KR20190138189A - Graphene with ferromagnetism and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a ferromagnetic graphene comprising a graphene layer and a manufacturing method thereof. The ferromagnetic graphene can stably exhibit ferromagnetism for a long time, does not change properties even under severe conditions, and can be used as a magnetic memory or a drug carrier.

Description

강자성 그래핀 및 이의 제조방법 {Graphene with ferromagnetism and method of manufacturing the same}Ferromagnetic graphene and its manufacturing method {Graphene with ferromagnetism and method of manufacturing the same}

본 발명은 강자성을 띠는 그래핀 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ferromagnetic graphene and a method for producing the same.

최근 들어 실리콘 기반 반도체 기술이 한계점에 접근함에 따라 기존 실리콘 소재 기반 기술의 한계를 극복할 수 있는 새로운 패러다임의 기술 개발이 절실한 상황이다. 2004년도에 처음 발견되고, 2010년도에 노벨물리학상의 주제가 된 그래핀은 탄소 원자들이 2차원 평면상에서 강한 공유결합에 의한 육각형 벌집 구조를 형성하고 있기 때문에 한 층이면서도 구조적, 화학적으로 매우 안정하며, 뛰어난 열전도도와 전도체로서의 특징을 가진다. 특히 무엇보다도 놀라운 그래핀의 고유물성은 전도전자의 에너지-모멘텀 분산 관계 E(k)가 전형적인 2차원 전자계의 포물선적인 의존도(∝k2)가 아니라 소위 디락 밴드라고 불리는 직선적인 의존도(∝k)에 기인한다는 것이다. 따라서 페르미 속도가 실리콘의 그것보다 수백 배에 이르는 106 m/s에 해당하는 값을 가지기 때문에 그래핀은 새로운 고속 전자소자 및 나노 디바이스, 화학센서·테라헤르츠(㎔) 소스(source)와 검출기 등과 같이 초고속의 새로운 전자산업에 태동될 것으로 기대된다.Recently, as silicon-based semiconductor technology approaches its limit, there is an urgent need to develop a new paradigm to overcome the limitations of existing silicon-based technology. Founded in 2004 and the subject of Nobel physics in 2010, graphene is highly stable and structurally and chemically stable because carbon atoms form hexagonal honeycomb structures with strong covalent bonds on two-dimensional planes. It is characterized by thermal conductivity and conductors. In particular, the incredible nature of graphene is that the energy-momentum dispersion relationship E (k) of conducting electrons is not a parabolic dependence (k2) of a typical two-dimensional electron field (k2) but rather a linear dependence (k) called a Dirac band. It is due. Thus, because Fermi's velocity is 10 6 m / s, which is several hundred times that of silicon, graphene is a new high-speed electronic device, nanodevice, chemical sensor, terahertz source and detector. Together, it is expected to be born in the new high-speed electronic industry.

하지만 이처럼 뛰어난 물리적 성질을 가지고 있는 그래핀을 실제 소재로 응용하기까지는 기술적으로 해결되어야 할 문제들이 많다.However, there are many technical problems to be solved before applying graphene having such excellent physical properties to actual materials.

이는 그래핀 특성상 페르미 에너지 주변에서 선형의 에너지 분산을 갖지만 동시에 밴드갭이 없기 때문에 반도체 소재로서 이용하기 위해 필요한 on/off 스위칭 기능을 할 수 없다는 것이다.This is because graphene has a linear energy dispersion around Fermi energy, but at the same time there is no bandgap, so it cannot perform the on / off switching function required for use as a semiconductor material.

이러한 이유로 그래핀의 고유 특성을 유지한 상태에서 충분한 밴드갭을 형성하고, 그 크기를 인위적으로 조절하는 연구들이 많이 진행되어 왔다. 예를 들어 그래핀을 나노리본 형태로 구현하여 양자가둠 효과를 발생시켜 밴드갭을 형성시키는 방법과 복층의 그래핀을 이용하여 밴드갭을 형성시키는 방법 등이 있다.For this reason, many studies have been conducted to form a sufficient band gap and to artificially control the size of the graphene while maintaining its inherent properties. For example, graphene is implemented in the form of nanoribbons to form a band gap by generating a quantum confinement effect, and a method of forming a band gap by using graphene in a multilayer.

하지만 전자의 경우 수십 나노의 선폭을 가진 나노리본의 리소그래피 방법이 쉽지 않고 폭이 20 nm일 경우 약 0.1 eV 정도의 밴드갭이 형성되기 때문에 응용성 측면에서 어려움이 따른다. 후자의 경우 그래핀의 수직방향으로 일정한 외부 전기장을 가해 주어야 하기 때문에 이 방법 역시 응용에 있어 제약이 따른다.However, the lithography method of nanoribbons with line widths of several tens of nanometers is not easy in the case of electrons, and when the width is 20 nm, a band gap of about 0.1 eV is formed. In the latter case, this method is also limited in the application because a constant external electric field must be applied in the vertical direction of the graphene.

최근 연구에서 이러한 방법과는 달리 수소와 산소 원자를 그래핀의 두 개의 탄소 원자 중에 하나에 붙임으로써 밴드갭을 형성시킨 방법이 있다. 하지만 이 방법은 거울 대칭을 가지고 있는 두 개의 탄소원자의 대칭을 깨는 원리에 의해 밴드갭이 형성되는 것으로, 0.5 eV 이상의 밴드갭이 형성되더라도 선형 분산관계와 같은 그래핀의 고유 성질이 사라지기 때문에 그래핀의 뛰어난 특성을 사용할 수 없는 모순에 빠진다.Unlike recent work in recent studies, a bandgap is formed by attaching hydrogen and oxygen atoms to one of the two carbon atoms of graphene. However, in this method, the band gap is formed by the principle of breaking the symmetry of two carbon atoms with mirror symmetry, and even if a band gap of 0.5 eV or more is formed, the inherent properties of graphene, such as linear dispersion relationship, are lost. The excellent properties of the fall into the contradiction not available.

한편, 그래핀은 자기 메모리 소자(Magnetic Random Access Memory, MRAM)로도 활용 가능성이 점쳐지고 있다.Meanwhile, graphene may also be utilized as a magnetic random device (MRAM).

자기 메모리 소자는 나노 자성체 특유의 스핀 의존 전도 현상에 기초한 거대 자기저항 효과 또는 터널링 자기저항 효과를 이용하는 비휘발성 고체 자기 메모리 소자이다.The magnetic memory device is a nonvolatile solid magnetic memory device that uses a large magnetoresistance effect or a tunneling magnetoresistance effect based on spin-dependent conduction phenomena peculiar to a nanomagnetic material.

자기 메모리 소자는 자기 터널링 접합 (magnetic tunnel junction, MTJ)의 자유층(free layer)과 핀드층(pinned layer)의 자화상태에 따른 저항차를 측정하여 MTJ에 기록된 데이터를 읽는다. 핀드층의 자화방향은 고정되어 있고, 자유층의 자화 방향은 일정세기 이상의 자기장이 인가될 때 또는 MTJ를 통해 흐르는 전류의 스핀상태에 따라 바뀔 수 있다. 자유층과 핀드층의 자화 방향이 같을 때, 측정된 저항을 온(On) 저항이라 하고, 자유층과 핀드층의 자화 방향이 반대일 때, 측정된 저항을 오프(Off) 저항이라 한다. 자기 메모리 소자는 온 저항과 오프 저항의 차이를 통해 데이터를 읽을 수 있으므로, 자기 메모리 소자에서 온 저항과 오프 저항의 차이가 작으면, 곧, 온/오프 비(On/Off ratio)가 작으면, 센싱 마진(sensing margin)이 감소하여 읽은 데이터에 대한 신뢰성이 떨어질 수 있고, 셀 산포의 overlap과 어레이 사이즈 감소 등의 문제가 발생될 수 있다. 특히, 집적도가 높아지면서 저항이 증가하게 되면 센싱 마진은 더 감소될 수 있다.The magnetic memory device reads data recorded in the MTJ by measuring a resistance difference depending on a magnetization state of a free layer and a pinned layer of a magnetic tunnel junction (MTJ). The magnetization direction of the pinned layer is fixed, and the magnetization direction of the free layer can be changed when a magnetic field of a certain intensity or more is applied or the spin state of the current flowing through the MTJ. When the magnetization directions of the free layer and the pinned layer are the same, the measured resistance is called an on resistance, and when the magnetization directions of the free layer and the pinned layer are opposite, the measured resistance is called an off resistance. Since the magnetic memory device can read data through the difference between the on resistance and the off resistance, if the difference between the on resistance and the off resistance in the magnetic memory device is small, the on / off ratio is small, Sensing margins can be reduced, reducing reliability of read data, and problems such as overlap of cell scatter and array size reduction can occur. In particular, as the degree of integration increases and the resistance increases, the sensing margin may further decrease.

현재 그래핀은 자기 메모리 소자에 활용되기 위한 만큼의 자성을 띠지 않고 있으며, 전술한 바와 같이, 밴드갭의 부재로 인하여 센싱 마진이 발생하지 않아 자성 메모리로의 활용 가능성이 제한되어 왔다.Currently, graphene is not as magnetic as is used for magnetic memory devices. As described above, the sensing margin does not occur due to the absence of a band gap, thereby limiting the possibility of application to magnetic memory.

또 한편, 약물전달시스템(Drug delivery system, DDS)란 치료부위에 질병 치료용 약물을 효율적으로 전달함으로서 약물의 부자용을 줄이고, 약물에 대한 환자의 순응도를 높이며 효능 및 효과를 극대화 할 수 있도록 제형을 설계하고 약물치료를 최적화하는 기술이다.Meanwhile, the drug delivery system (DDS) is a formulation that efficiently delivers drugs for treating diseases to the treatment site, thereby reducing drug use, increasing patient compliance with drugs, and maximizing efficacy and effects. Technology to design and optimize drug treatment.

