KR20160104431A - 그래핀 성장 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 챔버; 상기 챔버 내부에 배치되고, 서셉터가 배치되며 밀폐 공간을 이루는 돔(dome); 상기 돔 내부에 배치되고, 상기 서셉터 방향으로 원료 기체를 공급하는 원료 공급부; 상기 돔을 가열하는 히터; 및 상기 챔버의 내부에 에어(air)를 공급하는 에어 공급부를 포함하고, 상기 챔버의 하부 영역에 에어 입구가 형성되고, 상기 챔버의 상부 영역에 에어 출구가 형성되는 그래핀 성장 장치를 제공한다.

Description

그래핀 성장 장치{APPARATUS FOR GROWING A GRAPHENE}
실시예는 그래핀 성장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 CVD(chemical vapor deposition) 방법으로 그래핀을 성장시키는 장치에 관한 것이다.
탄소 원자들로 구성된 저차원 나노 물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(carbon Nanotube), 그래핀(graphene), 흑연(graphite) 등이 존재한다. 즉, 탄소 원자들이 6 각형 모양의 배열을 이루면서 공 모양이 되면 0 차원 구조인 풀러렌, 1 차원적으로 말리면 탄소나노튜브, 2 차원상에서 원자 한 층으로 이루어지면 그래핀, 3 차원으로 쌓이면 흑연으로 구분을 할 수 있다.
그래핀은 전기적/기계적/화학적인 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐만 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 100 배 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 약 100배 가량 더 많은 전류를 흐르게 할 수 있는데, 흑연으로부터 그래핀을 분리하는 방법이 발견되면서 실험을 통하여 증명되었으며 현재까지 많은 연구가 진행되고 있다.
그래핀은 상대적으로 가벼운 원소인 탄소만으로 이루어져 1 차원 또는 2 차원 나노패턴을 가공하기가 매우 용이하다는 장점이 있으며, 이를 활용하면 반도체-도체 성질을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 탄소가 가지는 화학결합의 다양성을 이용해 센서, 메모리 등 광범위한 기능성 소자의 제작도 가능하다.
그래핀의 뛰어난 전기적/기계적/화학적 성질에도 불구하고 그 동안 대량 합성법이 개발되지 못했기 때문에 실제 적용 가능한 기술에 대한 연구는 매우 제한적이었다.
종래의 대량 합성법은 주로 흑연을 기계적으로 분쇄하여 용액 상에 분산시킨 후 자기조립 현상을 이용해 박막으로 만드는 것이었다. 비교적 저렴한 비용으로 합성이 가능하다는 장점이 있지만 수많은 그래핀 조각들이 서로 겹치면서 연결된 구조로 인해 전기적, 기계적 성질은 기대에 미치지 못했다.
그래핀은 디스플레이 분야 특히, 대표적인 투명전극인 인듐주석산화물(Indium TinOxide; ITO)의 대체물로 사용될 수 있다.
ITO는 디스플레이, 터치스크린, 태양전지 등에 광범위하게 응용되고 있지만 최근 인듐의 고갈로 인해 단가가 상승하면서 대체물질의 시급한 개발이 요구되어 왔다. 또한 깨어지기 쉬운 ITO의 특성으로 인해 접거나 휘거나 늘릴 수 있는 차세대 전자제품에의 응용이 큰 제약을 받아왔다.
그래핀은 뛰어난 신축성, 유연성 및 투명도를 동시에 가지면서도 상대적으로 간단한 방법으로 합성 및 패터닝이 가능하다는 장점을 가진다.
도 1은 종래의 그래핀 성장 장치를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 그래핀 성장 장치는, CVD(chemical vapor deposition) 방법으로 그래핀을 성장하는 장치이다.
그래핀 성장 장치(100)는 챔버(110) 내에 밀폐 공간을 이루는 돔(dome, 120)이 형성되고, 돔(120)의 내부에 그래핀의 성장을 위한 서셉터(130)가 배치될 수 있다. 돔(130)의 하부에는 히터(140)가 배치되어 챔버(110) 내부를 가열할 수 있고, 챔버(110)의 외부에는 에어 공급부(150)가 배치되어 챔버(110) 내부로 에어를 공급하고 챔버(110) 내부의 온도를 조절할 수 있다.
그러나, 종래의 그래핀 성장 장치(100)는 다음과 같은 문제점이 있다.
