솔레노이드 분사 시스템은

''

여기서, "기술되다" 는 "대상이나 과정의 내용과 특징이 있는 그대로 열거되거나 기재되어 서술되다"를 의미한다.

본 발명은 상위 그룹, 그룹, 그룹의 범위, 그룹의 하위 범위, 그룹의 포함 범위로 기술되었다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 일면에서 상세하게 기술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 일면에서 상세하게 기술되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명에 특별히 기술된 것보다, 일반적으로 알려진 방법, 일반적으로 알려진 장치, 일반적으로 알려진 재료 및 일반적으로 알려진 기술은 불필요한 실험에 의지하지 않고 넓게 드러나 있는 본 발명의 실시예에 적용될 수 있다. 여기서 기술된 방법, 장치, 재료, 순서 그리고 특히 기술적으로 동일하게 알려진 기술은 의도되지 않게 본 발명의 실시예에 적용될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 과도한 설명에 의지하지 않고도 본 발명이 실현가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

여기서 채용된 용어 및 표현들은 발명의 상세한 설명의 용어로써 사용되나 의미를 제한하는 것은 아니며, 설명되거나 도시된 특징의 용어나 표현을 제한할 의도는 없다. 다만, 본 발명의 청구된 범위 안에서 다양한 변형들이 가능하다. 그러므로, 본 발명이 몇몇 바람직한 실시예들에 의해 기술되었음에도 불구하고 대표적 실시예 및 선택적 특징들, 여기서 기술된 개념의 수정 및 변화가 종래 기술등에 의해 재분류될 수 있다고 이해되어야 하며, 이러한 수정 및 변화들은 첨부된 청구항에 의해 정의된 바와 같이 본 발명의 범위 안에서 고려될 수 있다.

여기서 제공된 특정 실시예는 본 발명의 유용한 실시예의 예시이고, 본 발명이 장치들, 구성요소들, 방법단계들의 많은 변화들을 사용하여 수행되어질 수 있다는 것은 명백하다.

여기서 제시된 본 발명의 유용한 실시예는 다양한 선택적 구성 및 방법 및 단계들을 포함할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 상위 그룹이 기술될 때, 상기 상위 그룹에 포함 가능한 개별 멤버들 및 상기 상위 그룹에 포함 가능한 하위 그룹 조합은, 상기 상위 그룹의 기술된 범위 안에서 실현가능하다. 따라서, 본 발명의 한 실시예에서, 상위 그룹이 기술될 때, 그것은 포함 가능한 하위 그룹 조합 및 그룹의 개별 멤버들이 포함되어 기술된 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 한 실시예에서, 상위 그룹이 기술될 때, 상기 상위 그룹에 포함 가능한 개별 멤버들 및 상기 상위 그룹에 포함 가능한 하위 그룹 조합은 상기 상위 그룹의 기술된 범위 안에서 포함되어 기술된 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 상위 그룹이 기술될 때, 상기 상위 그룹에 포함 가능한 개별 멤버들은 상기 상위 그룹의 기술된 범위 안에서 포함되어 기술된 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 상위 그룹이 기술될 때, 상기 상위 그룹에 포함 가능한 하위 그룹은 상기 상위 그룹의 기술된 범위 안에서 포함되어 기술된 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 상위 그룹이 기술될 때, 상기 상위 그룹에 포함 가능한 개별 멤버들 및 상기 상위 그룹에 포함 가능한 하위 그룹은 상기 상위 그룹의 기술된 범위 안에서 포함되어 기술된 것으로 이해되어야 한다.

부가적으로, 다른 설명이 필요하지 않은 경우, 본 발명의 한 실시예에서, 제시된 물질의 변형물은 출원인의 변형물이 여기서 청구된 중요한 조합에 의도되지 않게 포함된 것으로 이해될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 단수로 설명된 것은 복수를 의미할 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 제조공정이 제시될 때, 상기 제조공정은 1회 이상 수행되는 제조공정을 의미할 수 있다.

여기서 기술되거나 설명된 구성요소의 물질이나 구성요소의 구체적인 명칭은 본 발명이 속하는 기술분야의 일반적 기술을 가진자가 같은 구성요소의 물질이나 구성요소의 구체적인 명칭을 다르게 부를 수도 있는 점에서 임의의 예시로서 불려질 수 있다. 따라서, 여기서 기술되거나 설명된 구성요소의 물질이나 구성요소의 구체적인 명칭은 기술된 본 발명의 전반적인 내용을 토대로 이해되어져야 한다.