이와 관련하여, 자성 나노입자를 약물전달시스템에 활용하려는 연구가 이루어지고 있다. 예를 들어, 자성 나노입자는 약물 또는 유전자의 전달을 통한 생체 치료에도 사용될 수 있다. 자성 나노입자에 화학적인 결합 또는 흡착을 통해 약물 또는 유전자를 싣고 외부 자기장을 이용하여 원하는 배치로 이동시켜 원하는 특정부위에 약물 및 유전자를 방출할 수 있게 하여 선택적인 치료효과를 가져올 수 있게 한다.In this regard, studies have been made to utilize magnetic nanoparticles in drug delivery systems. For example, magnetic nanoparticles can also be used for biotherapy through the delivery of drugs or genes. By chemically binding or adsorption to magnetic nanoparticles, the drug or gene is loaded and moved to a desired batch by using an external magnetic field, thereby releasing drugs and genes at specific sites, thereby bringing about selective therapeutic effects.

이러한 자성 나노입자를 약물전달시스템에 효율적으로 사용하기 위해서는 자기적 성질이 우수하고, 생체 내 즉 수용성 환경에서 안정적으로 운반 및 분산되어야 하며, 생체 활성 물질과 쉽게 결합할 수 있어야 한다.In order to efficiently use the magnetic nanoparticles in the drug delivery system, the magnetic properties must be excellent, be transported and dispersed in a stable manner in vivo, that is, in an aqueous environment, and easily combined with a bioactive material.

그래핀은 생체 내 환경에서 안정적으로 분산될 수 있으며, 결합 또는 탑재된 약물의 운반 또한 안정적으로 가능하며, 생체 활성 물질과 쉽게 결합할 수 있어 약물전달시스템에 활용하기 위하여 다양한 연구가 이루어지고 있으나, 그래핀 그 자체로는 자기적 성질이 우수하지 않아, 이에 대한 해결방안이 요구되고 있는 실정이다.Graphene can be stably dispersed in an in vivo environment, transport of bound or loaded drugs is also stable, and can be easily combined with bioactive materials, and various studies have been made to utilize them in drug delivery systems. Graphene itself is not excellent in magnetic properties, a solution for this situation is required.

현재까지는 장시간 안정적으로 강자성을 갖는 그래핀 및 이의 제조방법에 관하여는 아직까지 보고된 바가 없어, 전술한 그래핀의 용도에 대한 활용 가능성에 제한이 있다.Until now, there is no report on the graphene having a stable ferromagnetic property for a long time and a method for producing the same, and thus there is a limit to the possibility of using the graphene.

한국공개특허 제10-2010-0114827호Korean Patent Publication No. 10-2010-0114827

본 발명의 일 목적은 상온에서 안정적으로 장시간 강자성을 나타낼 수 있고, 가혹 환경(예를 들면 열처리 또는 냉각처리)에서도 그 성질이 변화하지 않는 강자성 그래핀 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a ferromagnetic graphene and a method for producing the same, which can stably exhibit ferromagnetic for a long time at room temperature, and its properties do not change even in harsh environments (eg, heat treatment or cooling).

본 발명의 일 목적은 장시간 안정적으로 강자성을 유지할 수 있는 강자성 그래핀을 포함하는 자성메모리를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a magnetic memory including ferromagnetic graphene that can stably maintain ferromagnetic for a long time.

본 발명의 일 목적은 장시간 안정적으로 강자성을 유지할 수 있는 강자성 그래핀을 포함하는 약물전달체를 제공하는 것이다. One object of the present invention is to provide a drug carrier comprising a ferromagnetic graphene that can maintain a stable ferromagnetic for a long time.

1. 그래핀층을 포함하며, 그래핀의 그레인 직경이 1 내지 20 nm 이고 온도 300K에서 자성이 1 emu/g 이상인 강자성 그래핀.1. Ferromagnetic graphene comprising a graphene layer, the grain diameter of graphene is 1 to 20 nm and magnetic at least 1 emu / g at a temperature of 300K.

2. 위 1에 있어서, EELS 스펙트럼 상에서 σ* 상태의 갈라짐 피크를 나타내는 강자성 그래핀.2. Ferromagnetic graphene according to the above 1, which shows a rupture peak of the σ * state on the EELS spectrum.

3. 위 1에 있어서, 수소처리층을 포함하는 강자성 그래핀.3. In the above 1, ferromagnetic graphene comprising a hydrotreating layer.

4. 위 1에 있어서, 상기 그래핀은 10K 내지 700K의 온도에서 강자성을 유지하는 강자성 그래핀.4. The ferromagnetic graphene of the above 1, wherein the graphene is ferromagnetic at a temperature of 10K to 700K.

5. 위 1 내지 4 중 어느 한 항의 그래핀을 포함하는 자성메모리.5. Magnetic memory comprising the graphene of any one of the above 1 to 4.

6. 위 5에 있어서, 상기 그래핀은 기판상에 배치되는 자성메모리 6. In the above 5, the graphene is a magnetic memory disposed on the substrate

7. 위 6에 있어서, 상기 기판은 반강자성체인 자성메모리7. The magnetic memory according to the above 6, wherein the substrate is an antiferromagnetic material.

8. 위 7에 있어서, 상기 반강자성체는 MnFe, FeCl2, CoCl2, NiCl2, MnO, CrO, NiO 및 IrMn로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 자성메모리.8. The magnetic memory of claim 7, wherein the antiferromagnetic material is at least one selected from the group consisting of MnFe, FeCl 2 , CoCl 2 , NiCl 2 , MnO, CrO, NiO, and IrMn.

9. 위 1 내지 4 중 어느 한 항의 그래핀을 포함하는 약물전달체.9. Drug delivery agent comprising the graphene of any one of the above 1 to 4.

10. 기판 상에 제1 그래핀층을 형성시키는 단계; 상기 제1 그래핀층을 수소 플라즈마 처리하여 수소처리층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 수소처리층 상에 제2 그래핀층을 형성시키는 단계; 를 포함하는 강자성 그래핀의 제조방법.10. forming a first graphene layer on the substrate; Forming a hydrogenation layer by performing hydrogen plasma treatment on the first graphene layer; And forming a second graphene layer on the first hydrotreatment layer. Ferromagnetic graphene manufacturing method comprising a.

11. 위 10에 있어서, 상기 제2 그래핀층을 수소 플라즈마 처리하여 제2 그래핀층 상부에 제2 수소처리층을 형성하는 단계를 더 포함하는 강자성 그래핀의 제조방법.11. The method of claim 10, further comprising the step of forming a second hydrogenation layer on the second graphene layer by hydrogen plasma treatment of the second graphene layer.

12. 기판 상에 그래핀을 형성하는 단계; 상기 그래핀을 산소 플라즈마 처리하는 단계; 및 상기 산소 플라즈마 처리된 그래핀을 수소 플라즈마 처리하는 단계; 를 포함하는 강자성 그래핀의 제조방법12. Forming graphene on the substrate; Oxygen plasma treatment of the graphene; And hydrogen plasma treating the oxygen plasma treated graphene. Ferromagnetic graphene manufacturing method comprising a

13. 위 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 반도체, 부도체 및 전도체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 플렉서블 또는 비-플렉서블 기판인 강자성 그래핀의 제조방법.13. The method according to any one of 10 to 12, wherein the substrate is a flexible or non-flexible substrate including at least one selected from the group consisting of semiconductors, insulators and conductors.

14. 위 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기판은 반강자성체인 강자성 그래핀의 제조방법.14. The method according to any one of the above 10 to 12, wherein the substrate is an antiferromagnetic material.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 강자성 그래핀은 상온에서 안정적으로 장시간 강자성을 나타낼 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the ferromagnetic graphene can exhibit a long time ferromagnetic stably at room temperature.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 강자성 그래핀은 가혹 조건(예를 들면 열처리 또는 냉각처리)에서도 상기 강자성이 변화하지 않는다.According to one embodiment of the invention, the ferromagnetic graphene does not change the ferromagnetic even under harsh conditions (eg heat treatment or cooling treatment).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 강자성 그래핀은 안정적으로 강자성을 유지할 수 있어, 자성메모리로서 활용될 수 있다.According to one embodiment of the invention, the ferromagnetic graphene can be stably maintained ferromagnetic, it can be utilized as a magnetic memory.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 강자성 그래핀은 안정적으로 강자성을 유지할 수 있어, 약물전달체로 활용될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the ferromagnetic graphene can be stably maintained ferromagnetic, it can be utilized as a drug carrier.

도 1은 본 발명의 강자성 그래핀의 제조방법에 대한 간략한 순서도를 나타낸 도 이다.
도 2는 본 발명의 강자성 그래핀에 대한 자기장 강도 (Magnetic Field strength, kOe)와 단위 질량당 자화 (Magnetization per unit mass, memu)에 대한 그래프를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 강자성 그래핀을 상온(300K)에서 (A) 성장조건을 각각 달리하여(PG1, PG2(최적조건), PG3), (B) 외부 자기장을 각각 달리하여 SQUID(Superconducting quantum interference device) magnetometer 로 측정한 히스테리시스 루프 그래프이다.
도 4는 본 발명의 강자성 그래핀의 온도의 변화에 따른 자화정도를 SQUID magnetometer로 측정한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 강자성 그래핀의 EELS(Electron energy-loss spectroscopy) 결과 스펙트럼의 그래프이다.
도 6은 본 발명의 강자성 그래핀의 그레인을 HRTEM(High-resolution transmission electron microscopy)로 촬영한 사진이다.1 is a view showing a simplified flow chart for the method of manufacturing a ferromagnetic graphene of the present invention.
Figure 2 shows a graph of the magnetic field strength (kOe) and magnetization per unit mass (memu) for the ferromagnetic graphene of the present invention.
Figure 3 is a ferromagnetic graphene of the present invention at room temperature (300K) (A) by varying the growth conditions (PG1, PG2 (optimum condition), PG3), (B) by varying the external magnetic field respectively SQUID (Superconducting quantum interference device) A hysteresis loop graph measured with a magnetometer.
Figure 4 is a graph measuring the degree of magnetization according to the change in temperature of the ferromagnetic graphene of the present invention with a SQUID magnetometer.
5 is a graph of EELS (Electron energy-loss spectroscopy) result spectrum of the ferromagnetic graphene of the present invention.
6 is a photograph of grains of ferromagnetic graphene of the present invention by high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM).