그래핀의 성장 중에 챔버(110) 내부는 800℃ 이상으로 승온되는데, 에어 공급부(150)에서 챔버(110)의 하부 영역에만 에어를 공급할 수 있으므로 돔(120)의 하부 영역의 냉각이 어렵다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 별도의 냉각 모듈을 사용하려는 시도가 있으나, 별도의 냉각 모듈을 사용한 급속 냉각의 경우 성장되는 그래핀의 두께가 불균일해지거나 크랙(crack)이 발생할 수 있다.
실시예는 그래핀 성장 장치에서 챔버 내부의 영역을 고루 냉각하고, 성장되는 그래핀의 품질이 우수한 그래핀 성장 장치를 제공하고자 한다.
실시예는 챔버; 상기 챔버 내부에 배치되고, 서셉터가 배치되며 밀폐 공간을 이루는 돔(dome); 상기 돔 내부에 배치되고, 상기 서셉터 방향으로 원료 기체를 공급하는 원료 공급부; 상기 돔을 가열하는 히터; 및 상기 챔버의 내부에 에어(air)를 공급하는 에어 공급부를 포함하고, 상기 챔버의 하부 영역에 에어 입구가 형성되고, 상기 챔버의 상부 영역에 에어 출구가 형성되는 그래핀 성장 장치를 제공한다.
에어 입구와 상기 에어 출구는 상기 돔을 사이에 두고 서로 마주보며 배치될 수 있다.
그래핀 성장 장치는 에어 공급부와 연결되고 상기 챔버 내부에 에어를 공급하는 에어 분사구를 더 포함하고, 상기 에어 분사구는 상기 에어의 분사 각도를 달리하는 제1 에어 분사구와 제2 에어 분사구를 포함할 수 있다.
그래핀 성장 장치는 제1 에어 분사구와 제2 에어 분사구에 각각 배치된 밸브들을 더 포함할 수 있다.
그래핀 성장 장치는 에어 공급부에서 상기 챔버로 공급되는 에어의 공급량을 조절하는 전력 제어부를 더 포함할 수 있다.
그래핀 성장 장치는 에어 공급부에서 상기 챔버로 공급되는 에어를 냉각하는 냉각수를 더 포함할 수 있다.
그래핀 성장 장치는 돔의 내부에 배치되는 냉각관을 더 포함할 수 있다.
그래핀 성장 장치는 돔의 외부 표면에 배치되는 냉각관을 더 포함할 수 있다.
냉각관의 내부에는 에어(air) 또는 냉각수가 흐를 수 있다.
돔은 석영(quartz)으로 이루어질 수 있다.
냉각관은 서스테인(sustain) 계열, 세라믹(ceramic) 계열 또는 그라파이트(graphite) 계열의 재료로 이루어질 수 있다.
실시예에 따른 그래핀 성장 장치는, CVD 공정으로 그래핀을 성장시킬 때 챔버와 돔을 냉각시키는 공정에서 에어가 챔버 하부 좌측의 입구를 통하여 공급되고 상부 우측의 출구를 통하여 배출되어 챔버 내부의 전 영역에서 냉각이 이루어질 수 있다.
따라서, 별도의 냉각 모듈을 사용하지 않고도 챔버의 내부의 냉각 속도(cooling speed)를 5℃/초 이상으로 유지할 수 있어서 서셉터 상에서 성장되는 그래핀의 두께가 균일하고 크랙의 발생이 방지될 수 있다.
도 1은 종래의 그래핀 성장 장치를 나타낸 도면이고,
도 2는 그래핀 성장 장치의 제1 실시예를 나타낸 도면이고,
도 3은 그래핀 성장 장치에 공급되는 에어의 부피와 온도의 변화를 나타낸 그래프이고,
도 4는 그래핀 성장 장치의 제2 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이고,
도 5는 그래핀 성장 장치의 제3 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이고,
도 6은 그래핀 성장 장치의 제4 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이고,
도 7은 그래핀 성장 장치의 제5 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이고,
도 8은 그래핀 성장 장치의 제6 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
실시예에 따른 그래핀 성장 장치는 CVD(화학 기상 증착) 방법으로 그래핀을 성장시킬 수 있고, 특히 챔버의 하부에서 에어를 공급하고 하부에서 에어를 배기하여 돔으로부터 열을 원활하게 배출하여, 챔버와 돔의 냉각 속도를 빠르게 할 수 있다.
