KR20190083514A - 불소로 표면 개질된 그래핀 입자 및 이의 표면 개질방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불소로 표면 개질된 그래핀 입자 및 이의 표면 개질방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라즈마와 그래핀 입자 간에 접촉량을 균일하게 증가시킬 수 있어 그래핀 입자의 개질 효율을 향상시키고 처리 균일성을 개선할 수 있으며, 그래핀 입자의 손상 없이 그래핀 입자의 밴드갭을 형성하거나 제어할 수 있어 다양한 전자기기나 전기기기 등에 응용될 수 있는, 불소로 표면이 개질된 그래핀 입자 및 이의 표면 개질방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 불소로 표면 개질된 그래핀 입자 및 이의 표면 개질방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 그래핀 손상을 최소화하면서 불소화하여 그래핀의 전기적, 전자적 특성을 향상을 시킬 수 있는, 불소로 표면이 개질된 그래핀 입자 및 이의 표면 개질방법에 관한 것이다.
그래핀(graphene)이란 탄소 원자들이 sp2 결합으로 이루어진 단일 평판 시트로 6각형 결정 격자가 집적된 형태에서 볼 수 있다. 따라서, 그래핀은 모든 흑연 물질들인 흑연, 다이아몬드, 버키볼 형태의 플러렌(fullerene) 등을 구성하는 기본구조이다. 또한, 구조적인 차이 때문에 탄소 원자들이 관 모양으로 연결된 형태인 탄소나노튜브와는 전혀 성질이 다르게 나타난다.
이러한 그래핀은 탄소나노튜브의 기계적, 전기적 특성 등 장점을 두루 갖추면서도 2차원 물질에서만 보이는 특이한 물성을 가지기 때문에 최근 가장 주목받는 소재로 떠오르고 있다. 특히, 그래핀의 우수한 전기적 특성과 구조적 유연성(flexibility)은 차세대 디스플레이 산업뿐만 아니라 바이오-센서 등 다양한 분야에서 중요한 소자재료로서 기대되고 있다.
따라서, 다양한 요구에 맞는 그래핀의 제작은 물론, 그 그래핀의 표면을 어떻게 데코레이션 하는가는 소자개발 연구의 핵심이다. 이로부터 그래핀의 반도체 특성을 가장 잘 보여줄 것으로 보고되고 있는 준 1차원의 나노리본에 대한 연구 결과와 그 나노리본을 이용한 소자회로 구조 제작에 대한 연구 결과들은 우리나라는 물론 전 세계 과학자들에 의해 폭발적으로 보고되고 있다.
그러나 그래핀의 제로 밴드갭의 특성으로 인해, 그래핀은 전자 소자로 사용하기에 금속 전도막 또는 배선 등으로 적용 분야가 제한적이고, 이에 따라 트랜지스터와 같은 나노소자개발을 위한 게이트 산화막(유전체) 박막 증착법에 대한 연구결과는 아직 미비한 실정이다.
이에, 한국공개특허 제2017-0114339호에서는 그래핀 표면이 활성화도를 가지고, 활성화된 그래핀 표면에 균일한 박막을 증착할 수 있도록 비활성(inertness) 그래핀상에 유기물질을 형성하여 표면 처리하는 그래핀 상 유전박막 증착 활성화를 위한 표면처리 방법, 그에 의한 표면 처리된 그래핀 기판 및 표면 처리된 그래핀 기판을 포함하는 전자소자를 제시하고 있다. 또한, 한국등록특허 제1535178호에서는 그래핀 옥사이드를 유기 용매에서 분산시키고, 상기 분산된 그래핀 옥사이드에 BF3-에테레이트, 및 알킬티올, 아릴티올, 알킬아민, 또는 아릴아민을 첨가하여 처리함으로써 불소 도핑된 환원 그래핀 옥사이드를 수득하는 것을 포함하는 도핑된 환원 그래핀 옥사이드의 제조 방법, 및 상기 제조 방법에 의하여 제조된 도핑된 환원 그래핀 옥사이드를 제시하고 있다.
