KR20190016649A

KR20190016649A - Method for making an electrically tuned graphene film

Info

Publication number: KR20190016649A
Application number: KR1020170100576A
Authority: KR
Inventors: 박종혁
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2017-08-08
Publication date: 2019-02-19

Abstract

The present invention relates to a method of controlling electrical characteristics of a crystalline graphene film and, more specifically, to a technique which uses physical/chemical methods to control electrical characteristics of graphene in a film state to induce uniformly stable doping on a large-area single-layer or multi-layer graphene film. Various application elements can be realized by applying crystalline graphene on substrates requiring low-temperature processes/flexibility such as glass and plastic as well as expensive single-crystal substrates such as silicon and sapphire by using graphene single-layer/multi-layer materials with excellent mechanical/chemical/physical properties. Such realization requires stable control of electrical characteristics. Conventional methods such as high-temperature heat treatment or plasma doping and doping using wet reaction are not easily applied to low-temperature/flexible/large-area processes. In comparison, the present invention using a UV light source allows large-area processes by dry methods and can be applied on various substrates to provide excellent stability and applicability.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for controlling an electrical characteristic of a graphene thin film,

본 발명은 결정성 그래핀 박막의 전기적 특성을 제어하기 위한 기술로, 더욱 상세하게는 대면적 단일층 혹은 다중층 그래핀 박막에 균일하게 안정적 도핑이 유도될 수 있도록 물리적/화학적 방법을 이용하여 박막 상태의 그래핀의 전기적 특성을 제어하는 기술에 해당한다. 기계적/화학적/물리적 특성이 우수한 그래핀 단일층/다중층 소재를 이용하여 실리콘/sapphire 등의 고가의 단결정 기판 뿐만 아니라 glass, plastic 등과 같은 저온 공정/유연성이 필요한 기판 위에 결정성 그래핀을 적용하여 다양한 응용 소자 구현이 가능한데, 전기적 특성의 안정적인 제어가 요구된다. The present invention relates to a technique for controlling electrical characteristics of a crystalline graphene thin film, and more particularly, to a method for controlling the electrical characteristics of a thin film using a physical / chemical method so as to induce uniformly stable doping in a single- This is equivalent to a technique for controlling the electrical characteristics of graphene in a state. Using graphene monolayer / multilayer materials with superior mechanical / chemical / physical properties, crystalline graphene is applied on substrates requiring low temperature processing / flexibility such as glass and plastic as well as expensive monocrystalline substrates such as silicon / sapphire Various application devices can be realized, and stable control of electrical characteristics is required.

기존의 고온 열처리 혹은 플라즈마 도핑, 습식 반응을 통한 도핑 등의 방법들이 제시되어 있지만, 저온/유연/대면적 공정에 적용하기가 용이하지 않다. 대표적인 그래핀의 도핑 방법으로는 질소를 그래핀 층에 주입하는 것인데, 이를 위해서 약 600도 이상의 고온에서 질소 혹은 암모니아 분위기에서 열처리를 하는 방법이 있다. 공정 온도를 낮추기 위해 플라즈마나 이온 도핑 공정도 가능한데, 플라즈마의 경우 그래핀 혹은 플라스틱 기판에 플라즈마에 의한 결함이 다수 발생하고, 이온 도핑의 경우도 플라즈마 상태에서 만들어진 이온이 그래핀에 가속되어 주입하는 방식이므로 얇은 그래핀의 경우 반응성이 매우 낮고, 또한 물리적 결함도 포함하게 된다. 이를 극복하기 위해 remote plasma 방식이나 grazed ion beam 등의 방식을 적용하기 위한 시도들이 제시되고 있지만, 진공 방식의 한계로 인해 대면적/양산성 면에서 적합하지 않다. 이와 달리 화학적 방법들도 시도되고 있는데, 그래핀의 합성 단계에서 도핑 가스를 추가하는 경우나 합성된 그래핀을 습식으로 도핑 원소가 포함된 반응기를 표면에 흡착시키고 열반응을 통해 치환하는 방법들이 이에 해당한다. Conventional methods such as high temperature heat treatment, plasma doping, and doping through wet reaction have been proposed but it is not easy to apply to low temperature / flexible / large area process. As a typical doping method of graphene, nitrogen is injected into the graphene layer. For this purpose, there is a method of performing heat treatment in a nitrogen or ammonia atmosphere at a high temperature of about 600 ° C. or higher. In order to lower the process temperature, a plasma or ion doping process is also possible. In the case of plasma, many defects due to plasma are generated in the graphene or plastic substrate, and in the case of ion doping, ions generated in the plasma state are accelerated into graphene Thus, thinner graphenes are very reactive and also contain physical defects. Attempts have been made to apply remote plasma or grazed ion beam to overcome this problem, but it is not suitable in large area / mass production due to the limitation of vacuum method. In contrast, chemical methods are also being tried. In the case of adding doping gas in the synthesis step of graphene or adsorbing the synthesized graphene to the surface of the reactor containing the doping element by wet and substituting it by thermal reaction, .