도 2는 그래핀 성장 장치의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 그래핀 성장 장치(200)는 CVD(chemical vapor deposition) 방법으로 그래핀을 성장하는 장치이다.
그래핀 성장 장치(200)는 챔버(210) 내에 밀폐 공간을 이루고 석영(quartz)로 이루어지는 돔(dome)이 형성되고, 돔의 내부에 서셉터(230)가 배치되고, 서셉터(230) 상에 박막(thin film) 형상의 그래핀(g)이 성장될 수 있다.
상세히 설명하면 다음과 같다.
돔은 상부 돔(220a)과 하부 돔(220b)을 포함하는데, 챔버(210)의 내부에는 하부 히터(240a, 240b)가 구비된다.
챔버(210)는 상,하부가 개방된 원통 형상, 즉 원형의 띠 형태로 제작된다. 그러나, 이에 한정되지 않고 다각형의 통 형상으로 제작될 수도 있고, 챔버 몸체(215)는 챔버(210) 내의 반응 공간의 측벽면 역할을 한다.
상부 돔(220a)은 챔버 몸체(215)의 상부 커버가 될 수 있고, 상부 돔(220a)은 돔의 하부 영역, 즉 돔의 가장자리 영역이 챔버 몸체(215)의 상부면에 부착되어 반응 공간의 상부 영역을 밀폐시킨다. 이때, 상부돔(220a)은 탈착 가능하게 챔버 몸체(215)에 부착될 수 있다.
하부 돔(220b)은 챔버 몸체(215)의 하부 커버가 될 수 있다. 하부 돔(220b)은 챔버 몸체(215)의 하부면에 부착되어 반응 공간의 하부 영역을 밀폐시킨다.
서셉터(230)의 하부에는 서섭터(230)에 접속되어 반응 공간 외측으로 연장된 구동축(235)과, 구동축(235)을 승강 및 회전시키는 구동 장치(238)이 배치될 수 있다.
서셉터(230)는 판(plate) 형상으로 제작되며, 열 전도성이 우수한 물질로 제작된다. 또한, 서셉터(230)에는 적어도 하나의 기판 안치 영역이 마련된다.
서셉터(230)의 상에는 원료 공급부가 배치되는데, 원료 공급부는 헤드와 노즐을 포함하여 이루어지고, 노즐을 통하여 서셉터 상부의 측면에서 원료 기체 등이 공급될 수 있다.
챔버(210)의 외부에는 에어 공급부(air blower, 250)가 배치되어 챔버(210) 내부로 에어를 공급하고 챔버(210) 내부의 온도를 조절할 수 있다.
하부 히터(240a, 240b)는 각각 상부 돔(220a)과 하부 돔(220b)의 외부에 마련되어 반응 공간에 복사열사열을 공급할 수 있다.
하나의 하부 히터(240a)는 다른 하부 히터(240b)보다 아래에 배치될 수 있다. 하부 히터(240a)는 도시된 바와 같이 수평으로 마련된 지지부(241)와, 지지부(241)의 외측으로부터 상측으로 연장되며 복수의 홀이 마련된 측면부(242)와, 측면부(242)에 삽입된 복수의 램프 (243)와, 지지부(241)의 하측에 마련되어 램프(243)의 각도를 조절하는 조절부(244)를 포함할 수 있되, 이에 한정하지는 않는다.상부 돔(220a)과 하부 돔(220b) 내부의 반응 공간은 상부 영역(a)과 하부 영역(b)으로 나뉠 수 있다.
상술한 반응 공간으로 반응 기체를 공급하기 위한 원료 공급부는 헤드를 통하여 주입된 반응 기체를 샤워 헤드 등의 형태의 분사구를 통하여 서셉터 방향으로 공급한다.
분사구는 서셉터 방향으로 복수 개가 구비되어, 헤드를 통하여 공급된 반응 기체는 분사구를 통하여 서셉터(230) 전 표면에 균일하게 분사될 수 있다.
에어 공급부(250)는 챔버(210)의 하부에 대응하는 위치에 배치되고, 에어 공급부(250)로부터 에어가 공급되는 영역의 챔버(201)에 입구가 형성될 수 있다. 그리고, 챔버(210)의 상부에는 출구가 형성되어, 에어 공급부(250)로부터 입구를 통하여 주입된 에어(air)를 배출할 수 있다.
챔버(210)의 하부에 형성된 입구와는 반대로 출구는 챔버(210)의 상부에 형성될 수 있고, 또한 입구와 출구는 수직 방향 뿐만 아니라 수평 방향으로도 반대 방향에 형성될 수 있다.