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 명세서에서 층이 기판 "상"에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 그래핀층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다는 것을 의미한다.Where a layer is referred to herein as "on" a substrate it means that it may be formed directly on another graphene layer or substrate, or a third layer may be interposed therebetween.

또한, 본 명세서에서 위쪽, 상(부), 상면 등의 방향적인 표현은 그 기준에 따라 아래쪽, 하(부), 하면 등의 의미로 이해될 수 있다. 즉, 공간적인 방향의 표현은 상대적인 방향으로 이해되어야 하며 절대적인 방향을 의미하는 것으로 한정 해석되어서는 안 된다.In addition, in the present specification, the directional expression of the upper part, the upper part, and the upper part may be understood as meanings of the lower part, the lower part, the lower part, and the like according to the criteria. In other words, the expression of the spatial direction should be understood as a relative direction and should not be construed as limiting the absolute direction.

본 명세서에서 강자성은 외부 자기장이 없는 상태에서도 자화되는 물질의 자기적 성질을 의미하고, 반강자성은 전자의 스핀이 인접한 스핀과 균일하게 반대로 정렬하여 순자성이 없는 자기적 성질을 의미한다.In this specification, ferromagnetic refers to a magnetic property of a material that is magnetized even in the absence of an external magnetic field, and anti-ferromagnetic refers to a magnetic property without pure magneticity because the spin of electrons is uniformly aligned with an adjacent spin.

본 명세서에서 자성이 비슷한 경우라도 자성의 세기를 나타내는 수치가 다른 경우 자성이 서로 다른 것으로 본다.In the present specification, even when the magnetic properties are similar, the magnetic properties are regarded as different when the numerical values representing the magnetic strengths are different.

<강자성 <Ferromagnetic 그래핀Graphene >>

본 발명의 일 실시예는 그래핀층을 포함하며, 그래핀의 그레인 직경이 1 내지 20 nm 이고, 300K에서 자성이 1 emu/g 이상인 강자성 그래핀을 제공한다.An embodiment of the present invention includes a graphene layer, and provides a ferromagnetic graphene having a grain diameter of 1 to 20 nm and a magnetism of 1 emu / g or more at 300K.

본 발명에서 본 발명에서 그래핀층은 단층 또는 복층을 의미하며, 예를 들면, 수직 성장 그래핀 또는 수평 성장 그래핀이 각각 또는 혼합되어 복수로 적층된 그래핀층을 의미할 수 있다. In the present invention, the graphene layer in the present invention means a single layer or a multilayer, for example, a vertical growth graphene or a horizontal growth graphene may mean a graphene layer laminated in plurality or mixed respectively.

본 발명의 강자성 그래핀을 형성하도록 적층된 그래핀층 수는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 적층된 그래핀층 수는 1층 또는 수 내지 수십 층일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The number of graphene layers laminated to form the ferromagnetic graphene of the present invention is not particularly limited. For example, the number of stacked graphene layers may be one layer or several to several tens of layers, but is not limited thereto.

본 발명에서 그레인이란 격자방향이 일정한 영역으로서(도 6의 적색 테두리가 하나의 그레인을 의미한다), 그레인의 크기에 따라 그래핀층의 밀도, 수소 플라즈마 처리시의 수소화정도 등의 물성이 다르게 나타난다. In the present invention, the grain is a region in which the lattice direction is constant (the red edge of FIG. 6 means one grain), and the physical properties such as the density of the graphene layer and the degree of hydrogenation during hydrogen plasma treatment vary depending on the size of the grain.

본 발명의 경우, 그래핀층의 그레인의 직경은 1 내지 20 nm 일 수 있으나, 보다 바람직하게는 2 내지 10 nm 일 수 있다. 그래핀의 그레인 크기가 상기 범위인 경우에 강자성이 안정적으로 장시간 유지될 수 있다. 본 명세서에서 그레인의 "직경"은 그레인의 최장축 길이의 평균을 의미한다. 그레인의 직경이 1 nm 미만이거나 20 nm 초과인 경우에는 강자성이 발현되지 않는 문제가 있다.In the present invention, the diameter of the grain of the graphene layer is 1 to 20 nm, but more preferably 2 to 10 nm. When the grain size of graphene is in the above range, the ferromagneticity can be stably maintained for a long time. By “diameter” of grain is meant herein the mean of the longest axis length of the grain. If the diameter of the grain is less than 1 nm or more than 20 nm, there is a problem that ferromagneticity is not expressed.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 그래핀은, 300K에서 1 emu/g 이상의 자성을 띤다. 강자성 그래핀이 전술한 그레인 크기 범위를 가지면서 300K에서 1 emu/g 이상의 자성을 나타내는 경우에 강자성이 안정적으로 장시간 유지될 수 있다.In addition, the ferromagnetic graphene according to an embodiment of the present invention has a magnetic strength of 1 emu / g or more at 300K. When the ferromagnetic graphene has the above-described grain size range and exhibits magnetism of 1 emu / g or more at 300K, the ferromagnetic can be stably maintained for a long time.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 강자성 그래핀은 EELS(Electron Energy Loss Spectroscopy) 스펙트럼 상에서 σ* 상태의 갈라짐 피크를 나타낼 수 있다.In one embodiment of the present invention, the ferromagnetic graphene may exhibit a crack peak of σ * state on the EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) spectrum.

EELS 스펙트럼 상에서 σ*의 피크는 edge-hydrogenation이 있는 경우에 나타나는 것인데, 본 발명에 따른 강자성 그래핀은 σ*의 피크가 갈라짐 피크(splitting of σ*)를 나타낸다 (도 5 참조). 그래핀이 σ*의 피크가 갈라짐 피크를 나타내는 경우에 강자성이 안정적으로 장시간 유지되는 것으로 생각된다.The peak of σ * on the EELS spectrum is shown when there is edge-hydrogenation. The ferromagnetic graphene according to the present invention shows a splitting peak of σ * (see FIG. 5). It is thought that ferromagneticity is stably maintained for a long time when graphene exhibits a peak of? *.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 강자성 그래핀은 수소처리층을 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention, the ferromagnetic graphene may comprise a hydrotreating layer.

본 발명의 수소처리층은 그래핀층 내부에 수소가 삽입된 층을 의미한다. 그래핀 내부에 수소가 삽입되면 강자성을 나타낼 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 강자성 그래핀은 전술한 구조를 가짐으로써, 수소처리층에서 수소의 이탈을 방지하여 강자성을 안정적으로 유지할 수 있는 것으로 판단되나, 이에 한정되어 해석되어서는 안되고 추후 연구에 의해 다른 메커니즘으로 해석되는 것을 제한하지 않는다.Hydroprocessing layer of the present invention means a layer in which hydrogen is inserted into the graphene layer. When hydrogen is inserted into the graphene, ferromagnetic properties may be indicated, and the ferromagnetic graphene according to an embodiment of the present invention has the above-described structure, thereby stably maintaining ferromagnetic properties by preventing the departure of hydrogen from the hydrotreating layer. However, it should not be construed as limited thereto, and does not limit the interpretation to other mechanisms by further research.

본 발명의 강자성 그래핀에 포함되는 수소처리층의 그래핀 또는 수소처리층이 아닌 그래핀은 관능기를 포함하지 않는 그래핀, 그래핀 산화물, 환원된 그래핀 산화물 또는 이들의 혼합물 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The graphene of the hydrotreating layer included in the ferromagnetic graphene of the present invention or graphene that is not a hydrotreating layer may be made of graphene, a graphene oxide, a reduced graphene oxide, or a mixture thereof, which does not include a functional group. This is not restrictive.

전술한 본 발명의 강자성 그래핀은 가혹조건(예컨대, 열처리 또는 냉각처리)으로 처리하더라도 전술한 강자성이 유지된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 강자성 그래핀은 약 700K의 온도로 열처리 또는 약 10K의 온도로 냉각처리한 후에도 강자성을 변함없이 유지할 수 있다. (도 4 참조)The ferromagnetic graphene of the present invention described above is maintained even if the ferromagnetic graphene is treated under severe conditions (eg, heat treatment or cooling). According to an embodiment of the present invention, the ferromagnetic graphene of the present invention can remain unchanged even after the heat treatment or cooling treatment to a temperature of about 700K at a temperature of about 700K. (See Figure 4)

또한, 본 발명은 상기 강자성 그래핀을 포함하는 자성메모리에 관한 것이다.The present invention also relates to a magnetic memory including the ferromagnetic graphene.

자성메모리는 빠른 속도, 비휘발성, 보다 많은 데이터를 저장할 수 있는 초고집적 비휘발성 메모리 소자이다.Magnetic memory is an ultra-high density nonvolatile memory device capable of storing data at a high speed, nonvolatile memory, and more.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 자성메모리는 기판을 더 포함할 수 있으며, 강자성 그래핀은 상기 기판 표면 (예컨대, 표면 상)에 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present invention, the magnetic memory of the present invention may further include a substrate, and ferromagnetic graphene may be disposed on the substrate surface (eg, on the surface), but is not limited thereto.

