KR20170003670A - Method for producing graphene - Google Patents
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Abstract
그래핀의 제조 방법은 원자층 퇴적법에 의해 하지층(1) 상에 탄소 함유층(7)을 형성하는 탄소 함유층 형성 공정과, 상기 탄소 함유층으로부터 아몰퍼스 탄소층(9)을 형성하는 제1 열처리 공정과, 상기 아몰퍼스 탄소층으로부터 그래핀(11)을 형성하는 제2 열처리 공정을 갖는다. 상기 제1 열처리 공정에 있어서의 온도는 600℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 탄소 함유층이 중합체를 포함하는 경우, 상기 중합체를 구성하는 단량체에 포함되는 방향환의 수가 1 이하인 것이 바람직하다.The graphene manufacturing method includes a carbon-containing layer forming step of forming a carbon-containing layer 7 on the base layer 1 by atomic layer deposition, a first heat-treating step of forming an amorphous carbon layer 9 from the carbon- And a second heat treatment step of forming graphenes 11 from the amorphous carbon layer. The temperature in the first heat treatment step is preferably 600 ° C or lower. When the carbon-containing layer contains a polymer, it is preferable that the number of aromatic rings contained in the monomer constituting the polymer is 1 or less.
Description
본 출원은 2014년 10월 30일에 출원된 일본 출원 번호 2014-221380호에 기초하는 것으로, 여기에 그 기재 내용을 원용한다.This application is based on Japanese Patent Application No. 2014-221380, filed on October 30, 2014, the content of which is incorporated herein by reference.
본 개시는 그래핀의 제조 방법에 관한 것이다.This disclosure relates to a method of making graphene.
그래핀은 우수한 특성을 가지므로, 다양한 용도로의 이용이 검토되어 있다. 그래핀의 제조 방법으로서, 스핀 코트에 의해 유기 고분자막을 형성하고, 그 유기 고분자막을 열처리하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).Since graphene has excellent properties, its use for various purposes has been studied. As a manufacturing method of graphene, there has been proposed a method of forming an organic polymer film by spin coating and then heat-treating the organic polymer film (see Patent Document 1).
특허문헌 1에 기재된 기술에서는 막 두께가 균일한 그래핀을 제조하는 것은 곤란했다. 본 개시는 막 두께가 균일한 그래핀을 제조하는 것이 가능한 그래핀의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.In the technique described in
본 개시의 일 형태에 의하면, 그래핀의 제조 방법은 원자층 퇴적법에 의해 하지층 상에 탄소 함유층을 형성하는 탄소 함유층 형성 공정과, 상기 탄소 함유층으로 아몰퍼스 탄소층을 형성하는 제1 열처리 공정과, 상기 아몰퍼스 탄소층으로 그래핀을 형성하는 제2 열처리 공정을 갖는다. 본 개시의 일 형태에 관한 그래핀의 제조 방법에 의하면, 균일한 막 두께의 그래핀을 제조할 수 있다.According to an aspect of the present disclosure, a method of manufacturing graphene includes a carbon-containing layer formation step of forming a carbon-containing layer on an underlayer by atomic layer deposition, a first heat treatment step of forming an amorphous carbon layer as the carbon- And a second heat treatment step of forming graphene with the amorphous carbon layer. According to the method for producing graphene according to an aspect of the present disclosure, graphene having a uniform film thickness can be produced.
본 개시에 대한 상기 목적 및 그 밖의 목적, 특징이나 이점은 첨부의 도면을 참조하면서 하기의 상세한 기술에 의해, 보다 명확해진다.
도 1a는 하지층을 구비하는 사파이어 기판의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1b는 자기 조직화 단분자층 형성 공정을 나타내는 단면도이다.
도 1c는 탄소 함유층 형성 공정을 나타내는 단면도이다.
도 1d는 제1 열처리 공정을 나타내는 단면도이다.
도 1e는 제2 열처리 공정을 나타내는 단면도이다.
