KR20170003507A - Method for forming stacked graphene pattern - Google Patents

Method for forming stacked graphene pattern Download PDF

Info

Publication number
KR20170003507A
KR20170003507A KR1020160179974A KR20160179974A KR20170003507A KR 20170003507 A KR20170003507 A KR 20170003507A KR 1020160179974 A KR1020160179974 A KR 1020160179974A KR 20160179974 A KR20160179974 A KR 20160179974A KR 20170003507 A KR20170003507 A KR 20170003507A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graphene
pattern
thin film
metal thin
layer
Prior art date
Application number
KR1020160179974A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101772011B1 (en
Inventor
정종완
박재현
Original Assignee
세종대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세종대학교산학협력단 filed Critical 세종대학교산학협력단
Publication of KR20170003507A publication Critical patent/KR20170003507A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101772011B1 publication Critical patent/KR101772011B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0026Apparatus for manufacturing conducting or semi-conducting layers, e.g. deposition of metal
    • C01B31/0453
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182Graphene
    • C01B32/184Preparation
    • C01B32/186Preparation by chemical vapour deposition [CVD]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Abstract

The present invention relates to a method for forming a stacked graphene pattern. The method for forming a stacked graphene pattern includes the steps of: forming a metal thin film pattern; forming a graphene pattern on a base substrate; and forming the stacked graphene pattern by alternatively forming the metal thin film pattern, depositing a graphene layer on the metal thin film pattern, and evaporating the metal thin film pattern two or more times. The present invention can form the graphene pattern with a desirable shape.

Description

그래핀 적층 패턴 형성 방법{METHOD FOR FORMING STACKED GRAPHENE PATTERN}[0001] METHOD FOR FORMING STACKED GRAPHENE PATTERN [0002]

본원은, 그래핀의 적층 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a laminated pattern of graphene.

그래핀(graphene)은 탄소 원자들이 2 차원으로 결합되어 구성된 물질이며, 흑연과 달리 단층 내지 수 층으로 얇게 형성되어 있는 특징을 가진다. 이러한 그래핀은 유연하고 전기 전도도가 매우 높으며 투명하기 때문에, 투명하고 휘어지는 전극의 재료로서 사용하거나 전자 소자에서 전자 수송층과 같은 전자 전송 물질로서 활용하려는 연구가 진행되고 있다.Graphene is a material composed of two-dimensional bonds of carbon atoms, and unlike graphite, it is thinly formed into a single layer or several layers. Since such graphene is flexible and has a very high electrical conductivity and is transparent, studies are underway to use it as a material for a transparent and bent electrode or as an electron transfer material such as an electron transport layer in an electronic device.

그래핀은 빠른 전자이동도와 긴 평균 자유행로를 가진다. 상온에서 그래핀의 최대 전자이동도는 200,000 cm/Vs로서 실리콘보다 100 배 내지 200 배 빨라 고성능 반도체 소재로서 활용도가 매우 높다. 이는 그래핀의 경우 전자가 움직일 때 방해를 주는 산란 정도가 매우 작기 때문이며, 이로 인해 긴 평균 자유행로를 가지게 된다. 따라서 저항이 매우 낮은 구리보다도 35% 이상 낮은 저항값을 나타낸다.Graphene has fast electron mobility and long average free path. At room temperature, the maximum electron mobility of graphene is 200,000 cm / Vs, which is 100 to 200 times faster than silicon, which is very useful as a high-performance semiconductor material. This is because graphene has a very small scattering disturbance when electrons move, which leads to a long average free path. Therefore, it exhibits a resistance value lower by 35% than copper having a very low resistance.

그래핀은 특히 태양 전지 또는 광검출기와 같이 빛을 받아 이를 전기로 전환하는 광기전력 원리를 이용하는 전자 소자의 전자 수송층 및 투명 전극으로서도 크게 주목 받고 있다. 전자 소자의 투명 전극으로는 ITO 등이 널리 사용되고 있으나, 주재료의 가격 상승 및 고갈 가능성으로 인하여 제조비용이 높아지고 있으며, 유연성이 없기 때문에 휘어지는 소자에 적용하기 곤란한 점이 있다.Graphene has attracted considerable attention as an electron transport layer and a transparent electrode of an electronic device using a photovoltaic power principle that receives light and converts it into electricity, such as a solar cell or a photodetector. ITO and the like are widely used as transparent electrodes of electronic devices. However, due to the increase in price of main materials and the possibility of depletion, manufacturing costs are increasing, and since they are not flexible, they are difficult to apply to bent devices.

그래핀을 소자 제조 등에 실제로 응용하기 위해서는 그래핀을 이용하여 패턴을 형성할 필요성이 있다. 이러한 그래핀의 패턴 제조와 관련하여, "그라핀 필름 및 패턴 제조 방법 (대한민국 공개특허 제2013-0027195호)" 등의 연구가 있었다.In order to actually apply graphene to device manufacturing or the like, it is necessary to form a pattern using graphene. Regarding the production of such a pattern of graphene, there have been studies such as "a process for producing a graphene film and a pattern (Korea Patent Publication No. 2013-0027195) ".

그러나, 기존에는 일반적으로 그래핀 층을 형성한 다음, 마스크를 상기 그래핀 층 위에 형성한 뒤, 습식 혹은 건식 식각(wet and dry etching) 공정을 적용하여 마스크의 패턴을 따라 그래핀 패턴을 형성하고, 이후 마스크를 제거하여 최종적으로 그래핀 패턴을 얻는 등의 방법이 사용되었다.However, conventionally, a graphene layer is generally formed, a mask is formed on the graphene layer, a wet or dry etching process is applied to form a graphene pattern along the pattern of the mask , And then a mask is finally removed to obtain a graphene pattern.

그러나, 이러한 그래핀 패턴 형성 방법은 여러 복잡한 단계를 필요로 하기 때문에 비용이 많이 들고, 패턴 형성 과정에서 그래핀 자체의 특성도 열화될 가능성이 높으며, 재현성 확보도 어려우므로 고성능 그라핀 패턴을 형성하는 데에는 한계가 있었다. 또한, 일정한 두께의 그래핀을 성장시키는 기술 및 원하는 부분에만 일정량의 그래핀을 식각하는 기술 역시 아직 개발되지 못하였으므로, 두께 및 모양을 정밀하게 제어할 수 있는 그래핀 패턴 형성 기술의 개발이 요구되는 실정이다.However, since the method of forming such a graphene pattern requires many complicated steps, it is expensive and has a high possibility of deteriorating the characteristics of the graphene itself in the pattern formation process, and it is difficult to obtain reproducibility, so that a high performance graphene pattern is formed There was a limit. In addition, a technique of growing a graphene having a constant thickness and a technique of etching a predetermined amount of graphene to a desired portion have not been developed yet. Therefore, development of a graphene pattern forming technique capable of precisely controlling thickness and shape is required It is true.

본원은, 기재 상의 원하는 부분에 원하는 두께의 그래핀 층을 적층하여 원하는 형태의 그래핀 패턴을 형성할 수 있는 그래핀 적층 패턴 형성 방법을 제공하고자 한다.The present invention aims to provide a method of forming a graphene laminate pattern capable of forming a graphene pattern of a desired shape by laminating a desired thickness of a graphene layer on a desired portion of the substrate.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 제 1 측면에 따르면, 기재 상에 금속 박막 패턴을 형성하는 것; 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착함과 동시에 상기 금속 박막 패턴을 증발시켜, 상기 기재 상에 그래핀 패턴을 형성하는 것; 및, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것 및 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것을 교번하여 수행함으로써 그래핀의 적층 패턴을 형성하는 것을 포함하는, 그래핀 적층 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a metal thin film pattern on a substrate; Depositing a graphene layer on the metal thin film pattern and evaporating the metal thin film pattern to form a graphene pattern on the substrate; And forming the metal thin film pattern and depositing the graphene layer on the metal thin film pattern alternately to form a laminate pattern of graphene. have.

본원의 일 구현예에 의하면, 그래핀을 기재 상의 원하는 부분에 원하는 두께로 적층하여 원하는 형태의 그래핀 패턴을 형성할 수 있다. 또한, 본원의 일 구현예에 의하면 그래핀 패턴의 적층 두께를 부분적으로 조절할 수 있으며, 종래의 다층 그래핀이 1 층에서 수 층 혹은 수십 층의 그래핀이 불규칙하게 적층되어 있는 것과 달리, 조절 가능한 층수 및 조절 가능한 두께를 가지는 그래핀 적층 패턴을 제조할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, graphene can be laminated to a desired portion of a substrate to a desired thickness to form a desired graphene pattern. In addition, according to one embodiment of the present invention, the layer thickness of the graphene pattern can be partially controlled, and unlike the conventional multi-layer graphene having several layers or several tens of layers of irregularly stacked layers from one layer, A graphene laminated pattern having a number of layers and an adjustable thickness can be produced.