기판은 반도체 또는 부도체, 전도체 또는 부전도체, 자성체 또는 부자성체일 수 있으며, 자성체인 경우, 강자성체 또는 반강자성체일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The substrate may be a semiconductor or a non-conductor, a conductor or a non-conductor, a magnetic material or a non-magnetic material. In the case of a magnetic material, the substrate may be a ferromagnetic material or an antiferromagnetic material, but is not limited thereto.

자성 메모리의 경우에는 반강자성체와 강자성체의 경계면에서 교합결합이 발생하고, 이로 인하여 발생한 강한 내부 자기장이 정보 저장을 위한 외부 자기장으로 작용한다. 따라서, 자성 메모리의 경우 반강자성체와 강자성체가 적층 구조가 형성되어야 한다.In the case of the magnetic memory, the occlusal coupling occurs at the interface between the antiferromagnetic and ferromagnetic materials, and the strong internal magnetic field acts as an external magnetic field for storing information. Therefore, in the magnetic memory, an antiferromagnetic material and a ferromagnetic material have a stacked structure.

상기 기판을 반강자성체로 하는 경우, 추가적으로 반강자성체 기판을 결합(또는 적층)하는 단계를 거치지 않아도 되며, 또한 별도 부재를 사용하여 박막화하는 단계가 불필요하다.When the substrate is made of an antiferromagnetic material, it is not necessary to go through the step of additionally combining (or stacking) the antiferromagnetic substrate, and it is unnecessary to make a thin film using a separate member.

따라서, 별도의 부재를 사용하지 않고 박막화의 측면에서, 상기 기판은 반강자성체인 것이 보다 바람직하고, 보다 구체적인 일 실시예에 따르면, 반강자성체는 예컨대, MnFe, FeCl2, CoCl2, NiCl2, MnO, CrO, NiO 및 IrMn로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Therefore, in terms of thinning without using a separate member, the substrate is more preferably an antiferromagnetic material, and according to one more specific embodiment, the antiferromagnetic material is, for example, MnFe, FeCl 2 , CoCl 2 , NiCl 2 , MnO , CrO, NiO and IrMn may be at least one selected from the group consisting of, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 상기 강자성 그래핀을 포함하는 약물전달체에 관한 것이다.The present invention also relates to a drug carrier comprising the ferromagnetic graphene.

본 발명의 강자성 그래핀은 자기장의 분포에 따라 배열되거나 이동할 수 있다. 또한, 본 발명의 강자성 그래핀은 유전물질 (예컨대, RNA 또는 DNA), 단백질, 항체, 올리고뉴클레오타이드, 유기 또는 무기 화합물 등 다양한 물질과 전기적 또는 화학적으로 결합이 용이하다.The ferromagnetic graphene of the present invention can be arranged or moved according to the distribution of the magnetic field. In addition, the ferromagnetic graphene of the present invention is easy to electrically or chemically bind to various materials, such as genetic material (eg, RNA or DNA), proteins, antibodies, oligonucleotides, organic or inorganic compounds.

따라서, 전술한 강자성 그래핀의 성질을 이용하여, 약물을 강자성 그래핀의 결합 또는 담지시키고, 자기장을 사용하여 대상의 목적하는 국소 부위로 상기 약물이 결합 또는 담지된 강자성 그래핀을 이동시킴으로써 약물을 국소 부위에 전달할 수 있다.Therefore, by using the above-described properties of ferromagnetic graphene, the drug is bound or supported by the ferromagnetic graphene, and the drug is transferred by moving the ferromagnetic graphene to which the drug is bound or supported to a desired local site of the subject using a magnetic field. Delivery to a topical site.

따라서, 본 발명의 강자성 그래핀이 포함된 약물전달체는 자기장을 이용하여 대상의 특정 부위에 약물을 집중시켜 치료 효과를 극대화하는 한편 약물의 전신 부작용을 최소화시킬 수 있다. 또한, 최소한의 약물 사용이 가능함으로써 부작용을 줄이고, 목적하는 효과를 최대로 나타낼 수 있다.Therefore, the drug delivery agent containing the ferromagnetic graphene of the present invention can maximize the therapeutic effect while minimizing the systemic side effects of the drug by concentrating the drug in a specific region of the subject using a magnetic field. In addition, the use of minimal drugs can reduce side effects and maximize the desired effect.

본 발명의 약물전달체에 포함되는 강자성 그래핀은 전달되고자 하는 약물을 담지할 수 있는 형태이거나, 약물의 일부에 직접 또는 간접적으로 부착될 수 있는 형태일 수 있다.The ferromagnetic graphene included in the drug carrier of the present invention may be in a form capable of supporting a drug to be delivered or in a form that may be directly or indirectly attached to a part of the drug.

강자성 그래핀이 약물의 일부 또는 전부에 직접 부착되는 경우 예컨대, 공유 또는 비-공유 결합, 수소 결합, 파이 결합 등 다양한 결합으로 결합될 수 있다. 그리고, 강자성 그래핀이 약물과 간접적으로 결합되는 경우 예컨대, 약물과 강자성 그래핀 사이에 다른 분자 (예컨대, 링커)가 배치되어 이들을 이어줌으로써 결합될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.When the ferromagnetic graphene is directly attached to some or all of the drug, it may be bound by various bonds such as covalent or non-covalent bonds, hydrogen bonds, pi bonds, and the like. In addition, when the ferromagnetic graphene is indirectly bound to the drug, for example, another molecule (eg, a linker) may be disposed between the drug and the ferromagnetic graphene and connected thereto, but is not limited thereto.

또한, 본 발명의 강자성 그래핀은 약물전달체 뿐만 아니라 그의 디자인에 따라 MRI 조영제, 약물의 방출량 조절 등으로도 활용이 가능하다.In addition, the ferromagnetic graphene of the present invention can be utilized as an MRI contrast agent, the amount of controlled release of the drug, as well as the drug carrier.

약물은 대상에 투여될 때 국소적 및/또는 전신적 작용에 의해 요망되는 약리학적, 면역원성 및/또는 생리학적 효과를 유도하는 임의의 화합물 또는 조성물을 언급한다.A drug refers to any compound or composition that, when administered to a subject, induces the desired pharmacological, immunogenic and / or physiological effects by local and / or systemic action.

따라서 약물은 백신, 및 단백질, 펩티드, 호르몬, 핵산, 유전자 구성물 등과 같은 분자를 포함하는 생체약제로서 간주되는 화합물 또는 화학물질을 포함한다.The drug thus includes a vaccine and a compound or chemical which is considered to be a biopharmaceutical comprising molecules such as proteins, peptides, hormones, nucleic acids, gene constructs and the like.

예컨대, 약물은 하기 물질을 포함하나 이로 제한되지 않는 모든 주요 치료 분야에 사용되는 화합물 또는 조성물을 포함한다: 항생제 및 항바이러스제와 같은 항-감염제; 진통제 및 진통 조합물; 국소 및 일반적인 마취제; 식욕감퇴제; 항관절염제; 항천식제; 항경련제; 항우울제; 항히스타민제; 항염증제; 항구토제; 항편두통제; 항신생물제; 항가려움제; 항정신병제; 해열제; 항연축제; 심혈관 제조물 (칼슘 채널 차단제, ß-차단제, ß-효능제 및 항부정맥제 포함); 항고혈압제; 화학요법제; 이뇨제; 혈관확장제; 중추 신경계 자극제; 기침 및 감기 제조물; 충혈제거제; 진단제; 호르몬; 골형성 자극제 및 골 재흡수 억제제; 면역억제제; 근육 이완제; 정신자극제; 진정제; 신경안정제; 단백질, 펩티드 및 이의 단편 (천연 발생, 화학적으로 합성 또는 재조합에 의해 생성); 및 핵산 분자 (둘 이상의 뉴클레오티드의 고분자 형태, 이중- 및 단일-가닥 분자 및 슈퍼코일되거나 축합된 분자를 포함하는 리보누클레오티드 (RNA) 또는 데옥시리보누클레오티드(DNA), 유전자 구성물, 발현 벡터, 플라스미드, 안티센스 분자 등).For example, drugs include compounds or compositions used in all major therapeutic fields, including but not limited to: anti-infective agents such as antibiotics and antiviral agents; Analgesics and analgesic combinations; Local and general anesthetics; Loss of appetite; Anti-arthritis agents; Anti-asthmatic agents; Anticonvulsants; Antidepressants; Antihistamines; Anti-inflammatory agents; Antiemetic agent; Antimigraine drugs; Anti-neoplastic agents; Anti-itch agents; Antipsychotics; fever remedy; Antispasmodics; Cardiovascular preparations (including calcium channel blockers, ß-blockers, ß-agonists and antiarrhythmic agents); Antihypertensives; Chemotherapeutic agents; diuretic; Vasodilators; Central nervous system stimulant; Cough and cold preparations; Decongestants; Diagnostic agents; hormone; Osteogenic stimulants and bone resorption inhibitors; Immunosuppressants; Muscle relaxants; Psychostimulants; sedative; Neurostabilizers; Proteins, peptides and fragments thereof (naturally occurring, chemically synthesized or produced by recombination); And nucleic acid molecules (polymer forms of two or more nucleotides, double- and single-stranded molecules, and ribonucleotides (RNAs) or deoxyribonucleotides (DNAs), gene constructs, expression vectors, plasmids, including supercoiled or condensed molecules, Antisense molecules, etc.).