하지만, 그래핀 합성 과정에서 도핑 가스를 주입하는 경우는 그래핀의 결정성에 영향을 많이 주어 그래핀의 품질 저하가 동반된다, 반면 합성 후 습식 방법을 통한 도핑의 경우 대면적 공정에 적합하지 않다. 이 방법은 그래핀 플레이크를 혼합한 상태에서 반응기를 포함한 화합물이 표면에 흡착하도록 유도하고, 이를 열반응을 통해 치환되도록 하는 방식이므로 기판 상에 박막 형태로 존재하는 경우에는 적용이 어렵고, 습식 공정으로 인한 오염이 따르게 된다. However, doping with doping gas during graphene synthesis affects the crystallinity of graphene, which leads to deterioration of graphene quality. On the other hand, doping through a post - synthesis wet process is not suitable for large - area process. This method induces the compound including the reactor to adsorb on the surface of the graphene flake mixed with the graphene flake, and is substituted by a thermal reaction. Therefore, it is difficult to apply the thin film on a substrate in a thin film form. Contamination is caused.

최근 플렉시블 소재/소자에 대한 연구와 개발이 활발하게 이루어지고 있는데, 다양한 금속/절연체/반도체 소재들이 실리콘, 유리 등의 기판의 제약을 벗어나 유연성을 갖는 플라스틱 기판에까지 적용 범위가 넓어지고 있다. 특히 유기물, 무기물 기반 소재의 경우 용액 기반의 다양한 소재들이 개발되고 있고, 신뢰도가 높은 전기적/기계적/광학적 특성을 보여주고 있어 향후 차세대 디스플레이, 휴대형 기기, 태양전지 및 바이오/메디컬 제품 등 다양한 플랫폼 기반 응용 기술에 적용이 가능한 장점을 가지고 있어 응용성이 매우 기대된다.In recent years, flexible materials and devices have been actively researched and developed. Various metal / insulator / semiconductor materials have been extended to plastic substrates having flexibility beyond the restrictions of substrates such as silicon and glass. In particular, organic and inorganic materials are developed based on a variety of solution-based materials and show high reliability and high electrical / mechanical / optical properties. Therefore, future platform-based applications such as next generation displays, portable devices, solar cells and bio / medical products It has the advantage of being applicable to the technology and its applicability is very high.

하지만 유기물 기반의 소재의 경우 소재의 유연성은 어느 정도 확보가 되지만 유기물 자체의 내구성/내열성/내화학성 등이 취약하여 실용화를 위해 요구되는 신뢰성/양산성을 확보하기가 쉽지 않고, 특히 외부 환경에서 사용하기 위해서 밀봉 등의 추가적인 공정이 필요하게 된다. 이와 달리 무기물 소재의 경우는 유기물에 비해 안정성을 확보할 수 있지만 고온 공정이 필요하고, 경화에 따른 유연성의 미확보 등이 문제가 된다. 이를 극복하기 위해서 유연한 기판 위에 적용이 가능한 그래핀 등 소재를 이용하여 소자를 형성하게 되면 유연성이 추가로 확보되어 유기물과 무기물 소재의 장점을 모두 확보할 수 있게 된다.However, in the case of organic-based materials, the flexibility of the material is secured to a certain extent. However, since the durability / heat resistance / chemical resistance of the organic material itself is poor, it is difficult to secure the reliability / mass productivity required for practical use. An additional process such as sealing is required. On the other hand, in the case of inorganic materials, stability can be secured compared with organic materials, but a high temperature process is required, and uncertainty of the flexibility due to curing is a problem. In order to overcome this problem, when the device is formed by using a material such as graphene which can be applied on a flexible substrate, flexibility is further secured, thereby securing both advantages of the organic material and the inorganic material.

