KR20200071928A - Method for recovering electrical property of two-dimensional material using hydrogen plasma and device thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma without requiring a separate chamber and an apparatus thereof. More specifically, the method comprises the following steps of: (a) preparing a two-dimensional material in which atoms of a single or several layers form a predetermined crystalline structure; (b) forming a two-dimensional material film formed of a composite material of a film shape from the prepared two-dimensional material; (c) storing the formed two-dimensional material film at room temperature; (d) disposing the two-dimensional material film oxidized by room temperature storage in a room temperature chamber to use the same; (e) injecting hydrogen gas into the chamber in which the two-dimensional material film is disposed; and (f) recovering electric properties of the two-dimensional material film exposed to the injected hydrogen gas to a level before oxidization and generating plasma in the chamber at room temperature through a plasma generator to modify a surface through a change of a surface functional group, thereby processing the two-dimensional material film with the plasma.

Description

수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법 및 이의 장치{METHOD FOR RECOVERING ELECTRICAL PROPERTY OF TWO-DIMENSIONAL MATERIAL USING HYDROGEN PLASMA AND DEVICE THEREOF}METHOD FOR RECOVERING ELECTRICAL PROPERTY OF TWO-DIMENSIONAL MATERIAL USING HYDROGEN PLASMA AND DEVICE THEREOF}

본 발명은 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이차원 물질이 산화되어 전기적 특성이 감소되었을 때, 수소 플라즈마를 통해 전기적 특성을 회복할 수 있는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법 및 이의 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for recovering electrical properties of a two-dimensional material, and more particularly, when a two-dimensional material is oxidized and electrical properties are reduced, a two-dimensional hydrogen plasma is used to recover electrical properties through hydrogen plasma. It relates to a method for recovering the electrical properties of a material and a device therefor.

이차원 물질은 (2-dimensional materials)은 원자들이 소정의 결정 구조를 이루고 있는 단층(single-layer) 또는 수층(few-layer)의 고체를 의미하며, 그 중 하나로, MAX 상 (MAX phase, 여기서 M은 전이금속, A는 13 또는 14족 원소, X는 탄소 및/또는 질소)은 준 세라믹 특성의 MX와, M과는 다른 금속원소 A가 조합된 결정질로 전기전도성, 내산화성, 기계가공성 등의 물성이 우수하다. 현재까지 60 종류 이상의 MAX 상이 합성된 것으로 알려져 있다.2-dimensional materials refers to a solid in a single-layer or a dew-layer in which atoms form a predetermined crystal structure, and one of them is a MAX phase, where M Silver transition metal, A is a group 13 or 14 element, X is carbon and/or nitrogen) is a quasi-ceramic property of MX, and a metal element A different from M is crystalline. It has electrical conductivity, oxidation resistance, and machinability. Excellent physical properties. To date, more than 60 types of MAX phases are known to be synthesized.

MAX 상은 이차원 물질이지만, 흑연이나 금속 디칼코게나이드 물질과 달리 전이금속 카바이드 서로의 층상 간에 A 원소와 전이금속 M 사이의 약한 화학적 결합으로 스택되어 있다. 따라서 일반적인 기계적인 박리법이나 화학적 박리법을 사용하여 이차원 구조로 변형시키기 어렵다.The MAX phase is a two-dimensional material, but unlike graphite or metal dichalcogenide materials, the transition metal carbides are stacked with weak chemical bonds between element A and transition metal M between layers of each other. Therefore, it is difficult to transform into a two-dimensional structure using a general mechanical peeling method or a chemical peeling method.

그러나, 최근 2011년도에 Drexel university의 Michel W. Barsoum 교수가 이끄는 연구진은 MAX 상인 3차원의 티타늄-알루미늄 카바이드에서 불산을 사용하여 알루미늄 층을 선택적으로 제거함으로써, 완전히 다른 특성을 갖는 이차원의 구조로 변형시키는데 성공하였다. 연구진은 MAX 상을 박리하여 얻어진 이차원의 물질을 "맥신(MXene)"이라 명명하였다. 멕신(MXene)은 그래핀과 같은 유사한 전기전도성과 강도를 가지며, 에너지 저장 장치에서부터 바이오메디컬 응용, 복합체에 이르는 다양한 응용 기술에 적용할 수 있다.However, in 2011, researchers led by Professor Dr. Michel W. Barsoum of Drexel University transformed into a two-dimensional structure with completely different properties by selectively removing the aluminum layer using hydrofluoric acid from the MAX trader's three-dimensional titanium-aluminum carbide. Was successful. The researchers named the two-dimensional material obtained by exfoliating the MAX phase as "MXene." MXene has similar electrical conductivity and strength as graphene, and can be applied to various application technologies ranging from energy storage devices to biomedical applications and complexes.