도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 그래핀 적층 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2a 내지 도 2d는, 본원의 일 구현예에 따른 그래핀의 적층 방법의 각 단계를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3e는, 본원의 일 구현예에 따른 그래핀 적층 패턴 형성 방법의 각 단계를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4는, 본원의 비교예에 따른 단층 그래핀의 TEM(투과전자현미경) 회절 패턴 분석 결과를 나타낸 이미지이다.
도 5는, 본원의 일 실시예에 따라 적층된 그래핀의 TEM 회절 패턴 분석 결과를 나타낸 이미지이다.
도 6은, 본원의 일 실시예에 따라 부분적으로 적층된 그래핀의 광학 이미지이다.
도 7a 및 도 7b는, 각각 본원의 비교예에 따른 단층 그래핀 및 본원의 일 실시예에 따른 적층된 그래핀의 라만 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 것이다.
도 8은, 본원의 일 실시예에 따라 적층된 그래핀의 투과도를 측정하여 나타낸 것이다.
도 9는, 본원의 일 실시예에 따른 그래핀 적층 패턴의 광학 현미경 이미지이다.
도 10a는, 본원의 일 구현예에 따른 체크 형태의 그래핀 적층 패턴 형성 방법의 모식도이다.
도 10b 및 도 10c는, 본원의 일 실시예에 따른 체크 형태의 그래핀 적층 패턴의 광학 현미경 이미지이다.
도 10d는, 본원의 일 실시예에 따라 적층된 체크 패턴 그래핀의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 11은, 본원의 일 구현예에 있어서, 그래핀 패턴을 위한 그래핀 적층 성장 방법의 모식도이다.
도 12a 내지 도 12e는, 본원의 일 실시예에 있어서, 각각 1 층 내지 5 층으로 적층된 그래핀 패턴의 TEM 이미지이다.
1 is a flowchart for explaining a method of forming a graphene laminated pattern according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views for explaining respective steps of a graphening method according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 3A to 3E are schematic views for explaining each step of the method for forming a graphene laminated pattern according to an embodiment of the present invention. FIG.
4 is an image showing the TEM (transmission electron microscopic) diffraction pattern analysis result of the single-layer graphene according to the comparative example of the present application.
5 is an image showing the result of analysis of a TEM diffraction pattern of graphene deposited according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is an optical image of a partially stacked graphene according to one embodiment of the invention.
FIGS. 7A and 7B show Raman spectrum analysis results of the single-layer graphene according to the comparative example of the present invention and the stacked graphene according to one embodiment of the present invention, respectively.
8 is a graph showing the transmittance of laminated graphene measured according to an embodiment of the present invention.
9 is an optical microscope image of a graphene laminated pattern according to an embodiment of the present invention.
10A is a schematic view of a check pattern graphene laminate pattern forming method according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 10B and 10C are optical microscope images of a check patterned graphene laminated pattern according to an embodiment of the present invention. FIG.
10D shows a Raman spectrum of check pattern graphene stacked according to one embodiment of the present invention.
11 is a schematic diagram of a graphene lamination growth method for a graphene pattern in one embodiment of the present invention.
12A to 12E are TEM images of a graphene pattern laminated from one to five layers, respectively, in one embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예 및 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, embodiments and examples of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments and examples described herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. As used herein, the terms "about," " substantially, "and the like are used herein to refer to or approximate the numerical value of manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the mentioned disclosure.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 “~ 하는 단계” 또는 “~의 단계”는 “~를 위한 단계”를 의미하지 않는다.The term " step " or " step of ~ " as used throughout the specification does not imply " step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

본원 명세서 전체에서, "그래핀"이라는 용어는 복수개의 탄소 원자들이 서로 공유 결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성한 것을 의미하는 것으로서, 상기 공유 결합으로 연결된 탄소 원자들은 기본 반복 단위로서 6 원환을 형성하나, 5 원환 및/또는 7 원환을 더 포함하는 것도 가능하다.  따라서, 상기 그래핀이 형성하는 시트는 서로 공유 결합된 탄소 원자들의 단일층으로서 보일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.  상기 그래핀이 형성하는 시트는 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5 원환 및/또는 7 원환의 함량에 따라 달라질 수 있다.  또한, 상기 그래핀이 형성하는 시트가 단일층으로 이루어진 경우, 이들이 서로 적층되어 복수층을 형성할 수 있으며, 상기 그래핀 시트의 측면 말단부는 수소 원자로 포화될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. Throughout this specification, the term "graphene " means that a plurality of carbon atoms are linked together by a covalent bond to form a polycyclic aromatic molecule, wherein the carbon atoms linked by the covalent bond are 6-membered rings A 5-membered ring, and / or a 7-membered ring. Thus, the sheet formed by the graphene may be viewed as a single layer of carbon atoms covalently bonded to each other, but may not be limited thereto. The sheet formed by the graphene may have various structures, and the structure may vary depending on the content of the 5-membered ring and / or the 7-membered ring which may be contained in the graphene. When the sheet formed by the graphene is a single layer, they may be laminated to form a plurality of layers, and the side end portion of the graphene sheet may be saturated with hydrogen atoms, but the present invention is not limited thereto.

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원은 이에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention are described in detail, but the present invention is not limited thereto.

본원의 제 1 측면에 따르면, 기재 상에 금속 박막 패턴을 형성하는 것; 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착함과 동시에 상기 금속 박막 패턴을 증발시켜, 상기 기재 상에 그래핀 패턴을 형성하는 것; 및, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것 및 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것을 교번하여 수행함으로써 그래핀의 적층 패턴을 형성하는 것을 포함하는, 그래핀 적층 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a metal thin film pattern on a substrate; Depositing a graphene layer on the metal thin film pattern and evaporating the metal thin film pattern to form a graphene pattern on the substrate; And forming the metal thin film pattern and depositing the graphene layer on the metal thin film pattern alternately to form a laminate pattern of graphene. have.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것은 단일층의 그래핀 층을 증착하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 단일층의 그래핀 층을 증착하는 것은 구리(Cu)를 포함하는 금속 박막 패턴을 이용하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. For example, depositing a graphene layer on the metallic thin film pattern may be, but not limited to, depositing a single layer of graphene layer. For example, the deposition of the single-layer graphene layer may be performed using a metal thin film pattern including copper (Cu), but the present invention is not limited thereto.

구리를 상기 금속 박막 패턴에 포함하여 그래핀 층을 형성할 경우, 상기 금속 박막 패턴 상에 단일층의 그래핀이 균일하게 형성되기 때문에, 증착되는 그래핀의 층 수를 정밀하게 제어할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 본원에 의하여 적층된 그래핀은 AB 적층(AB stacking)에 의하여 안정적으로 겹쳐 균일하게 적층된 그래핀 층을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 AB 적층(AB stacking)이란, 당업계에 일반적으로 알려져 있는 복수층 그래핀의 구조를 의미하는 것이다.When a graphene layer is formed by incorporating copper into the metal thin film pattern, since a single layer of graphene is uniformly formed on the metal thin film pattern, the number of graphene layers deposited can be precisely controlled, But may not be limited thereto. For example, the graphenes stacked herein may include, but are not limited to, graphene layers that are stably stacked and uniformly stacked by AB stacking. The AB stacking refers to a structure of a plurality of layers of graphenes generally known in the art.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴은, 당업계에서 일반적으로 사용되는 패터닝 방법을 제한 없이 사용하여 형성될 수 있다.For example, the metal thin film pattern can be formed by using a patterning method commonly used in the art without limitation.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것은, 일부분에 구멍이 뚫려 있는 섀도우 마스크를 이용하여 기재를 일부만 제외하고 가린 후 금속을 증착함으로써, 상기 섀도우 마스크의 구멍이 뚫려 있는 부분에 해당하는 기재 상에만 선택적으로 금속을 증착하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것은 리소그래피 방법을 이용하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 리소그래피 방법은, 금속 박막을 먼저 증착하고 리소그래피를 한 후, 상기 금속 박막을 건식 식각 또는 습식 식각하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, to form the metal thin film pattern, a shadow mask in which a hole is partially formed is used to exclude a part of the substrate, and then a metal is evaporated to form a metal thin film pattern, But may also be, but not limited to, selectively depositing metal. For example, the metal thin film pattern may be formed using a lithography method, but the present invention is not limited thereto. For example, the lithographic method may include, but is not limited to, first and then lithographically depositing a metal thin film, followed by dry etching or wet etching the metal thin film.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것 및 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것을 서로 교대로 2 회 이상 수행하여 그래핀의 적층 패턴을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것 및 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것을 서로 교대로 수 회 내지 수십 회 이상 수행하여 그래핀의 적층 패턴을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. For example, the metal thin film pattern and the deposition of the graphene layer on the metal thin film pattern may be alternately performed two or more times to form a laminated pattern of graphene, but the present invention is not limited thereto have. For example, the metal thin film pattern and the deposition of the graphene layer on the metal thin film pattern may be alternately performed several times to several tens of times to form a laminate pattern of graphene. However, .