대상은 인간, 소, 개, 기니피그, 토끼, 닭, 곤충 등을 포함하여 치료가 요구되는 임의의 단일개체를 의미한다. 또한, 임의의 질병 임상 소견을 보이지 않는 임상 연구 시험에 참여한 임의의 대상 또는 역학연구에 참여한 대상 또는 대조군으로 사용된 대상이 대상에 포함된다.A subject means any single individual in need of treatment, including humans, cattle, dogs, guinea pigs, rabbits, chickens, insects, and the like. Also included are any subjects who participated in clinical research trials showing no disease clinical findings, or subjects who participated in epidemiologic studies or those used as controls.

또한, 본 발명의 강자성 그래핀은 전도성과 강자성을 띠므로 외부 전자기파 교란을 차단할 수 있으며, 이로 인해 전자기 차폐 물질로서도 활용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 강자성 그래핀을 사용하여 공간의 특정 부분을 둘러싸서 내부가 외부 전자기장으로부터 영향을 받지 않도록 하거나, 반대로 내부에서 발생한 전자기장이 외부에 미치지 않도록 할 수 있다. 전자기파의 차폐 정도는 본 발명의 강자성 그래핀의 두께, 차폐하려는 공간의 크기, 막으려는 전자기파의 진동수에 따라 다양하게 조절할 수 있다.In addition, since the ferromagnetic graphene of the present invention is conductive and ferromagnetic, it can block external electromagnetic disturbance, and thus can be utilized as an electromagnetic shielding material. For example, the ferromagnetic graphene of the present invention can be used to surround a certain part of the space so that the interior is not affected by the external electromagnetic field, or conversely, the internal electromagnetic field does not reach the outside. The shielding degree of the electromagnetic wave can be adjusted in various ways depending on the thickness of the ferromagnetic graphene of the present invention, the size of the space to be shielded, the frequency of the electromagnetic wave to be blocked.

또한, 본 발명의 강자성 그래핀은 스핀 평관된 빛을 방출시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 강자성 그래핀 스핀트로닉 소자로 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 강자성 그래핀은 발광 다이오드의 투명 전극으로 사용함으로써 광통신에 응용될 수 있다. 또한, 본 발명의 강자성 그래핀을 사용하여 좌편광, 우편광된 빛을 조절하는 소자를 제작할 수 있으며 이것은 암호화된 통신에 사용되어 양자 컴퓨터의 정보처리의 기본단위인 양자 비트로 응용될 수도 있다.In addition, the ferromagnetic graphene of the present invention can emit spin-biased light. Therefore, it can be used as the ferromagnetic graphene spintronic device of the present invention. For example, the ferromagnetic graphene of the present invention can be applied to optical communication by using it as a transparent electrode of a light emitting diode. In addition, the ferromagnetic graphene of the present invention can be used to fabricate a device for controlling left polarized light and post-lighted light, which may be used for encrypted communication and applied as a quantum bit, which is a basic unit of information processing of a quantum computer.

또한, 본 발명은 상기 강자성 그래핀을 제조하는 방법을 제공한다. 이하에서는 강자성 그래핀의 실시형태에 대해서 기술하기로 한다.The present invention also provides a method for producing the ferromagnetic graphene. Hereinafter, an embodiment of ferromagnetic graphene will be described.

<강자성 <Ferromagnetic 그래핀의Graphene 제조방법 - 제1 실시형태> Manufacturing Method-First Embodiment>

본 발명의 강자성 그래핀 제조방법의 일 실시형태는 기판 상에 제1 그래핀층을 형성시키는 단계; 상기 제1 그래핀층을 수소 플라즈마 처리하여 제1 수소처리층을 형성하는 단계; 및 상기 제1 수소처리층 상에 상에 제2 그래핀층을 형성시키는 단계를 포함한다. One embodiment of the ferromagnetic graphene manufacturing method of the present invention comprises the steps of forming a first graphene layer on a substrate; Hydrogen plasma treatment of the first graphene layer to form a first hydrogenation layer; And forming a second graphene layer on the first hydrotreatment layer.

도 1에는 본 발명에 따른 강자성 그래핀 제조방법의 제1 실시형태가 개략적으로 도시되어 있으며, 이하 도면을 참고하여 강자성 그래핀 제조방법의 일 실시예에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.FIG. 1 schematically shows a first embodiment of a ferromagnetic graphene manufacturing method according to the present invention. Hereinafter, an embodiment of a ferromagnetic graphene manufacturing method will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 기판 상에 제1 그래핀층을 형성시킨다.First, a first graphene layer is formed on a substrate.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판은 반도체, 부도체 및 전도체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 플렉서블 또는 비-플렉서블 기판일 수 있다. 특히, 플렉서블 기판인 경우, 플렉서블 소자에 적용할 수 있는 이점이 있으나, 이에 제한되지 않는다.According to an embodiment of the present invention, the substrate may be a flexible or non-flexible substrate including at least one selected from the group consisting of semiconductors, insulators and conductors. In particular, in the case of the flexible substrate, there is an advantage that can be applied to the flexible element, but is not limited thereto.

이하, 반도체, 부도체 및 전도체 등의 예시를 설명한다.Hereinafter, examples of the semiconductor, the insulator and the conductor will be described.

기판이 반도체 또는 부도체 기판일 경우, 기판은 Si, GaAs, GaN, 실리카(SiO2), 석영(quartz), 유리(glass), 사파이어(Al2O3) 및 마이카(mica) 중에서 선택되는 적어도 하나로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 예컨대, 기판이 부도체인 경우, 기판은 PI(polyimide), PEEK(polyetheretherketon), PES(polyethersulfone), PEI(polyetherimide), PC(polycarbonate), PEN(polyethylenenapthalate) 또는 PET(polyester) 중에서 선택되는 적어도 하나로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.When the substrate is a semiconductor or insulator substrate, the substrate may be at least one selected from Si, GaAs, GaN, silica (SiO 2 ), quartz, glass, sapphire (Al 2 O 3), and mica. This is not restrictive. Also, for example, when the substrate is an insulator, the substrate is at least selected from polyimide (PE), polyetheretherketon (PEEK), polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), polycarbonate (PC), polyethylenenapthalate (PEN) or PET (polyester) It may be made of one, but is not limited thereto.

또한, 기판이 반도체와 부도체의 적층 기판일 경우, 기판은 Si/SiO2 기판일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, when the substrate is a laminated substrate of a semiconductor and an insulator, the substrate may be a Si / SiO 2 substrate, but is not limited thereto.

또한, 기판이 전도체 기판일 경우, 기판은 Ni, Co, Fe, Pt, Pd, Au, Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Rh, Ir, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr 중에서 선택되는 적어도 어느 하나로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, when the substrate is a conductor substrate, the substrate is selected from Ni, Co, Fe, Pt, Pd, Au, Al, Cr, Cu, Mn, Mo, Rh, Ir, Ta, Ti, W, U, V and Zr It may be made of at least one, but is not limited thereto.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 기판은 반강자성체일 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the substrate may be an antiferromagnetic material.

기판이 반강자성체일 경우, 제조된 강자성 그래핀을 자성 메모리로 활용함에 있어, 별도의 반강자성체가 요구되지 않으며, 제조된 강자성 그래핀을 박리한 후 반강자성체에 박막화 하는 작업이 요구되지 않아 간편하다.When the substrate is an antiferromagnetic material, in order to use the manufactured ferromagnetic graphene as a magnetic memory, a separate antiferromagnetic material is not required, and since the prepared ferromagnetic graphene is peeled off, thinning the antiferromagnetic material is not required. .

예컨대, 반강자성체는 MnFe, FeCl2, CoCl2, NiCl2, MnO, CrO, NiO 및 IrMn로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, the antiferromagnetic material may be at least one selected from the group consisting of MnFe, FeCl 2, CoCl 2, NiCl 2, MnO, CrO, NiO, and IrMn, but is not limited thereto.

전술한 기판 외, 본 발명에서는 원하는 목적에 따라 다양한 재질의 기판을 사용할 수 있다.In addition to the above-described substrate, in the present invention, a substrate of various materials can be used according to the desired purpose.

그래핀층의 형성은 플라즈마를 사용하는 화학 기상 증착(CVD) 챔버 내에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 화학 기상 증착 챔버 내 전술한 기판을 배치시키고, 기판 상으로 공정 가스를 공급하여 기판 상에 직접 그래핀층을 형성시킨다. 그래핀층은 그래핀을 기판을 기준으로 기판을 따라 수평 성장 또는 기판에 대해 수직 성장시킴으로써 형성될 수 있다.The formation of the graphene layer can be performed in a chemical vapor deposition (CVD) chamber using plasma. Specifically, the above-described substrate is placed in the chemical vapor deposition chamber, and a process gas is supplied onto the substrate to form a graphene layer directly on the substrate. The graphene layer may be formed by horizontally growing graphene along the substrate relative to the substrate or vertically with respect to the substrate.

공정 가스는 탄소 소스를 포함할 수 있고, 상기 탄소 소스는 예컨대, 탄소수 1 내지 10을 가지는 탄소-함유 화합물을 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 탄소 소스는 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 프로필렌, 부탄, 부틸렌, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 펜틴, 펜타디엔, 사이클로펜탄, 사이클로펜타디엔, 헥산, 헥센, 사이클로헥산, 사이클로헥사디엔, 벤젠 및 톨루엔 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The process gas may comprise a carbon source, which may include, for example, a carbon-containing compound having 1 to 10 carbon atoms. For example, the carbon source may be carbon monoxide, carbon dioxide, methane, ethane, ethylene, ethanol, acetylene, propane, propylene, butane, butylene, butadiene, pentane, pentene, pentine, pentadiene, cyclopentane, cyclopentadiene, hexane, It may be any one selected from hexene, cyclohexane, cyclohexadiene, benzene and toluene.

