KR20160134975A - Flexible graphene transparent gas sensor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 그래핀만으로 구성된 그래핀 투명 가스센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a graphene transparent gas sensor composed of only graphene and a method of manufacturing the same.
그래핀은 전기적, 기계적, 화학적 특성이 매우 안정적이고 뛰어날 뿐만 아니라 우수한 전도성 물질로서 실리콘보다 약 100배 빠르게 전자를 이동시키며 구리보다도 약 100배가량 더 많은 전류를 흐르게 할 수 있는 물질로서, 이의 제조 및 응용에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. Graphene is not only very stable and excellent in electrical, mechanical and chemical properties, but also an excellent conductive material that can move electrons about 100 times faster than silicon and can flow about 100 times more current than copper. Research on applications is actively being carried out.
하지만 그래핀은 그래핀 산화물 상태로 존재하기 때문에 이를 대량으로 환원시키는 방법에 대한 연구가 활발히 진행되고 있고, 현재까지 개발된 방법들은 화학적 박리법(Chemical exfoliation), 기계적 박리법(Mechanical exfoliation), 에피성장법(Epitaxial growth), 화학기상증착법(Chemical vapor deposition), 고온 어닐링법(high temperature thermal annealing) 등이 있다. 단일 및 이중으로 중첩된 환원된 그래핀 산화물(reduced graphene oxide; rGO) 박막은 반도체 물성을 나타내며, 이보다 약간 두께가 있는 rGO 필름은 반금속의 물성을 가진다. 또한, rGO 박막은 낮은 시트 저항성 및 높은 투명성을 가진다. 몇몇 rGO 박막은 그 반도체 물성을 이용하여 바이오 센서 내의 감응성 향상을 위한 일 구성요소로서 이용될 수 있다.However, since graphene exists in the state of graphene oxide, studies on reduction of the graphene in a large amount have been actively conducted. The methods developed so far include chemical exfoliation, mechanical exfoliation, Epitaxial growth, chemical vapor deposition, and high temperature thermal annealing. Single and double superimposed reduced graphene oxide (rGO) thin films exhibit semiconductor properties, while slightly thicker rGO films have semi-metallic properties. In addition, the rGO thin film has low sheet resistance and high transparency. Some rGO thin films can be used as a component for improving the sensitivity in the biosensor by utilizing their semiconductor properties.
한편, 가스 센서는 화학, 제약, 환경, 의료 등 광범위한 분야에서 사용되어 왔고 미래에는 더욱 많은 연구가 될 것으로 예측되고 있다. 또한, 환경보전 및 안전관리 등의 사회적 요청이 증가함으로써 가스 센서에 요구되는 성능 및 사양도 고도화되고 있다. 그러나 일반적으로 가스 센서는 특정 가스에 대한 선택성이 떨어질 뿐만 아니라, 높은 습도 및 강한 산성 또는 염기성 환경에서 감도가 떨어지는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하고 선택성이 우수한 가스 센서를 개발하기 위해 많은 연구가 진행 중이며, 최근의 일부 연구들은 그래핀-기반 가스 센서를 개발하고 있으나, 그래핀 산화물 기반 가스센서와 환원된 그래핀 산화물 기반 가스센스는 가스센서로 감도가 낮고, 가스와 반응 후 빠른 회복이 되지 않아 연속적인 가스 측정이 불가능한 문제가 있다. On the other hand, gas sensors have been used in a wide range of fields such as chemistry, pharmaceuticals, environment, and medical care, and more research is expected in the future. In addition, as the social demands such as environmental preservation and safety management are increased, the performance and specifications required for gas sensors are also advanced. In general, however, gas sensors not only have poor selectivity for certain gases, but also suffer from low sensitivity in high humidity and strong acid or basic environments. Many studies have been conducted to overcome these problems and to develop a gas sensor with excellent selectivity. Some recent studies have developed a graphene-based gas sensor, but a graphene oxide-based gas sensor and a reduced graphene oxide- Sense is a gas sensor that has low sensitivity and can not be recovered quickly after reaction with gas, so continuous gas measurement is impossible.
이와 관련된 선행문헌으로는 대한민국 출원특허 제10-2013-0007072(2013. 01.22. 출원)에 개시되어 있는 그래핀 산화물 및 환원된 그래핀 산화물을 포함하는 광섬유, 및 이를 포함하는 가스 센서의 제조 방법이 있다.
Prior art documents related thereto include an optical fiber including a graphene oxide and a reduced graphene oxide disclosed in Korean Patent Application No. 10-2013-0007072 (filed on Jan. 22, 2013), and a method of manufacturing a gas sensor including the optical fiber have.
따라서, 본 발명은 별도의 전극 구성없이 그래핀만으로 상온에서 구동가능하고 저농도의 기체상 가스를 신뢰성 있게 감지하며 빠른 회복으로 연속적으로 가스를 감지할 수 있는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서 및 이를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention provides a flexible graphene transparent gas sensor that can be driven at room temperature only by graphene without any separate electrode configuration, can reliably detect low-concentration gaseous-phase gas, and can continuously detect gas with rapid recovery, and a method of manufacturing the same .
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problem (s), and another problem (s) not mentioned can be understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 막대 형상의 한쌍의 그래핀이 평형하게 구비되되, 상기 한쌍의 그래핀의 장축 중앙에 그래핀이 형성되어 상기 평형하게 구비되는 한쌍의 그래핀을 연결하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서를 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method of connecting a pair of graphenes having a rod shape, the graphenes being formed at the center of the long axis of the pair of graphenes, A transparent gas sensor of flexible graphene is provided.