도 2는 실시예 1에서 제조한 그래핀을 라만 분광에 의해 분석한 결과를 나타내는 설명도이다.
도 3은 제1 열처리 공정에 의해 형성한 아몰퍼스 탄소층을 라만 분광에 의해 분석한 결과를 나타내는 설명도이다.
도 4는 비교예에서 제조한 그래핀을 라만 분광에 의해 분석한 결과를 나타내는 설명도이다.The above and other objects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
1A is a cross-sectional view showing a configuration of a sapphire substrate having a base layer.
1B is a cross-sectional view showing a self-assembled monolayer formation process.
1C is a cross-sectional view showing a step of forming a carbon-containing layer.
1D is a cross-sectional view showing a first heat treatment process.
1E is a cross-sectional view showing a second heat treatment process.
Fig. 2 is an explanatory diagram showing the results of analysis of graphene produced in Example 1 by Raman spectroscopy. Fig.
3 is an explanatory view showing the result of analysis of the amorphous carbon layer formed by the first heat treatment step by Raman spectroscopy.
4 is an explanatory diagram showing the results of analysis of graphene produced in the comparative example by Raman spectroscopy.
본 개시의 실시 형태를 설명한다. 탄소 함유층 형성 공정에서는 원자층 퇴적법(Atomic Layer Deposition ALD)에 의해 하지층 상에 탄소 함유층을 형성한다. 탄소 함유층 형성 공정에 있어서의 조건은, 예를 들어 이하와 같이 할 수 있다.Embodiments of the present disclosure will be described. In the carbon-containing layer formation step, a carbon-containing layer is formed on the base layer by atomic layer deposition (ALD). The conditions in the step of forming the carbon-containing layer can be, for example, as follows.
기판 온도 : 50 내지 500℃.Substrate temperature: 50 to 500 占 폚.
압력: 0.1㎩ 내지 대기압.Pressure: 0.1 Pa to atmospheric pressure.
탄소 함유층의 형성에 사용하는 재료: 테레프탈산디클로라이드, 에틸렌디아민.Materials used to form carbon-containing layers: terephthalic acid dichloride, ethylenediamine.
탄소 함유층의 형성에 사용하는 재료로서, 2종 이상(예를 들어, 테레프탈산디클로라이드, 에틸렌디아민)을 병용하는 것이 바람직하다.As a material used for forming the carbon-containing layer, it is preferable to use two or more kinds (for example, terephthalic acid dichloride and ethylenediamine) in combination.
탄소 함유층의 재질로서는, 예를 들어 폴리아미드(PA), 폴리이미드(PI), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 아크릴 수지(PMMA), 폴리카르보네이트(PC) 등을 들 수 있다. 또한, 탄소 함유층의 재질은 금속과 탄소의 화합물(예를 들어, AlCHO 등)이어도 된다. 탄소 함유층의 막 두께는, 예를 들어 수㎚ 내지 수백㎚로 할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서의 막 두께는 엘립소메트리의 장치를 사용하여 측정한 값을 의미한다.Examples of the material of the carbon-containing layer include polyamide (PA), polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), acrylic resin (PMMA) and polycarbonate (PC). The material of the carbon-containing layer may be a compound of a metal and carbon (for example, AlCHO). The film thickness of the carbon-containing layer may be, for example, from several nm to several hundreds nm. In the present specification, the film thickness means a value measured by using an apparatus of ellipsometry.
탄소 함유층은, 예를 들어 중합체를 포함할 수 있다. 이 경우, 중합체를 구성하는 단량체에 포함되는 방향환(예를 들어, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환 등)의 수가 1 이하인 것이 바람직하다. 중합체를 구성하는 단량체에 포함되는 방향환의 수가 1 이하이면, 탄소 함유층에 있어서의 단위 면적당의 탄소량이 보다 균일해진다. 그 결과, 그래핀의 막 두께 균일성이 보다 향상된다.The carbon-containing layer may comprise, for example, a polymer. In this case, the number of aromatic rings (for example, benzene ring, naphthalene ring, anthracene ring, etc.) contained in the monomers constituting the polymer is preferably 1 or less. When the number of aromatic rings contained in the monomer constituting the polymer is 1 or less, the carbon amount per unit area in the carbon-containing layer becomes more uniform. As a result, uniformity of film thickness of graphene is further improved.