도 2에서 입구가 챔버(210)의 우측에 형성되고 입구는 챔버(210)의 좌측에 형성될 수 있다. 상술한 입구와 출구는 각각 '에어 입구'와 '에어 출구'라고 할 수 있으며, 수평 방향에서는 상술한 돔(220)을 사이에 두고 배치될 수 있다.
실시예에 따른 그래핀 성장 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
하부 히터(240a, 240b)를 가열하여 챔버(210) 내부를 800℃ 이상으로 승온하는데, 공정 가스로 수소(H2)나 아르곤(Ar) 또는 이들의 혼합 기체가 챔버(210) 내부로 주입될 수 있다. 그리고, 수소 기체를 이용하여 어닐링(annealing) 공정을 진행할 수 있는데, 어닐링 공정을 통하여 챔버(210) 내부의 온도를 서서히 낮추어서 재료의 경도와 강도를 낮출 수 있다.
그리고, 공정 초기에서 챔버(210) 내부의 온도를 낮출 때는 반응 영역의 하부 만을 냉각시킬 수 있고, 도 7 및 도 8에 도시된 냉각관(225b, 228b)의 내부에 에어나 냉각수가 흐를 수 있는데, 만약 반응 영역의 상부가 냉각되면 서셉터의 온도가 하강하여 히터의 효율이 감소될 수 있다.
그리고, 메탄(CH4) 들을 챔버(210) 내부로 공급하여 금속 촉매(metal catalyst)를 탄소 성분에 확산(diffusion)시킬 수 있는데, 이때 금속 촉매로는 구리(Cu) 또는 니켈(Ni) 등이 사용될 수 있다.
그리고, 챔버(210) 내의 온도를 내리며 금속 등에 침투된 탄소(carbon)을 outdiffusion 등의 방법으로 제거할 수 있다.
이때, 800℃ 이상의 온도로 승온된 챔버(210) 내부의 열을 빼기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이 에어 공급기(250)로부터 에어(air)를 챔버(210) 내부로 공급할 수 있는데 이러한 냉각 공정이 제조되는 그래핀의 품질에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는데, 상술한 그래핀 성장 장치에서는 챔버(210)의 내부의 냉각 속도(cooling speed)를 5℃/초(second) 이상으로 유지할 수 있으며, 10℃/초(second) 이하로 유지할 수 있다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 하부 좌측의 입구를 통하여 공급된 에어가 상부 우측의 출구를 통하여 배출되므로, 챔버(210) 내부의 전 영역에서 냉각이 이루어질 수 있다.
즉, 도 7과 도 8에 도시된 냉각관(225a, 225b, 228a, 228b)의 내부에 에어나 냉각수가 흐를 수 있는데, 만약 반응 영역의 상부와 하부가 고루 냉각될 수 있고, 냉각 속도(cooling speed)가 5℃/초(second) 내지 10℃/초(second) 이하로 유지되어 금속 촉매(Metal Catalyst)의 기공 수축으로 탄소(Carbon)가 Out-diffusion 되면서 그래핀이 성장될 수 있다.
냉각 속도가 너무 드리면 탄소가 충분히 빠져나오지 못하고 기공이 막히게 되어 그래핀이 많이 형성되지 않거나 불균일해지게 되고, 냉각 속도가 너무 빠르면 성장된 그래핀에 크랙이 생기거나 표면의 빠른 수축으로 탄소가 충분히 빠져 나오지 못할 수 있다.도 3은 그래핀 성장 장치에 공급되는 에어의 부피와 온도의 변화를 나타낸 그래프이다.
도시된 바와 같이 챔버에 공급되는 에어의 부피(Va)는 시간이 갈수록 증가하나 에어의 온도(Ta)는 시간이 갈수록 감소할 수 있다.
도 4는 그래핀 성장 장치의 제2 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이다. 도 2의 그래핀 성장 장치와 동일하되, 에어 공급부와 인접한 영역에서 도시된 형상만이 상이할 수 있다.
에어 공급부(250)와 연결되어 에어 분사구가 배치되는데, 에어 분사구는 제1 에어 분사구(255a)와 제2 에어 분사구(255b)를 포함하여 이루어질 수 있으며, 제1 에어 분사구(255a)와 제2 에어 분사구(255b)는 에어(air)의 분사 각도를 달리할 수 있다.