또한, 본 발명은 금속층 상부에 탄화수소 및 수소를 공급하여 그래핀을 제조하는 단계; 상기 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시키는 단계; 상기 금속층을 에칭시킨 후 상기 그래핀을 세척하는 단계; 및 상기 제조된 그래핀에서 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 단일층 그래핀의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing graphene by supplying hydrocarbon and hydrogen to an upper portion of a metal layer; Coating a polymer on the graphene; Etching the metal layer and then washing the graphene; And removing the polymer from the produced graphene.
또한, 본 발명은 금속층 상부에 그래핀을 제조한 후 상기 단일층 그래핀의 제조방법으로 제조되는 그래핀을 적층시켜 다층의 그래핀을 제조하는 단계; 상기 제조된 다층의 그래핀 상부에 포토리소그래피로 패터닝하는 단계; 상기 패터닝된 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시킨 후 금속층을 제거하는 단계; 및 상기 금속층이 제거된 그래핀을 투명 필름 상부에 부착시킨 후 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법을 제공한다.
The present invention also provides a method of manufacturing a single-layer graphene comprising the steps of: preparing a graphene layer on a metal layer; Patterning the prepared multilayer graphene on the top by photolithography; Coating a polymer on the patterned graphene and removing the metal layer; And attaching the graphene on which the metal layer has been removed to the top of the transparent film, and then removing the polymer. The present invention also provides a method of manufacturing a flexible graphene transparent gas sensor.
본 발명에 따르면, 별도의 전극 구성없이 그래핀 만으로 가스를 감지할 수 있고, 인가 전압으로 그래핀 자체가 발열되어 상온에서 구동가능하며, 낮은 농도의 가스를 신뢰성 있게 측정할 수 있고, 회복시간이 빨라 가스를 연속적으로 감지할 수 있다. According to the present invention, it is possible to detect gas with only graphene without a separate electrode configuration, and to generate graphene itself with an applied voltage, to be able to be driven at room temperature, to reliably measure a low concentration of gas, The gas can be continuously sensed quickly.
또한, 그래핀 가스센서를 투명하고 유연하게 제조할 수 있을 뿐 아니라, 구부러진 상태에서도 낮은 농도의 기체를 높은 신뢰도로 감지할 수 있다.
Further, not only can the graphen gas sensor be manufactured transparently and flexibly, but also it is possible to detect a low concentration of gas with high reliability even in a bent state.
도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 3의 (a)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 5 ppm 질소 가스에 대한 저항변화를 나타낸 그래프이다.
도 3의 (b)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 5 ppm 질소 가스에 대한 반응 정도를 나타낸 그래프이다.
도 3의 (c)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 감도를 나타낸 그래프이다.
도 3의 (d)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 반응 및 회복 정도를 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 가스센서의 온도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (a)는 패턴이 형성되지 않은 그래핀 가스센서의 온도 변화에 따른 저항 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (b)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 인가전압에 따른 감도를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (c)는 패턴이 형성되지 않은 그래핀 가스센서의 온도에 따른 감도를 나타낸 그래프이다.
도 5의 (d)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 인가전압에 따른 회복 시간을 나타낸 그래프이다.
도 5의 (e)는 패턴이 형성되지 않은 그래핀 가스센서의 온도에 따른 회복 시간을 나타낸 그래프이다.
도 6의 (a)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 질소 가스 농도에 따른 감도를 나타낸 그래프이다.
도 6의 (b)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 질소 농도에 따른 반응 정도를 나타낸 그래프이다.
도 6의 (c)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 습기가 존재하는 경우의 감도를 나타낸 그래프이다.
도 6의 (d)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 질소, 암모니아, 물, 에탄올 및 아세톤에 대한 감도를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 구부러짐에 따른 감도를 나타낸 그래프이다. 1 is a schematic diagram of a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention.
2 is a schematic view showing a manufacturing method of a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention.
FIG. 3 (a) is a graph showing a change in resistance of a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention to 5 ppm nitrogen gas with or without a pattern. FIG.
FIG. 3 (b) is a graph showing the degree of the reaction of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention to 5 ppm nitrogen gas depending on the presence or absence of the pattern.
FIG. 3 (c) is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with or without a pattern.
FIG. 3 (d) is a graph showing the reaction and recovery of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with or without a pattern.
FIG. 4 is a graph showing a change in temperature of a gas sensor according to the presence or absence of a pattern of a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention.
5 (a) is a graph showing a change in resistance of a graphen gas sensor having no pattern formed thereon according to a temperature change.
FIG. 5 (b) is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention according to the applied voltage.
5 (c) is a graph showing the sensitivity of the graphen gas sensor in which no pattern is formed according to temperature.
FIG. 5 (d) is a graph showing the recovery time according to the applied voltage of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention.
5 (e) is a graph showing the recovery time of the graphen gas sensor in which no pattern is formed according to the temperature.
6 (a) is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with respect to the nitrogen gas concentration.
6 (b) is a graph showing the degree of reaction of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with respect to nitrogen concentration.
FIG. 6C is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention when moisture is present. FIG.
6 (d) is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention to nitrogen, ammonia, water, ethanol and acetone.
FIG. 7 is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with respect to bending.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving it will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
본 발명은 막대 형상의 한쌍의 그래핀이 평형하게 구비되되, 상기 한쌍의 그래핀 장축 중앙에 그래핀이 형성되어 상기 평형하게 구비되는 한쌍의 그래핀을 연결하는 것을 특징으로 하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서를 제공한다.The present invention relates to a method of manufacturing a flexible graphene transparent gas barrier sheet, wherein a pair of rod-like graphenes are provided in a balanced manner, and graphenes are formed at the center of the long axis of the pair of graphenes, Sensor.