본 발명의 한 실시예에서, 기술되거나 설명된 그룹의 조합은 달리 언급되지 않더라도 본 발명을 실시하기 위하여 사용되어질 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 상위그룹내에 포함 가능한 기술되거나 설명된 그룹의 조합은 달리 언급되지 않더라도 본 발명을 실시하기 위하여 사용되어질 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 기술되거나 설명된 그룹의 범위가 상세하게 주어질 때 뿐만 아니라 상기 기술되거나 설명된 그룹의 범위들에 포함 가능한 개별 값들은 상기 기술되거나 설명된 그룹의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

본 발명의 한 실시예에서, 기술되거나 설명된 그룹의 범위가 상세하게 주어질 때 뿐만 아니라 상기 기술되거나 설명된 그룹의 범위들에 포함 가능한 그룹의 조합들은 상기 기술되거나 설명된 그룹의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

본 발명의 한 실시예에서, 기술되거나 설명된 그룹의 범위가 상세하게 주어질 때 뿐만 아니라 상기 기술되거나 설명된 그룹의 범위들에 포함 가능한 그룹은 상기 기술되거나 설명된 그룹의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

본 발명의 한 실시예에서, 기술되거나 설명된 구성요소의 등가적으로 알려진 구성요소는 달리 언급되지 않더라도 의도되지 않게 본 발명을 실시하기 위하여 사용되어질 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 기술되거나 설명된 물질의 등가적으로 알려진 물질은 달리 언급되지 않더라도 의도되지 않게 본 발명을 실시하기 위하여 사용되어질 수 있다.

여기서 기술된 그룹의 설명의 범위는 여기서 청구된 청구항에는 나타나지 않을 수 있다고 이해되어질 수 있다.

여기서 기술된 그룹은 여기서 청구된 청구항에는 나타나지 않을 수 있다고 이해되어질 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명의 내용은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자의 레벨에서 설명되었다.

본 발명의 한 실시예에서, 그룹, 그룹의 범위, 그룹의 하위 범위, 그룹의 포함 범위로 설명된 본 발명은, 포함 가능한 본 발명의 상위 그룹의 설명의 범위내에서 실현될 수 있다.

본 발명의 한 실시예에서, 그룹, 그룹의 범위, 그룹의 하위 범위, 그룹의 포함 범위로 기술된 설명은, 포함 가능한 본 발명의 상위 그룹의 설명의 범위내에서 실현될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명을 실시하기 위한 다양한 방법들이 과도한 실험에 기대지 않고도 본 발명의 실시에 채용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 본 발명에서 그룹, 그룹의 범위, 그룹의 하위 범위, 그룹의 포함 범위로 기술된 설명이 충분히 본 발명의 상위 그룹의 실시에 채용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.

이상, 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 내용에 한정되지 않으며, 여러 가지 다양한 형태로 변형될 수 있다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

또한, 적당하게 도식적으로 설명된 본 발명은 임의의 구성요소 또는 구성요소들, 상세하게 기술되지 않은 제한 또는 제한들이 없는 경우에도 실현될 수 있다.

또한, 적당하게 도식적으로 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명의 한 실시예에서, 본 발명에서 기술된 재료들 및 방법들과 등가적으로 알려진 임의의 재료들 및 방법들은 의도되지 않게 본 발명의 한 실시예에, 포함되어질 수 있다...

100 : 기판층
300 : 탄소-포함 가스
500 : 그래핀
1001 : 그래핀 디바이스
1002 : 그래핀
1003 : 기판층
1004 : 결정립계
1500 : 그래핀 성장방향
2000 : 선상 그래핀
2001 : 면상 그래핀
5000A, 5100A, 5100B, 5100C : 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
5010, 5110 : 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부
5020, 5120 : 가스 공급부
5021, 5022, 5023, 5121, 5122, 5123 : 가스 공급 장치
5030, 5131, 5132 : 가스 공급 조절기
5041, 5042, 5043, 5044, 5141, 5142, 5143, 5144 : 가스 분출부
5051, 5151 : 전자 사이클로트론 공명 자석(Electron Cyclotron Resonance Magnet)
5052, 5152 : 플라즈마 파워 소스
5060, 5160 : 기판층이 형성된 기판
5070, 5170 : 무촉매 기판 성장 그래핀
5080, 5180, 5181 : 압력유지장치 및 배기 장치
5090, 5190 : 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치
5095, 5096, 5195, 5196 : 가열 장치
5098, 5099 : 롤러
5197 : 웨이퍼(기판)진공이송시스템
5198 : 웨이퍼(기판)이송시스템
6100A, 6100B, 6200A, 6200B : 피에조 분사 시스템
6110, 6210 : 피에조 일렉트릭 엑츄에이터 모듈
6120, 6220 : 어큐뮬레이터(accumulator)
6130 : 니들(needle) 작동 증폭기
6140 : 니들(needle)
6250 : 커플링 모듈
6260 : 컨트롤 벨브 모듈
6270 : 노즐 모듈
7100A, 7100B : 솔레노이드 분사 시스템
7110 : 솔레노이드 모듈(또는 솔레노이드 밸브 모듈)
7120 : 어큐뮬레이터(accumulator)
7130 : 피스톤 모듈
7140 : 니들(needle)