이를 위해서는 유연한 기판 위에 존재하는 그래핀 박막의 전기적/화학적 특성을 안정적으로 제어하는 기술이 요구된다. 기존에 알려진 고온 열처리나 플라즈마 혹은 이온 주입 등을 이용한 도핑 방법은 직접 적용이 불가능하고, 습식 방법의 도핑 또한 오염 및 대면적 공정 적용이 문제가 된다. 이에 비해, UV 광원을 이용하는 본 발명은 건식 방식으로 대면적 공정이 가능하고, 다양한 기판 상에서 적용이 가능하여 안정성과 적용 가능성이 우수한 장점을 가진다.This requires a technique for stably controlling the electrical / chemical properties of a graphene thin film on a flexible substrate. The conventional doping method using high temperature heat treatment, plasma or ion implantation can not be applied directly, and doping of the wet method and contamination and application of a large area process are problems. On the other hand, the present invention using a UV light source has advantages of being able to perform a large-scale process by a dry method and being applicable on various substrates, and thus being excellent in stability and applicability.

상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 그래핀 박막의 전기적 특성 제어 방법은 다양한 기판 위에 그래핀을 합성/전사하고, UV를 이용하여 상온에서 반응하여 수소가 도핑된 n-doped 그래핀 박막을 형성하는 것을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of controlling electrical characteristics of a graphene thin film, comprising: graphene synthesis / transfer on various substrates; reaction at room temperature using UV to form hydrogen- doped < / RTI > graphene thin film.

본 발명에 따르면, 상압/건식 조건에서 초박막 그래핀에 적용 가능한 도핑 공정을 활용함으로써 실리콘/사파이어 등의 고가의 단결정 기판이 아닌 유리/플라스틱 등의 다양한 기판 위에 전기적 특성을 제어할 수 있는 그래핀 기반 소자를 구성할 수 있고, 이로 인해 유연성이 확보된 다양한 성능의 소자를 구현할 수 있다. 보다 간단한 방식으로 그래핀이 갖는 장점을 활용할 수 있고, 기판 또는 공정의 제약이 기존의 방식보다 훨씬 적기 때문에, 다양한 소자 기술 및 플랫폼 응용이 가능하다. 그리고, 이를 활용한 반도체 공정과의 연계를 통해 기존의 실리콘 기반 응용 소자 분야에 적용이 가능하고, 새로운 개념 및 구조의 전자소자, 광소자 등에 개발이 가능할 뿐만 아니라 기존의 반도체 기술과 상호 연동이 가능한 장점을 살려, 집적화, 대량생산이 아주 용이하며, 향후 차세대 IT 기반 플렉시블 소자 기술과 친환경 바이오/메디컬 융합 기술로 파급 효과가 아주 크다.According to the present invention, by utilizing a doping process applicable to an ultra-thin film graphene under atmospheric pressure / dry conditions, graphene-based substrates capable of controlling electrical characteristics on various substrates such as glass / plastic, instead of expensive monocrystalline substrates such as silicon / sapphire It is possible to constitute a device, and thus it is possible to realize various performance devices having flexibility. The advantages of graphene can be exploited in a simpler manner, and the substrate or process constraints are much smaller than in existing methods, allowing for a variety of device technologies and platform applications. In addition, it can be applied to existing silicon based application device field through linkage with semiconductor process utilizing it, and it is possible not only to develop new concept and structure electronic device, optical device, but also to interoperate with existing semiconductor technology It is very easy to integrate and mass-produce by taking advantage of its advantages. In the future, the next generation IT-based flexible device technology and eco-friendly bio / medical convergence technology are very effective.

도 1는 본 발명에 따른 Graphene 합성/처리 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 그래핀 박막 전사방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 UV 처리방법을 설명하기 위한 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 H-도핑별 IV 측정 결과를 나타내는 그래프이다.1 shows a Graphene synthesis / treatment apparatus according to the present invention.
2 is a process diagram for explaining a method of transferring a thin film of graphene according to the present invention.
3 is a process diagram for explaining the UV treatment method according to the present invention.
FIG. 4 is a graph showing IV measurement results of H-doping according to the present invention. FIG.

본 발명에서는 대표적인 Cu foil 위에 CVD 방식으로 성장한 graphene을 이용한 도핑 방법에 대한 예를 든다. 다른 방식으로 성장된 CVD graphene 에도 적용이 가능하고, 혹은 graphene flake 소재를 박막 형태로 증착한 경우에도 적용이 가능하다. 더 나아가 graphene oxide에도 적용할 수 있다. In the present invention, an example of a doping method using a graphene grown by a CVD method on a representative Cu foil will be described. It can be applied to CVD graphene grown in other ways, or it can be applied to a case where a graphene flake material is deposited in a thin film form. Furthermore, it can be applied to graphene oxide.