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서는 별도의 전극 구성없이 그래핀 만으로 가스를 감지할 수 있고, 인가 전압으로 그래핀 자체가 발열되어 상온에서 구동가능하며, 낮은 농도의 가스를 신뢰성 있게 측정할 수 있고, 회복시간이 빨라 가스를 연속적으로 감지할 수 있다. 또한, 그래핀 가스센서를 투명하고 유연하게 제조할 수 있을 뿐 아니라, 구부러진 상태에서도 낮은 농도의 가스를 높은 신뢰도로 감지할 수 있다. The flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention can detect gas with only graphene without a separate electrode configuration and can operate at room temperature by heating the graphene itself with an applied voltage and can reliably measure a low concentration of gas And the recovery time is fast so that the gas can be continuously detected. Further, not only can the graphene gas sensor be manufactured transparently and flexibly, but also it is possible to detect a low concentration of gas with high reliability even in a bent state.
도 1은 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서를 나타낸 모식도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서는 별도의 전극 구성없이 그래핀 만으로 구성되어 있으며, 막대 형상의 한쌍의 그래핀이 평형하게 구비되고, 평형하게 구비된 그래핀 사이에는 얇은 폭의 그래핀이 형성되어 'H' 형상으로 구성된다. 1 is a schematic view showing a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention. Referring to FIG. 1, the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention comprises only graphene without a separate electrode configuration, and a pair of bar-shaped graphenes are equilibrated, and between equilibrated graphenes A thin width of graphene is formed and is formed into an 'H' shape.
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서에서 상기 그래핀의 장축 중앙에 형성되는 그래핀의 폭은 2 ~ 10 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 그래핀의 폭이 2 ㎛ 미만인 경우에는 전압 인가시 얇은 폭으로 인해 그래핀이 끊어지는 문제가 있고, 10 ㎛를 초과하는 경우에는 낮은 농도의 기체를 측정할 수 없는 문제가 있다.
In the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention, the width of the graphene formed at the center of the long axis of the graphene is preferably 2 to 10 mu m. When the width of the graphene is less than 2 탆, there is a problem that the graphene breaks due to the thin width at the time of voltage application. When the width exceeds 10 탆, the gas having a low concentration can not be measured.
또한, 본 발명은 금속층 상부에 탄화수소 및 수소를 공급하여 그래핀을 제조하는 단계;The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: preparing graphene by supplying hydrocarbon and hydrogen to an upper portion of a metal layer;
상기 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시키는 단계;Coating a polymer on the graphene;
상기 금속층을 에칭시킨 후 상기 그래핀을 세척하는 단계; 및Etching the metal layer and then washing the graphene; And
상기 제조된 그래핀에서 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 단일층 그래핀의 제조방법을 제공한다.And removing the polymer from the prepared graphene.
이하, 본 발명에 따른 단일층 그래핀의 제조방법을 구체적으로 설명한다.
Hereinafter, a method for producing a single-layer graphene according to the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 단일층 그래핀의 제조방법은 금속층 상부에 탄화수소 및 수소를 공급하여 그래핀을 제조하는 단계를 포함한다. The method for producing a single-layer graphene according to the present invention includes the step of supplying graphene by supplying hydrocarbons and hydrogen onto the metal layer.
이때, 상기 금속층은 그래핀을 지지하는 역할을 하며, Cu, Ni, Pd, Ru, Ir 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금이고, 포일형태일 수 있다. At this time, the metal layer serves to support graphene and may be one or more kinds of alloys selected from the group consisting of Cu, Ni, Pd, Ru, Ir, and W, and may be in the form of a foil.
또한, 상기 금속층 상부의 그래핀은 탄화수소 및 수소를 공급하여 열화학기상증착법(TCVD)으로 600 ~ 1200 ℃로 가열하여 제조할 수 있다. 이때, 탄소와 수소와의 결합이 약한 C2H2, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile), 폴리메틸 메타클레이트(PMMA) 등을 사용하여 열화학기상증착법에서 사용되는 통상적인 가열온도보다 낮은 온도로도 그래핀을 형성시킬 수 있다. 상기 온도가 600 ℃ 미만인 경우에는 그래핀이 형성되지 않는 문제가 있고, 1200 ℃를 초과하는 경우에는 금속층이 녹는 문제가 있다.
In addition, the graphene on the metal layer may be prepared by supplying hydrocarbon and hydrogen and heating it to 600 to 1200 ° C by TCVD. At this time, by using a weak bonding of carbon and hydrogen, such as C 2 H 2 , polystyrene, polyacrylonitrile, and polymethylmethacrylate (PMMA), a conventional heating temperature Graphene can be formed at a lower temperature. When the temperature is less than 600 ° C, there is a problem that graphene is not formed. When the temperature exceeds 1200 ° C, there is a problem that the metal layer is melted.
다음으로, 본 발명에 따른 단일층 그래핀의 제조방법은 상기 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시키는 단계를 포함한다.Next, a method for producing a single-layer graphene according to the present invention includes coating a polymer on the graphene.
이때, 상기 폴리머는 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 또는 폴리카보네이트(polycarbonate)를 사용할 수 있고, 상기 폴리머는 스핀코팅 공정으로 그래핀의 일면에 코팅된다.