하지만, 이러한 맥신을 물에 분산시켜 맥신용액으로 준비하고, 이를 필름형태의 맥신필름으로 형성시켜 보관 시 공기, 물 및 열에 의해 산화되므로, 본래의 특성을 잃어버리기 쉽다.However, such a maxine is dispersed in water to prepare a maxine solution, and this is formed into a film-like maxine film, so that it is oxidized by air, water, and heat during storage, so it is easy to lose its original properties.

도 1을 참조하면, 맥신필름의 플라즈마처리 시 시간에 따른 면저항을 나타낸 그래프로써, 시간이 증가할수록 면저항이 점차 증가되고, 면저항이 증가될수록 상기 맥신필름의 전기적 특성은 감소하게 된다.Referring to FIG. 1, as a graph showing sheet resistance over time during plasma treatment of a maxine film, the sheet resistance gradually increases as time increases, and as the sheet resistance increases, the electrical properties of the maxine film decrease.

따라서, 공기 및 물에 의해 산화된 맥신필름의 전기적 특성을 회복시킬 수 있는 방법이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a method capable of restoring the electrical properties of the maxine film oxidized by air and water.

공개특허공보 제 10- 2017-0036507호(2017.04.03.)Published Patent Publication No. 10-2017-0036507 (2017.04.03.)

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 산화된 이차원 물질의 전기적 특성이 감소되었을 때, 플라즈마를 통해 이차원 물질을 수소 분위기에서 플라즈마처리함으로써, 전기적 특성을 회복할 수 있고, 상온에서 플라즈마를 처리함으로써, 별도의 챔버가 필요하지 않은 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법 및 이의 장치를 제공하는 것이다.Technical problem to be achieved by the present invention, when the electrical properties of the oxidized two-dimensional material is reduced, by plasma-processing the two-dimensional material in a hydrogen atmosphere through plasma, it is possible to recover the electrical properties, and by treating the plasma at room temperature, separate It is to provide a method and apparatus for restoring electrical properties of a two-dimensional material utilizing hydrogen plasma that does not require a chamber.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs from the following description. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법은 (a)단층 또는 수층의 고체로 원자들이 소정의 결정 구조를 이루고 있는 이차원물질을 준비하는 단계, (b)상기 준비된 이차원물질을 필름형태의 복합물질로 구성된 이차원물질의필름으로 형성시키는 단계, (c)상기 형성된 이차원물질의 필름을 상온에 보관하는 단계, (d)상기 상온 보관을 통해 산화된 이차원물질의 필름을 사용하기 위해 상온상태의 챔버 내에 배치시키는 단계, (e)상기 이차원물질의 필름이 배치된 챔버 내에 수소가스를 주입하는 단계 및 (f)상기 주입된 수소가스에 노출된 이차원물질의 필름의 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키고, 표면 작용기의 변화를 통해 표면 개질이 되도록 상기 챔버 내에 플라즈마발생기를 통해 상온에서 플라즈마를 발생시켜 상기 이차원물질의 필름을 플라즈마처리하는 단계를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, a method for restoring electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to the present invention comprises the steps of (a) preparing a two-dimensional material in which atoms form a predetermined crystal structure as a single layer or a water layer solid, (b) forming the prepared two-dimensional material into a film of a two-dimensional material composed of a composite material in the form of a film, (c) storing the film of the formed two-dimensional material at room temperature, (d) oxidized through storage at room temperature Placing in a chamber at room temperature to use a film of a two-dimensional material, (e) injecting hydrogen gas into a chamber in which the film of the two-dimensional material is arranged, and (f) a two-dimensional material exposed to the injected hydrogen gas Plasma treatment of the film of the two-dimensional material by restoring the electrical properties of the film to a level before oxidation and generating a plasma at room temperature through the plasma generator in the chamber so that the surface is modified by changing the surface functional group. do.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이차원물질은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액 또는 상기 맥신용액에 이종물질을 도핑 또는 합금화 또는 이종물질과의 복합체 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the two-dimensional material includes at least one of a maxine solution composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a two-dimensional structure, or doping or alloying a foreign material in the maxine solution or a complex with a different material. It is also possible to do.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이차원물질의 필름은 맥신용액 또는 상기 맥신용액에 이종물질을 도핑 또는 합금화 또는 이종물질과의 복합체 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름인 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the film of the two-dimensional material is a maxine film composed of a composite material in the form of a film so as to include at least one of a maxine solution or doping or alloying a foreign material in the maxine solution or a complex with a different material. It is also possible.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신용액은 Ti2C, Ti3C2, V2C, Nb2C, (Ti0.5, Nb0.5)2CTx, Ti3CN, (V0.5, Cr0.5)3C2, Ta4C3 및 Nb4C3 중 어느 하나로 구성된 것도 가능하다.In an embodiment of the present invention, the maxinic solution is Ti 2 C, Ti 3 C 2 , V 2 C, Nb 2 C, (Ti 0.5 , Nb 0.5 ) 2 CT x , Ti 3 CN, (V 0.5 , Cr 0.5 ) 3 C 2 , Ta 4 C 3 and Nb 4 C 3 .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신용액은 Mn+1Xn의 화학식으로 이루진 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, the maxinic solution may be formed of the formula M n + 1 X n .