그러나 상기 선행기술문헌에서 그래핀의 표면 개질은 표면 처리제로 작용하는 유기물질을 수평으로 도입하거나, 상기 두 성분이 액상으로 반응하게 되는데, 이러한 수평식 반응의 경우에는 기능화시키고자 하는 그래핀과 유기물질의 접촉이 원활하게 이루어지지 않고 소량의 작업만이 가능하다. 특히, 액상의 방법에서는 처리하고자 하는 그래핀이 손상될 수 있고, 그래핀 표면에 형성된 작용기에 의해서 건조 과정중에 다시 응집체가 형성되는 문제점이 있었다.
또한, 한국등록특허 제1456393호 및 제1475182호에서는 그래핀의 밴드갭을 조절하기 위해 간접식 플라즈마 처리로 수소 처리된 그래핀 및 이의 표면 처리방법을 제시하고 있으나, 상기 선행기술문헌에서 그래핀의 표면 개질은 그래핀 시트 형태인 경우에 한정된 것으로, 미세 그래핀 입자의 경우에서는 입자들 간의 위치적 간섭 효과로 입자층의 최외간 층만이 플라즈마 또는 유기물질과 접촉할 수 있게 되어 표면개질 효율이 저하되거나, 처리 균일성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 주된 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유동층 반응기에서 플라즈마를 이용하여 비활성 그래핀 입자 표면을 불소로 표면 처리함으로써, 플라즈마를 생성시키고 유지하기 용이한 동시에 그래핀 구조의 손상 없이 플라즈마와 그래핀 입자 간에 접촉량을 균일하게 증가시켜 그래핀 입자의 개질 효율을 향상시키고 처리 균일성을 개선할 수 있는, 그래핀 입자의 표면 개질방법 및 이로부터 표면 개질된 그래핀 입자를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 구현예는 (a) 유동층 반응기에 그래핀 입자 및 불소 함유 반응가스를 주입하고, 주입된 불소 함유 반응가스에 의해 그래핀 입자를 유동시키는 단계; 및 (b) 상기 유동화된 그래핀 입자를 RF 글로우 방전으로 플라즈마 처리하는 단계;를 포함하는 그래핀 입자의 표면 개질방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (a) 단계의 불소 함유 반응가스는 F2, NF3, N2F4, CHF3, CH2F2, CH3F, NF3, CF4, CHF3 및 SF6로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (a) 단계의 불소 함유 반응가스는 아르곤, 헬륨, 네온 및 질소로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예로, 상기 (a) 단계에서 불소 함유 반응가스의 주입속도는 15 sccm ~ 28 sccm인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (b) 단계의 RF 글로우 방전은 RF 전력이 50 W ~ 200 W인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에서, 상기 (b) 단계의 플라즈마 처리는 50초 ~ 500초 동안 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는, 상기 그래핀 입자의 표면 개질방법에 의해 불소로 표면 처리되고, 불소로 표면처리된 표면적이 40 % ~ 80 %인 것을 특징으로 하는 불소로 표면 개질된 그래핀 입자를 제공한다.
본 발명에 따른 그래핀 입자의 표면 개질방법은 플라즈마와 그래핀 입자 간에 접촉량을 균일하게 증가시킬 수 있어 그래핀 입자의 개질 효율을 향상시키고 처리 균일성을 개선할 수 있으며, 그래핀 입자의 손상 없이 그래핀 입자의 밴드갭을 형성하거나 제어할 수 있어 다양한 전자기기나 전기기기 등에 응용될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유동층 반응기의 개략도이다.
다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법 은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.
본원 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
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.
본 발명은 (a) 유동층 반응기에 그래핀 입자 및 불소 함유 반응가스를 주입하고, 주입된 불소 함유 반응가스에 의해 그래핀 입자를 유동시키는 단계; 및 (b) 상기 유동화된 그래핀 입자를 RF 글로우 방전으로 플라즈마 처리하는 단계;를 포함하는 그래핀 입자의 표면 개질방법 및 상기 표면 개질방법에 의해 불소로 표면 처리되고, 불소로 표면 처리된 표면적이 25 % ~ 80 %인 것을 특징으로 하는 불소로 표면 개질된 그래핀 입자에 관한 것이다.