도 1을 참조하면, 튜브 퍼니스 내에서 고온에서 반응 가스를 흘려줌으로써 Cu foil위에 단일층의 graphene 성장이 가능하다. Cu foil의 양면을 반응 가스에 노출시키면 양면 모두에도 성장시킬 수 있다. 혹은 다른 금속 촉매를 이용하여 그 위에 성장도 가능하다. Ni 박막 위에서는 다중층의 그래핀의 성장이 가능하다.Referring to FIG. 1, a single layer of graphene growth is possible on a Cu foil by flowing a reaction gas at a high temperature in a tube furnace. If both sides of the Cu foil are exposed to the reaction gas, they can be grown on both sides. Or it can grow on it using other metal catalysts. On the Ni thin film, it is possible to grow multiple layers of graphene.

Cu foil 위에 성장된 대면적 graphen은 도2에서와 같이 PMMA 희생층을 이용하여 Cu foil로부터 분리, 전사 공정을 통해 다양한 기판에 전사가 가능하다. 양면에 성장된 Cu증 한쪽만을 사용하는 경우는 다른 쪽 그래핀을 산소 플라즈마 등의 에칭공정을 통해 제거한다. Cu를 제거하는 공정은 질산, FeCl3, 염산 등의 에칭 용액을 이용하여 가능하다. The large area graphen grown on the Cu foil can be separated from the Cu foil by using the PMMA sacrificial layer as shown in FIG. 2, and transferred to various substrates through the transfer process. When only one side of Cu grown on both sides is used, the other side of grains is removed through an etching process such as oxygen plasma. The step of removing Cu can be performed by using an etching solution such as nitric acid, FeCl 3, hydrochloric acid or the like.

기판 상에 전사된 graphene 박막은 도 3에서와 같이 deep UV를 조사하여 표면을 변화시키는 공정을 거친다. 이 과정은 상온/대기압 하에서 진행이 가능하므로, 공정 진행 시간이 짧고 대면적으로 확장이 가능하다. Deep UV를 조사함으로써 그래핀 표면에 활성화된 상태를 유도할 수 있는데, 예를 들어 질소 분위기에서 deep UV를 동시에 조사하게 되면 활성화된 질소 원자 혹은 분자와 그래핀의 활성화된 탄소가 결합이 가능하거나 혹은 치환이 이루어질 수 있다. 이는 원자 혹은 분자 단위에서 화학 반응이 이루어지게 된다. 이렇게 결합 혹은 치환된 질소 원자 혹은 분자는 그래핀에서 불순물처럼 작용하게 된다.The graphene thin film transferred onto the substrate is subjected to a process of changing the surface by irradiating deep UV as shown in FIG. This process can be carried out at normal temperature / atmospheric pressure, so that the process time is short and it can be expanded to a large area. Deep UV irradiation can induce an activated state on the graphene surface. For example, if deep UV is irradiated simultaneously in a nitrogen atmosphere, activated nitrogen atoms or molecules can be bonded to the activated carbon of graphene, or Substitution can be made. This leads to a chemical reaction at the atomic or molecular level. These bonded or substituted nitrogen atoms or molecules act as impurities in graphene.

더 나아가 이렇게 결합/치환된 질소 원소를 활성화하여 도핑으로 작용하게 되어 그래핀 층의 전기적 특성을 제어할 수 있도록 하기 위해 후열처리 공정을 진행한다. Deep UV 조사 단계에서 결합/치환된 질소의 경우는 결합 상태가 약하기 때문에 열처리를 하는 경우 분리가 될 수 있는데, 200도 이하의 낮은 온도에서 수소 분자가 충분한 분위기에서 추가적으로 열처리를 통해 결정성을 복구하고, 질소를 수소로 치환하는 과정이 가능하게 되므로, 그래핀의 전기적 특성을 제어하게 된다. 수소 도핑의 경우 200도 이하의 낮은 온도에서 진행이 가능하므로, Cu foil 위에 graphene 이 올려진 상태로도 진행이 가능하고, 이후 Cu 식각, 전사 공정을 통해 희망하는 기판 위에 배치할 수 있다. 도 4에 제시된 분석 결과를 보면 UV처리 후 수소 분위기에서 80도에서 도핑처리를 진행한 결과가 UV처리를 진행하지 않은 경우와 UV 처리 후 30도에서 도핑 처리를 진행한 경우보다 전기전도도의 변화가 더 많은 것을 알 수 있다.Further, the thus combined / substituted nitrogen element is activated to act as a doping so that a post-heat treatment process is performed to control the electrical characteristics of the graphene layer. In the case of nitrogen bonded / substituted in the deep UV irradiation step, since the bonding state is weak, it can be separated in the case of heat treatment. At a temperature lower than 200 ° C, hydrogen molecules are further heat- , The process of replacing nitrogen with hydrogen becomes possible, thereby controlling the electrical characteristics of graphene. In the case of hydrogen doping, the process can be performed at a low temperature of 200 ° C or less, so that the process can be performed with the graphene on the Cu foil, and then the Cu can be placed on the desired substrate through the etching process and the transfer process. The results of the analysis shown in FIG. 4 show that the doping treatment at 80 degrees in the hydrogen atmosphere after the UV treatment shows a change in the electric conductivity as compared with the case where the UV treatment does not proceed and the case where the doping treatment is performed at 30 degrees after the UV treatment You can see more.