At this time, the polymer may be poly (methyl methacrylate) (PMMA) or polycarbonate, and the polymer is coated on one side of the graphene by a spin coating process.
본 발명에 따른 단일층 그래핀의 제조방법은 상기 금속층을 에칭시킨 후 상기 그래핀을 세척하는 단계를 포함한다. The method for manufacturing a single-layer graphene according to the present invention includes a step of washing the graphene after etching the metal layer.
상기 금속층의 에칭은 암모늄 펄설페이트(APS) 용액, FeCl3 용액, 과수-황산 및 과수-질산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 수행될 수 있다.The etching of the metal layer may be performed with one species selected from the group consisting of ammonium pearlsulfate (APS) solution, FeCl 3 solution, hydrous-sulfuric acid, and water-nitric acid.
또한, 상기 그래핀의 세척을 증류수 또는 탈이온수를 이용하여 수행될 수 있다.
Further, the graphene may be washed using distilled water or deionized water.
본 발명에 따른 단일층 그래핀의 제조방법은 상기 제조된 그래핀에서 폴리머를 제거하는 단계를 포함한다.The method of producing a monolayer graphene according to the present invention comprises removing the polymer from the graphene produced.
상기 폴리머의 에칭은 아세톤 또는 클로로포름으로 수행될 수 있다.
Etching of the polymer may be performed with acetone or chloroform.
또한, 본 발명은 금속층 상부에 그래핀을 제조한 후 금속층 상부에 탄화수소 및 수소를 공급하여 그래핀을 제조하는 단계; 상기 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시키는 단계; 상기 금속층을 에칭시킨 후 상기 그래핀을 세척하는 단계; 및 상기 제조된 그래핀에서 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 단일층 그래핀의 제조방법으로 제조되는 그래핀을 적층시켜 다층의 그래핀을 제조하는 단계;The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: preparing graphene on a metal layer; supplying hydrocarbons and hydrogen to the metal layer to produce graphene; Coating a polymer on the graphene; Etching the metal layer and then washing the graphene; And removing the polymer from the produced graphene to form a multi-layered graphene layer;
상기 제조된 다층의 그래핀 상부에 포토리소그래피로 패터닝하는 단계;Patterning the prepared multilayer graphene on the top by photolithography;
상기 패터닝된 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시킨 후 금속층을 제거하는 단계; 및Coating a polymer on the patterned graphene and removing the metal layer; And
상기 금속층이 제거된 그래핀을 투명 필름 상부에 부착시킨 후 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법을 제공한다.And attaching the graphene having the metal layer removed thereon to the top of the transparent film, and removing the polymer. The present invention also provides a method of manufacturing a flexible graphene transparent gas sensor.
도 2는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법을 나타낸 모식도이다. 이하, 도 2를 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.
2 is a schematic view showing a manufacturing method of a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to FIG.
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법은 금속층 상부에 그래핀을 제조한 후 금속층 상부에 탄화수소 및 수소를 공급하여 그래핀을 제조하는 단계; 상기 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시키는 단계; 상기 금속층을 에칭시킨 후 상기 그래핀을 세척하는 단계; 및 상기 제조된 그래핀에서 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 그래핀의 제조방법으로 제조되는 단일층 그래핀을 적층시켜 다층의 그래핀을 제조하는 단계를 포함한다.A method of fabricating a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention comprises the steps of: preparing graphene on a metal layer; supplying hydrocarbons and hydrogen on the metal layer to produce graphene; Coating a polymer on the graphene; Etching the metal layer and then washing the graphene; And removing the polymer from the produced graphene to form a multi-layered graphene by laminating single-layer graphene produced by the method of manufacturing graphene.
이때, 상기 그래핀은 단층으로 그래핀 가스센서를 제조할 수 있으나, 기계적 안정성 및 감지 신뢰성을 고려하여 3 ~ 5층으로 적층되는 것이 바람직하다. 상기 그래핀이 3층 미만으로 적층시켜 가스센서로 제조할 경우 인가전압에 의한 발열에 의해 기계적 안정성이 저하되어 막대 형상의 그래핀 사이에 형성되는 그래핀이 끊어지는 문제가 있고, 5층을 초과하여 적층되는 경우에는 기체 감지 성능이 저하되는 문제가 있다.
At this time, the graphene gas sensor can be manufactured as a single layer, but it is preferable that the graphene gas sensor is laminated in 3 to 5 layers in consideration of mechanical stability and sensing reliability. When the graphene is laminated to less than three layers and is manufactured with a gas sensor, there is a problem that the mechanical stability is lowered due to the heat generated by the applied voltage and the graphene formed between the bar-shaped grains is broken, There is a problem that the gas sensing performance is deteriorated.
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법은 상기 제조된 다층의 그래핀 상부에 포토리소그래피로 패터닝하는 단계를 포함한다.The method for fabricating a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention includes the step of patterning by photolithography on the prepared multi-layer graphene.
이때, 상기 제조된 다층의 그래핀 상부에 포토리소그래피로 패터닝하고 O2 플라스마로 6초 동안 처리될 수 있다. At this time, the multi-layered graphene layer may be patterned by photolithography and treated with O 2 plasma for 6 seconds.
또한, 포토리소그래피로 패터닝된 그래핀은 'H' 형상으로 제조되어 인가전압에 의해 기체를 감지할 수 있다.
In addition, the graphene patterned by photolithography is manufactured in an 'H' shape and can detect gas by an applied voltage.
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법은 상기 패터닝된 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시킨 후 금속층을 제거하는 단계를 포함한다. The method for fabricating a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention includes a step of coating a polymer on the patterned graphene and then removing the metal layer.