그래핀 입자는 탄소 간의 강한 공유결합을 통해 2차원의 육각형 그물모양을 형성한다. 이러한 평면을 이루는 탄소 간의 강한 공유결합은 sp2 결합 구조로, σ-결합을 포함하고, 평면에 수직한 sp3 결합 구조는 결합되지 않는 p-오비탈에 한 개의 전자가 남고, π-결합을 형성한다. 이때, 그래핀의 평면에 수직으로 결합되지 않는 π-결합을 통해 높은 전도도 특성을 나타낼 수 있다.
이에 본 발명에 따른 그래핀 입자의 표면 개질방법은 그래핀 입자의 평면에 수직으로 결합되지 않은 p-오비탈에 형성된 전자 자리에 전기 음성도가 높은 불소를 유동층 반응기에서 글로우 방전 플라즈마를 이용하여 흡착시킴으로써, 그래핀 입자의 응집 없이 간단한 방법으로 π-결합을 차단하여 밴드갭을 부여할 수 있고, 불소 흡착 정도를 균일하고 안정적으로 조절하여 그래핀의 전도도 특성을 제어할 수 있다.
예를 들어, 상기 그래핀 입자의 밴드갭은 0.5 내지 6.0 eV, 1.5 내지 4.0 eV 또는 1.5 내지 3.5 eV일 수 있다. 상기 범위 내의 밴드갭을 통해, 여러 전자 소재로서 사용할 수 있다. 구체적으로, 기존의 그래핀은 높은 기계적 및 전기적 특성을 가지고 있으나, 제로 밴드갭으로 인해 밴드갭을 요구하는 전기, 전자 소재로서 사용하는데 제한이 있었다. 그러나 본 발명에 따른 그래핀은 불소 표면처리를 통해 상기 문제점을 극복할 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 그래핀 입자의 표면 개질방법은 유동층 반응기에 그래핀 입자 및 불소 함유 반응가스를 주입하고, 주입된 불소 함유 반응가스에 의해 그래핀 입자를 유동시킨다[(a) 단계].
상기 유동층 반응기(fluidized bed reactor)는 어떤 특정 속도 이상으로 입자 사이의 틈을 통과하는 가스에 의해 발생되는 항력에 의해 지탱되며 움직임이 생기면서 입자들이 유체처럼 거동하게 되는데, 불소 함유 반응가스와 주입된 그래핀 입자가가 끊임없이 접촉하면서 혼합이 발생하기 때문에 그래핀 입자 표면처리의 균일성 및 반응 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 유동층 반응기로는 플라즈마 공정에서 사용될 수 있는 통상의 유동층 반응기이면 제한 없이 사용 가능하다. 도 1은 본 발명이 일 실시예에 따른 그래핀 입자의 표면 개질방법을 수행하는 유동층 반응기를 예시적으로 나타낸 것으로, 상기 유동층 반응기는 크게 유동층 반응기부(110), 기체 주입부(120), 진공부(130) 및 플라즈마 매칭부(140)로 구성된다.
구체적으로, 유동층 반응기부(110)의 반응기(3)에 투입된 그래핀 입자들은 반응기 내부에 위치한 기체 분배판(111)으로 받쳐지고, 주입되는 불소 함유 반응가스는 기체 유입부(120)의 기체 실린더(gas cylinder, 1)로부터 기체 정압기(미도시)를 이용하여 일정 압력을 유지하며, 질량 유량 조절기(mass flow controller; MFC, 2)를 사용하여 유량을 측정 조절한다. 또한, 유동층 내의 일정한 압력상태를 유지하기 위해 진공부(130)의 진공펌프(8)를 이용하고, 압력은 진공용 압력계기(미도시)를 설치하여 측정한다. 그리고 유동층으로부터 비산되는 입자들은 입자트랩(7)을 설치하여 제거한다. 유동층 반응기 내에 플라즈마를 생성시키기 위해 기체 분배판(111) 상측에 플라즈마 매칭부(140)의 플라즈마 전극(4)을 설치하고, 전극의 양끝은 RF 파워 생성기(6) 및 오토매칭 네트워크(ENI power systems co., ACG-6, 5)에 연결하여 플라즈마를 반응기(3) 내에 생성시킨다.