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것 및 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것을 2 회 내지 100 회, 2 회 내지 80 회, 2 회 내지 60 회, 2 회 내지 40 회, 2 회 내지 20 회, 2 회 내지 10 회, 2 회 내지 5 회, 10 회 내지 100회, 20 회 내지 100 회, 40 회 내지 100 회, 60 회 내지 100 회, 또는 80 회 내지 100 회 수행하여 그래핀의 적층 패턴을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. For example, the formation of the metal thin film pattern and the deposition of the graphene layer on the metal thin film pattern may be performed twice to 100 times, 2 times to 80 times, 2 times to 60 times, 2 times to 40 times, 2 to 20 times, 2 to 10 times, 2 to 5 times, 10 to 100 times, 20 to 100 times, 40 to 100 times, 60 to 100 times, or 80 to 100 times A laminated pattern of graphenes may be formed, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것 및 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것을 서로 교대로 2 회 이상 수행하여 적층된 그래핀 패턴은 단일층의 그래핀이 수 층, 수십 층, 내지 수백 층 이상 적층된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, when the metal thin film pattern is formed and the graphene layer is deposited on the metal thin film pattern alternately two or more times, a single layer of graphene is stacked in layers of several tens, Layer, or several hundred layers or more, but may not be limited thereto.

예를 들어, 본원의 그래핀의 적층 패턴 형성 방법은, 기재 상에 그래핀 층을 형성하는 단계; 상기 그래핀 층 상에 금속 박막을 형성하는 단계; 및 상기 금속 박막 상에 그래핀 층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 금속 박막 상에 그래핀 층을 형성하는 단계에서 상기 금속 박막이 증발되는 것인, 그래핀의 적층 방법을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 박막이 증발됨으로써 상기 기재 상에 형성된 그래핀 층과 상기 금속 박막 상에 형성되는 그래핀 층이 서로 접촉되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the method for forming a laminated pattern of graphenes of the present application includes the steps of: forming a graphene layer on a substrate; Forming a metal thin film on the graphene layer; And forming a graphene layer on the metal thin film. In the step of forming the graphene layer on the metal thin film, the metal thin film is evaporated. However, , But may not be limited thereto. For example, the graphene layer formed on the substrate and the graphene layer formed on the metal thin film may be in contact with each other due to evaporation of the metal thin film, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 상기 기재는, 상기 기재 상에 형성된 그래핀을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the substrate may include, but is not limited to, graphene formed on the substrate.

도 1은 본원의 제 1 측면에 따른 그래핀 적층 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이며, 도 2a 내지 도 2d 는 본원의 일 구현예에 따른 그래핀의 적층 방법을 설명하기 위한 단면도이다. FIG. 1 is a flow chart for explaining a method of forming a graphene laminate pattern according to a first aspect of the present invention, and FIGS. 2 (a) to 2 (d) are sectional views for explaining a method of laminating graphene according to an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3e는 본원의 일 구현예에 따른 그래핀 적층 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 개략도이다. 3A to 3E are schematic views for explaining a method of forming a graphene laminated pattern according to an embodiment of the present invention.

이하에서는, 도 2a 내지 도 2d 및 도 3a 내지 도 3e를 참조하여 본원의 일 구현예에 따른 그래핀의 적층 방법에 대하여 상세히 설명하나, 본원은 이에 제한되지 않을 수 있다.Hereinafter, a method of laminating graphene according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2D and FIGS. 3A to 3E, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 그래핀의 적층 방법은, 기재(110) 상에 금속 촉매층(130)을 형성하고 (도 2a), 상기 금속 촉매층(130) 상에 그래핀 층(150)을 형성하고 (도 2b), 상기 그래핀 층(150) 상에 금속 박막(170)을 형성하고 (도 2c), 이후 상기 금속 박막(170) 상에 그래핀 층을 형성함으로써 상기 금속 박막(170)을 증발시켜 상기 금속 촉매층(130) 상에 형성된 기존의 그래핀 층과 새로이 형성된 그래핀 층이 적층되어 그래핀 적층체(190)를 형성 할 수 있다 (도 2d).According to an embodiment of the present invention, the method of laminating the graphene layer includes forming a metal catalyst layer 130 on the substrate 110 (see FIG. 2A), forming a graphene layer 150 on the metal catalyst layer 130 A metal thin film 170 is formed on the graphene layer 150 and then a graphene layer is formed on the metal thin film 170 to form the metal thin film 170, The conventional graphene layer formed on the metal catalyst layer 130 and the newly formed graphene layer may be laminated to form the graphene laminate 190 (FIG. 2D).

예를 들어, 상기 그래핀 층(150) 상의 상기 금속 박막(170)을 패턴 형태로 형성함으로써, 이후 상기 금속 박막(170) 상에 형성된 그래핀 층(170)이 상기 금속 박막(170)의 패턴과 동일한 패턴으로 형성되도록 할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, by forming the metal thin film 170 on the graphene layer 150 in the form of a pattern, the graphene layer 170 formed on the metal thin film 170 may be patterned But the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 본원의 그래핀 적층 패턴 형성 방법은, 단층 그래핀(152)를 형성하고 (도 3a), 상기 단층 그래핀 상에 금속 박막 패턴(172)를 형성하고 (도 3b), 상기 금속 박막 패턴(172) 상에 그래핀 층을 증착함으로써 상기 금속 박막 패턴을 증발시켜, 상기 단층 그래핀(152) 상에 그래핀을 적층하여 2 층 그래핀(154)를 형성하고 (도 3c), 다시 금속 박막 패턴(172)를 형성하고 (도 3d), 상기 금속 박막 패턴(172) 상에 그래핀 층을 증착함으로써 상기 금속 박막 패턴을 증발시켜, 단층 그래핀(152), 적층된 2층 그래핀(154) 및 적층된 3층 그래핀(165)을 포함하는 그래핀 패턴을 형성 (도 3e)하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the method of forming a graphene laminate pattern of the present invention includes the steps of forming a single-layer graphene 152 (FIG. 3A), forming a metallic thin film pattern 172 on the single- , The metallic thin film pattern is evaporated by depositing a graphene layer on the metallic thin film pattern 172, and graphenes are stacked on the single-layer graphene 152 to form a two-layer graphene 154 The metal thin film pattern 172 is evaporated by evaporating a graphene layer on the metal thin film pattern 172 to form the single layer graphene 152, (FIG. 3E), which includes a two-layer graphene 154 and a stacked three-layer graphene 165 (FIG. 3E).

본원의 일 구현예에 따르면, 본원의 그래핀 적층 패턴이 체크 형태로 형성되는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present disclosure, the graphene laminate pattern of the present invention may be formed in a check pattern, but the present invention is not limited thereto.

도 10a는 상기 체크 형태의 그래핀 적층 패턴의 형성 과정을 나타내는 모식도이고, 도 11은 그래핀 적층 패턴을 형성하기 위한 그래핀 성장 과정을 나타내는 모식도이다.FIG. 10A is a schematic view showing a process of forming a check pattern of the graphene laminate pattern, and FIG. 11 is a schematic view showing a graphene pattern process of forming a graphene pattern.

상기 체크 형태의 그래핀 적층 패턴 형성 방법은, 예를 들어, 금속 기재 상에 CVD 등을 이용하여 1 층의 그래핀을 성장한 후, 체크 패턴을 형성하기 위해 수평으로 금속 박막을 증착하고[도 10a의 (a)], 다시 CVD를 이용하여 그래핀을 성장하여 2 층의 수평 그래핀 패턴을 형성하고[도 10a의 (b)], 다시 수직 패턴으로 구리를 증착하고[도 10a의 (c)], 다시 CVD를 이용하여 그래핀을 성장[도 10a의 (d)]하는 과정을 교번하여 수행함으로써 체크 형태의 그래핀 적층 패턴을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In the check patterned graphene laminate pattern forming method, for example, a single layer of graphene is grown on a metal substrate by CVD or the like, and then a metal thin film is deposited horizontally to form a check pattern (A) in FIG. 10A), graphene is grown again using CVD to form a two-layered horizontal graphene pattern (FIG. 10A) , And the process of growing the graphene again using CVD (FIG. 10A (d)) may be alternatively performed to form the check patterned graphene laminate pattern, but the present invention is not limited thereto.