UV/열처리를 통한 그래핀의 도핑 농도 제어 효과는 각 단계별로 영향을 받게 되는데, UV 처리단계에서 수소 원자/분자의 결합/치환 정도 및 열처리 단계에서 결합 강도 및 결합/치환된 수소 원소의 양 조절, 그리고 그래핀의 결정성 등의 변수를 조절함으로써 가능하다. UV 처리 조건에 따라 그래핀의 결정성의 변화를 볼 수 있는데, UV 처리 조건에 따라 그래핀에 수소가 치환될 수 있는 정도를 제어할 수 있다. The effect of graphene doping concentration control by UV / heat treatment is influenced by each step. The degree of bonding / substitution of hydrogen atom / molecule in the UV treatment step and the amount of bonding strength and bonding / substituting hydrogen element in the heat treatment step , And crystallinity of graphene. The change in the crystallinity of graphene depends on the UV treatment conditions, and the degree to which hydrogen can be substituted for graphene can be controlled according to UV treatment conditions.

이러한 과정을 통해 단일층 혹은 다중층 그래핀의 전기적 특성을 제어함으로써 금속성과 반도체성을 가지게 되므로, 이를 이용한 다양한 응용 소자 구현이 손쉽게 가능하게 된다. 기존의 고가의 실리콘 및 sapphire 기판 뿐만 아니라 유연성이 필요한 glass 및 plastic 기판 등에 적용이 가능함으로써 초박막 형태로 소자의 구현을 통해 초소형/초경량/초박형 응용 제품을 실현할 수 있다. By controlling the electrical characteristics of the single layer or multi-layer graphene through such a process, metallic and semiconducting properties are obtained. Thus, it is possible to easily implement various application devices using the same. It can be applied not only to existing expensive silicon and sapphire substrates but also to glass and plastic substrates that require flexibility, so ultra small / thin / ultra thin application products can be realized by implementing devices in ultra-thin form.

그래핀 전사의 경우 PMMA 등의 희생층을 이용하는 방식 이외에 adhesive (점착제)층을 이용하여 물리적으로 Cu 층으로부터 분리시키는 방법도 가능한데, 이 경우는 Cu 층을 제거하기 위해 거치는 습식 에칭 및 PMMA 제거 과정을 거치지 않으므로 공정이 더 간단하고 오염을 방지할 수 있다. 이 때 사용되는 점착제는 대표적으로 PDMS 성분의 gel 상태의 mold를 이용할 수 있다. PDMS 등과 같은 몰드형 점착제 외에 혹은 thermal release tape 등과 같은 테이프형 소재를 이용하여 기판 상에 전사를 할 수 있다.In the case of graphene transfer, a method of physically separating from the Cu layer using an adhesive (pressure-sensitive adhesive) layer in addition to a method using a sacrificial layer such as PMMA is also possible. In this case, wet etching and PMMA removal processes The process is simpler and the contamination can be prevented. Typically, the gel of the PDMS component can be used as the pressure-sensitive adhesive. In addition to a mold-type pressure-sensitive adhesive such as PDMS or the like, a tape-like material such as a thermal release tape can be used for transfer onto a substrate.