본 발명에 있어서, 유동층 반응기에는 개질 반응의 원료로써 그래핀 및 불소 함유 반응가스가 투입된다. 이때, 투입하는 방법에는 특별한 제한이 없으며, 투입되는 그래핀 또한, 특별한 제한 없이 시중의 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 그래핀은 그래핀 플레이틀릿, 그래핀 나노플레이틀릿, 그래핀 산화물, 그라파이트, 그라파이트 산화물, 그라파이트 나노플레이틀릿, 팽창 흑연, 다이아몬드, 풀러렌, 카본 블랙, 활성탄, 숯, 탄소 나노리본, 탄소 나노 와이어, 탄소 나노 클레이, 탄소 나노튜브, 피치계 탄소 섬유, 탄소 나노 섬유, 탄소 유리 섬유, 아스팔트, 및 이들의 혼합물 등으로부터 제조된 것일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 그래핀은 불소 함유 반응가스를 적당한 유속으로 공급하여 유동화 영역을 형성할 수 있는 크기의 그래핀이면 제한 없이 적용가능하고, 그래핀 입자의 평균 입도가 50 nm 내지 1 mm인 것이 그래핀 간의 응집을 방지하면서 반응기 내에서 불소 함유 반응가스와의 접촉을 극대화시킬 수 있다.
상기 그래핀 입자는 반응기 하단부 또는 하단부와 상단부에서 분사되는 불소 함유 반응가스에 의해 유동화되고, 유동화 영역을 형성한다. 상기 불소 함유 반응가스는 15 sccm ~ 28 sccm 범위의 일정 속도로 반응기 내로 주입될 수 있고, 이때, 반응기의 압력은 0.3 torr ~ 1 torr일 수 있으며, 상기 조건 범위를 벗어나는 경우에는 균일한 플라즈마 상태 유지가 어려워 그래핀 입자의 균일한 표면처리가 어려울 수 있다.
또한, 반응기 내로 주입되는 불소 함유 반응가스에 의해 유동화되는 그래핀 입자의 유동화 속도는 12 cm/s ~ 26 cm/s로, 상기 그래핀 입자의 유동화 속도가 12 cm/s 미만이면 그래핀 입자의 유동화 속도가 느려 그래핀 입자 표면의 균일한 표면처리가 이루어지지 않고, 26 cm/s를 초과하면 플라즈마와의 접촉이 충분하지 않아 불소 흡착이 거의 이루어지지 않는 문제점이 있다.
상기 불소 함유 반응가스로는 불소가 함유된 반응가스이면 제한 없이 사용 가능하나, 반응효율 측면에서 바람직하게는 F2, NF3, N2F4, CHF3, CH2F2, CH3F, NF3, CF4, CHF3 및 SF6 로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 불소 함유 반응가스 총 부피에 대하여, 불소가 10 vol% ~ 80 vol%, 바람직하게는 20 vol% ~ 60 vol%로 함유될 수 있으며, 불소 함유 반응가스 이외에 그래핀 입자끼리의 응집을 방지하고 그래핀의 유동성을 높이기 위해 아르곤, 헬륨, 네온 및 질소로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상의 가스를 더 포함할 수 있으며, 바람직하게는 아르곤 가스를 포함할 수 있다.
만일, 불소 함유 반응가스에서 불소 함유량이 10 vol% 미만일 경우에는 그래핀 입자 표면에 수직으로 결합되지 않은 p-오비탈에 형성된 전자 자리에 충분히 불소가 흡착되지 않아 그래핀 입자의 밴드갭 제어가 어렵고, 긴 플라즈마 처리 시간이 필요함에 따라 그래핀 손상을 야기할 수 있으며, 80 vol%를 초과할 경우에는 플라즈마 처리에 사용되는 불소 함량 대비 효과가 미미하고, 과량의 불소 흡착으로 인해 그래핀 표면에 결함이 발생되거나, 또는 그래핀 입자의 응집을 발생시킬 수 있는 단점이 있다.