또한, 그래핀 적층 패턴 형성 방법은, 예를 들어, 금속 기재 상에 1 차로 그래핀을 성장시키고[도 11의 (a)], 그래핀이 성장된 금속 기재 상에 열증착 등과 같은 방법을 사용하여 금속 박막을 증착시키고[도 11의 (b)], 2 차로 그래핀을 성장시키기 위해 상기 금속 박막이 증착된 기재 상에 CVD 등의 방법으로 그래핀을 증착시켜[도 11의 (c)] 그래핀 적층 패턴을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The graphene laminate pattern forming method is a method in which graphene is firstly grown on a metal substrate (Fig. 11 (a)), and a method such as thermal evaporation is applied on a metal substrate on which graphene is grown (FIG. 11 (b)). In order to grow graphene in a second order, graphene is deposited on the substrate on which the metal thin film is deposited by CVD or the like (FIG. 11 (c) A graphene laminate pattern may be formed, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 그래핀 적층 패턴 형성 방법은, 상기 기재 상에 서로 상이한 형상을 가지는 그래핀 패턴들이 적층되어 형성되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the graphene laminate pattern forming method may include, but is not limited to, forming graphene patterns having different shapes from each other on the substrate.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴을 형성하는 것 및 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것을 교대로 수행할 경우, 서로 상이한 금속 박막 패턴이 사용되면, 먼저 형성된 금속 박막 패턴과 다음으로 형성된 금속 박막 패턴이 겹치는 부분은 다층의 그래핀이 적층되며, 겹치지 않는 부분은 단층의 그래핀이 증착되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, when the metal thin film pattern is formed and the graphene layer is deposited on the metal thin film pattern, if different metal thin film patterns are used, The overlapping portions of the metal thin film patterns may be multilayer graphenes, and the non-overlapping portions may be single layer graphenes, but the present invention is not limited thereto.

상기 그래핀 패턴은 그 종류 또는 모양에 제한되지 않으며, 예를 들어, 본원의 그래핀 적층 패턴 형성 방법에 의하여, 크고 작은 그래핀 메쉬(mesh) 또는 그래핀 격자(grating)를 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 격자는 광학 필터로서 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The graphene pattern is not limited to its type or shape. For example, a graphene mesh or a graphene can be formed by a method of forming a graphene laminate pattern according to the present invention, But may not be limited thereto. For example, the graphene grating may be used as an optical filter, but may not be limited thereto.

예를 들어, 본원의 그래핀 적층 패턴 형성 방법은, 상기 기재 상에 서로 동일한 형상을 가지는 그래핀 패턴을 적층하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 기재 상에 서로 동일한 형상을 가지는 그래핀 패턴을 적층하여 그래핀 적층 패턴을 형성할 경우, 상기 그래핀 패턴의 적층 횟수를 조절함으로써, 원하는 패턴, 원하는 그래핀 층 수, 및 원하는 그래핀 두께를 가지는 그래핀 패턴을 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the method of forming a graphene laminate pattern of the present invention may include, but not limited to, laminating graphene patterns having the same shape on the substrate. For example, in the case of forming a graphene laminate pattern by laminating graphene patterns having the same shape on the substrate, by adjusting the number of lamination of the graphene patterns, the desired pattern, the desired number of graphene layers, A graphene pattern having a graphene thickness can be formed, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴은 원자층증착(atomic layer deposition; ALD), 스퍼터링(sputtering), 열증착(thermal evaporation), 전자빔 증착(e-beam evaporation), 분자빔 증착(molecular beam epitaxy; MBE), 펄스레이저증착(pulsed laser deposition; PLD), 화학기상증착(chemical vapour deposition; CVD), 졸-겔(sol-gel) 방법, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the metal thin film pattern may be formed by atomic layer deposition (ALD), sputtering, thermal evaporation, e-beam evaporation, molecular beam epitaxy (MBE) ), Pulsed laser deposition (PLD), chemical vapor deposition (CVD), sol-gel methods, and combinations thereof. But may not be limited thereto.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것은, 당업계에서 그래핀 성장을 위하여 통상적으로 사용하는 방법을 특별히 제한 없이 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, PMMA 등의 유기물을 상기 금속 박막 패턴 상에 코팅한 뒤, 수소를 포함하는 분위기에서 어닐링하여 그래핀을 성장시키는 방법을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the deposition of the graphene layer on the metal thin film pattern can be performed by using a method commonly used for graphen growth in the art without any particular limitation. For example, the method may include, but is not limited to, a method of coating an organic material such as PMMA on the metal thin film pattern, and then annealing in an atmosphere containing hydrogen to grow graphene.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착하는 것은 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법에 의해 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the deposition of the graphene layer on the metal thin film pattern may be performed by a chemical vapor deposition (CVD) method, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 화학기상증착 방법은 고온 화학기상증착(rapid thermal chemical vapor deposition; RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(inductively coupled plasma-chemical vapor deposition; ICP-CVD), 저압 화학기상증착(low pressure chemical vapor deposition; LPCVD), 상압 화학기상증착(atmospheric pressure chemical vapor deposition; APCVD), 금속 유기화학기상증착(metal organic chemical vapor deposition; MOCVD), 플라즈마 화학기상증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 방법을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the chemical vapor deposition process is performed by rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD), inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), plasma-enhanced chemical vapor deposition vapor deposition (PECVD), combinations thereof, and the like, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 화학기상증착 방법은 약 300℃ 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the chemical vapor deposition method may be performed at a temperature ranging from about 300 ° C to about 2,000 ° C, but is not limited thereto.

예를 들어, 상기 화학기상증착 방법은 약 300℃ 내지 약 2,000℃, 약 500℃ 내지 약 2,000℃, 약 800℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,000℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,500℃ 내지 약 2,000℃, 약 300℃ 내지 약 1,500℃, 약 300℃ 내지 약 1,000℃, 약 300℃ 내지 약 800℃, 약 800℃ 내지 약 1,300℃, 또는 약 800℃ 내지 약 1,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the chemical vapor deposition process may be performed at a temperature of from about 300 ° C to about 2,000 ° C, from about 500 ° C to about 2,000 ° C, from about 800 ° C to about 2,000 ° C, from about 1,000 ° C to about 2,000 ° C, About 300 ° C to about 1,500 ° C, about 300 ° C to about 1,000 ° C, about 300 ° C to about 800 ° C, about 800 ° C to about 1,300 ° C, or about 800 ° C to about 1,000 ° C, But may not be limited thereto.

예를 들어, 상기 그래핀 층을 증착하는 것은 상기 금속 박막 패턴 상에 탄소 소스를 포함하는 반응 가스 및 열을 제공하여 반응시키는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 소스는, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 톨루엔, 알코올, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소 소스를 기상으로 공급하면서 약 300℃ 내지 약 2,000℃의 온도로 열처리하면 상기 탄소 소스에 존재하는 탄소 성분들이 결합하여 6각형의 판상 구조를 형성하면서 그래핀 층이 성장되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리는 약 300℃ 내지 약 2,000℃, 약 500℃ 내지 약 2,000℃, 약 700℃ 내지 약 2,000℃, 약 900℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,200℃ 내지 약 2,000℃, 약 1,500℃ 내지 약 2,000℃, 약 300℃ 내지 약 1,500℃, 약 300℃ 내지 약 1,200℃, 약 300℃ 내지 약 900℃, 또는 약 300℃ 내지 약 500℃의 온도에서 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, depositing the graphene layer may include, but is not limited to, providing and reacting a reaction gas and heat comprising a carbon source on the metal thin film pattern. For example, the carbon source can be selected from the group consisting of carbon monoxide, carbon dioxide, methane, ethane, ethylene, ethanol, acetylene, propane, butane, butadiene, pentane, pentene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, benzene, But it is not limited thereto. For example, when the carbon source is heat-treated at a temperature of about 300 ° C. to about 2,000 ° C. while supplying the gaseous phase, carbon components present in the carbon source are combined to form a hexagonal plate-like structure, But may not be limited thereto. For example, the heat treatment may be performed at a temperature of about 300 캜 to about 2,000 캜, about 500 캜 to about 2,000 캜, about 700 캜 to about 2,000 캜, about 900 캜 to about 2,000 캜, But is not limited to, performing at temperatures of from about 2,000 DEG C to about 300 DEG C to about 1,500 DEG C, from about 300 DEG C to about 1,200 DEG C, from about 300 DEG C to about 900 DEG C, or from about 300 DEG C to about 500 DEG C .