또한, 공정 가스는 공지의 불활성 가스를 더 포함할 수 있으며, 불활성 가스로 예컨대, He 또는 Ar일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the process gas may further include a known inert gas, and may be, for example, He or Ar as an inert gas, but is not limited thereto.

챔버 내의 온도는 100℃ 내지 800℃일 수 있다. 상기 온도는 통상적인 성장 온도인 700℃ 내지 1,000℃에 비해 저온일 수 있다. 상기와 같이, 플라즈마 화학 기상 증착을 이용하여 저온에서 그래핀층을 성장시킬 수 있다.The temperature in the chamber may be between 100 ° C and 800 ° C. The temperature may be lower than the conventional growth temperature of 700 ℃ to 1,000 ℃. As described above, the graphene layer may be grown at low temperature using plasma chemical vapor deposition.

챔버 내에 입력되는 플라즈마 파워는 기판의 종류 또는 가스의 혼합비 등에 따라 변화될 수 있다. 상기 플라즈마 파워는 10W 내지 500W의 범위 내에서 선택될 수 있다.The plasma power input into the chamber may vary depending on the type of substrate or the mixing ratio of gases. The plasma power may be selected in the range of 10W to 500W.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판에 그래핀층을 형성시키기 전에 기판을 전처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method may further include pretreating the substrate before forming the graphene layer on the substrate.

전처리를 통해 기판 내 불순물 등을 제거할 수 있고, 기판 후술하는 공정 가스와 반응할 수 있는 사이트(site)를 증가시킬 수 있다. 따라서, 기판의 전면에서 균일하게 그래핀층을 성장시킬 수 있다.The pretreatment may remove impurities and the like in the substrate, and increase sites that may react with the process gas described later. Therefore, the graphene layer can be grown uniformly on the entire surface of the substrate.

또한, 전처리를 통해, 기판의 종류에 상관 없이 그래핀층을 성장시킬 수 있어, 목적에 따라 다양한 기판 상에서 그래핀을 성장시킬 수 있으며, 이 경우, 별도의 박리 및 박막화의 단계가 요구되지 않을 수 있다.In addition, through the pre-treatment, it is possible to grow the graphene layer regardless of the type of substrate, it is possible to grow the graphene on a variety of substrates according to the purpose, in this case, a separate peeling and thinning step may not be required. .

전처리는 산화성 가스 플라즈마를 기판에 처리함으로써 수행될 수 있으며, 산화성 가스는 예컨대, O2, O3, F2, Cl2 및 Br2 중에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.The pretreatment may be performed by treating the substrate with an oxidizing gas plasma, and the oxidizing gas may be any one selected from, for example, O 2 , O 3 , F 2 , Cl 2, and Br 2 .

전처리는 1 내지 10분동안 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Pretreatment may be performed for 1 to 10 minutes, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 상에 그래핀층을 형성하기 전에 마스크 패턴을 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method may further include forming a mask pattern before forming the graphene layer on the substrate.

마스크 패턴 형성 단계를 더 포함함으로써 목적하는 용도의 그래핀층을 형성시킬 수 있으며, 예컨대, 약물 담지를 목적으로 그래핀층을 형성시키는 경우, 이러한 약물을 담지할 수 있는 디자인을 가진 그래핀층을 형성시킬 수 있다.By further including a mask pattern forming step, it is possible to form a graphene layer for a desired use, for example, when forming a graphene layer for the purpose of drug loading, it is possible to form a graphene layer having a design capable of supporting such a drug. have.

이러한 마스크 패턴 형성 단계를 그래핀층 형성 전에 수행함으로써 완성된 그래핀을 가공하는 단계가 생략될 수 있어 가격 경쟁력 측면에서 바람직하고, 또한 간편하다.By performing the mask pattern forming step before forming the graphene layer, the step of processing the finished graphene can be omitted, which is preferable in terms of price competitiveness and is simple.

상기 마스크 패턴은 규칙적으로 형성된 패턴일 수 있다. 상기 마스크 패턴은 금속으로 이루어질 수 있다. 예컨대, 상기 마스크 패턴은 패터닝된 파인 메탈 마스크(FMM), 포토 레지시트 패턴 등일 수 있다.The mask pattern may be a pattern regularly formed. The mask pattern may be made of metal. For example, the mask pattern may be a patterned fine metal mask (FMM), a photo resist pattern, or the like.

마스크 패턴은 기판의 전처리 후 또는 전에 형성될 수 있으며, 전처리 효과 극대화 측면에서 마스크 패턴 형성 후 기판의 전처리가 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The mask pattern may be formed after or before the pretreatment of the substrate, and pretreatment of the substrate may be performed after the mask pattern is formed in terms of maximizing the pretreatment effect, but is not limited thereto.

다음으로, 상기 제1 그래핀층을 수소 가스 플라즈마 처리하여 제1 수소처리층을 형성한다.Next, the first graphene layer is subjected to hydrogen gas plasma treatment to form a first hydrogenation layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 플라즈마는 H2의 플라즈마일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 플라즈마 소스 가스로 H2를 사용하여 그래핀층에 자성을 부여하여 개질하면, 강자성을 띤다.According to an embodiment of the present invention, the gas plasma may be a plasma of H 2 , but is not limited thereto. When the graphene layer is magnetized and modified by using H 2 as the plasma source gas, the ferromagnetic material is obtained.

다음으로, 상기 제1 수소처리층 상에 제2 그래핀층을 형성시킨다.Next, a second graphene layer is formed on the first hydrogenation layer.

제2 그래핀층의 형성은 제1 그래핀층의 형성과 동일한 방법으로 수행될 수 있다.The formation of the second graphene layer may be performed in the same manner as the formation of the first graphene layer.

그리고 제2 그래핀층은 제1 수소처리층 상에 직접 형성될 수 있어, 제1 수소처리층이 복수로 적층된 그래핀층 사이에 밀접하게 개재됨으로써 제1 수소처리층에서 수소가 탈리되는 것을 효과적으로 보호할 수 있다. 이를 통해, 제조된 본 발명의 강자성 그래핀에 부여된 강자성이 안정적으로 구현될 수 있다.In addition, the second graphene layer may be directly formed on the first hydrotreatment layer, so that the first hydrotreatment layer is closely interposed between the plurality of stacked graphene layers to effectively protect the hydrogen from the first hydrotreatment layer. can do. Through this, the ferromagnetic properties given to the ferromagnetic graphene of the present invention can be stably implemented.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수로 적층된 그래핀층에서 각 그래핀층이 수소처리층에서 직접 성장된 층이므로 수소처리층과의 결합 상태가 매우 밀접하여 수소처리층의 보호 효과가 매우 뛰어나다. 즉, 수소처리층이 복수로 적층된 그래핀층 사이에 밀접하게 개재됨으로써 수소처리층에서 수소가 탈리되는 것을 효과적으로 보호할 수 있다. 따라, 수소처리층에 부여된 강자성 성질의 안정적인 구현이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, since each graphene layer is a layer directly grown in the hydrotreatment layer in the plurality of stacked graphene layers, the bonding state with the hydrotreatment layer is very close, and thus the protection effect of the hydrotreatment layer is very excellent. That is, since the hydrogen treatment layer is closely interposed between the graphene layers stacked in plurality, it is possible to effectively protect the hydrogen from the hydrogen treatment layer. Accordingly, stable implementation of the ferromagnetic properties imparted to the hydrotreating layer is possible.

또한, 별도의 바인더 없이 어느 한 그래핀층이 다른 그래핀층과 결합될 수 있어, 본 발명의 강자성 그래핀의 적층 구조를 형성하기 위한 층 사이의 결합을 위한 추가 공정이 요구되지 않는다. 그리고, 본 발명의 강자성 그래핀은 바인더를 필요로 하지 않음으로써 바인더에 의하여 발생할 수 있는 그래핀의 성질, 구조 등이 변화되는 문제가 발생하지 않을 수 있다. 또한, 그래핀층을 바인더로 결합시키지 않아 바인더가 필수적으로 요구되는 적층 구조에 비해 최종 제작된 강자성 그래핀의 두께, 크기 등을 줄일 수 있어, 두께, 크기 등이 얇은 소자를 사용하는 다양한 분야에 활용될 수 있다.In addition, any one graphene layer can be combined with another graphene layer without a separate binder, so that an additional process for bonding between layers to form a laminated structure of the ferromagnetic graphene of the present invention is not required. In addition, the ferromagnetic graphene of the present invention may not cause a problem in that the properties, structures, and the like of the graphene, which may be generated by the binder, may not occur because the binder is not required. In addition, since the graphene layer is not bonded to the binder, the thickness and size of the final manufactured ferromagnetic graphene can be reduced as compared to the laminated structure in which a binder is required. Therefore, the graphene layer is used in various fields using thinner devices. Can be.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 그래핀층을 수소 플라즈마 처리하여 제2 수소처리층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the method may further include forming a second hydrogenation layer by hydrogen plasma treatment of the second graphene layer.

본 발명의 강자성 그래핀의 제조방법에서 각 단계의 순서는 바뀔 수 있으며, 순서가 바뀌더라도 최종 제조되는 강자성 그래핀들의 성질은 서로 차이가 없을 수 있다.In the method of manufacturing ferromagnetic graphene of the present invention, the order of each step may be changed, and even if the order is changed, the properties of the final manufactured ferromagnetic graphene may not be different from each other.

본 발명의 강자성 그래핀의 제조방법에서 각 단계는 용도에 따라 수회 내지 수십, 수백 회로 반복될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Each step in the method of manufacturing the ferromagnetic graphene of the present invention may be repeated several times to several tens, hundreds of times depending on the use, but is not limited thereto.