Claims

a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 1 항 내지 청구항 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄소-포함 가스 공급은
기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포를 불균일하게 구성하여,
그래핀의 성장의 개시점과 방향을 제어하여, 그래핀의 큰 결정을 실현하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 1 항 내지 청구항 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄소-포함 가스 공급은
기판층의 특정 영역에 있어서, 탄소-포함 가스의 농도가 높도록 구성하여,
기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 1 항 내지 청구항 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 상기 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 1 항 내지 청구항 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판층상에 성장된 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판을 증착 챔버 내로 로딩(loading)하여 상기 기판에 기판층을 형성하는 단계; 및
b. 상기 기판을 ECR-CVD 챔버 내로 로딩하고 탄소-포함 가스를 공급하여 ECR-CVD에 의하여 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성하는 단계; 를 포함하되,
c. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 상기 증착 챔버 및 ECR-CVD 챔버 내로 순차적으로 로딩되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판을 증착 챔버 내로 로딩(loading)하여 상기 기판에 기판층을 형성하는 단계; 및
b. 상기 기판을 선택적 식각을 수행하기 위한 챔버들 내로 순차적으로 로딩하여 상기 기판에 형성된 기판층을 선택적 식각하는 단계; 및
c. 상기 기판을 ECR-CVD 챔버 내로 로딩하고 탄소-포함 가스를 공급하여 ECR-CVD 에 의하여 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성하는 단계; 를 포함하되,
d. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판을 증착 챔버 내로 로딩(loading)하여 상기 기판에 기판층을 형성하는 단계; 및
b. 상기 기판을 CMP 챔버 내로 로딩하여 상기 기판에 형성된 기판층에 CMP 공정을 수행하는 단계; 및
c. 상기 기판을 ECR-CVD 챔버 내로 로딩하고 탄소-포함 가스를 공급하여 ECR-CVD 에 의하여 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성하는 단계; 를 포함하되,
d. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판을 증착 챔버 내로 로딩(loading)하여 상기 기판에 기판층을 형성하는 단계; 및
b. 상기 기판을 CMP 챔버 내로 로딩하여 상기 기판에 형성된 기판층에 CMP 공정을 수행하는 단계; 및
c. 상기 기판을 선택적 식각을 수행하기 위한 챔버들 내로 순차적으로 로딩하여 상기 기판에 형성된 기판층을 선택적 식각하는 단계; 및
d. 상기 기판을 ECR-CVD 챔버 내로 로딩하고 탄소-포함 가스를 공급하여 ECR-CVD 에 의하여 무촉매 기판 성장 그래핀을 형성하는 단계; 를 포함하되,
e. 상기 기판은 로드-잠금 챔버(load-locked chamber)를 이용하여 순차적으로 로딩되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및
b. 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포를 균일하게 구성하는 단계, 및
c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및
d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를
구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및
b. 기판층에 있어서 기판층의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높이는 단계, 및
c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및
d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 단계, 및
e. 그래핀의 성장 방향은, 기판층의 특정 영역에서 평행한 방향으로 그래핀이 성장하게 되는 단계, 및
f. 최종적으로는 그래핀이, 큰 결정을 형성하는 단계; 를
구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및
b. 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포를 균일하게 구성하는 단계, 및
c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및
d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를
구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판에 기판층을 형성하는 단계, 및
b. 기판층에 있어서 기판층의 특정 영역에 탄소-포함 가스의 농도를 높이는 단계, 및
c. ECR-CVD를 수행하는 단계, 및
d. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 상기 기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 단계, 및
e. 그래핀의 성장 방향은, 기판층의 특정 영역에서 평행한 방향으로 그래핀이 성장하게 되는 단계, 및
f. 최종적으로는 그래핀이, 큰 결정을 형성하는 단계; 를
구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
기판의 표면에 평행한 제1의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 선상 그래핀을, 청구항 3 항에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하며,
상기 선상 그래핀으로부터 상기 표면에 평행한 제2의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 면상 그래핀을, 청구항 3 항에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
기판의 표면에 평행한 제1의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 선상 그래핀을, 청구항 4 항에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하며,
상기 선상 그래핀으로부터 상기 표면에 평행한 제2의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 면상 그래핀을, 청구항 4 항에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
기판의 표면에 평행한 제1의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 선상 그래핀을, 청구항 5 항에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하며,