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 형성하는 것은 상압, 저압, 또는 진공 하에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상압 조건 하에서 상기 그래핀 층을 성장시키는 공정을 수행하는 경우, 헬륨 등을 캐리어 가스로 사용함으로써 고온에서 무거운 아르곤과의 충돌에 의해 야기되는 그래핀의 손상을 최소화할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상압 조건 하에서 상기 공정을 수행하는 경우, 저비용으로 간단한 공정에 의하여 대면적 그래핀을 제조할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어, 상기 공정이 저압 또는 진공 조건에서 수행되는 경우, 수소 가스를 분위기 가스로 사용하며, 온도를 올리면서 처리하여 주면 금속 촉매의 산화된 표면을 환원시키므로 고품질의 그래핀을 합성할 수 있다는 장점이 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the formation of the graphene layer on the metal thin film pattern may be performed under atmospheric pressure, low pressure, or vacuum, but is not limited thereto. For example, when performing the process of growing the graphene layer under atmospheric pressure, the damage of graphene caused by collision with heavy argon at a high temperature can be minimized by using helium or the like as a carrier gas, But may not be limited. In addition, when the above process is performed under atmospheric pressure, large area graphene can be manufactured by a simple process at a low cost. For example, when the process is performed under a low pressure or a vacuum condition, it is possible to synthesize high-quality graphene by using hydrogen gas as the atmospheric gas and reducing the oxidized surface of the metal catalyst by increasing the temperature Advantage, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 기재는 실리콘, 그래핀, 유리, 석영, 산소, 탄소펠트, 사파이어, 질화실리콘, 탄화실리콘, 산화실리콘, 티타늄 코팅기판, 세라믹, 금속, 또는 플라스틱을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present application, the substrate may be one comprising silicon, graphene, glass, quartz, oxygen, carbon felt, sapphire, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, titanium coated substrate, ceramic, metal, But may not be limited thereto.

예를 들어, 상기 기재는, 상기 기재 상에 형성된 그래핀을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 기재는 금속 촉매층 상에 형성된 그래핀을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 촉매층은 그래핀의 성장을 용이하게 하기 위하여 형성되며, 상기 금속 촉매층의 표면에 그래핀이 성장될 수 있다. For example, the substrate may include, but is not limited to, graphene formed on the substrate. For example, the substrate may include, but is not limited to, graphene formed on the metal catalyst layer. For example, the metal catalyst layer is formed to facilitate growth of graphene, and graphene may be grown on the surface of the metal catalyst layer.

예를 들어, 상기 금속 촉매층은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Ge, 황동(brass), 청동(bronze), 백동, 스테인레스 스틸(stainless steel), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 금속 촉매층의 두께는 특별히 제한되지 않으며, 박막 또는 후막일 수 있다.For example, the metal catalyst layer may include at least one of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Ge, but are not limited to, one or more metals or alloys selected from the group consisting of brass, bronze, white brass, stainless steel, and combinations thereof. The thickness of the metal catalyst layer is not particularly limited and may be a thin film or a thick film.

예를 들어, 상기 금속 촉매층은 원자층증착(atomic layer deposition; ALD), 스퍼터링(sputtering), 열증착(thermal evaporation), 전자빔 증착(e-beam evaporation), 분자빔 증착(molecular beam epitaxy; MBE), 펄스레이저증착(pulsed laser deposition; PLD), 화학기상증착(chemical vapour deposition; CVD), 졸-겔(Sol-Gel) 방법, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 방법에 의해 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the metal catalyst layer may be formed by atomic layer deposition (ALD), sputtering, thermal evaporation, e-beam evaporation, molecular beam epitaxy (MBE) , Pulsed laser deposition (PLD), chemical vapor deposition (CVD), sol-gel methods, and combinations thereof. However, the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 상기 금속 촉매층 상에 그래핀을 형성하는 것은, 당업계에서 그래핀 성장을 위해 통상적으로 사용하는 방법을 특별히 제한 없이 사용하여 수행될 수 있으며, 본원의 일 구현예에 따르면, 화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 화학기상증착 방법은 고온 화학기상증착(rapid thermal chemical vapor deposition; RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(inductively coupled plasma-chemical vapor deposition; ICP-CVD), 저압 화학기상증착(low pressure chemical vapor deposition; LPCVD), 상압 화학기상증착(atmospheric pressure chemical vapor deposition; APCVD), 금속 유기화학기상증착(metal organic chemical vapor deposition; MOCVD), 플라즈마 화학기상증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 방법을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, PMMA 등의 유기물을 상기 금속 촉매층 위에 코팅한 뒤, 수소를 포함하는 분위기에서 어닐링하여 그래핀을 성장시키는 방법을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the formation of graphene on the metal catalyst layer can be performed by using a method that is commonly used for graphen growth in the art without any particular limitation, and according to one embodiment of the present invention, A chemical vapor deposition (CVD) method may be used, but the present invention is not limited thereto. For example, the chemical vapor deposition process may be performed by rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD), inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD), or low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), and plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) ), Combinations thereof, and the like, but the present invention is not limited thereto. For example, the method may include, but is not limited to, a method in which an organic material such as PMMA is coated on the metal catalyst layer and then annealed in an atmosphere containing hydrogen to grow graphene.

예를 들어, 상기 금속 촉매층 상에 그래핀을 형성하는 것은 단일층의 그래핀을 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 단일층의 그래핀을 형성하는 것은 Cu(구리)를 포함하는 금속 촉매층을 이용하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, Cu를 금속 촉매층으로 사용하여 그래핀 층을 형성할 경우, 상기 금속 촉매층 상에 단일층의 그래핀이 균일하게 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, forming graphene on the metal catalyst layer may be, but not limited to, forming a single layer of graphene. For example, forming the single-layer graphene may be performed using a metal catalyst layer comprising Cu (copper), but may not be limited thereto. For example, when Cu is used as a metal catalyst layer to form a graphene layer, a single layer of graphene may be uniformly formed on the metal catalyst layer, but the present invention is not limited thereto.

예를 들어, 상기 그래핀 층은 기재 상에 전사된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the graphene layer may be transferred onto a substrate, but may not be limited thereto.

상기 그래핀 층은 당업계에서 그래핀 성장을 위해 통상적으로 사용하는 방법을 특별히 제한 없이 사용하여 형성된 것일 수 있으며, 예를 들어, 상기 그래핀은 화학기상증착(CVD) 방법, 에피택시(epitaxy)법, 또는 기계적 박리법에 의하여 형성된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The graphene layer may be formed using any method commonly used for graphene growth in the art without any particular limitation. For example, the graphene layer may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method, an epitaxy method, Or may be formed by a mechanical peeling method, but the present invention is not limited thereto.

상기 그래핀 층의 전사는 당업계에서 그래핀 층의 전사를 위해 통상적으로 사용하는 방법을 제한 없이 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 층의 전사는 습식 전사 또는 건식 전사에 의하여 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 층의 전사는 PDMS, PMMA, 또는 열 방출 테이프를 이용하거나, 롤(roll)을 이용하여 수행되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The transfer of the graphene layer can be carried out using any method normally used for transferring the graphene layer in the art without limitation. For example, the transfer of the graphene layer may be performed by wet transfer or dry transfer, but may not be limited thereto. For example, the transfer of the graphene layer may be performed by using PDMS, PMMA, or heat-releasing tape, or by using a roll, but may not be limited thereto.

예를 들어, 상기 그래핀 층을 상기 기재 상에 전사하는 것은 단일층의 그래핀을 전사하는 것을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, transferring the graphene layer onto the substrate may include, but is not limited to, transferring a single layer of graphene.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 박막 패턴의 두께는 약 10 nm 내지 약 100 nm 일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 박막 패턴의 두께는 약 10 nm 내지 약 100 nm, 약 10 nm 내지 약 80 nm, 약 10 nm 내지 약 50 nm, 약 10 nm 내지 약 30 nm, 약 30 nm 내지 약 100 nm, 약 50 nm 내지 약 100 nm, 약 80 nm 내지 약 100 nm, 또는 약 40 nm 내지 약 60 nm일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 박막 패턴의 두께가 약 10 nm 미만인 경우, 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층이 정상적으로 성장되지 않을 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 금속 박막 패턴의 두께가 약 100 nm 초과인 경우, 화학기상증착에 의한 그래핀 층 성장 과정에서 상기 금속 박막 패턴이 충분히 증발되지 못하여 상기 그래핀 층이 상기 기재와 충분히 접촉되지 않을 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the thickness of the metal thin film pattern may be about 10 nm to about 100 nm, but is not limited thereto. For example, the thickness of the metal thin film pattern may be from about 10 nm to about 100 nm, from about 10 nm to about 80 nm, from about 10 nm to about 50 nm, from about 10 nm to about 30 nm, from about 30 nm to about 100 nm , From about 50 nm to about 100 nm, from about 80 nm to about 100 nm, or from about 40 nm to about 60 nm, but may not be limited thereto. For example, when the thickness of the metal thin film pattern is less than about 10 nm, the graphene layer may not normally grow on the metal thin film pattern, but the present invention is not limited thereto. For example, when the thickness of the metal thin film pattern is greater than about 100 nm, the metal thin film pattern is not sufficiently evaporated during the growth of the graphene layer by chemical vapor deposition, so that the graphene layer is not sufficiently in contact with the substrate But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 박막 패턴은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Ge, 황동(brass), 청동(bronze), 백동, 스테인레스 스틸(stainless steel), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal thin film pattern may be formed of a metal thin film pattern such as Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, But are not limited to, one or more metals or alloys selected from the group consisting of Ge, Brass, Bronze, Baux, Stainless Steel, and combinations thereof. have.