그리고, 제1 에어 분사구(255a)와 제2 에어 분사구(255b)는 에어 공급부(250)와 에어 공급관(251)을 통하여 연결되며 에어를 공급받을 수 있고, 제1 에어 분사구(255a)와 제2 에어 분사구(255b)에는 각각 밸브(256a, 256b)들이 배치될 수 있다.
도 4에서 예를 들어 챔버(210)의 제1 에어 분사구(255a) 내의 밸브(256a)를 오픈(open)하면, 챔버(210)의 상부 방향으로 에어가 공급되어 챔버(210)의 상부 영역이 더 냉각될 수 있으며, 챔버(210)의 제2 에어 분사구(255b) 내의 밸브(256b)를 오픈(open)하면, 챔버(210)의 하부 방향으로 에어가 공급되어 챔버(210)의 하부 영역이 더 냉각될 수 있다.
도 5는 그래핀 성장 장치의 제3 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이다.
도 2의 그래핀 성장 장치와 동일하되, 에어 공급부(250)에 전력 제어부(power)가 구비되어 에어 공급부(250)에서 챔버(210)로 에어(air)를 공급하는 속도를 조절할 수 있다.
즉, 전력 제어부(power)가 도 3에 도시된 바와 같이 챔버(210)에 공급되는 에어의 부피(Va)를 조절하여, 챔버(210) 내부의 냉각 속도를 조절할 수 있다.
도 6은 그래핀 성장 장치의 제4 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이고, 도 2의 그래핀 성장 장치와 동일하되, 에어 공급부와 인접하여 냉각수(water)가 배치되고 있다.
즉, 에어 공급부(250)에서 공급되는 에어의 온도를 냉각수(water)를 통하여 조절할 수 있고, 냉각수에 의하여 온도가 낮추어진 에어가 챔버(210) 내부로 공급되어 챔버(210) 내부와 돔 내부의 온도를 냉각시킬 수 있다.
도 7은 그래핀 성장 장치의 제5 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이다. 본 실시예에 따른 그래핀 성장 장치는 도 2의 그래핀 성장 장치와 동일하되, 챔버(210) 내부의 상부 돔(220a)에 냉각관(225a)이 배치되어, 냉각관(225a) 내부를 흐르는 냉각수(water)의 작용에 의하여 상부 돔(220a)을 직접 냉각시킬 수 있다.
또한, 챔버(210) 내부의 하부 돔(220b)에 냉각관(225b)이 배치되어, 냉각관(225b) 내부를 흐르는 냉각수(water)의 작용에 의하여 하부 돔(220b)을 직접 냉각시킬 수 있다.
냉각관(225)은 도시되지는 않았으나 챔버(210)의 외부로부터 냉각수를 유입받을 수도 있으며, 냉각수(water)가 석영(quartz) 등으로 이루어진 상부 돔(220a)과 직접 접촉하여 상부 돔(220a) 내부 영역을 신속히 냉각시킬 수 있다.도 8은 그래핀 성장 장치의 제6 실시예의 에어 공급부를 나타낸 도면이다.
본 실시예에 따른 그래핀 성장 장치는 도 2의 그래핀 성장 장치와 동일하되, 챔버(210) 내부의 상부 돔(220a)의 둘레에 냉각관(228a)이 배치되어, 냉각관(228a) 내부를 흐르는 냉각수(water)의 작용에 의하여 상부 돔(220a)을 직접 냉각시킬 수 있다.
또한, 챔버(210) 내부의 하부 돔(220b)의 둘레에 냉각관(228b)이 배치되어, 냉각관(228b) 내부를 흐르는 냉각수(water)의 작용에 의하여 하부 돔(220b)을 직접 냉각시킬 수 있다.
냉각관(225)은 도시되지는 않았으나 챔버(210)의 외부로부터 냉각수를 유입받을 수도 있으며, 냉각수(water)가 석영(quartz) 등으로 이루어진 상부 돔(220a)의 표면에 접촉하여 상부 돔(220a)으로부터 열 방출을 촉진하여 상부 돔(220a) 내부 영역을 신속히 냉각시킬 수 있다.