탄소 함유층은 하지층 상에 직접 형성되어도 되고, 하지층 상에 자기 조직화 단분자층이 존재하는 경우는, 그 자기 조직화 단분자층 상에 형성되어도 된다.The carbon-containing layer may be formed directly on the base layer, or may be formed on the self-assembled monolayer when the base layer has a self-organizing monolayer.
하지층의 재질로서는, 예를 들어 Co, Fe, Ni, Cu, Ru, Rh, Pd, Pt, Au, Ir, Sc, Ti, Al, Ag, Mn, Cr, Sn 및 그것들의 2종 이상의 합금을 들 수 있다. 하지층의 막 두께는, 예를 들어 수㎚ 내지 수백㎚로 할 수 있다. 하지층은, 예를 들어 증착법, 스퍼터링법, CVD법, 원자층 퇴적법(ALD) 등의 방법으로 형성할 수 있다.As the material of the underlayer, for example, at least two kinds of alloys of Co, Fe, Ni, Cu, Ru, Rh, Pd, Pt, Au, Ir, Sc, Ti, Al, Ag, Mn, Cr, . The film thickness of the base layer can be, for example, several nm to several hundreds nm. The underlayer can be formed by, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, or an atomic layer deposition (ALD) method.
하지층은, 예를 들어 기판 상에 형성할 수 있다. 기판의 재질로서는, 예를 들어 사파이어, 산화마그네슘, 수정, Si 등을 들 수 있다. Si 기판의 경우, 표면에 SiO2막을 구비하고 있어도 된다.The base layer can be formed, for example, on a substrate. As the material of the substrate, for example, sapphire, magnesium oxide, quartz, Si and the like can be given. In the case of a Si substrate, an SiO 2 film may be provided on the surface.
제1 열처리 공정에서는 탄소 함유층으로부터 아몰퍼스 탄소층이 형성된다. 아몰퍼스 탄소층은 그 적어도 일부가 아몰퍼스 탄소인 층이다. 제1 열처리 공정에 있어서의 온도는 600℃ 이하가 바람직하고, 50 내지 600℃의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 이 범위 내인 경우, 그래핀에 잔존하는, 탄소 함유층 유래의 불순물(O, N, H 등)의 양을 한층 저감할 수 있다.In the first heat treatment step, an amorphous carbon layer is formed from the carbon-containing layer. The amorphous carbon layer is a layer at least a part of which is amorphous carbon. The temperature in the first heat treatment step is preferably 600 占 폚 or lower, more preferably 50 占 폚 to 600 占 폚. Within this range, the amount of impurities (O, N, H, etc.) derived from the carbon-containing layer remaining in graphene can be further reduced.
제1 열처리 공정의 시간은, 예를 들어 0.1 내지 100시간으로 할 수 있다. 이 범위 내인 경우, 그래핀의 막질이 한층 향상된다. 또한, 제1 열처리 공정에 있어서의 분위기 가스는, 예를 들어 불활성 가스(예를 들어, N2, Ar 등)로 할 수 있다. 분위기 가스가 불활성 가스인 경우, 그래핀의 막질이 한층 향상된다. 또한, 제1 열처리 공정에 있어서의 압력은, 예를 들어 대기압 또는 감압(예를 들어, 10-6 내지 105㎩)으로 할 수 있다. 이 경우, 그래핀의 막질이 한층 향상된다.The time of the first heat treatment step may be, for example, 0.1 to 100 hours. Within this range, the film quality of graphene is further improved. The atmospheric gas in the first heat treatment step may be, for example, an inert gas (e.g., N 2 , Ar, etc.). When the atmospheric gas is an inert gas, the film quality of the graphene is further improved. The pressure in the first heat treatment step may be, for example, atmospheric pressure or reduced pressure (for example, 10 -6 to 10 5 Pa). In this case, the film quality of graphene is further improved.
그래핀의 제조 공정 중 적어도, 탄소 함유층 형성 공정으로, 제1 열처리 공정까지를 진공 중에서 연속해서 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 불필요한 탄소원의 혼입을 억제할 수 있으므로, 그래핀의 막 두께를 한층 정확하게 제어할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 「연속해서」란, 대기 분위기 하에 노출시키지 않고 처리하는 것을 의미한다.It is preferable that at least the carbon-containing layer formation step and the first heat treatment step are continuously performed in vacuum in the production process of graphene. In this case, unnecessary mixing of the carbon source can be suppressed, so that the film thickness of the graphene can be more accurately controlled. In this specification, the term " continuous " means treatment without being exposed to the atmosphere.
제2 열처리 공정에서는, 아몰퍼스 탄소층으로 그래핀을 형성한다. 그래핀은 단원자층의 카본 결정 구조여도 되고, 복수의 원자층의 카본 결정 구조여도 된다. 복수의 원자층이란, 예를 들어 9층 이하의 원자층이다. 복수의 원자층의 카본 결정 구조는 그래핀 다층막(multi-layer graphene), 또는 그래핀 적층막(stacked graphene)으로 칭해지는 경우가 있다.In the second heat treatment step, graphene is formed by an amorphous carbon layer. The graphene may be a carbon crystal structure of a monoatomic layer or a carbon crystal structure of a plurality of atomic layers. The plurality of atomic layers are, for example, nine or less atomic layers. The carbon crystal structure of a plurality of atomic layers may be referred to as a multi-layer graphene or a stacked graphene.
제2 열처리 공정에 있어서의 온도는 600℃보다 높고, 1200℃ 이하인 것이 바람직하다. 이 범위 내인 경우, 그래핀의 막질이 한층 향상된다.The temperature in the second heat treatment step is preferably higher than 600 ° C and not higher than 1200 ° C. Within this range, the film quality of graphene is further improved.
제2 열처리 공정의 시간은, 예를 들어 0.1 내지 100시간으로 할 수 있다. 이 범위 내인 경우, 그래핀의 막질이 한층 향상된다. 또한, 제2 열처리 공정은 진공 중에서 행해도 되고, 분위기 가스 중에서 행해도 된다. 분위기 가스로서는, 예를 들어 불활성 가스(예를 들어, N2, Ar 등)를 들 수 있다. 진공 중, 또는 상기의 분위기 가스 중에서 제2 열처리 공정을 행하는 경우, 그래핀의 막질이 한층 향상된다. 또한, 제2 열처리 공정에 있어서의 압력은, 예를 들어 대기압 또는 감압(예를 들어, 10-6 내지 105㎩)으로 할 수 있다. 이 경우, 그래핀의 막질이 한층 향상된다.The time of the second heat treatment step may be, for example, 0.1 to 100 hours. Within this range, the film quality of graphene is further improved. The second heat treatment step may be performed in a vacuum or in an atmospheric gas. As the atmospheric gas, for example, an inert gas (for example, N 2 , Ar, etc.) can be mentioned. When the second heat treatment step is performed in vacuum or in the atmosphere gas described above, the film quality of the graphene is further improved. The pressure in the second heat treatment step may be, for example, atmospheric pressure or reduced pressure (for example, 10 -6 to 10 5 Pa). In this case, the film quality of graphene is further improved.
그래핀의 제조 공정 중 적어도, 제1 열처리 공정부터, 제2 열처리 공정까지를 진공 중에서 연속해서 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 불필요한 탄소원의 혼입을 억제할 수 있으므로, 그래핀의 막 두께를 한층 정확하게 제어할 수 있다.It is preferable that at least the steps from the first heat treatment step to the second heat treatment step are continuously performed in vacuum in the manufacturing process of graphene. In this case, unnecessary mixing of the carbon source can be suppressed, so that the film thickness of the graphene can be more accurately controlled.
하지층과 탄소 함유층 사이에 자기 조직화 단분자층을 형성해도 된다. 자기 조직화 단분자층은 탄소 함유층의 형성에 사용하는 재료와, 하지층과의 결합을 촉진한다. 그로 인해, 탄소 함유층의 형성 초기 단계에 있어서, 탄소 함유층의 막 두께에 변동이 발생하기 어려워진다. 그 결과, 그래핀의 막 두께에 있어서의 변동을 억제할 수 있다.A self-organizing monolayer may be formed between the base layer and the carbon-containing layer. The self-organizing monolayer promotes bonding between the material used to form the carbon-containing layer and the ground layer. As a result, the film thickness of the carbon-containing layer hardly changes in the initial stage of formation of the carbon-containing layer. As a result, variation in the film thickness of graphene can be suppressed.
자기 조직화 단분자층의 재질로서는, 예를 들어 APS(3-아미노프로필트리에톡시실란), AEAPS(3-(2-아미노에틸)-아미노프로필트리메톡시실란) 등을 들 수 있다. 자기 조직화 단분자층의 막 두께는, 예를 들어 0.01 내지 100㎚로 할 수 있다.Examples of the material of the self-organizing monolayer include APS (3-aminopropyltriethoxysilane) and AEAPS (3- (2-aminoethyl) -aminopropyltrimethoxysilane). The thickness of the self-assembled monolayer may be, for example, 0.01 to 100 nm.
자기 조직화 단분자층의 형성 방법으로서는, 예를 들어, 기판으로 자기 조직화 단분자(자기 조직화 단분자층을 구성하는 분자)를 기상 공급하는 드라이 방식, 자기 조직화 단분자를 포함하는 액에 기판을 침지하는 웨트 방식 등을 들 수 있다.As a method of forming the self-assembled monolayer, for example, there are a dry system in which monomolecular monomolecules (molecules constituting a self-organizing monolayer) are vapor-fed into a substrate, a wet system in which the substrate is immersed in a liquid containing a self- .
자기 조직화 단분자층에 포함되는 관능기와, 탄소 함유층에 포함되는 관능기가 결합하는 것이 바람직하다. 이 경우, 그래핀의 막 두께에 있어서의 변동을 한층 억제할 수 있다.It is preferable that the functional group contained in the self-organizing monolayer is combined with a functional group contained in the carbon-containing layer. In this case, fluctuations in the film thickness of graphene can be further suppressed.
진공 중에서 자기 조직화 단분자층을 형성하여, 자기 조직화 단분자층의 형성과, 탄소 함유층 형성 공정을 연속해서 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, 불필요한 탄소원의 혼입을 억제할 수 있으므로, 그래핀의 막 두께를 한층 정확하게 제어할 수 있다.It is preferable to form a self-organizing monolayer in a vacuum, to form a self-organizing monolayer, and to carry out a carbon-containing layer forming process continuously. In this case, unnecessary mixing of the carbon source can be suppressed, so that the film thickness of the graphene can be more accurately controlled.
(실시예 1)(Example 1)
1. 그래핀의 제조 방법1. Manufacturing method of graphene
먼저, 도 1a에 나타낸 바와 같이, Co로 이루어지는 하지층(1)을 구비한 사파이어 기판(3)을 준비했다. 하지층(1)의 막 두께는 200㎚이다.First, as shown in Fig. 1A, a
이어서, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 하지층(1) 상에 자기 조직화 단분자층(5)을 형성하였다. 이하에서는, 이 공정을 자기 조직화 단분자층 형성 공정으로 한다. 자기 조직화 단분자층(5)의 재질은 APS이다. 자기 조직화 단분자층(5)의 막 두께는 2㎚이다. 자기 조직화 단분자층(5)은 자기 조직화 단분자를 기상 공급하는 드라이 방식에 의해 형성하였다.Then, as shown in Fig. 1B, a self-organizing
이어서, 도 1c에 나타낸 바와 같이, 자기 조직화 단분자층(5) 상에, 원자층 퇴적법에 의해, 탄소 함유층(7)을 형성하였다. 이하에서는, 이 공정을 탄소 함유층 형성 공정으로 한다. 탄소 함유층 형성 공정은 자기 조직화 단분자층 형성 공정과 연속해서 행하였다. 원자층 퇴적법에 있어서의 조건은 이하와 같이 하였다.Then, as shown in Fig. 1C, a carbon-containing
기판 온도: 120℃.Substrate temperature: 120 占 폚.
압력: 133㎩.Pressure: 133 Pa.
탄소 함유층(7)의 형성에 사용하는 재료: 테레프탈산디클로라이드와 에틸렌디아민.Materials used to form carbon-containing layer (7): terephthalic acid dichloride and ethylenediamine.
탄소 함유층(7)의 재질은 PA이다. 탄소 함유층(7)의 막 두께는 4㎚이다. 탄소 함유층(7)은 PA의 중합체를 포함하지만, 그 중합체를 구성하는 단량체에는 1개의 방향환이 포함된다.The material of the carbon-containing
이어서, 탄소 함유층 형성 공정에 연속하여, 제1 열처리 공정을 행하였다. 제1 열처리 공정의 조건은 이하와 같다.Subsequently, the first heat treatment step was carried out in succession to the carbon-containing layer formation step. The conditions of the first heat treatment step are as follows.
온도: 600℃Temperature: 600 ° C
시간: 10분간Time: 10 minutes
분위기 가스: 진공 Atmosphere gas: Vacuum
압력: 1×10-3㎩ 미만 Pressure: less than 1 x 10-3 Pa
그 결과, 도 1d에 나타낸 바와 같이, 탄소 함유층(7)으로 아몰퍼스 탄소층(9)이 형성된다.As a result, as shown in Fig. 1D, the
이어서, 제1 열처리 공정에 연속하여, 제2 열처리 공정을 행하였다. 제2 열처리 공정의 조건은 이하와 같다.Subsequently, a second heat treatment step was performed in succession to the first heat treatment step. The conditions of the second heat treatment step are as follows.
온도: 800℃ Temperature: 800 ° C
시간: 20분간 Time: 20 minutes
분위기 가스: 진공 Atmosphere gas: Vacuum
압력: 1×10-3㎩ 미만 Pressure: less than 1 x 10-3 Pa
그 결과, 도 1e에 나타낸 바와 같이, 아몰퍼스 탄소층(9)으로 그래핀(11)이 형성되었다.As a result, as shown in FIG. 1E, the
2. 그래핀의 평가2. Evaluation of graphene
상기와 같이 하여 제조한 그래핀을 라만 분광에 의해 분석하였다. 그 결과를 도 2에 나타낸다. 도 2에 나타내는 파형은 그래핀에 특유한 것이었다. 따라서, 상기한 제조 방법에 의해 그래핀을 제조할 수 있었던 것을 확인할 수 있었다.The graphene thus prepared was analyzed by Raman spectroscopy. The results are shown in Fig. The waveform shown in Fig. 2 was specific to graphene. Thus, it was confirmed that graphene could be produced by the above-described production method.
또한, 도 2의 파형에 있어서, 2700㎝-1 부근에 나타나는 2D밴드와 1580㎝-1 부근에 나타나는 G밴드의 비는 2D/G=2.5였다. 이것으로부터, 그래핀의 막 두께가 균일한 것을 확인할 수 있었다.Further, in the waveform of FIG. 2, the ratio of G band that appears in the 2D band 1580㎝ -1 vicinity appear at -1 2700㎝ was 2D / G = 2.5. From this, it was confirmed that the film thickness of graphene was uniform.
또한, 도 2의 파형에 있어서, 1580㎝-1 부근에 나타나는 G밴드와 1300㎝-1 부근에 나타나는 D밴드의 비는 G/D=26이었다. 이것으로부터, 그래핀의 막질이 양호한 것을 확인할 수 있었다.Further, in the waveform of FIG. 2, the ratio of D band to G band that appears near the 1300㎝ -1 appears at 1580㎝ -1 was a G / D = 26. From this, it was confirmed that the film quality of graphene was good.
또한, 제1 열처리 공정에 의해 발생한 층을, 라만 분광에 의해 분석하였다. 그 결과를 도 3에 나타낸다. 도 3에 나타내는 파형은 아몰퍼스 탄소에 특유한 것이었다. 따라서, 제1 열처리 공정에 의해 아몰퍼스 탄소층이 형성된 것을 확인할 수 있었다.Further, the layer generated by the first heat treatment step was analyzed by Raman spectroscopy. The results are shown in Fig. The waveform shown in Fig. 3 was specific to amorphous carbon. Therefore, it was confirmed that the amorphous carbon layer was formed by the first heat treatment step.
3. 그래핀의 제조 방법이 발휘하는 효과3. Effect of manufacturing method of graphene
본 실시예의 그래핀의 제조 방법에 의하면, 막 두께가 균일하고, 막질이 양호한 그래핀을 제조할 수 있다. 또한, 본 실시예의 그래핀의 제조 방법에 의하면, 그래핀의 막 두께를 정밀하게 제어할 수 있다.According to the method for producing graphene of this embodiment, graphene having uniform film thickness and good film quality can be produced. Further, according to the graphene manufacturing method of this embodiment, the film thickness of the graphene can be precisely controlled.
(비교예)(Comparative Example)
1. 성막 방법1. How to deposit
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지이지만, 탄소 함유층 형성 공정 후, 제1 열처리 공정을 행하지 않고, 바로 제2 열처리 공정을 행하였다.Basically, it is the same as that of Example 1, but the second heat treatment step was carried out immediately after the carbon-containing layer forming step and without carrying out the first heat treatment step.
2. 막의 평가2. Evaluation of membrane
형성된 막을 라만 분광에 의해 분석하였다. 그 결과를 도 4에 나타낸다. 도 4에 나타내는 파형에는 G밴드에 대한 D밴드의 강도가 높다는 특징이 존재한다. 이것으로부터, 본 비교예에서는 매우 막질이 나쁜 그래핀이 발생한 것을 알 수 있었다.The formed film was analyzed by Raman spectroscopy. The results are shown in Fig. The waveform shown in Fig. 4 has a feature that the intensity of the D band with respect to the G band is high. From this, it can be seen that graphene, which is very poor in film quality, is generated in this comparative example.
(실시예 2)(Example 2)
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 그래핀을 제조한다. 단, 본 실시예에서는, 탄소 함유층(7)의 재질은 PET이다. 또한, 탄소 함유층(7)의 형성에 사용하는 재료를, 에틸렌디아민이 아니라 에틸렌글리콜로 함으로써, 탄소 함유층(7)의 재질을 PET로 할 수 있다. 본 실시예에서도 상기 실시예 1과 대략 동일한 그래핀을 제조할 수 있다.Basically, graphene is produced in the same manner as in Example 1 above. However, in this embodiment, the material of the carbon-containing
(실시예 3)(Example 3)
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 그래핀을 제조한다. 단, 본 실시예에서는 제1 열처리 공정에 있어서의 온도를 500℃로 하였다. 본 실시예에서도, 상기 실시예 1과 대략 동일한 그래핀을 제조할 수 있다.Basically, graphene is produced in the same manner as in Example 1 above. However, in this embodiment, the temperature in the first heat treatment step was set to 500 캜. Also in this embodiment, it is possible to manufacture graphene substantially the same as in the first embodiment.
(실시예 4)(Example 4)
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 그래핀을 제조한다. 단, 본 실시예에서는 제2 열처리 공정에 있어서의 온도를 750℃로 하였다. 본 실시예에서도, 상기 실시예 1과 대략 동일한 그래핀을 제조할 수 있다.Basically, graphene is produced in the same manner as in Example 1 above. However, in this embodiment, the temperature in the second heat treatment step was set at 750 캜. Also in this embodiment, it is possible to manufacture graphene substantially the same as in the first embodiment.
(실시예 5)(Example 5)
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 그래핀을 제조한다. 단, 본 실시예에서는 자기 조직화 단분자층(5)의 형성을 생략하였다. 그로 인해, 본 실시예에서는 하지층(1) 상에 직접 탄소 함유층(7)을 형성하였다. 본 실시예에서도, 상기 실시예 1과 대략 동일한 그래핀을 제조할 수 있다.Basically, graphene is produced in the same manner as in Example 1 above. However, in this embodiment, formation of the self-organizing
(실시예 6)(Example 6)
기본적으로는 상기 실시예 1과 마찬가지로 하여, 그래핀을 제조한다. 단, 본 실시예에서는 하지층(1)의 재질을 Ni로 하였다. 본 실시예에서도, 상기 실시예 1과 대략 동일한 그래핀을 제조할 수 있다.Basically, graphene is produced in the same manner as in Example 1 above. However, in this embodiment, the
이상, 본 개시의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 다양한 형태를 채용할 수 있다.Although the embodiment of the present disclosure has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various forms can be employed.
예를 들어, 상기 실시예 1 내지 6에 있어서, 탄소 함유층(7)의 막 두께는 4㎚ 이외의 값이어도 되고, 예를 들어 40 내지 50㎚(예를 들어, 46㎚)로 해도 된다.For example, in Examples 1 to 6, the film thickness of the carbon-containing
상기 실시 형태에 있어서의 하나의 구성 요소가 갖는 기능을 복수의 구성 요소로 하여 분산시키거나, 복수의 구성 요소가 갖는 기능을 하나의 구성 요소에 통합시켜도 된다. 또한, 상기 실시 형태의 구성의 일부를, 동일한 기능을 갖는 공지의 구성으로 치환해도 된다. 또한, 상기 실시 형태의 구성의 일부를 생략해도 된다. 또한, 상기 실시 형태의 구성의 적어도 일부를, 다른 실시 형태의 구성에 대하여 부가 또는 치환해도 된다. 또한, 청구범위에 기재한 문언에 의해서만 특정되는 기술 사상에 포함되는 모든 형태가 본 개시의 실시 형태이다.The functions of one component in the above embodiment may be dispersed as a plurality of components or the functions of a plurality of components may be integrated into one component. Note that a part of the configuration of the above embodiment may be replaced with a known configuration having the same function. Further, a part of the configuration of the embodiment may be omitted. Note that at least a part of the configuration of the above embodiment may be added or substituted for the configuration of another embodiment. In addition, all the forms included in the technical idea specified only by the words in the claims are embodiments of the present disclosure.
상술한 그래핀의 제조 방법 외에, 그래핀, 그래핀의 제조 장치 등, 다양한 형태로 본 개시를 실현할 수도 있다.In addition to the above-described method for producing graphene, the present disclosure can be realized in various forms such as graphene and graphene production apparatuses.
Claims (8)
상기 탄소 함유층으로 아몰퍼스 탄소층(9)을 형성하는 제1 열처리 공정과,
상기 아몰퍼스 탄소층으로 그래핀(11)을 형성하는 제2 열처리 공정을 갖는, 그래핀의 제조 방법.A carbon-containing layer forming step of forming a carbon-containing layer (7) on the base layer (1) by atomic layer deposition;
A first heat treatment step of forming an amorphous carbon layer 9 as the carbon-containing layer,
And a second heat treatment step of forming a graphene (11) with the amorphous carbon layer.
상기 자기 조직화 단분자층의 형성과, 상기 탄소 함유층 형성 공정을 연속해서 행하는, 그래핀의 제조 방법.6. The method of claim 4 or 5, wherein the self-assembled monolayer is formed in a vacuum,
Wherein the step of forming the self-assembled monolayer and the step of forming the carbon-containing layer are continuously performed.
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