예를 들어, 상기 금속 박막 패턴은 그래핀의 성장에 있어서 상기 금속 촉매층과 동일 또는 유사한 역할을 하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.For example, the metal thin film pattern may be the same as or similar to the metal catalyst layer in the growth of graphene, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 금속 박막 패턴은 원자층증착(atomic layer deposition; ALD), 스퍼터링(sputtering), 열증착(thermal evaporation), 전자빔 증착(e-beam evaporation), 분자빔 증착(molecular beam epitaxy; MBE), 펄스레이저증착(pulsed laser deposition; PLD), 화학기상증착(chemical vapour deposition; CVD), 졸겔(Sol-Gel) 방법, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 방법에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal thin film pattern may be formed by atomic layer deposition (ALD), sputtering, thermal evaporation, e-beam evaporation, molecular beam deposition by a method selected from the group consisting of beam epitaxy (MBE), pulsed laser deposition (PLD), chemical vapor deposition (CVD), Sol-Gel methods, But it is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 따르면, 상기 그래핀 층은 상압, 저압, 또는 진공 하에 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the graphene layer may be formed at atmospheric pressure, low pressure, or vacuum, but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 따라 제조된 그래핀 적층 패턴은 박막 트랜지스터, 메모리 소자, 투명전극, 광 검출기, 반도체 소자, 또는 발광 다이오드 등을 제조하는 데에 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.The graphene laminate pattern manufactured according to one embodiment of the present invention may be used for manufacturing a thin film transistor, a memory device, a transparent electrode, a photodetector, a semiconductor device, or a light emitting diode, but the present invention is not limited thereto.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

[실시예][Example]

기재 상에 그래핀 층 형성Form a graphene layer on a substrate

구리 호일을 수소가스 분위기(200 sccm) 하의 980℃의 온도 조건에서 10 분간 어닐링한 뒤, 메탄(CH4)과 수소가스가 150 sccm 대 200 sccm로 존재하는 분위기 하에서 화학기상증착 공정에 의하여 30 분간 상기 구리 호일 상에 그래핀을 성장시켜 그래핀 층을 형성하였다.The copper foil at a temperature condition of 980 ℃ under hydrogen gas atmosphere (200 sccm) 10 bungan annealing a rear, methane (CH 4) and hydrogen gas is 150 sccm for existing 30 minutes by a chemical vapor deposition process in an atmosphere of a 200 sccm Graphene was grown on the copper foil to form a graphene layer.

화학기상증착 공정에 의한 그래핀의 적층Lamination of graphene by chemical vapor deposition process

상기 그래핀 층 상에 열증착 방법을 이용하여 50 nm 두께의 구리 박막을 증착시켰다.A 50 nm thick copper thin film was deposited on the graphene layer using a thermal deposition method.

이후, 980℃에서 메탄과 수소가스가 150 sccm 대 200 sccm으로 존재하는 분위기 하에서 화학기상증착 공정에 의하여 상기 구리 박막 상에 그래핀 층을 성장시켰다. 이 때, 상기 구리 박막은 화학기상증착 공정 중에 적용되는 고온 열처리에 의하여 증발되고, 기존의 그래핀 층과 새로이 성장된 그래핀 층이 접촉하여 적층되었다.Thereafter, a graphene layer was grown on the copper thin film by a chemical vapor deposition process in an atmosphere in which methane and hydrogen gas were present at 150 sccm to 200 sccm at 980 ° C. At this time, the copper thin film was evaporated by a high-temperature heat treatment applied during chemical vapor deposition, and the existing graphene layer and the newly grown graphene layer were contacted and laminated.

그래핀의 적층 패턴 형성Lamination pattern formation of graphene

상기 실시예의 방법들과 동일한 방법에 의하여, 구리 호일 상에 그래핀 층을 형성하였다. 이후 상기 그래핀 층 상에서 적층하고자 하는 부위에 구리 박막 패턴을 형성하였다. 구체적으로, 섀도우 마스크(shadow mask)를 그래핀 상에 배치한 후, 열증착(thermal evaporation) 장비 및 99.997% 의 구리 펠렛을 이용하여 3.0 × 10-6 torr 의 압력에서 상기 섀도우 마스크에서 구멍이 뚫려 있는 부분에만 구리를 증착함으로써 구리 박막 패턴을 형성하였다. 증착된 구리 박막의 두께는 약 100 nm 미만이었다.A graphene layer was formed on the copper foil by the same method as in the above examples. Then, a copper thin film pattern was formed on the graphene layer at a portion to be laminated. Specifically, a shadow mask was placed on the graphene and then punctured in the shadow mask at a pressure of 3.0 × 10 -6 torr using thermal evaporation equipment and 99.997% copper pellets To form a copper thin film pattern. The thickness of the deposited copper film was less than about 100 nm.

상기 구리 박막 패턴 상에 상기 실시예와 동일하게 화학기상증착 방법에 의하여 그래핀을 증착하였다. 화학기상증착 방법 수행시 승온속도는 600℃/분이었으며 980℃에서 증착을 수행하였다. 어닐링 조건은 99.999% 수소 200 sccm 분위기 하의 980℃에서 10 분, 그래핀 성장시 99.999% 메탄 150 sccm 및 99.999% 수소 200 sccm 분위기 하의 980℃에서 30 분이었다. 이 과정에서 상기 구리 박막 패턴은 증발하여 사라지고, 상기 구리 박막이 위치하던 곳에 그래핀 층이 추가로 성장되어 기존의 그래핀 층과 적층됨으로써 1차적으로 그래핀 적층 패턴이 형성되었다.On the copper thin film pattern, graphene was deposited by a chemical vapor deposition method in the same manner as in the above example. The deposition rate was 600 ℃ / min when the chemical vapor deposition method was used and the deposition was performed at 980 ℃. Annealing conditions were 10 minutes at 980 占 폚 under a 200 sccm atmosphere of 99.999% hydrogen, 10 minutes at 980 占 폚 under an atmosphere of 99.999% methane at 150 sccm and 99.999% hydrogen at 200 sccm during graphene growth. In this process, the copper thin film pattern evaporates and disappears, and a graphene layer is further grown at the position where the copper thin film is located, and is laminated with the existing graphene layer to form a graphene laminate pattern.

상기 그래핀 적층 패턴 상에 추가적으로 섀도우 마스크를 이용하여 구리 박막 패턴을 형성하고, 상기 구리 박막 패턴 상에 화학기상증착 방법에 의하여 그래핀을 증착하여 상기 구리 박막 패턴을 증발시키고 추가적인 그래핀 층을 적층함으로써 그래핀 적층 패턴을 형성하였다.Forming a copper thin film pattern on the graphene laminate pattern using an additional shadow mask; depositing graphene on the copper thin film pattern by a chemical vapor deposition method to evaporate the copper thin film pattern; Thereby forming a graphene laminated pattern.

적층된 그래핀의 회절패턴 분석Diffraction pattern analysis of stacked graphene

본 실시예에서는 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 단층 그래핀과 적층된 그래핀의 회절 패턴을 분석하였다. 도 4의 상단 이미지 및 도 5의 상단 이미지는 각각 단층 그래핀과 2 층으로 적층된 그래핀의 회절 패턴을 나타낸 것이다. 또한, 도 4의 하단 그래프 및 도 5의 하단 그래프는 각각 단층 그래핀과 2 층으로 적층된 그래핀의 각 회절 점(도 4 및 도 5 각각의 상단 이미지에서 화살표 사이에 표시)에서의 회절 강도를 나타낸 것이다. 도 4 및 도 5 각각의 상단 이미지에서 화살표 사이에 표시된 4 개의 점의 회절 강도를 측정하여 적층 유무를 판단할 수 있는데, 단층 그래핀의 경우 가운데 두 개의 회절점의 회절강도가 더 높게 나타나지만, 2 층으로 적층된 그래핀의 경우에는 바깥쪽 두 개의 회절점의 회절 강도가 더욱 높게 나타났다. 이에 따라, 상기 적층된 그래핀의 성장은 AB 적층(AB stacking)에 의하여 성장되었음을 확인하였다.In this embodiment, the diffraction pattern of the graphene laminated with the single-layer graphene was analyzed using a transmission electron microscope (TEM). The top image of Fig. 4 and the top image of Fig. 5 show the diffraction pattern of graphene laminated with two layers of single layer graphene, respectively. The lower graph of Fig. 4 and the lower graph of Fig. 5 show the diffraction intensities at the respective diffraction points (indicated by the arrows in the upper images of Figs. 4 and 5) of the single-layer graphene and the graphene . In the top image of FIGS. 4 and 5, the presence or absence of lamination can be determined by measuring the diffraction intensities of the four points indicated by the arrows. In the case of the single-layer graphene, the diffraction intensity at two diffraction points in the middle is higher, In the case of graphene laminated layers, the diffraction intensity of the two outer diffraction points was higher. Thus, it was confirmed that the growth of the stacked graphene was grown by AB stacking.