예컨대, 두꺼운 강자성 그래핀이 필요한 경우 반복 횟수를 수십 회 내지 수백 회로 수행할 수 있고, 얇은 강자성 그래핀이 필요한 경우 반복 횟수를 수회 내지 수십 회로 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, when a thick ferromagnetic graphene is required, the number of repetitions may be performed several tens to several hundred times. When thin ferromagnetic graphene is required, the number of repetitions may be performed several times or several tens of times, but is not limited thereto.

<강자성 <Ferromagnetic 그래핀의Graphene 제조방법 - 제2 실시형태> Manufacturing Method-Second Embodiment>

본 발명의 강자성 그래핀 제조방법의 다른 실시형태는 기판 상에 그래핀을 형성하는 단계, 상기 그래핀을 산소 플라즈마 처리하는 단계, 및 상기 산소 플라즈마 처리된 그래핀을 수소 플라즈마 처리하는 단계를 포함한다.Another embodiment of the ferromagnetic graphene manufacturing method of the present invention includes the step of forming graphene on a substrate, the oxygen plasma treatment of the graphene, and the hydrogen plasma treatment of the oxygen plasma treated graphene .

보다 구체적으로, 기판에 그래핀층을 형성하는 단계는 상기 제1 실시형태와 동일한 방법으로 수행할 수 있으며, 그래핀층 형성 전의 전처리 단계 및 마스크 패턴 형성 단계 역시 동일한 방법으로 수행할 수 있다.More specifically, the forming of the graphene layer on the substrate may be performed by the same method as the first embodiment, and the pretreatment step and the mask pattern forming step before forming the graphene layer may also be performed by the same method.

본 발명의 일 실시예 따른 산소 플라즈마 처리 단계에서 그래핀층에 산소 원자가 삽입되는 것으로 생각된다. 그래핀층에 삽입된 산소 원자는 후속하는 수소 플라즈마 처리 시에 C-H의 결합을 보다 촉진하여 수소 원자의 삽입을 용이하게 하며 수소 원자의 이탈을 억제하는 것으로 판단된다. 이에 따라 상대적으로 큰 강자성을 안정적으로 유지하는 강자성 그래핀을 제조할 수 있게 된다.It is thought that oxygen atoms are inserted into the graphene layer in the oxygen plasma treatment step according to one embodiment of the present invention. The oxygen atom inserted into the graphene layer is more likely to promote the bonding of C-H in the subsequent hydrogen plasma treatment to facilitate the insertion of the hydrogen atom and to suppress the departure of the hydrogen atom. Accordingly, it is possible to manufacture ferromagnetic graphene that maintains relatively large ferromagnetic stability.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 산소 플라즈마는 02의 플라즈마일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 플라즈마 소스 가스로 02를 사용하여 그래핀층에 처리하여 산소 원자가 삽입된 후, 수소 플라즈마 처리가 후속된다.According to one embodiment of the invention, the oxygen plasma may be a plasma of 0 2 , but is not limited thereto. After treatment with the graphene layer using 0 2 as the plasma source gas to insert oxygen atoms, the hydrogen plasma treatment is followed.

상기 수소 플라즈마를 가하는 단계는 상기 제1 실시형태와 동일한 방법으로 수행될 수 있다.The step of applying the hydrogen plasma may be performed in the same manner as in the first embodiment.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. The following examples are only intended to help the understanding of the present invention, but not to limit the scope of the present invention.

실시예Example 1. 강자성  Ferromagnetic 그래핀의Graphene 제조 - 제1 실시형태 Manufacturing-First Embodiment

Si/SiO2 기판을 준비하였다. 상기 Si/SiO2 기판을 플라즈마 화학 기상 증착 챔버 내에 배치하고, 2분간 02 플라즈마 처리하였다. 이후, 500℃의 온도에서 탄소 소스가스로 메탄과 수소의 혼합 가스(CH4: H2 = 2 sccm : 20 sccm)를 공급하여 그래핀층 1 nm를 성장시켰다. Si / SiO 2 substrates were prepared. The Si / SiO 2 substrate was placed in a plasma chemical vapor deposition chamber and subjected to 0 2 plasma treatment for 2 minutes. Thereafter, a mixture of methane and hydrogen (CH 4 : H 2 = 2 sccm: 20 sccm) was supplied as a carbon source gas at a temperature of 500 ° C. to grow the graphene layer 1 nm.

그 다음 20 sccm의 수소 가스 플라즈마를 챔버 내로 주입하여, 성장된 그래핀층에 수소처리층을 형성하였다. Next, 20 sccm of hydrogen gas plasma was injected into the chamber to form a hydrotreatment layer on the grown graphene layer.

이후 전술한 조건과 동일한 조건으로 다시 그래핀층 1 nm를 성장시켰다.Then, the graphene layer 1 nm was grown again under the same conditions as described above.

실시예Example 2. 강자성  2. Ferromagnetic 그래핀의Graphene 제조 - 제2 실시형태 Manufacture-Second Embodiment

Si/SiO2 기판을 준비하였다. 상기 Si/SiO2 기판을 플라즈마 화학 기상 증착 챔버 내에 배치하고, 유기 오염물의 제거를 위해 90초 동안 02 플라즈마 처리하였다. 이후, 2-3 시간동안 그래핀층을 성장시키는데, 평행 그래핀층(PG)의 경우 메탄과 수소의 비율이 2:20 sccm인 혼합가스로 550℃인 조건에서, 수직 그래핀층(VG)의 경우 메탄과 수소의 비율이 10:20 sccm인 혼합가스로 900℃인 조건에서 처리하였다. 상기 그래핀층에 산소 플라즈마(20-40 sccm)를 15초동안 가하고 난 후, PG의 경우 10-40 sccm의 수소 플라즈마를 3분동안, VG의 경우 5 sccm의 수소 플라즈마를 5분동안 가하여 수소화시켰다. 이 때의 전체 공정 파워는 50W이고, 압력은 10 mTorr이다.Si / SiO 2 substrates were prepared. The Si / SiO 2 substrate was placed in a plasma chemical vapor deposition chamber and subjected to 0 2 plasma treatment for 90 seconds to remove organic contaminants. Afterwards, the graphene layer is grown for 2-3 hours. The parallel graphene layer (PG) is a mixed gas having a ratio of methane and hydrogen of 2:20 sccm at 550 ° C., and the vertical graphene layer (VG) is methane. The mixture was treated at 900 ° C. with a mixed gas having a ratio of 10:20 sccm. After oxygen plasma (20-40 sccm) was added to the graphene layer for 15 seconds, 10-40 sccm of hydrogen plasma was added for 3 minutes in PG and 5 sccm of hydrogen plasma was added for 5 minutes in VG for hydrogenation. . The total process power at this time is 50 W, and the pressure is 10 mTorr.

실험예Experimental Example 1.  One. 제 1실시형태First embodiment 강자성  Ferromagnetic 그래핀의Graphene 자성 측정 Magnetic measurement

실시예 1에서 제조된 그래핀에 대한 외부 자기장 (Magnetic Field strength, kOe) 크기에 따른 자화량 (Magnetic moment, emu)의 플롯팅을 통해 강자성의 성질이 나타나는지를 확인하였으며, 이를 10K와 300K의 두 온도에서 측정함으로써 제조된 그래핀의 강자성이 상온에서도 유지되는지 여부를 확인하였고, 그 결과를 도 2에 도시하였다.The graphene prepared in Example 1 was confirmed whether the ferromagnetic properties appeared by plotting the magnetic moment (emu) according to the magnitude of the external magnetic field (magnetic field strength, kOe), two of 10K and 300K It was confirmed whether the ferromagnetic properties of the graphene prepared by measuring at the temperature is maintained even at room temperature, the results are shown in FIG.

자화량 측정은 상용 SQUID magnetometer(MPMS-3, Quantum Design, Inc)를 사용하였다.The magnetization measurement was performed using a commercial SQUID magnetometer (MPMS-3, Quantum Design, Inc).

강자성 그래핀의 MOKE(Magneto-optic Kerr effect) 히스테리시스 루프는 HeNe 레이저(파장 632nm, 광자에너지 1.96eV)와 PEM(Photo-elastic modulator) 등을 이용하여 측정되었다. 레이저 전력은 3mW 이고, 빔의 직경은 1mm 이내였으며, 측정 과정에서의 가열효과는 무시가능한 수준이다.The magneto-optic Kerr effect (MOKE) hysteresis loop of ferromagnetic graphene was measured using a HeNe laser (wavelength 632 nm, photon energy 1.96 eV) and PEM (photo-elastic modulator). The laser power is 3 mW, the beam diameter is within 1 mm, and the heating effect in the measurement process is negligible.

도 2에 나타난 바와 같이, 플롯팅은 히스테리시스와 함께 4 kOe 이상에서 포화자화(Magnetic saturation)를 보이는 그래프를 나타내, 제조된 그래핀이 강자성을 띠는 것을 확인하였다. 히스테리시스 루프를 나타내는 자성체는 주로 속도에 독립적이어서 내구성 있는 메모리 저장을 가능하게 할 수 있다. 즉, 제조된 그래핀은 자성메모리 장치 등 메모리 장치에 활용될 수 있다.As shown in Figure 2, the plotting shows a graph showing saturation (Magnetic saturation) at 4 kOe or more with hysteresis, it was confirmed that the graphene produced is ferromagnetic. Magnetic materials representing hysteresis loops are primarily speed independent, allowing for durable memory storage. That is, the manufactured graphene may be utilized in memory devices such as magnetic memory devices.