이때, 상기 폴리머는 PMMA 또는 폴리카보네이트를 사용할 수 있고, 금속층은 APS 용액, FeCl3 용액, 과수-황산 및 과수-질산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 제거될 수 있다.
At this time, the polymer may be PMMA or polycarbonate, and the metal layer may be removed as a member selected from the group consisting of APS solution, FeCl 3 solution, hydrous-sulfuric acid and water-nitric acid.
다음으로, 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법은 상기 금속층이 제거된 그래핀을 투명 필름 상부에 부착시킨 후 폴리머를 제거하는 단계를 포함한다. Next, a manufacturing method of a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention includes the step of attaching the graphene on which the metal layer is removed to the upper part of the transparent film, and then removing the polymer.
이때, 상기 투명 필름은 폴리이미드(PI), 아크릴(acryl), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에테르 술폰(polyether sulfone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종을 사용할 수 있다. At this time, the transparent film may be one selected from the group consisting of polyimide (PI), acryl, polycarbonate, polyethylene terephthalate, and polyether sulfone .
또한, 상기 폴리머는 아세톤 또는 클로로포름을 이용하여 제거될 수 있다.
In addition, the polymer may be removed using acetone or chloroform.
실시예 1: 단일층 그래핀의 제조Example 1: Preparation of single layer graphene
Cu 포일(순도 99.99%) 상부에 탄화수소(CH4)를 30 sccm, 수소(H2)를 3 sccm으로 공급하여 열화학기상증착법으로 1000 ℃에서 그래핀을 제조하였다. (CH 4 ) and hydrogen (H 2 ) were supplied at a rate of 3 sccm on the Cu foil (purity 99.99%), and the graphene was produced at 1000 ° C. by thermal chemical vapor deposition.
다음으로, 그래핀 상부에 PMMA를 스핀코팅으로 코팅시킨 후 Cu 포일 하부에 형성된 그래핀을 반응성 이온 에칭(RIE)으로 산소 플라즈마를 이용하여 제거한 후 Cu 포일을 APS 용액을 이용하여 에칭시키고 그래핀을 세척하였다. 마지막으로 그래핀 상부에 형성된 PMMA 폴리머를 아세톤으로 제거하여 단층의 그래핀을 제조하였다.
Next, PMMA was coated by spin coating on the top of the graphene, and then the graphene formed on the bottom of the Cu foil was removed by reactive ion etching (RIE) using oxygen plasma. Then, the Cu foil was etched using APS solution, And washed. Finally, the PMMA polymer formed on the graphene was removed with acetone to prepare a single layer of graphene.
실시예 2: 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조Example 2: Fabrication of flexible graphene transparent gas sensor
Cu 포일(순도 99.99%) 상부에 탄화수소(CH4)를 30 sccm, 수소(H2)를 3 sccm으로 공급하여 열화학기상증착법으로 1000 ℃에서 그래핀을 형성시킨 후 상기 실시예 1에서 제조된 그래핀을 그래핀 상부에 적층시켜 다층의 그래핀을 제조하였다. 상기 제조된 다층의 그래핀 상부에 포토리소그래피로 패터닝하고 O2 플라즈마로 처리한 후 패터닝된 그래핀 상부에 스핀코팅 공정으로 PMMA를 코팅시켰다. Cu 포일은 APS 용액으로 제거하고, Cu 포일층이 제거된 그래핀을 폴리이미드 투명 필름 상부에 부착시켰다. 그 후 아세톤 용액에 함침시켜 PMMA와 포토레지스터를 제거하여 플렉서블 그래핀 투명 가스센서를 제조하였다.
Hydrogen (CH 4 ) was supplied at 30 sccm and hydrogen (H 2 ) was supplied at 3 sccm on the Cu foil (purity 99.99%), and graphene was formed at 1000 ° C. by thermochemical vapor deposition. The pin was laminated on top of the graphene to prepare a multi-layered graphene. The prepared multi-layer graphenes were patterned by photolithography, treated with O 2 plasma, and then coated on top of the patterned graphene by spin coating. The Cu foil was removed with the APS solution, and the graphene with the Cu foil layer removed was attached on top of the polyimide transparent film. After that, impregnation with acetone solution was performed to remove PMMA and photoresist, thereby manufacturing a flexible graphene transparent gas sensor.
실험예 1: 패턴 유무에 따른 플렉서블 그래핀 가스센서의 저항변화, 반응 정도, 감도 및 회복 특성 분석EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 Analysis of Resistance Change, Reaction Accuracy, Sensitivity and Recovery Characteristics of Flexible Graphene Gas Sensor with and without Pattern
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 저항변화, 반응 정도 및 회복 특성을 분석하고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. The resistance change, reaction degree and recovery characteristics of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention were analyzed, and the results are shown in FIG.
도 3의 (a)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 5 ppm 질소 가스에 대한 저항변화를 나타낸 그래프이다. 도 3의 (a)에 나타난 바와 같이, 패턴이 존재하는 그래핀 가스센서에서는 1V, 10V, 30V에서는 저항 변화가 크게 나타나지 않았으나, 40V, 60V에서는 저항변화가 크게 나타나 질소가스를 감지할 수 있음을 알 수 있고, 패턴이 없는 그래핀 가스센서에서는 저항 변화가 거의 발생하지 않아 질소가스를 신뢰성 있게 감지하기 힘든 것을 알 수 있다. 또한, 패턴이 존재하지 않는 그래핀 가스센서의 경우 전압을 높여주면 파워소모가 커서 가스를 감지할 수 없음을 확인하였다.FIG. 3 (a) is a graph showing a change in resistance of a flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention to 5 ppm nitrogen gas with or without a pattern. FIG. As shown in FIG. 3 (a), in the graphen gas sensor in which the pattern exists, the resistance change was not large at 1 V, 10 V, and 30 V, but the resistance change was large at 40 V and 60 V, It can be seen that the resistance of the graphen gas sensor having no pattern is hardly changed and it is difficult to reliably detect the nitrogen gas. In the case of a graphene gas sensor in which no pattern exists, it is confirmed that the gas can not be detected because the power consumption is high when the voltage is increased.