그래핀의 부분적 적층 확인Confirmation of partial lamination of graphene

본 실시예에서는 그래핀의 일부에만 추가적으로 그래핀을 적층한 것을 관찰하였다. 도 6은 섀도마스크를 이용하여 그래핀의 특정 부위에만 구리 박막을 증착한 후 상기 구리 박막 상에 그래핀을 형성시킨 구조의 광학 현미경 이미지이다. 도 6에서 적층된 그래핀 부분이 단층 그래핀 부분에 비하여 진한 색을 띠는 것으로 보아, 부분적인 금속 증착을 통하여 선택적으로 특정 부위에만 그래핀을 적층시킬 수 있음을 확인하였다.In this embodiment, it was observed that an additional graphene layer was laminated only on a part of the graphene. 6 is an optical microscope image of a structure in which a copper thin film is deposited only on a specific portion of graphene using a shadow mask, and then graphenes are formed on the copper thin film. Since the graphene portions stacked in FIG. 6 have a darker color than the single-layer graphene portions, it was confirmed that graphenes can be selectively deposited only at specific portions through partial metal deposition.

적층된 그래핀의 라만 스펙트럼 분석Raman spectral analysis of laminated graphene

본 실시예에서는 적층된 그래핀을 라만 분광기를 이용하여 라만 스펙트럼 분석을 수행하였다. 도 7a와 도 7b는 각각 단층 그래핀과 2 층으로 적층된 그래핀의 라만 스펙트럼 분석 결과이고, 도 10d는 1 층 내지 3 층으로 적층된 그래핀의 라만 스펙트럼 분석 결과이다.. 514 nm의 라만 분광기를 이용하여 측정하였으며, 도 7a 와 도 7b 각각의 상단 그래프는 각각 동일한 샘플에서 임의로 3 개의 포인트를 라만 스펙트럼 분석한 결과를 나타낸 것이다. 도 7a와 도 7b의 하단의 표는 라만 스펙트럼 분석 결과를 Lorentz 피팅(fitting)하여 얻은 결과 값을 나타낸 것이다.In this embodiment, the Raman spectrum analysis was performed using the Raman spectroscopy of the stacked graphene. FIGS. 7A and 7B are Raman spectrum analysis results of graphene laminated with single-layer graphene and FIG. 10D are Raman spectrum analysis results of graphene laminated from one layer to three layers, respectively. And the upper graph of each of FIGS. 7A and 7B shows the results of Raman spectrum analysis of arbitrary three points in the same sample, respectively. The tables at the bottom of FIGS. 7A and 7B show results obtained by fitting Lorentz fitting results of the Raman spectrum analysis.

그래핀을 라만 스펙트럼 분석시, 그래핀의 층수가 올라갈수록 2D/G 비(ratio)가 감소하고 2D FWHM이 증가하는 현상이 나타난다. 본 실시예에서는 도 7b에서 나타난 결과가 도 7a에서 나타난 결과에 비하여 2D/G 비가 감소하였고 2D FWHM이 증가한 것으로 보아 도 7b가 적층된 그래핀의 분석 결과임을 확인할 수 있었다.In Raman spectrum analysis of graphene, 2D / G ratio decreases and 2D FWHM increases as the number of graphene layers increases. In the present embodiment, the result shown in FIG. 7B shows a decrease in the 2D / G ratio and an increase in the 2D FWHM compared to the result shown in FIG. 7A. As a result, FIG.

그래핀의 투과도 측정Measurement of graphene transmission

본 실시예에서는 적층된 그래핀의 투과도를 측정하였다. 도 8의 상단 그래프는 UV-가시광 스펙트럼 분석(UV-visible spectroscopy)을 이용하여 단층 그래핀과 2 층으로 적층된 그래핀의 투과도를 측정한 그래프이며, 하단의 표는 상기 측정 결과를 수치화하여 나타낸 것이다. 그래핀 한 층의 투과도는 약 97.7%로 알려져 있으므로, 그래핀 한 층당 약 2.3%의 빛이 흡수되는 것이다. 상기 측정 결과에 따르면, 단층 그래핀의 투과도는 약 97.9%, 및 2 층으로 적층된 그래핀의 투과도는 약 95.9%로 나타난 바, 적층된 그래핀이 2 층으로 적층된 것임을 확인하였다.In this embodiment, the transmittance of the stacked graphene was measured. 8 is a graph showing the transmittance of graphene laminated with two-layered graphene using UV-visible spectroscopy, and the table at the bottom shows a numerical value of the measurement result will be. The transmittance of a graphene layer is known to be about 97.7%, so that about 2.3% of light is absorbed per graphen layer. According to the measurement results, the transmittance of the single-layer graphene was about 97.9%, and the transmittance of the double-layered graphene was about 95.9%, confirming that the stacked graphenes were stacked in two layers.

그래핀 적층 패턴의 관찰Observation of graphene laminate pattern

본 실시예에 의하여 형성된 그래핀 적층 패턴을 기판 상에 전사하기 전 광학현미경을 이용하여 관찰한 평면 사진을 도 10b에 나타내었으며, Si/SiO2(300 nm) 기판 상에 전사한 후 광학 현미경을 이용하여 관찰한 평면 사진을 도 9 및 도 10c에 나타내었다. 도 9에서는 본원의 일 실시예에 의하여 형성된 그래핀 메쉬(mesh)를 관찰할 수 있었다. 가상 색깔이 옅은 부분이 1 층(단층) 그래핀이고, 가장 색깔이 짙은 부분이 3 층 그래핀이며, 중간 정도로 짙은 색깔을 띠는 부분이 2 층 그래핀이다. 구체적으로, 1 층 그래핀 상에 상하방향 및 좌우방향의 그래핀 패턴이 교차되어 적층됨으로써, 상기 상하방향 및 좌우방향의 그래핀 패턴이 교차하는 부분에서는 3 층 그래핀이, 교차하지 않는 부분에서는 2 층 그래핀이 적층되었음을 육안으로 확인할 수 있었다.10B shows a plan view of the graphene laminate pattern formed by this embodiment using an optical microscope before transferring it onto a substrate. The plan image is transferred onto a Si / SiO 2 (300 nm) substrate, The planar photographs observed with use are shown in Figs. 9 and 10C. In FIG. 9, a graphene mesh formed by one embodiment of the present invention can be observed. The faint color is a one-layer (single-layer) graphene, the darkest part is a three-layer graphene, and the medium-colored part is a two-layer graphene. Specifically, graphene patterns are vertically and horizontally crossed and stacked on a single-layer graphene, so that three-layer graphene is formed at the intersection of the graphene patterns in the up-and-down and left-right directions, It was visually confirmed that the two-layer graphene was laminated.