본 발명에서 제시하는 deep UV 광원을 이용하여 그래핀의 표면 상태를 변화시키는 경우 마스크를 이용하여 일부 영역을 선택적으로 노출시켜 해당 영역만 도핑이 되도록 유도할 수도 있다. 예를 들면 shadow mask 등를 이용하여 그래핀의 일부 영역을 UV 광원으로부터 차단한 상태에서 수소 분위기에서 동일한 과정을 진행한다. 그 결과로 전사상태의 intrinsic 또는 약한 p-type의 graphene에서 UV 광원에 노출된 일부 영역이 n-type형태로 변환되어 동일한 평면 내에 p와 n 영역이 형성되고, p-n 접합 구조를 손쉽게 형성이 가능하다. 결정성 및 도핑 효과를 개선하기 위해 앞에서 제시한 바와 같이 200도 이하의 낮은 온도에서 수소의 분위기를 조절한 상태로 열처리를 진행하면 p-n junction의 특성을 향상시킬 수 있다.When the surface state of the graphene is changed using the deep UV light source proposed in the present invention, it is also possible to selectively expose a part of the region using a mask to induce doping only in the region. For example, the same process is performed in a hydrogen atmosphere while shielding a part of the graphene from a UV light source by using a shadow mask or the like. As a result, some regions exposed to the UV light source in intrinsic or weak p-type graphene in transcription state are converted into n-type form, p and n regions are formed in the same plane, and pn junction structure can be easily formed . In order to improve the crystallinity and the doping effect, as described above, the heat treatment may be performed while controlling the atmosphere of hydrogen at a low temperature of 200 degrees or less to improve the characteristics of the p-n junction.

본 발명에서 제시하는 방법은 단일층 혹은 다중충의 대면적 CVD 그래핀에만 적용이 되는 것이 아니라 그래핀 flake 형태의 박막에도 마찬가지로 적용이 가능하다. 오히려, flake의 경우 CVD graphene에 비해 상대적으로 많은 비중을 차지하는 가장자리가 결합에 많은 기여를 할 수 있는데, CVD graphene에 비해 상대적으로 더 빠른 반응성을 가지고 UV에 의한 수소 원소의 흡착을 유도할 수 있다.The method proposed in the present invention is applicable not only to a large-area CVD graphene of a single layer or multiple layers but also to a graphene flake type thin film. On the contrary, in flake, the edge which occupies a relatively larger proportion than the CVD graphene can contribute to the bonding, and it can induce the adsorption of hydrogen element by UV with a relatively faster reactivity than CVD graphene.

동일하게, graphene oxide flake에도 적용이 가능하다. Graphene flake 박막에 UV 를 조사하면서 수소 분위기를 유지하면 C-O 결합을 약하게 하여 일부 산소를 수소로 치환하거나 흡착이 되도록 유도할 수 있고, 수소에 의한 도핑 효과를 기대할 수 있다. 그래핀에 비해 저항이 매우 큰 그래핀 산화막의 일부를 수소 도핑에 의해 반도체성을 갖도록 제어한다면 별도의 식각 공정없이 그 위에 전극을 형성함으로써 소자를 쉽게 제작할 수 있다.Likewise, it can be applied to graphene oxide flakes. When the hydrogen atmosphere in the Graphene flake thin film is maintained while the hydrogen atmosphere is maintained, some oxygen can be substituted with hydrogen or can be induced to be adsorbed and the doping effect by hydrogen can be expected. If a portion of the graphene oxide film having a resistance higher than that of graphene is controlled to have a semiconducting property by hydrogen doping, the device can be easily manufactured by forming an electrode thereon without a separate etching process.

Claims

A method of synthesizing / transferring graphene on various substrates and reacting at room temperature using UV to form a hydrogen-doped n-doped graphene thin film

The method of claim 1, wherein the graphene comprises silicon, sapphire, quartz, glass as well as various plastic substrates.

The graphene according to claim 1, wherein the graphene includes a catalyst thin film such as Cu, Ni, Pt, or a foil.

The UV source according to claim 1, wherein the UV source has a wavelength of 200 nm or less.

The method of claim 1, wherein the reaction atmosphere includes a gas precursor including an ammonium ion as well as nitrogen and ammonia which are gas precursors containing nitrogen, and a reducing gas including hydrogen.

The method of claim 1, comprising post-treatment at 200 degrees or less in a reducing atmosphere in which hydrogen is present for doping of hydrogen.

The method of claim 1, wherein the graphene includes a graphene oxide film including a single layer or a multilayer structure.

The graphene according to claim 1, wherein the graphene includes not only a thin film synthesized in a vapor phase but also a thin film in which the graphene is dispersed in a solution phase.