도 3의 (b)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 5 ppm 질소 가스에 대한 반응 정도를 나타낸 그래프이다. 도 3의 (b)에 나타난 바와 같이, 패턴이 존재하는 그래핀 가스센서의 경우 30V를 초과하는 전압에서 반응이 크게 나타나므로, 낮은 농도의 질소 가스를 감지할 수 있음을 알 수 있고, 패턴이 존재하지 않은 그래핀 가스센서에서는 반응정도가 낮아 질소 가스가 힘든 것을 확인하였다. FIG. 3 (b) is a graph showing the degree of the reaction of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention to 5 ppm nitrogen gas depending on the presence or absence of the pattern. As shown in FIG. 3 (b), in the case of a graphen gas sensor in which a pattern exists, since a reaction occurs at a voltage exceeding 30 V, it can be seen that a low concentration of nitrogen gas can be detected, In the absence of a graphene gas sensor, it was confirmed that the nitrogen gas was difficult because of the low degree of reaction.
도 3의 (c)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 감도를 나타낸 그래프이다. 도 3의 (c)에 나타난 바와 같이, 패턴이 존재하는 그래핀 가스센서는 60V에서 측정횟수에 관계없이 반응이 일정하게 나타나 신뢰성 있게 가스를 감지할 수 있는 것을 알 수 있고, 패턴이 존재하지 않은 그래핀 가스센서에서는 측정횟수에 따라 감도 차이가 발생하므로 신뢰성 있게 질소가스를 검출할 수 없는 것을 알 수 있다. FIG. 3 (c) is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with or without a pattern. As shown in FIG. 3 (c), it can be seen that the graphen gas sensor in which the pattern is present can reliably detect the gas because the reaction is constant regardless of the number of times of measurement at 60 V, In the graphen gas sensor, sensitivity difference is generated according to the number of times of measurement, so that nitrogen gas can not be reliably detected.
도 3의 (d)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 반응 및 회복 정도를 나타낸 그래프이다. 도 3의 (d)에 나타난 바와 같이, 패턴이 존재하는 그래핀 가스센서는 전압이 증가함에 따라 감도가 향상되며, 회복 시간이 짧아지는 것을 알 수 있다.
FIG. 3 (d) is a graph showing the reaction and recovery of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with or without a pattern. As shown in (d) of FIG. 3, the sensitivity of the graphene gas sensor in which the pattern is present increases as the voltage increases, and the recovery time is shortened.
실험예 2: 패턴 유무에 따른 플렉서블 그래핀 가스센서의 온도 변화 분석Experimental Example 2: Analysis of temperature change of flexible graphene gas sensor according to presence or absence of pattern
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 패턴 유무에 따른 가스센서의 온도 변화를 분석하고, 그 결과를 도 4에 나타내었다.The temperature change of the gas sensor according to the presence or absence of the pattern of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention was analyzed, and the result is shown in FIG.
도 4에 나타난 바와 같이, 패턴이 존재하는 그래핀 가스센서는 전압이 증가함에 따라 온도가 급격하게 증가하는 것을 알 수 있고, 60V에서는 73.4 ℃의 온도를 나타내었다. 반면, 패턴이 존재하지 않는 그래핀 가스센서는 전압이 증가하여도 온도 변화가 나타나지 않았다.
As shown in FIG. 4, the graphene gas sensor having the pattern showed a sharp increase in temperature as the voltage increased, and showed a temperature of 73.4 ° C at 60V. On the other hand, the graphene gas sensor without the pattern did not show the temperature change even when the voltage increased.
실험예 3: 패턴 유무에 따른 플렉서블 그래핀 가스센서의 온도 또는 전압에 따른 저항 변화, 감도 및 회복 시간 분석Experimental Example 3: Analysis of resistance change, sensitivity and recovery time according to temperature or voltage of a flexible graphen gas sensor with or without a pattern
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서에서 패턴 유무에 따른 가스센서의 온도 또는 전압에 따른 저항 변화, 감도 및 회복 시간을 분석하고, 그 결과를 도 5에 나타내었다.In the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention, resistance change, sensitivity and recovery time according to temperature or voltage of a gas sensor according to presence or absence of a pattern were analyzed, and the results are shown in FIG.
도 5의 (a)는 패턴이 형성되지 않은 그래핀 가스센서의 온도 변화에 따른 저항 변화를 나타낸 그래프이다. 도 5의 (a)에 나타난 바와 같이, 온도가 증가할수록 감도는 향상되지만 가스를 측정하기 위해 온도가 가해져야 함을 알 수 있다. 5 (a) is a graph showing a change in resistance of a graphen gas sensor having no pattern formed thereon according to a temperature change. As shown in FIG. 5 (a), as the temperature increases, the sensitivity is improved, but the temperature must be applied to measure the gas.
또한, 패턴이 형성된 그래핀 가스센서에서 60V의 전압이 인가되었을 때의 질소 가스에 대한 감도가 패턴이 형성되지 않은 그래핀 가스센서를 180 ℃로 승온시켜 감지한 경우보다 우수한 것을 알 수 있다. In addition, the sensitivity to nitrogen gas when a voltage of 60 V was applied by the patterned graphene gas sensor is superior to the case where the patterned graphene gas sensor is heated to 180 DEG C to detect it.
도 5의 (b)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 인가전압에 따른 감도를 나타낸 그래프이다. 도 5의 (b)에 나타난 바와 같이, 전압이 증가할수록 저항 변화가 크게 나타난 감도가 우수한 것을 알 수 있다. FIG. 5 (b) is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention according to the applied voltage. As shown in FIG. 5 (b), it can be seen that the sensitivity exhibits a large change in resistance as the voltage increases.
도 5의 (c)는 패턴이 형성되지 않은 그래핀 가스센서의 온도에 따른 감도를 나타낸 그래프이다. 도 5의 (c)에 나타난 바와 같이, 온도에 따라 감도 변화를 일정하지 않은 것을 알 수 있고, 이는 질소 가스를 신뢰성 있게 감지할 수 없음을 나타낸다. 5 (c) is a graph showing the sensitivity of the graphen gas sensor in which no pattern is formed according to temperature. As shown in Fig. 5 (c), it can be seen that the sensitivity change is not constant depending on the temperature, which indicates that the nitrogen gas can not be reliably detected.
도 5의 (d)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 인가전압에 따른 회복 시간을 나타낸 그래프이다. 도 5의 (d)에 나타난 바와 같이, 전압이 증가할수록 회복 시간이 크게 짧아지는 것을 알 수 있다. FIG. 5 (d) is a graph showing the recovery time according to the applied voltage of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention. As shown in (d) of FIG. 5, it can be seen that the recovery time is greatly shortened as the voltage increases.
도 5의 (e)는 패턴이 형성되지 않은 그래핀 가스센서의 온도에 따른 회복 시간을 나타낸 그래프이다. 도 5의 (e)에 나타난 바와 같이, 온도가 증가할수록 회복시간이 줄어들었으나 60 ℃ 이상에서는 더 이상의 시간 감소가 발생하지 않았으며, 온도를 상승시켜도 패턴이 형성된 그래핀 가스센서보다 회복 시간이 긴 것을 알 수 있다.
5 (e) is a graph showing the recovery time of the graphen gas sensor in which no pattern is formed according to the temperature. As shown in FIG. 5 (e), although the recovery time was reduced as the temperature increased, no further time reduction occurred at temperatures higher than 60 ° C., and the recovery time was longer than that of the patterned graphene gas sensor .
실험예 4: 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 다양한 기체에 대한 감도 및 반응 정도 분석Experimental Example 4: Sensitivity and Response Analysis of Flexible Graphene Transparent Gas Sensor to Various Gases
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 질소, 암모니아, 물, 에탄올 및 아세톤에 대한 감도 및 반응 정도를 분석하고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.Sensitivity and reactivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention to nitrogen, ammonia, water, ethanol and acetone were analyzed and the results are shown in FIG.
도 6의 (a)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 질소 가스 농도에 따른 감도를 나타낸 그래프이다. 도 6의 (a)에 나타난 바와 같이, 질소 가스를 1 ~ 10 ppm인 농도까지 모두 감지할 수 있는 것을 알 수 있고, 10 ppm인 경우 감도가 가장 높았다. 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서는 질소 가스에 대해 60V의 전압을 인가하는 경우 6.87 ppb의 농도까지 감지할 수 있었다. 6 (a) is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with respect to the nitrogen gas concentration. As shown in FIG. 6 (a), it can be seen that the nitrogen gas can be detected to a concentration of 1 to 10 ppm, and when it is 10 ppm, the sensitivity is the highest. The flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention was able to detect a concentration of 6.87 ppb when a voltage of 60 V was applied to the nitrogen gas.
도 6의 (b)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 질소 농도에 따른 반응 정도를 나타낸 그래프이다. 도 6의 (b)에 나타난 바와 같이, 질소 농도가 증가함에 따라 그래핀 가스센서의 반응은 증가하였다. 6 (b) is a graph showing the degree of reaction of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention with respect to nitrogen concentration. As shown in Fig. 6 (b), the reaction of the graphen gas sensor increased with increasing nitrogen concentration.
도 6의 (c)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 습기가 존재하는 경우의 감도를 나타낸 그래프이다. 도 6의 (c)에 나타난 바와 같이, 습도가 50%인 경우에도 질소 가스에 대한 감도는 높은 것으로 나타나 습기가 존재하는 경우에도 질소 가스를 감지할 수 있음을 알 수 있다. FIG. 6C is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention when moisture is present. FIG. As shown in FIG. 6 (c), even when the humidity is 50%, the sensitivity to nitrogen gas is high, and it can be understood that nitrogen gas can be detected even when moisture is present.
도 6의 (d)는 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 질소, 암모니아, 물, 에탄올 및 아세톤에 대한 감도를 나타낸 그래프이다. 도 6의 (d)에 나타난 바와 같이, 5 ppm의 질소 가스에 대한 감도가 가장 높았으며, 50 ppm의 암모니아를 검출할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 습도 50%를 감지할 수 있었으며, 50 ppm의 에탄올뿐 아니라 아세톤도 검출 가능하였다.