또한, 10K과 300K의 그래프 형태가 모두 강자성체의 특성을 보이며, 특히 10K에서의 포화자화량 값이 상온에서도 80% 이상 유지되어, 강자성이 사라지는 전이온도는 상온에 비해 매우 높은 것으로 짐작된다. 즉, 특별한 냉각장치 없이도, 제조된 그래핀의 강자성을 이용하여 일상적인 다양한 분야에 활용이 가능하다.In addition, both the 10K and 300K graph form shows the characteristics of the ferromagnetic material, in particular, the saturation magnetization value at 10K is maintained at 80% or more even at room temperature, the transition temperature at which the ferromagnetic disappears is estimated to be very high compared to the room temperature. That is, even without a special cooling device, using the ferromagnetic properties of the graphene can be utilized in a variety of everyday applications.

실험예Experimental Example 2.  2. 제 2실시형태2nd Embodiment 강자성  Ferromagnetic 그래핀의Graphene 물성 측정 Property measurement

1. One. 그래핀의Graphene 자성 측정  Magnetic measurement

실시예 2에서 제조된 강자성 그래핀의 자성에 대해 수소 플라즈마 처리시의 수소 농도, 외부 자기장 및 온도를 변화시키며 실험예 1의 1.항목과 동일한 방법으로 측정하였고, 그 결과를 도 3(수소 플라즈마 농도 변화(A) 및 외부 자기장 변화(B) : 300K) 및 도 4(온도 변화)에 나타내었다.The magnetic concentration of the ferromagnetic graphene prepared in Example 2 was changed in the hydrogen concentration, the external magnetic field, and the temperature during the hydrogen plasma treatment, and measured in the same manner as in the item 1. of Experimental Example 1, and the result is shown in FIG. 3 (hydrogen plasma). Concentration change (A) and external magnetic field change (B): 300K) and FIG. 4 (temperature change) are shown.

자성 모멘트는 12.8Hz의 vibrating 샘플들을 통해 측정하였고, 고온에서의 실험(300K 이상)을 위해 샘플들은 Zicar cement(P/N : 4097-030, Quantum Design, Inc)와 함께 가열기 막대에 부착되었으며, 균일가열을 위해 구리포일에 싸인 채로 진행되었다.Magnetic moment was measured through vibrating samples at 12.8 Hz, and samples were attached to heater bars with Zicar cement (P / N: 4097-030, Quantum Design, Inc) for experiments at high temperatures (above 300K). It was wrapped in copper foil for heat.

도 3을 참고하면, 본 발명의 그래핀(PG2)은 상온에서 안정적으로 59 emu/g 내외의 강한 포화자성(saturated mass magnetization)을 보여주며 히스테리시스 루프의 자화곡선을 나타내는데, 상기 포화자성은 전이금속인 Ni(55 emu/g)보다 큰 수치를 나타내는 것임을 알 수 있다. Referring to Figure 3, the graphene (PG2) of the present invention shows a strong saturated magnetization (saturated mass magnetization) of about 59 emu / g stably at room temperature and shows a magnetization curve of the hysteresis loop, the saturation magnetism is a transition metal It can be seen that it represents a value larger than Ni (55 emu / g).

도 3 (A)에서 PG1, PG2, PG3는 수소 플라즈마 처리시의 수소 농도를 각각 10, 20, 40 sccm으로 달리한 그래핀을 의미하며, 이는 성장 조건에 따라 포화자성값이 바뀔 수 있음을 보여주는 것이다.In FIG. 3 (A), PG1, PG2, and PG3 mean graphene having hydrogen concentrations of 10, 20, and 40 sccm, respectively, during hydrogen plasma treatment, indicating that the saturation magnetic value may be changed depending on growth conditions. will be.

도 3 (B)는 PG2 조건에서 측정된 히스테리시스 마이너루프를 나타낸 그래프이다.Figure 3 (B) is a graph showing the hysteresis minor loop measured in PG2 conditions.

도 4에는 10K 내지 900K의 범위에서 히스테리시스 루프의 자화곡선이 도시되어 있다. 도 4를 참고하면, 700K까지는 매우 안정적인 강자성을 드러낼 수 있음을 알 수 있다.4 shows the magnetization curve of the hysteresis loop in the range of 10K to 900K. Referring to Figure 4, it can be seen that up to 700K can exhibit a very stable ferromagnetic.

2. 2. 그래핀의Graphene 전자적 구조 분석  Electronic structure analysis

실시예 2의 강자성 그래핀에 대해 EELS 분석을 수행하였고 그 결과를 도 5에 나타내었다. 에너지 해상도는 0.3eV이고 에너지 분산도는 0.1eV이었다. EELS analysis was performed on the ferromagnetic graphene of Example 2 and the results are shown in FIG. 5. The energy resolution was 0.3 eV and the energy dispersity was 0.1 eV.

도 5를 참고하면, 스펙트럼상에 본 실시예의 강자성 그래핀의 특수한 갈라짐 피크가 관찰되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5, it can be seen that a special cracking peak of the ferromagnetic graphene of this example is observed on the spectrum.

3. 3. 그래핀의Graphene 형태적 구조 분석  Morphological Structure Analysis

실시예 2의 강자성 그래핀을 HRTEM을 사용하여 촬영하였고, 그 사진을 도 5에 나타내었다. Ferromagnetic graphene of Example 2 was taken using HRTEM, the photo is shown in FIG.

도 6를 참고하면, 실시예 2의 강자성 그래핀이 매우 작은 그레인의 크기를 가짐을 확인할 수 있다.Referring to Figure 6, it can be seen that the ferromagnetic graphene of Example 2 has a very small grain size.

Claims (14)

그래핀층을 포함하며, 그래핀의 그레인 직경이 1 내지 20 nm 이고 300K에서 자성이 1 emu/g 이상인 강자성 그래핀.
It includes a graphene layer, the grain diameter of the graphene is 1 to 20 Ferromagnetic graphene that is nm and has a magnetism of at least 1 emu / g at 300K.
청구항 1에 있어서,
EELS 스펙트럼 상에서 σ* 상태의 갈라짐 피크를 나타내는 강자성 그래핀.
The method according to claim 1,
Ferromagnetic graphene showing crack peaks in σ * states on the EELS spectrum.
청구항 1에 있어서,
수소처리층을 포함하는 강자성 그래핀.
The method according to claim 1,
Ferromagnetic graphene comprising a hydrotreating layer.
청구항 1에 있어서,
상기 그래핀은 10K 내지 700K의 온도에서 강자성을 유지하는 강자성 그래핀.
The method according to claim 1,
The graphene is a ferromagnetic graphene to maintain a ferromagnetic at a temperature of 10K to 700K.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 그래핀을 포함하는 자성메모리.
Magnetic memory comprising the graphene of any one of claims 1 to 4.
청구항 5에 있어서,
상기 그래핀은 기판상에 배치되는 자성메모리.
The method according to claim 5,
The graphene is a magnetic memory disposed on the substrate.
청구항 6에 있어서,
상기 기판은 반강자성체인 자성메모리.
The method according to claim 6,
The substrate is a magnetic memory of the antiferromagnetic material.
청구항 7에 있어서,
상기 반강자성체는 MnFe, FeCl2, CoCl2, NiCl2, MnO, CrO, NiO 및 IrMn로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나인 자성메모리.
The method according to claim 7,
The antiferromagnetic material is at least one magnetic memory selected from the group consisting of MnFe, FeCl 2 , CoCl 2 , NiCl 2 , MnO, CrO, NiO and IrMn.
청구항 1 내지 4 중 어느 한 항의 그래핀을 포함하는 약물전달체.
Drug delivery system comprising the graphene of any one of claims 1 to 4.
기판 상에 제1 그래핀층을 형성시키는 단계;
상기 제1 그래핀층을 수소 플라즈마 처리하여 수소처리층을 형성하는 단계; 및
상기 제1 수소처리층 상에 제2 그래핀층을 형성시키는 단계;
를 포함하는 강자성 그래핀의 제조방법.
Forming a first graphene layer on the substrate;
Forming a hydrogenation layer by performing hydrogen plasma treatment on the first graphene layer; And
Forming a second graphene layer on the first hydrotreatment layer;
Ferromagnetic graphene manufacturing method comprising a.
청구항 10에 있어서,
상기 제2 그래핀층을 수소 플라즈마 처리하여 제2 그래핀층 상부에 제2 수소처리층을 형성하는 단계를 더 포함하는 강자성 그래핀의 제조방법.
The method according to claim 10,
The method of manufacturing a ferromagnetic graphene further comprising the step of forming a second hydrogenation layer on the second graphene layer by hydrogen plasma treatment of the second graphene layer.
기판 상에 그래핀층을 형성하는 단계;
상기 그래핀층을 산소 플라즈마 처리하는 단계; 및
상기 산소 플라즈마 처리된 그래핀층을 수소 플라즈마 처리하는 단계;
를 포함하는 강자성 그래핀의 제조방법.
Forming a graphene layer on the substrate;
Oxygen plasma treatment of the graphene layer; And
Hydrogen plasma treatment of the graphene layer treated with oxygen plasma;
Ferromagnetic graphene manufacturing method comprising a.
청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 반도체, 부도체 및 전도체로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 플렉서블 또는 비-플렉서블 기판인 강자성 그래핀의 제조방법.
The method according to any one of claims 10 to 12,
The substrate is a method of manufacturing a ferromagnetic graphene is a flexible or non-flexible substrate comprising at least one selected from the group consisting of semiconductors, insulators and conductors.
청구항 10 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기판은 반강자성체인 강자성 그래핀의 제조방법.
The method according to any one of claims 10 to 12,
The substrate is a method of producing a ferromagnetic graphene antiferromagnetic material.
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KR20110115389A (en) * 2010-04-15 2011-10-21 (주)로엔케이 Method for forming graphene coating layer and method for manufacturing semiconductor device comprising the method
KR20170119817A (en) * 2016-04-20 2017-10-30 건국대학교 산학협력단 Spin element

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