상기 선상 그래핀으로부터 상기 표면에 평행한 제2의 방향으로 성장하고, 기판층에 직접 접하는 면상 그래핀을, 청구항 5 항에 기재된 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법에 의해 제조하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 15 항 내지 청구항 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 면상 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
무촉매 기판 성장 그래핀으로써,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀은, 기판층의 표면에 직접 접하고,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 있어서의 결정립경은, 해당 무촉매 기판 성장 그래핀의 해당 표면에 평행한 다른 어느 하나의 방향에 있어서의 결정립경보다 크고,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀의 상기 제1의 방향에 있어서의 결정립경은, 해당 그래핀의 해당 표면에 수직인 방향에 있어서의 결정립경보다 큰 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀
무촉매 기판 성장 그래핀으로써,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 기판층의 표면에 직접 접하고,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 따른 결정립계를 가지며,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제2의 방향에 따른 결정립계를 가지며,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부에 있어서 단결정인 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀
청구항 20 항에 있어서,
상기 제1의 방향과, 상기 제2의 방향은, 직교하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀
무촉매 기판 성장 그래핀으로써,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 기판층의 표면에 직접 접하고,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제1의 방향에 따른 결정립계를 복수 가지며,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 표면에 평행한 제2의 방향에 따른 결정립계를 복수 가지며,
해당 무촉매 기판 성장 그래핀은, 상기 결정립계에 둘러싸인 영역의 내부 각각에 있어서 단결정인 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀
청구항 22 항에 있어서,
상기 제1의 방향과, 상기 제2의 방향은, 직교하고,
상기 제1의 방향에 따른 결정립계의 간격은 일정하며,
상기 제2의 방향에 따른 결정립계의 간격은 일정한 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀
청구항 1 항 또는 청구항 2항 또는 청구항 15항 또는 청구항 16항 또는 청구항 17항에 따른 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 제조방법
청구항 1 항 또는 청구항 2항 또는 청구항 15항 또는 청구항 16항 또는 청구항 17항에 따른 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 제조방법으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전자부품
청구항 19 항 또는 청구항 20 항 또는 청구항 22 항에 따른 무촉매 기판 성장 그래핀을 포함하여 구비되는 것을 특징으로 하는 전자부품
탄소-포함 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 가스 공급부로부터 상기 탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 가스 분출부;
상기 가스 분출부로부터 분출된 탄소-포함 가스와 접하도록 배치된 기판층을 구비하는 기판; 및
기판층을 구비하는 기판의 영역을 가열하도록 배치된 가열 장치; 및
마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 챔버 내에 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치; 를
포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
탄소-포함 가스를 공급하는 가스 공급부;
상기 가스 공급부로부터 상기 탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 가스 분출부;
상기 가스 분출부로부터 분출된 탄소-포함 가스와 접하도록 배치된 기판층을 구비하는 기판; 및
기판층을 구비하는 기판의 영역을 가열하도록 배치된 가열 장치; 및
마이크로웨이브 파워(microwave power)를 인가함으로써 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance)을 형성하는 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치; 를
포함하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 공급부로부터 가스 분출부로 공급되는 가스의 유량을 조절하도록 상기 가스 공급부에 연결된 가스 공급 조절기를 더 포함하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 분출부는
탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및
탄소-포함 가스를 분출하는 노즐부를 포함하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 분출부는
탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및
탄소-포함 가스를 분출하는 피에조 분사 시스템을 포함하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 분출부는
탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및
탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및
탄소-포함 가스를 분출하는 피에조 분사 시스템을 포함하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 분출부는
기판층을 구비하는 기판의 영역에 대응하는 영역을 포함하는 형태로 구비되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 장치는
기판층을 구비하는 기판의 영역에 대응하는 영역을 포함하는 형태로 구비되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치는
가스 분출부와 같은 공간내에 구비되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스 분출부는
이동하면서 가스를 분출하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판층을 구비하는 기판의 위치를 조절하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
무촉매 기판 성장 그래핀이 균일하게 성장하여 일정하게 배열될 수 있도록 하기 위하여, 일정 속도로 서서히 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 27 항 내지 청구항 28 항 중 어느 한 항에 따른 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치를 포함하여 구비되는 것; 을
특징으로 하는 공정 플랫폼
탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및
탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및
피에조 일렉트릭 액츄에이터가 구비되는 피에조 분사 시스템을 포함하는 것; 을
특징으로 하는 가스 분출부
청구항 40 항에 있어서,
상기 피에조 일렉트릭 액츄에이터는
피에조 세라믹 층과 전극층을 포함하되, 상기 피에조 세라믹 층과 전극층은 한 층의 상부에 다른 한 층이 위치되도록, 서로 어긋나게 맞추도록 배열되어 포함되는 것; 을
특징으로 하는 가스 분출부
청구항 40 항에 있어서,
상기 피에조 분사 시스템은
무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 조절되는 것; 을
특징으로 하는 가스 분출부
청구항 40 항에 있어서,
상기 피에조 분사 시스템은
기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 하는 것; 을
특징으로 하는 가스 분출부
가스 분출부, 및
기판층을 구비하는 기판, 및
가열 장치, 및
전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance) 형성 장치를 수용하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부를 구비하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 44 항에 있어서,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는 배기 장치 및 압력유지장치를 구비하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 44 항에 있어서,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는
로드-잠금 챔버(load-locked chamber) 위치결정공정, 롤투롤 위치결정공정, 중 선택되는 위치결정공정방법과 연결되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
청구항 44 항에 있어서,
상기 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치 외각부는
대기압웨이퍼이송시스템, 진공웨이퍼이송시스템, 중 선택되는 위치결정공정방법과 연결되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치
탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및
전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하는 단계; 및
탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 포함하되,
상기 단계들은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 제어되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
탄소-포함 가스를 공급 받아 분출하는 단계; 및
전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하는 단계; 및
탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 단계; 를 포함하되,
상기 단계들은 무촉매 기판 성장 그래핀 제조 장치의 제어 장치로 제어되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
탄소-포함 가스가 수용되는 저장부, 및
탄소-포함 가스를 일정온도로 가열하는 가열부, 및
탄소-포함 가스를 분출하는 솔레노이드 분사 시스템을 포함하는 것; 을
특징으로 하는 가스 분출부
청구항 50 항에 있어서,
상기 솔레노이드 분사 시스템은
기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 하는 것; 을
특징으로 하는 가스 분출부
a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판층이 형성된 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판층의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판층상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 52 항 내지 청구항 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄소-포함 가스 공급은
기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포를 불균일하게 구성하여,
그래핀의 성장의 개시점과 방향을 제어하여, 그래핀의 큰 결정을 실현하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 52 항 내지 청구항 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄소-포함 가스 공급은
기판층의 특정 영역에 있어서, 탄소-포함 가스의 농도가 높도록 구성하여,
기판층의 특정 영역이 그래핀의 성장의 개시 위치가 되는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 52 항 내지 청구항 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 탄소-포함 가스 공급은 기판층에 있어서 탄소-포함 가스의 농도 분포 가운데, 상기 기판의 표면에 평행한 방향의 농도 분포를 불균일하게 함에 따라서, 상기 기판의 표면에 평행한 방향으로 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 52 항 내지 청구항 55 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판층상에 성장된 그래핀을 냉각하는 단계를 추가 포함하는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
청구항 52 항 내지 청구항 55 항 중 어느 한 항에 따른 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 제조방법
청구항 52 항 내지 청구항 55 항 중 어느 한 항에 따른 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자부품의 제조방법으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전자부품
a. 레지스트 마스크를 형성하는 단계, 및
b. 레지스트 마스크 상부 및 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비하고자 하는 위치에 기판층을 형성하는 단계, 및
c. 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법을 수행하는 단계, 및
d. 레지스트 마스크를 용해함으로써, 레지스트 마스크 및 그 표면에 형성된 기판층을 제거하고, 원하는 패턴과 형상을 가진 무촉매 기판 성장 그래핀을 구비하는 단계; 를
구비하는 것을 특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄화수소 라디칼(hydrocarbon radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄소를 포함하는 화합물 라디칼(radicals)의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 헤테로 에피 택셜 성장(heteroepitaxial growth) 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법
a. 기판 구비, 그 이후,
b. 탄소-포함 가스를 공급하고 전자 사이클로트론 공명 플라즈마 화학기상증착(Microwave Electron Cyclotron Resonance Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; ECR-CVD)을 수행하되,
c. 탄소를 포함하는 화합물의 분해물의 흡착(adsorb), 확산(diffuse) 및 기판의 표면 상에 핵으로 발생하게 되는 반 데르 발스 유형의 성장 타입으로, 촉매층을 구비하지 않은 상태로 기판상에 그래핀을 성장시키는 것; 을
특징으로 하는 무촉매 기판 성장 그래핀의 제조방법