6 (d) is a graph showing the sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention to nitrogen, ammonia, water, ethanol and acetone. As shown in FIG. 6 (d), the sensitivity to nitrogen gas of 5 ppm was the highest, and ammonia of 50 ppm could be detected. In addition, it was able to detect 50% of humidity, and it was possible to detect acetone as well as 50 ppm of ethanol.
실험예 5: 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 구부러짐에 따른 감도 분석EXPERIMENTAL EXAMPLE 5 Sensitivity Analysis According to Bending of Flexible Graphene Transparent Gas Sensor
본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 구부러짐에 따른 감도를 분석하고, 그 결과를 도 7에 나타내었다. The sensitivity of the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention was analyzed according to bending, and the results are shown in FIG.
도 7에 나타난 바와 같이, 60V의 인가전압에서 구부러진 그래핀 가스센서는 구부러지지 않은 경우와 거의 동일한 감도로 5 ppm의 질소 가스를 검출할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서는 구부러진 경우에도 가스를 용이하게 검출할 수 있는 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 7, it can be seen that the graphen gas sensor bent at an applied voltage of 60 V can detect nitrogen gas at 5 ppm with almost the same sensitivity as in the case where the sensor is not bent. Therefore, it can be seen that the flexible graphene transparent gas sensor according to the present invention can easily detect gas even when bent.
지금까지 본 발명에 따른 플렉서블 그래핀 투명 가스센서 및 이의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.Although specific embodiments of the flexible glazing transparent gas sensor and the method of manufacturing the same according to the present invention have been described so far, it is apparent that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is to be understood that the foregoing embodiments are illustrative and not restrictive in all respects and that the scope of the present invention is indicated by the appended claims rather than the foregoing description, It is intended that all changes and modifications derived from the equivalent concept be included within the scope of the present invention.
Claims (13)
Wherein a pair of bar-shaped graphenes are provided in a balanced manner, and a graphen is formed at the center of the long axis of the pair of graphenes to connect the pair of graphenes provided in a balanced manner.
상기 그래핀의 장축 중앙에 형성되는 그래핀의 폭은 2 ~ 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서.
The method according to claim 1,
Wherein a width of the graphene formed at the center of the long axis of the graphene is 2 to 10 mu m.
상기 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시키는 단계;
상기 금속층을 에칭시킨 후 상기 그래핀을 세척하는 단계; 및
상기 제조된 그래핀에서 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 단일층 그래핀의 제조방법.
Supplying hydrocarbons and hydrogen to the upper portion of the metal layer to produce graphene;
Coating a polymer on the graphene;
Etching the metal layer and then washing the graphene; And
And removing the polymer from the prepared graphene.
상기 금속층은 Cu, Ni, Pd, Ru, Ir 및 W로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 합금인 것을 특징으로 하는 단일층 그래핀의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the metal layer is one or more kinds of alloys selected from the group consisting of Cu, Ni, Pd, Ru, Ir and W.
상기 금속층 상부의 그래핀은 열화학기상증착법(TCVD)을 이용하여 600 ~ 1200 ℃에서 제조되는 것을 특징으로 하는 단일층 그래핀의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the graphene on the metal layer is manufactured at 600 to 1200 DEG C by thermochemical vapor deposition (TCVD).
상기 폴리머는 폴리(메틸메타크릴레이트)(PMMA) 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate)인 것을 특징으로 하는 단일층 그래핀의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the polymer is poly (methyl methacrylate) (PMMA) or polycarbonate.
상기 폴리머는 스핀코팅 공정으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 단일층 그래핀의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the polymer is coated by a spin coating process.
상기 금속층의 에칭은 암모늄 펄설페이트(APS) 용액, FeCl3 용액, 과수황산 및 과수질산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 수행되는 것을 특징으로 하는 단일층 그래핀의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the etching of the metal layer is performed with one selected from the group consisting of ammonium pearlsulfate (APS) solution, FeCl 3 solution, perhydrous sulfuric acid, and perchloric acid nitric acid.
상기 폴리머의 에칭은 아세톤 또는 클로로포름으로 수행되는 것을 특징으로 하는 단일층 그래핀의 제조방법.
The method of claim 3,
Wherein the etching of the polymer is performed with acetone or chloroform.
상기 제조된 다층의 그래핀 상부에 포토리소그래피로 패터닝하는 단계;
상기 패터닝된 그래핀 상부에 폴리머를 코팅시킨 후 금속층을 제거하는 단계; 및
상기 금속층이 제거된 그래핀을 투명 필름 상부에 부착시킨 후 폴리머를 제거하는 단계;를 포함하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법.
Forming graphene on the metal layer, and then laminating the graphene produced by the manufacturing method of claim 3 to produce a multi-layered graphene;
Patterning the prepared multilayer graphene on the top by photolithography;
Coating a polymer on the patterned graphene and removing the metal layer; And
And attaching the graphene having the metal layer removed thereon to an upper portion of the transparent film, and removing the polymer.
상기 그래핀은 'H' 형상으로 제조되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the graphene is produced in an 'H' shape.
상기 투명필름은 폴리이미드(PI), 아크릴(acryl), 폴리카보네이트(polycarbonate), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate), 폴리에테르 술폰(polyether sulfone)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종인 것을 특징으로 하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the transparent film is one selected from the group consisting of polyimide (PI), acryl, polycarbonate, polyethylene terephthalate, and polyether sulfone. A method of manufacturing a pinned transparent gas sensor.
상기 폴리머는 아세톤을 이용하여 제거되는 것을 특징으로 하는 플렉서블 그래핀 투명 가스센서의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the polymer is removed using acetone. ≪ RTI ID = 0.0 > 15. < / RTI >
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