또한, 도 12a 내지 도 12e는 각각 1 층 내지 5 층으로 적층된 그래핀을 전자투과현미경을 이용하여 관찰한 단면 사진을 나타내었다. 그래핀이 1 층에서 5 층까지 적층되었음을 육안으로 확인할 수 있었다.12A to 12E are cross-sectional photographs of graphene laminated from one layer to five layers, respectively, using an electron transmission microscope. I could visually confirm that the graphene was stacked from the first floor to the fifth floor.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

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

110: 기재
130: 금속 촉매층
150: 그래핀 층
152: 단층 그래핀
154: 2 층 그래핀
156: 3 층 그래핀
170: 금속 박막
172: 금속 박막 패턴
190: 그래핀 적층체
110: substrate
130: metal catalyst layer
150: Graphene layer
152: single layer graphene
154: Two layer graphene
156: Three layer graphene
170: metal thin film
172: metal thin film pattern
190: graphene laminate

Claims (8)

기재 상에 10 nm 내지 100 nm 두께의 금속 박막 패턴을 형성하는 것;
화학기상증착(chemical vapor deposition; CVD) 방법에 의해 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착함과 동시에 상기 금속 박막 패턴을 증발시켜, 상기 기재 상에 그래핀 패턴을 형성하는 것; 및,
상기 10 nm 내지 100 nm 두께의 금속 박막 패턴을 형성하는 것 및 상기 금속 박막 패턴 상에 그래핀 층을 증착함과 동시에 상기 금속 박막 패턴을 증발시키는 것을 2 회 이상 교번하여 수행함으로써 그래핀의 적층 패턴을 형성하는 것을 포함하는, 그래핀 적층 패턴 형성 방법으로서,
상기 그래핀 적층 패턴은, 상기 그래핀 층의 증착시 상기 금속 박막 패턴이 증발됨으로써 상기 증착되는 그래핀 층들이 서로 접촉되어 적층되어, 그래핀 매쉬 또는 그래핀 격자 모양으로 형성되는 것인,
그래핀 적층 패턴 형성 방법.
Forming a metal thin film pattern having a thickness of 10 nm to 100 nm on a substrate;
Depositing a graphene layer on the metal thin film pattern by a chemical vapor deposition (CVD) method and evaporating the metal thin film pattern to form a graphene pattern on the substrate; And
Forming a metal thin film pattern having a thickness of 10 nm to 100 nm; depositing a graphene layer on the metal thin film pattern; and evaporating the metal thin film pattern two or more times, And forming a graphene laminate pattern,
Wherein the graphene layered pattern is formed by evaporating the metal thin film pattern when the graphene layer is deposited so that the deposited graphene layers are in contact with each other and stacked to form a graphene mesh or a graphene grid.
Graphene laminate pattern forming method.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀 적층 패턴 형성 방법은, 상기 기재 상에 서로 상이한 형상을 가지는 그래핀 패턴들이 적층되어 형성되는 것을 포함하는 것인, 그래핀 적층 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the graphene laminate pattern forming method includes forming graphene patterns having different shapes on the substrate by being laminated.
제 1 항에 있어서,
상기 화학기상증착 방법은 고온 화학기상증착(rapid thermal chemical vapor deposition; RTCVD), 유도결합플라즈마 화학기상증착(inductively coupled plasma-chemical vapor deposition; ICP-CVD), 저압 화학기상증착(low pressure chemical vapor deposition; LPCVD), 상압 화학기상증착(atmospheric pressure chemical vapor deposition; APCVD), 금속 유기화학기상증착(metal organic chemical vapor deposition; MOCVD), 플라즈마 화학기상증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition; PECVD), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 방법을 포함하는 것인, 그래핀 적층 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
The chemical vapor deposition process may be performed by rapid thermal chemical vapor deposition (RTCVD), inductively coupled plasma-chemical vapor deposition (ICP-CVD), or low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) And combinations thereof. ≪ Desc / Clms Page number 24 >
제 1 항에 있어서,
상기 화학기상증착 방법은 300℃ 내지 2,000℃의 온도 범위에서 수행되는 것인, 그래핀 적층 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the chemical vapor deposition method is performed in a temperature range of 300 캜 to 2,000 캜.
제 1 항에 있어서,
상기 기재는 실리콘, 그래핀, 유리, 석영, 산소, 탄소펠트, 사파이어, 질화실리콘, 탄화실리콘, 산화실리콘, 티타늄 코팅기판, 세라믹, 금속, 또는 플라스틱을 포함하는 것인, 그래핀 적층 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the substrate comprises silicon, graphene, glass, quartz, oxygen, carbon felt, sapphire, silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, titanium coated substrate, ceramic, metal, or plastic. .
제 1 항에 있어서,
상기 금속 박막 패턴은 Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Ge, 황동(brass), 청동(bronze), 백동, 스테인레스 스틸(stainless steel), 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 금속 또는 합금을 포함하는 것인, 그래핀 적층 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
The metal thin film pattern may include at least one of Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Ge, The method of forming a graphene laminate pattern according to claim 1, wherein the at least one metal or alloy is selected from the group consisting of bronze, white copper, stainless steel, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 금속 박막 패턴은 원자층증착(atomic layer deposition; ALD), 스퍼터링(sputtering), 열증착(thermal evaporation), 전자빔 증착(e-beam evaporation), 분자빔 증착(molecular beam epitaxy; MBE), 펄스레이저증착(pulsed laser deposition; PLD), 화학기상증착(chemical vapour deposition; CVD), 졸겔(sol-gel) 방법, 및 이들의 조합들로 이루어지는 군에서 선택되는 방법에 의해 형성되는 것인, 그래핀 적층 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
The metal thin film pattern may be formed by atomic layer deposition (ALD), sputtering, thermal evaporation, e-beam evaporation, molecular beam epitaxy (MBE) Wherein the film is formed by a process selected from the group consisting of pulsed laser deposition (PLD), chemical vapor deposition (CVD), sol-gel process, and combinations thereof. Pattern formation method.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀 층은 상압, 저압, 또는 진공 하에 형성되는 것인, 그래핀 적층 패턴 형성 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the graphene layer is formed under normal pressure, low pressure, or vacuum.
KR1020160179974A 2013-12-27 2016-12-27 Method for forming stacked graphene pattern KR101772011B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130165163 2013-12-27
KR20130165163 2013-12-27

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140187725A Division KR20150077343A (en) 2013-12-27 2014-12-24 Method for forming stacked graphene pattern

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170003507A true KR20170003507A (en) 2017-01-09
KR101772011B1 KR101772011B1 (en) 2017-08-28

Family

ID=53790083

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140187725A KR20150077343A (en) 2013-12-27 2014-12-24 Method for forming stacked graphene pattern
KR1020160179974A KR101772011B1 (en) 2013-12-27 2016-12-27 Method for forming stacked graphene pattern

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140187725A KR20150077343A (en) 2013-12-27 2014-12-24 Method for forming stacked graphene pattern

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR20150077343A (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11694895B2 (en) * 2019-02-14 2023-07-04 The Government of the United States of America, as represented by the Secretarv of the Navy Method and use for low-temperature epitaxy and film texturing between a two-dimensional crystalline layer and metal film
CN113550142B (en) * 2021-07-20 2022-04-26 重庆信合启越科技有限公司 Method for industrial mass production of vertical graphene composite carbon felt

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150077343A (en) 2015-07-07
KR101772011B1 (en) 2017-08-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101415237B1 (en) Method for forming stacked graphene, stacked graphene thereof, and devices including the same
US11407637B2 (en) Direct graphene growing method
JP5105028B2 (en) Conductive thin film and transparent conductive film containing graphene
JP5705315B2 (en) Low temperature manufacturing method of graphene and direct transfer method of graphene using the same
KR102026736B1 (en) Insulating sheet having heterogeneous laminated structure, manufacturing method thereof, and electric device including the insulating sheet
CN102134067B (en) Method for preparing single-layer graphene
US8535553B2 (en) Large-area single- and few-layer graphene on arbitrary substrates
JP5569769B2 (en) Graphene film manufacturing method
US20180347033A1 (en) Transfer-Free Method for Producing Graphene Thin Film
JP2016520032A (en) Graphene with very high charge carrier mobility and method for producing the same
Weber et al. Metal-free synthesis of nanocrystalline graphene on insulating substrates by carbon dioxide-assisted chemical vapor deposition
WO2012031238A2 (en) Uniform multilayer graphene by chemical vapor deposition
TWI526559B (en) Process for forming carbon film or inorganic material film on substrate by physical vapor deposition
KR101614322B1 (en) Method for preparing graphene having controled layer number and method for fabricating electronic device using the same
US20150167148A1 (en) Method for Synthesis of Uniform Bi-Layer and Few-Layer Hexagonal Boron Nitride Dielectric Films
KR101772011B1 (en) Method for forming stacked graphene pattern
US20230012266A1 (en) Maskless patterning and control of graphene layers
KR101629697B1 (en) Manufacturing method of graphene laminated structure, and graphene laminated structure using thereof
KR20150130256A (en) Heterogeneous layered structure, method for preparing the heterogeneous layered structure, and electric device including the heterogeneous layered structure
Kumar Doping and stress induced raman shifts in Pd-decorated CVD grown graphene
KR102274206B1 (en) Method for forming bi-layer graphene
US20170292187A1 (en) Apparatus for layer control-based synthesis and method of using the same
Zhao et al. Intercalation of O2 and N2 in the Graphene/Ni Interfaces of Different Morphologies
Jacobs et al. Imaging of electrical response of NiO x under controlled environment with sub-25-nm resolution
KR101932761B1 (en) Method for manufacturing graphene nanoribbon, graphene nanoribbon, method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant