KR20180022417A - Graphene flake thin film manufacturing apparatus - Google Patents

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KR20180022417A
KR20180022417A KR1020160107824A KR20160107824A KR20180022417A KR 20180022417 A KR20180022417 A KR 20180022417A KR 1020160107824 A KR1020160107824 A KR 1020160107824A KR 20160107824 A KR20160107824 A KR 20160107824A KR 20180022417 A KR20180022417 A KR 20180022417A
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graphene
graphene flake
graphite
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KR1020160107824A
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천두만
모하마드 누르 나심
이선영
안성훈
추원식
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울산대학교 산학협력단
서울대학교산학협력단
한양대학교 에리카산학협력단
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Abstract

A graphene flake thin film manufacturing apparatus according to the present invention, as a graphene flake thin film manufacturing apparatus which produces graphene on a substrate by using a graphite powder, comprises: a substrate arranging unit having the substrate arranged on one side thereof; a nozzle unit which is formed in the form of a pipe having an internal space formed therein such that the graphite powder moves in the internal space, and has an injection hole formed in one side thereof to inject the graphite powder onto the substrate through the injection hole; and a graphite supply unit which is communicated with the internal space of the nozzle unit and supplies the graphite powder into the internal space. The graphene flake thin film manufacturing apparatus according to the present invention can manufacture a graphene flake thin film by injecting the graphite powder through the nozzle unit, colliding the injected graphite powder with the substrate at a high speed, and depositing a graphene on the substrate. Therefore, the graphene flake thin film manufacturing apparatus according to the present invention can manufacture the graphene flake thin film at low costs, and can rapidly manufacture the graphene flake thin film to increase manufacturing efficiency of the graphene flake thin film. Further, the graphene flake thin film manufacturing apparatus according to the present invention can manufacture the graphene flake thin film irrespective of the type of a substrate material by enabling the graphene flake thin film to be manufactured at room temperature.

Description

그래핀 플레이크 박막 제작장치{Graphene flake thin film manufacturing apparatus}[0001] Graphene flake thin film manufacturing apparatus [0002]

본 발명은 플레이크(Flake) 형태의 그래핀(Graphene) 박막을 제작하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그라파이트(Graphite)를 이용하여 그래핀 플레이크가 증착된 박막을 제작하는 그래핀 플레이크 박막 제작장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing a flake-shaped graphene thin film, and more particularly to a graphene flake thin film manufacturing apparatus for manufacturing a thin film on which graphene flakes are deposited using graphite .

일반적으로 그라파이트(Graphite)는 탄소 원자가 벌집 모양의 육각형 그물처럼 배열된 평면들이 층으로 쌓여 있는 구조이다. 상기한 바와 같은 그라파이트의 한 층을 그래핀(Graphene)이라 하며, 그래핀은 구조적, 화학적으로 매우 안정적이며, 전자의 이동성이 빠른 우수한 전도체이다. 또한 그래핀은 강도와 열전도성이 높으며 투명하고, 신축성이 뛰어난 것으로, 이러한 그래핀의 특징들을 이용하여 다방면으로 적용 시켜 이용하고 있다. Generally, graphite is a structure in which planes of carbon atoms are arranged like layers of honeycomb hexagonal net. One layer of the graphite as described above is called graphene, and graphene is an excellent conductor that is structurally and chemically very stable and has high electron mobility. Also, graphene has high strength and thermal conductivity, is transparent and has excellent stretchability, and is applied to various fields by using the characteristics of graphene.

상기한 바와 같은 그래핀 플레이크 박막을 제작하는 방법으로는, 화학증착방법(Chemical Vapor Deposition)이 있다. 화학증착방법은 탄소를 잘 흡착하는 전이 금속을 촉매층으로 유리기판 위에 증착한 후, 고온의 메탄, 수소의 혼합가스에서 탄소가 촉매층와 반응하여 녹아 들어가도록 하여 그래핀을 증착시킨다. 상기한 바와 같은 종래의 그래핀을 형성하기 위한 기술로는 대한민국 공개특허 제 10-2016-0002009호가 개시되어 있다.As a method of manufacturing the graphene flake thin film as described above, there is a chemical vapor deposition method. In the chemical vapor deposition method, a transition metal that adsorbs carbon well is deposited on a glass substrate as a catalyst layer, and then carbon is deposited in a mixed gas of high temperature methane and hydrogen by reacting with the catalyst layer to deposit graphene. Korean Patent Laid-Open No. 10-2016-0002009 discloses a technique for forming a conventional graphene as described above.

하지만, 종래의 화학증착방법을 이용하여 그래핀을 형성하는 방법은, 그래핀 플레이크 박막을 제작하는 시간이 오래 소요되고 고가로, 제작 효율이 떨어진다는 단점이 있다. 또한, 고온 공정으로 인해, 열에 강한 기판만을 사용할 수 있다는 불편함이 있다. However, the method of forming graphene using a conventional chemical vapor deposition method has a disadvantage in that it takes a long time to produce a graphene flake thin film, the manufacturing cost is low, and production efficiency is low. Further, due to the high-temperature process, there is an inconvenience that only a substrate resistant to heat can be used.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 것으로, 실온에서 그래핀의 형성이 가능하여 기판 재료의 종류와 관계없이 그래핀 플레이크 박막제작이 가능하고, 생산 효율이 높은 그래핀 플레이크 박막제작장치를 제공하는데 목적이 있다. DISCLOSURE Technical Problem The present invention has been made in order to overcome the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a graphene flake thin film which can form a graphene flake thin film without any kind of substrate material, Device. ≪ / RTI >

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그래핀 플레이크 박막 제작장치는, 그라파이트 분말을 이용하여 기판에 그래핀을 생성시키는 그래핀 플레이크 박막제작장치에 있어서, 일측에 기판이 배치되는 기판배치부; 상기 그라파이트 분말이 이동하도록 내부공간이 형성된 관의 형상으로, 일측에 분사홀이 형성되어, 상기 분사홀을 통해 상기 기판 상에 상기 그라파이트 분말이 분사되는 노즐부; 및 상기 노즐부의 내부 공간과 연통되며, 상기 내부공간으로 상기 그라파이트 분말을 공급하는 그라파이트공급부를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for producing a graphene flake thin film, which comprises the steps of: forming a graphene flake thin film on a substrate by using graphite powder; part; A nozzle part in which a spray hole is formed at one side in the shape of a tube having an inner space for moving the graphite powder and the graphite powder is sprayed onto the substrate through the spray hole; And a graphite supply unit communicating with the internal space of the nozzle unit and supplying the graphite powder into the internal space.

여기서 상기 그라파이트공급부는, 상기 내부공간과 연통되도록 구비되어, 상기 그라파이트공급부 및 노즐부의 내부공간의 압력을 상기 노즐부의 외부공간의 압력보다 높도록 형성시키는 고압기를 더 포함할 수 있다.The graphite supply unit may further include a high-pressure unit communicating with the internal space, the high pressure unit forming a pressure of the internal space of the graphite supply unit and the nozzle unit higher than a pressure of the external space of the nozzle unit.

또한 상기 그라파이트공급부는, 내부에 수용공간이 형성되어 상기 그라파이트 분말을 수용하며, 타측이 상기 노즐부와 연결되는 분말프레임과, 상기 분말프레임과 연결되어, 상기 분말프레임에 진동을 인가하는 진동기를 포함할 수 있다.The graphite supplying unit may include a powder frame having a receiving space formed therein to receive the graphite powder and the other end connected to the nozzle unit, and a vibrator connected to the powder frame to apply vibration to the powder frame can do.

또한 상기 그래핀 플레이크 박막제작장치는, 내부에 공간이 형성되어, 상기 공간에 상기 노즐부와, 상기 기판배치부가 위치하는 챔버와, 상기 챔버의 공간과 연통되도록 구비되어, 상기 챔버의 공간을 진공의 상태로 형성시키는 진공펌프와, 상기 진공펌프를 제어하는 진공센서를 포함하는 진공부를 더 포함하는 것이 바람직하다.The apparatus for manufacturing a graphene flake thin film includes a chamber in which a space is formed and in which the nozzle portion, the substrate placing portion, and the chamber are communicated with each other, , And a vacuum sensor for controlling the vacuum pump.

또한 상기 그래핀 플레이크 박막제작장치는, 상기 챔버의 공간과 연통되도록 구비되고, 상기 챔버와 상기 진공펌프사이에 구비되는 분말필터를 더 포함할 수 있다.The apparatus for manufacturing a graphene flake thin film may further include a powder filter provided between the chamber and the vacuum pump to communicate with the space of the chamber.

본 발명에 따른 그래핀 플레이크 박막제작장치에 의하면, 노즐부를 통해 그라파이트 분말을 분사시켜 기판에 고속으로 충돌함으로써, 기판 상에 그래핀을 증착시켜, 그래핀 플레이크 박막을 제작할 수 있다. 따라서 그래핀 플레이크 박막을 저가로 제작할 수 있으며, 빠르게 제작할 수 있어 제작 효율이 높다.According to the apparatus for producing a thin film of graphene flakes according to the present invention, graphene powder is sprayed through a nozzle portion to collide with a substrate at a high speed, thereby depositing graphene on the substrate to produce a graphene flake thin film. Therefore, the graphene flake thin film can be manufactured at a low cost, and the manufacturing efficiency can be improved because it can be manufactured quickly.

또한 그래핀 플레이크 박막을 상온에서 제작할 수 있어, 기판 재료의 종류와 관계없이 그래핀 플레이크 박막을 제작할 수 있다. Further, the graphene flake thin film can be manufactured at room temperature, and a graphene flake thin film can be produced regardless of the kind of the substrate material.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 그래핀 플레이크 박막제작장치의 기판배치부, 노즐부 및 그라파이트공급부를 개략적으로 도시한 단면도,
도 2는 도 1의 그래핀 플레이크 박막제작장치를 개략적으로 도시한 구성도,
도 3은 도 1의 그래핀 플레이크 박막제작장치에 의하여 생성된 그래핀 플레이크가 기판에 증착된 상태를 보여주는 FE-SEM(JSM-6500F, JEOL, 일본) 촬영이미지이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a substrate arrangement part, a nozzle part and a graphite supply part of an apparatus for producing a graphene flake thin film according to an embodiment of the present invention,
Fig. 2 is a schematic view showing the apparatus for producing a graphene flake thin film of Fig. 1,
FIG. 3 is an FE-SEM (JSM-6500F, JEOL, Japan) image showing a state in which graphene flakes produced by the graphene flake thin film producing apparatus of FIG. 1 are deposited on a substrate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately The present invention should be construed in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention. Therefore, at the time of the present application, It should be understood that variations can be made.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 플레이크 박막 제작장치(10)는, 기판(S)에 그라파이트 분말(G)을 충돌시켜 그래핀을 증착시킴으로써 그래핀 플레이크 박막(F)을 제작하는 장치로, 기판배치부(100), 노즐부(200) 및 그라파이트공급부(300)를 포함한다. 또한 상기 그래핀 플레이크 박막제작장치(10)는 챔버(400)와, 진공부(500) 및 분말필터(600)를 더 포함할 수 있다. 1 and 2, an apparatus 10 for fabricating a graphene flake thin film according to an embodiment of the present invention includes a graphene flake thin film forming apparatus 10 for forming a graphene flake thin film F, and includes a substrate arrangement unit 100, a nozzle unit 200, and a graphite supply unit 300. The apparatus 10 for fabricating a graphene flake thin film may further include a chamber 400, a vacuum 500 and a powder filter 600.

상기 기판배치부(100)는 일측에 기판(S)이 배치되는 것으로, 상기 그래핀 플레이크 박막(F)을 형성시킬 기판(Substrate)(S)을 고정 지지할 수 있다. 상기 기판배치부(100)에 배치될 기판(S)은 금속, 세라믹, 폴리머 기판으로 적용가능 하다. 또한 상기 기판배치부(100)는 후술(後述) 할 챔버(400) 내에 배치되는 것이 바람직하다. A substrate S is disposed on one side of the substrate placement unit 100 and may support a substrate S on which the graphene flake thin film F is to be formed. The substrate S to be disposed in the substrate arrangement part 100 may be a metal, a ceramic, or a polymer substrate. The substrate placement unit 100 is preferably disposed in a chamber 400 to be described later.

상기 노즐부(200)는 내부공간(210)이 형성된 관의 형상으로, 상기 그라파이트 분말(G)을 이동시켜, 상기 기판(S)에 충돌시킨다. 상기 노즐부(200)는 일측에 분사홀(200h)이 형성되며, 상기 분사홀(200h)을 통해 상기 그라파이트 분말(G)이 분사된다. 즉 상기 그라파이트 분말(G)이 상기 노즐부(200)의 내부공간(210)에서 상기 분사홀(200h)측으로 이동하여 상기 분사홀(200h)을 통해 상기 노즐부(200)의 외측으로 분사되며, 상기 분사홀(200h)과 근접하게 배치된 기판(S) 상에 충돌하게 된다. 상기 그라파이트 분말(G)이 상기 기판(S)상에 충돌함으로써 상기 그라파이트 분말(G)로부터 그래핀이 형성될 수 있으며, 상기 기판(S)상에 그래핀 플레이크가 증착되어 그래핀 플레이크 박막(F)을 제작할 수 있다. 또한 상기 노즐부(200)는 후술 할 챔버(400) 내에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 노즐부(200)는 후술 할 그라파이트공급부(300)와 연결되어 상기 그라파이트 분말(G)을 공급받는다. The nozzle unit 200 moves the graphite powder G in the shape of a tube having an internal space 210 to collide with the substrate S. The nozzle unit 200 has a spray hole 200h on one side thereof and the graphite powder G is injected through the spray hole 200h. That is, the graphite powder G moves from the inner space 210 of the nozzle unit 200 to the injection hole 200h and is injected to the outside of the nozzle unit 200 through the injection hole 200h, And collides against the substrate S disposed adjacent to the ejection hole 200h. Graphene powder G may be formed from the graphite powder G by colliding the graphite powder G on the substrate S and graphene flakes may be deposited on the substrate S to form a graphene flake thin film F ) Can be produced. Further, the nozzle unit 200 is preferably disposed in a chamber 400 to be described later. The nozzle unit 200 is connected to a graphite supply unit 300 to be described later to receive the graphite powder G.

상기 그라파이트공급부(300)는 상기 노즐부(200)와 연통되도록 구비되어, 상기 노즐부(200)의 내부공간(210)으로 상기 그라파이트 분말(G)을 공급한다. 즉 상기 그라파이트 공급부(300)의 일측이 상기 내부공간(210)과 연통되도록 구비되어, 상기 그라파이트 분말(G)을 공급할 수 있다. 상기 그라파이트공급부(300)로부터 공급되는 그라파이트 분말(G)은, 6 마이크로미터(μm) 크기인 것이 바람직하나, 6 마이크로미터(μm)에 한정하는 것은 아니며, 상기 기판(S)상에 그래핀 플레이크 박막(F)을 생성시킬 수 있는 다른 크기로도 적용가능 할 것이다.  The graphite supplying unit 300 is connected to the nozzle unit 200 and supplies the graphite powder G to the inner space 210 of the nozzle unit 200. That is, one side of the graphite supplying unit 300 is provided to communicate with the internal space 210, and the graphite powder G can be supplied. The graphite powder G fed from the graphite feeder 300 is preferably 6 micrometers in size but is not limited to 6 micrometers and may be formed on the substrate S by graphene flakes But may be applied to other sizes that can produce the thin film F.

상기 그라파이트 공급부(300)는 분말프레임(310)과, 진동기(320)를 포함할 수 있다. 또한 상기 상기 그라파이트 공급부(300)는 고압기(220)를 더 포함할 수 있다. The graphite feeder 300 may include a powder frame 310 and a vibrator 320. The graphite supply unit 300 may further include a high-pressure unit 220.

상기 분말프레임(310)은 내부에 수용공간(311)이 형성된다. 또한 상기 분말프레임(310)은 상기 노즐부(200)와 연결된다. 즉 상기 분말프레임(310)은 상기 수용공간(311) 내에 상기 그라파이트 분말(G)을 수용하며, 상기 그라파이트 분말(G)을 상기 노즐부(200)로 공급시킨다.The powder frame 310 has a receiving space 311 formed therein. The powder frame 310 is connected to the nozzle unit 200. That is, the powder frame 310 receives the graphite powder G in the receiving space 311 and supplies the graphite powder G to the nozzle unit 200.

상기 진동기(320)는 상기 분말프레임(310)과 연결되어, 상기 분말공급프레임(310)에 진동을 인가한다. 즉 상기 분말프레임(310)에 진동을 인가함으로써, 상기 분말프레임(310) 내에 수용되어 있는 상기 그라파이트 분말(G)이 상기 노즐부(200)로 원활하게 공급되도록 한다.The vibrator 320 is connected to the powder frame 310 to apply vibration to the powder supply frame 310. That is, by applying vibration to the powder frame 310, the graphite powder G contained in the powder frame 310 is smoothly supplied to the nozzle unit 200.

상기 고압기(220)는 상기 내부공간(210)과 연통되도록 구비되어, 상기 노즐부(200)의 내부공간(210) 및 상기 그라파이트공급부(300)의 압력을 상기 노즐부(200)의 외부공간의 압력보다 높도록 형성시킨다. 부연하면 상기 노즐부(200)의 내부공간(210) 및 그라파이트공급부(300)가 고압으로 형성되고, 상기 노즐부(200)의 외부공간이 저압으로 형성되어, 상기 그라파이트 분말(G)이 차압에 의하여 상기 노즐부(200)의 내부공간(210)에서 상기 노즐부(200)의 외측으로 이동할 수 있다. 즉 상기 그라파이트 분말(G)이 차압에 의하여, 상기 분사홀(200h)을 통해 분사 된다. 상기 그라파이트 분말(G)을 분사시키는 분사압력은 1-4bar인 것이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 상압-30bar 사이로 적절하게 변경하여 적용 할 수 있다. 또한 상기 그라파이트 분말(G)의 산화방지 및 고속 분사를 위하여 질소, 헬륨, 산소 등을 추가적으로 공급하여 사용할 수 있다. 상기 그라파이트 분말(G)이 분사되어, 상기 기판(S)상에 충돌함으로써, 상기 그라파이트 분말(G)로부터 그래핀이 형성되고, 상기 기판(S)상에 그래핀 플레이크가 증착되어 그래핀 플레이크 박막(F)을 제작할 수 있다.The high pressure device 220 is connected to the internal space 210 so that the internal space 210 of the nozzle part 200 and the pressure of the graphite supply part 300 are connected to the external space of the nozzle part 200. [ . The inner space 210 of the nozzle unit 200 and the graphite supply unit 300 are formed at a high pressure and the outer space of the nozzle unit 200 is formed at a low pressure so that the graphite powder G The nozzle unit 200 can move to the outside of the nozzle unit 200 in the inner space 210 of the nozzle unit 200. That is, the graphite powder G is injected through the injection hole 200h by a differential pressure. The injection pressure for spraying the graphite powder G is preferably in the range of 1 to 4 bar, but is not limited thereto, and may be suitably changed within the range of normal pressure to -30 bar. In addition, nitrogen, helium, oxygen and the like may be additionally supplied and used for preventing oxidation of the graphite powder (G) and high-speed injection. The graphite powder G is sprayed and collided on the substrate S to form graphene from the graphite powder G and graphene flakes are deposited on the substrate S to form a graphene flake thin film (F).

한편, 상기 그래핀 플레이크 박막제작장치(10)는 챔버(400)와, 진공부(500) 및 분말필터(600)를 더 포함할 수 있다. The apparatus 10 for fabricating a graphene flake thin film may further include a chamber 400, a vacuum 500 and a powder filter 600.

상기 챔버(400)는, 내부에 공간(410)이 형성되어, 상기 공간(410)에 상기 노즐부(200)와, 상기 기판배치부(100)가 위치되는 것이 바람직하다. 상기 챔버(400)를 구비함으로써 상기 그라파이트 분말(G)이 분사되는 공간을 진공상태로 유지시킬 수 있다. It is preferable that the chamber 400 has a space 410 formed therein and the nozzle unit 200 and the substrate arrangement unit 100 are positioned in the space 410. By providing the chamber 400, the space in which the graphite powder G is injected can be maintained in a vacuum state.

상기 진공부(500)는 상기 챔버(400)의 공간(410)을 진공의 상태로 형성시키는 것으로, 상기 챔버(400)의 공간(410)과 연통되도록 구비된다. 상기 진공부(500)는 진공펌프(510)와 진공센서(520)를 포함할 수 있다. The vacuum chamber 500 is formed to communicate with the space 410 of the chamber 400 by forming a space 410 of the chamber 400 in a vacuum state. The vacuum chamber 500 may include a vacuum pump 510 and a vacuum sensor 520.

상기 진공펌프(510)는 펌프를 이용하여 상기 챔버(400)의 공간(410)을 진공의 상태로 형성시킨다. 즉 상기 진공펌프(510)는 상기 챔버(400)의 공간(410) 내의 기체를 흡입, 압축하여 기 설정된 적절한 압력으로 유지시킨다. 상기 진공펌프(510)를 이용한 상기 챔버(400)내의 압력은, 80-300(Torr)사이 인 것이 바람직하며, 이에 한정하는 것으로 아니며 ,상압 및 1 Torr이상의 저진공 상태로 적절하게 변경하여 적용시킬 수 있다.The vacuum pump 510 uses a pump to form a space 410 of the chamber 400 in a vacuum state. That is, the vacuum pump 510 sucks and compresses the gas in the space 410 of the chamber 400 and maintains it at a predetermined proper pressure. The pressure in the chamber 400 using the vacuum pump 510 is preferably in the range of 80-300 Torr and is not limited thereto and may be suitably changed to a low vacuum state at normal pressure and 1 Torr or higher .

상기 진공센서(520)는 상기 챔버(400)의 공간(410)의 압력을 감지하여, 상기 진공펌프(510)를 제어한다. 즉 상기 진공센서(520)를 통해 상기 챔버(400)의 공간(410)의 압력을 감지하고, 상기 챔버(400)의 공간(410)을 기설정된 적절한 압력치로 유지시키기 위하여 상기 진공펌프(510)를 제어할 수 있다. 따라서 상기 챔버(400)의 공간이 진공의 상태가 유지 될 수 있으며, 상기 진공의 상태를 유지시킴으로써, 상기 그라파이트 분말(G)이 상기 기판(S)상에 증착될 때, 산화막이 생성되는 것을 방지하여 증착정밀도를 높일 수 있다. The vacuum sensor 520 senses the pressure of the space 410 of the chamber 400 and controls the vacuum pump 510. The vacuum pump 510 senses the pressure of the space 410 of the chamber 400 through the vacuum sensor 520 and maintains the space 410 of the chamber 400 at a predetermined pressure value. Can be controlled. Accordingly, the space of the chamber 400 can be maintained in a vacuum state, and by maintaining the vacuum state, the oxide film can be prevented from being generated when the graphite powder G is deposited on the substrate S So that the deposition precision can be increased.

상기 분말필터(600)는 상기 챔버(400)의 공간(410)과 연통되도록 구비되고, 상기 챔버(400)와 상기 진공펌프(510)사이에 구비된다. 상기 분말필터(600)는 상기 진공펌프(510)가 상기 챔버(400)의 공간(410)을 진공의 상태로 형성시킬 시, 상기 챔버(400)의 공간(410)내에 존재하는 분말을 걸러낼 수 있다. The powder filter 600 is provided to communicate with the space 410 of the chamber 400 and is provided between the chamber 400 and the vacuum pump 510. The powder filter 600 filters powder present in the space 410 of the chamber 400 when the vacuum pump 510 forms the space 410 of the chamber 400 in a vacuum state .

도 3은 본 발명의 그래핀 플레이크 박막제작장치(10)를 이용하여 기판(S) 상에 그래핀 플레이크 박막(F)을 제작한 것을 촬영한 이미지로, 도 3의 (a)를 참조하면, 기판(Cu foil)상에 그래핀 플레이크 박막(Thin Film)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 또한 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)에서 기판(S)과 그래핀 플레이크 박막(F)의 경계부위를 확대하여 촬영한 이미지로, 도 3 (b)를 참조하면, 기판(S)상에 그래핀 플레이크 박막(F)이 증착(도 3 (b)의 좌측)된 것을 확인할 수 있다. 또한 도 3 (b)에 표기된 빨간색 실선은 탄소(Carbon)의 함유량을 나타낸 것으로, 탄소가 그래핀 플레이크 박막(F)이 형성된 경계를 기준으로 좌측의 함유량이 우측의 함유량에 비하여 상대적으로 크다는 것을 확인 할 수 있다. 반대로 도 3 (b)에 표기된 하늘색 실선은 구리(Cu)의 함유량을 나타낸 것으로, 그래핀 플레이크 박막(F)이 형성된 경계를 기준으로 좌측의 함유량이 우측의 함유량에 비하여 상대적으로 적다는 것을 확인 할 수 있다. 이를 통해 상기 그라파이트 분말(G)을 기판(S) 상에 충돌시킴으로써, 그라파이트(G)에서 그래핀이 형성되고, 기판(S) 상에 그래핀 플레이크가 증착되어 그래핀 플레이크 박막(F)이 형성됨을 확인 할 수 있다. FIG. 3 is an image of a graphene flake thin film F produced on a substrate S by using the apparatus 10 for producing a graphene flake thin film of the present invention. Referring to FIG. 3 (a) It can be confirmed that a graphene flake thin film is formed on the substrate (Cu foil). 3 (b) is an enlarged image of the boundary between the substrate S and the graphene flake film F in FIG. 3 (a). Referring to FIG. 3 (b) It can be confirmed that the graphene flake thin film F is deposited (left side in FIG. The red solid line shown in FIG. 3 (b) shows the content of carbon, and it is confirmed that the content of carbon on the left side is relatively larger than that on the right side based on the boundary where the graphene flake thin film F is formed can do. Conversely, the blue solid line shown in FIG. 3 (b) shows the content of copper (Cu), and it is confirmed that the content on the left side is relatively smaller than the content on the right side based on the boundary where the graphene flake thin film F is formed . Graphene is formed on the graphite G and graphene flakes are deposited on the substrate S by impinging the graphite powder G on the substrate S to form a graphene flake thin film F can confirm.

본 발명에 따른 그래핀 플레이크 박막제작장치(10)에 의하면, 노즐부(200)를 통해 그라파이트 분말(G)을 분사시켜 기판(S)에 고속으로 충돌함으로써, 기판(S) 상에 그래핀을 증착시켜, 그래핀 플레이크 박막(F)을 제작할 수 있다. 따라서 그래핀 플레이크 박막(F)을 저가로 제작할 수 있으며, 빠르게 제작할 수 있어 제작 효율이 높다.According to the apparatus 10 for producing a graphene flake thin film according to the present invention, the graphite powder G is injected through the nozzle unit 200 to collide with the substrate S at a high speed to form graphene on the substrate S To form a graphene flake thin film (F). Therefore, the graphene flake thin film (F) can be manufactured at a low cost, and it can be manufactured quickly, and the manufacturing efficiency is high.

더불어 그래핀 플레이크 박막(F)을 상온에서 제작할 수 있어, 기판(S) 재료의 종류와 관계없이 그래핀 플레이크 박막(F)을 제작할 수 있다.In addition, the graphene flake thin film (F) can be manufactured at room temperature, and the graphene flake thin film (F) can be produced regardless of the type of the substrate (S) material.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10 : 그래핀 플레이크 박막제작장치
100 : 기판배치부 200 : 노즐부
200h : 분사홀 210 : 내부공간
220 : 고압기 300 : 그라파이트공급부
310 : 분말프레임 311 : 수용공간
320 : 진동기 400 : 챔버
410 : 공간 500 : 진공부
510 : 진공펌프 520 : 진공센서
600 : 분말필터 G : 그라파이트 분말
S : 기판 F : 그래핀 플레이크 박막10: Graphene flake thin film forming device
100: substrate placement unit 200: nozzle unit
200h: injection hole 210: inner space
220: high-pressure machine 300: graphite feeder
310: powder frame 311: accommodation space
320: vibrator 400: chamber
410: space 500:
510: Vacuum pump 520: Vacuum sensor
600: Powder filter G: Graphite powder
S: Substrate F: Graphene flake thin film

Claims (5)

그라파이트 분말을 이용하여 기판에 그래핀을 생성시키는 그래핀 플레이크 박막제작장치에 있어서,
일측에 기판이 배치되는 기판배치부;
상기 그라파이트 분말이 이동하도록 내부공간이 형성된 관의 형상으로, 일측에 분사홀이 형성되어, 상기 분사홀을 통해 상기 기판 상에 상기 그라파이트 분말이 분사되는 노즐부; 및
상기 노즐부의 내부 공간과 연통되며, 상기 내부공간으로 상기 그라파이트 분말을 공급하는 그라파이트공급부를 포함하는 그래핀 플레이크 박막제작장치.A graphene flake thin film producing apparatus for producing graphene on a substrate using graphite powder,
A substrate disposing portion on one side of which a substrate is disposed;
A nozzle part in which a spray hole is formed at one side in the shape of a tube having an inner space for moving the graphite powder and the graphite powder is sprayed onto the substrate through the spray hole; And
And a graphite supply unit connected to the internal space of the nozzle unit and supplying the graphite powder to the internal space. 청구항 1에 있어서,
상기 그라파이트공급부는,
상기 내부공간과 연통되도록 구비되어, 상기 그라파이트공급부 및 노즐부의 내부공간의 압력을 상기 노즐부의 외부공간의 압력보다 높도록 형성시키는 고압기를 더 포함하는 그래핀 플레이크 박막제작장치.The method according to claim 1,
The graphite-
And a high-pressure device communicating with the internal space, the high pressure device forming a pressure of the internal space of the graphite supply part and the nozzle part to be higher than a pressure of the external space of the nozzle part. 청구항 1에 있어서,
상기 그라파이트공급부는,
내부에 수용공간이 형성되어 상기 그라파이트 분말을 수용하며, 타측이 상기 노즐부와 연결되는 분말프레임과,
상기 분말프레임과 연결되어, 상기 분말프레임에 진동을 인가하는 진동기를 포함하는 그래핀 플레이크 박막제작장치.The method according to claim 1,
The graphite-
A powder frame having a receiving space formed therein for receiving the graphite powder and the other end connected to the nozzle unit;
And a vibrator connected to the powder frame to apply vibration to the powder frame. 청구항 1에 있어서,
내부에 공간이 형성되어, 상기 공간에 상기 노즐부와, 상기 기판배치부가 위치하는 챔버와,
상기 챔버의 공간과 연통되도록 구비되어, 상기 챔버의 공간을 진공의 상태로 형성시키는 진공펌프와,
상기 진공펌프를 제어하는 진공센서를 포함하는 진공부를 더 포함하는 그래핀 플레이크 박막제작장치.The method according to claim 1,
A chamber in which the nozzle part, the substrate placing part is located,
A vacuum pump communicating with the space of the chamber to form a space of the chamber in a vacuum state;
And a vacuum sensor for controlling the vacuum pump. 청구항 4에 있어서,
상기 챔버의 공간과 연통되도록 구비되고, 상기 챔버와 상기 진공펌프사이에 구비되는 분말필터를 더 포함하는 그래핀 플레이크 박막제작장치.The method of claim 4,
And a powder filter provided between the chamber and the vacuum pump to communicate with the space of the chamber.
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