전술된 바와 같이, 불소 함유 반응가스에 의해 그래핀 입자가 유동화되면, 상기 유동화된 그래핀 입자를 RF 글로우 방전으로 플라즈마 처리한다[(b) 단계].
상기 플라즈마는 그래핀 입자 및 불소 함유 반응가스의 화학적 특성을 저해하지 않도록 RF 글로우 방전 플라즈마를 적용한다. 플라즈마 전극은 고리 타입의 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 방식을 사용할 수 있다. 상기 DBD 방전은 양전극 사이에 절연 물질인 유전체를 한 개 또는 두 개를 삽입하는 방식으로서, 본 발명에서는 반응기가 유전체 역할을 한다. 상기 플라즈마 전극은 RF 전원 축 및 접지 축에 각각 연결되어 있다. 플라즈마는 13.56 MHz의 라디오주파수 (RF) 방식으로 전원을 공급하며, 오토매칭 네트워크(auto-matching network)로 외부로의 로드 저항을 일정하게 유지한다.
상기 플라즈마를 생성하기 위해서는 기체에 파괴전압 이상이 필요한데, 본 발명에서의 플라즈마 발생 RF 전력은 50 W ~ 200 W인 것이 바람직하며, 플라즈마 파워의 증가에 따라 유동층 반응기 내에 형성된 플라즈마의 밀도가 증가하기에, 그래핀 입자의 표면에 많은 활성점을 형성시켜 그래핀 입자 표면의 불소화를 증가시킬 수 있다. 따라서, RF 전력이 50 W보다 낮으면, 그래핀 입자 표면의 불소화가 잘 이루어지지 않고, 200 W를 초과하면, 과도한 세기로 인하여 그래핀 입자의 표면이 손상될 수 있다.
RF 전력을 통해 생성된 플라즈마는 불소 함유 반응가스를 이온화시켜 전자, 이온 및 활성 물질로 구성되는 글로우 방전을 형성하게 되고, 이때 플라즈마 기체의 온도는 상온인 반면, 전자의 온도는 20,000 K 이상으로 방전이 진행된다. 상기 글로우 방전 동안 균일한 기체상 충돌에 의한 반응 및 표면의 상호 작용에 의한 불균일한 반응을 통해 그래핀 입자의 표면이 불소화된다.
이때, 플라즈마 처리는 50초 ~ 500초, 바람직하게는 50초 ~ 300초 동안 수행할 수 있다. 예를 들어 처리 시간에 따라 그래핀 표면에 흡착되는 불소의 양을 조절할 수 있는데, 50초보다 짧은 처리시간 동안 처리하게 되면 표면의 불소화가 충분히 일어나지 않고, 500초보다 더 오랜 시간 동안 처리를 하여도 더 이상 표면의 불소화가 일어나지 않게 된다.
이와 같이 유동층 반응기에서 플라즈마에 의해 불소화된 그래핀 입자는 그래핀의 평면에 수직으로 결합되지 않은 p-오비탈에 형성된 전자 자리에 불소를 흡착시킴으로써, π결합을 차단하여 밴드갭을 부여할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 상기 불소 흡착 정도를 조절하여 그래핀 입자의 전도도 특성을 제어할 수 있다.
상기 그래핀의 불소 표면처리된 표면적은 25 % ~ 80 %, 바람직하게는 35 % ~ 70 %일 수 있다. 상기 그래핀의 불소 표면처리된 표면적은 그래핀 표면에서 불소가 부착 가능한 범위의 최대치를 100 %로 설정하고, 실제로 그래핀 표면에 불소가 흡착된 비율을 나타낸 것이다. 상기 범위 내의 불소 표면처리된 표면적을 가짐으로써, 0.5 내지 6.0 eV, 1.5 내지 4.0 eV, 1.5 내지 3.5 eV의 밴드갭을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 불소 표면 처리된 그래핀에 120 ℃ 이상의 온도로 열처리 시, 불소 표면 처리되지 않은 그래핀 입자로 환원될 수 있다. 예를 들어, 상기 열처리 온도는 150 ℃ 내지 200 ℃일 수 있으며, 40분 내지 300분 동안 처리할 수 있다. 구체적으로, 그래핀 입자상에 불소 플라즈마 처리하여, 그래핀 입자 표면을 불소화시킬 수 있다. 그런 다음, 120 ℃ 이상의 온도로 40분 내지 300분 동안 열처리함으로써, 플라즈마 처리하기 이전의 그래핀 입자로 환원시킬 수 있다. 기존에는, 그래핀 입자 표면에 불소 표면 처리하는 과정에서, 그래핀 입자에 결함을 야기할 수 있으며, 이는, 영구적 손상을 주는 결함을 동반할 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 불소 표면처리된 그래핀 입자는 열처리를 함으로써, 불소를 완전히 탈착하여 기존의 불소 표면처리되지 않은 그래핀 입자로 되돌릴 수 있다. 이는, 그래핀 입자를 표면처리 하고, 표면처리 이전의 그래핀으로 환원하는 과정에서 결함이 발생하지 않은 것을 의미할 수 있다.