도 7과 도 8에 도시된 실시예에서는 상부 돔(220a)의 내부 또는 표면에 냉각관(225, 228)을 배치하여, 냉각수의 흐름에 의하여 상부 돔(220a)을 직접 냉각시킬 수 있다. 이때, 냉각관(225, 228)은 고온에 견딜 수 있는 재료, 예를 들면 서스테인(sustain) 계열이나 세라믹(ceramic) 계열 또는 그라파이트(graphite) 계열로 이루어질 수 있고, 냉각관(225, 228)의 내부에는 냉각수(water) 외에 에어(air)가 흐를 수도 있다.
상술한 그래핀 성장 장치는, CVD 공정으로 그래핀을 성장시킬 때 챔버와 돔의 승온 공정에서는 에어 공급부를 오프(off)하여 작동하고, 챔버와 돔을 냉각시키는 공정에서 에어가 챔버 하부 좌측의 입구를 통하여 공급되고 상부 우측의 출구를 통하여 배출되어 챔버 내부의 전 영역에서 냉각이 이루어질 수 있으므로, 별도의 냉각 모듈을 사용하지 않고도 챔버의 내부의 냉각 속도(cooling speed)를 5℃/초 이상, 특히 10℃/초 정도로 유지할 수 있어서 서셉터 상에서 성장되는 그래핀의 두께가 균일하고 크랙의 발생이 방지될 수 있다.
또한, 에어 공급부에서 공급되는 에어를 분사 각도를 달리하는 제1 에어 분사구와 제2 에어 분사구를 통하여 챔버의 다른 영역으로 공급할 수 있고, 전력 제어부와 냉각수의 작용으로 챔버에 공급되는 냉각수나 에어의 양이나 온도를 조절할 수 있다.
상술한 그래핀 성장 장치에서 성장된 그래핀은 두께가 균일하게 크랙이 발생하지 않으므로 품질이 우수하며, OLED(Organic light emitting device) 등의 디스플레이 분야의 재료 특히, 투명전극인 인듐주석산화물(Indium TinOxide; ITO)의 대체물로 사용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100, 200: 그래핀 성장 장치 110, 210: 챔버
120: 돔 130, 230: 서셉터
140: 히터 150, 250: 에어 공급부
215: 챔버 몸체 220a: 상부 돔
220b: 하부 돔
225a, 225b, 228a, 228b: 냉각관
235: 구동축 238: 구동 장치
240a, 240b: 하부 히터 241: 지지부
242: 측면부 243: 램프
244: 조절부
251: 에어 공급관 255a: 제1 에어 분사구
255b: 제2 에어 분사구 256a, 256b: 밸브

Claims (11)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 배치되고, 서셉터가 배치되며 밀폐 공간을 이루는 돔(dome);
    상기 돔 내부에 배치되고, 상기 서셉터 방향으로 원료 기체를 공급하는 원료 공급부;
    상기 돔을 가열하는 히터; 및
    상기 챔버의 내부에 에어(air)를 공급하는 에어 공급부를 포함하고,
    상기 챔버의 하부 영역에 에어 입구가 형성되고, 상기 챔버의 상부 영역에 에어 출구가 형성되는 그래핀 성장 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 에어 입구와 상기 에어 출구는 상기 돔을 사이에 두고 서로 마주보며 배치되는 그래핀 성장 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 에어 공급부와 연결되고 상기 챔버 내부에 에어를 공급하는 에어 분사구를 더 포함하고, 상기 에어 분사구는 상기 에어의 분사 각도를 달리하는 제1 에어 분사구와 제2 에어 분사구를 포함하는 그래핀 성장 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 에어 분사구와 제2 에어 분사구에 각각 배치된 밸브들을 더 포함하는 그래핀 성장 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 에어 공급부에서 상기 챔버로 공급되는 에어의 공급량을 조절하는 전력 제어부를 더 포함하는 그래핀 성장 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 에어 공급부에서 상기 챔버로 공급되는 에어를 냉각하는 냉각수를 더 포함하는 그래핀 성장 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 돔의 내부에 배치되는 냉각관을 더 포함하는 그래핀 성장 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 돔의 외부 표면에 배치되는 냉각관을 더 포함하는 그래핀 성장 장치.
  9. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 냉각관의 내부에는 에어(air) 또는 냉각수가 흐르는 그래핀 성장 장치.
  10. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 돔은 석영(quartz)으로 이루어지는 그래핀 성장 장치.
  11. 제7 항 또는 제8 항에 있어서,
    상기 냉각관은 서스테인(sustain) 계열, 세라믹(ceramic) 계열 또는 그라파이트(graphite) 계열의 재료로 이루어지는 그래핀 성장 장치.
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