상기 그래핀 입자의 환원 여부를 확인하는 방법으로, 밴드갭 측정을 통해 확인할 수 있다. 예를 들어, 불소 표면처리를 통해 밴드갭이 약 5 eV까지 열린 그래핀은 120 ℃ 이상의 온도에서 약 40분 열처리 시, 밴드갭이 0.1 eV 이하로 닫힐 수 있으며, 실질적으로 열처리된 그래핀 입자의 밴드갭은 0 eV일 수 있다.
본 발명에 따른 그래핀 입자의 표면 개질방법은 플라즈마와 그래핀 입자 간에 접촉량을 균일하게 증가시킬 수 있어 그래핀 입자의 개질 효율을 향상시키고 처리 균일성을 개선할 수 있으며, 이와 같은 표면 개질방법에 의해 처리된 그래핀 입자는 손상 없이 그래핀 입자의 밴드갭을 형성하거나 제어할 수 있어 다양한 전자기기나 전기기기 등에 응용될 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
1 : 기체 실린더 2 : 질량 유량 조절기
3 : 반응기 4 : 플라즈마 전극
5 : 오토매칭 네트워크 6 : RF 파워 생성기
7 : 입자트랩 8 : 진공펌프
110 : 유동층 반응기부 111 : 기체 분배판
120 : 기체 유입부 130 : 진공부
140 : 플라즈마 매칭부
3 : 반응기 4 : 플라즈마 전극
5 : 오토매칭 네트워크 6 : RF 파워 생성기
7 : 입자트랩 8 : 진공펌프
110 : 유동층 반응기부 111 : 기체 분배판
120 : 기체 유입부 130 : 진공부
140 : 플라즈마 매칭부
Claims (7)
- (a) 유동층 반응기에 그래핀 입자 및 불소 함유 반응가스를 주입하고, 주입된 불소 함유 반응가스에 의해 그래핀 입자를 유동시키는 단계; 및
(b) 상기 유동화된 그래핀 입자를 RF 글로우 방전으로 플라즈마 처리하는 단계;를 포함하는 그래핀 입자의 표면 개질방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계의 불소 함유 반응가스는 F2, NF3, N2F4, CHF3, CH2F2, CH3F, NF3, CF4, CHF3 및 SF6로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 그래핀 입자의 표면 개질방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계의 불소 함유 반응가스는 아르곤, 헬륨, 네온 및 질소로 구성된 군에서 선택되는 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 입자의 표면 개질방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 불소 함유 반응가스의 주입속도는 15 sccm ~ 28 sccm인 것을 특징으로 하는 그래핀 입자의 표면 개질방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계의 RF 글로우 방전은 RF 전력이 50 W ~ 200 W인 것을 특징으로 하는 그래핀 입자의 표면 개질방법.
- 제1항에 있어서,
상기 (b) 단계의 플라즈마 처리는 50초 ~ 500초 동안 수행하는 것을 특징으로 하는 그래핀 입자의 표면 개질방법.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 그래핀 입자의 표면 개질방법에 의해 불소로 표면 처리되고, 불소로 표면 처리된 표면적이 25 % ~ 80 %인 것을 특징으로 하는 불소로 표면 개질된 그래핀 입자.
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