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 M은 앞전이금속인 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, M in the formula of M n + 1 X n may be a front transition metal.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 X는 탄소 및 질소 중에서 적어도 하나를 포함하는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, X in the formula of M n + 1 X n may include at least one of carbon and nitrogen.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신필름은 상온에서 플라즈마를 통해 플라즈마처리되어 900℃ 이하의 온도에서 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키고, 표면 작용기의 변화를 통해 표면 개질이 되며, 산화안정성이 개선되는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the maxine film is plasma-treated through plasma at room temperature to restore electrical properties to a level before oxidation at a temperature of 900° C. or lower, and is surface-modified through changes in surface functional groups, oxidation Stability may be improved.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계에서, 상기 플라즈마발생기는 알에프안테나를 통해 플라즈마를 발생시키는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, in the step (f), the plasma generator may be to generate a plasma through the RF antenna.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 알에프안테나로부터 발생되는 플라즈마의 직접적인 충돌을 방지하여 상기 맥신필름의 손상을 최소화하기 위해 상기 맥신필름과 소정의 거리를 두고 상기 알에프안테나가 배치된 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, in order to minimize damage to the maxine film by preventing a direct collision of plasma generated from the af antenna, the af antenna may be disposed at a predetermined distance from the maxine film.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계를 통해 알에프안테나의 플라즈마가 맥신필름을 60분동안 100W의 출력으로 플라즈마처리하여 상기 맥신필름은 산화된 초기의 면저항 보다 20% 감소된 면저항을 갖고, 400W의 출력으로 플라즈마처리하여 상기 맥신필름은 산화된 초기의 면저항 보다 45% 감소된 면저항을 갖는 것일 수 있다.In the embodiment of the present invention, through the step (f), plasma of the RF antenna is plasma-processed with the output of 100W for 60 minutes through the step (f), so that the maxine film has a sheet resistance reduced by 20% compared to the initial sheet resistance. , By plasma treatment with an output of 400W, the maxin film may have a sheet resistance reduced by 45% than the initial sheet resistance oxidized.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계를 통해 플라즈마처리된 맥신필름은 알에프안테나의 플라즈마가 400W의 출력으로 플라즈마처리하여 10분 경과 시 상기 맥신필름이 산화된 초기의 면저항 보다 20% 감소된 면저항을 갖고, 60분 경과 시 산화된 초기의 면저항 보다 45% 감소된 면저항을 갖는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plasma-processed maxine film through step (f) is 20% less than the initial sheet resistance at which the maxine film is oxidized after 10 minutes by plasma treatment of plasma of 400 antennas with the output of 400W. It may have a sheet resistance, and may have a sheet resistance reduced by 45% than the initial sheet resistance oxidized after 60 minutes.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 (f) 단계를 통해 상온에서 플라즈마처리된 상기 이차원물질의 필름은 스트레쳐블 또는 유연 기판에 적용되는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the film of the two-dimensional material plasma-treated at room temperature through step (f) may be applied to a stretchable or flexible substrate.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치에 있어서, 중공의 원통형상으로 형성된 바디부, 상기 바디부의 상측 끝단은 개방되어 가스가 유입되도록 형성된 가스유입부, 상기 바디부의 상측 끝단을 통해 유입된 가스가 상기 바디부의 내부로 유동되어 상기 바디부의 하측 끝단으로 배출되도록 개방된 가스배출부, 상기 바디부 상단에는 상온의 조건에서 상기 바디부의 내부에 플라즈마를 발생시키도록 구비된 플라즈마발생기, 상기 바디부의 내부의 하단에는 상기 플라즈마발생기를 통해 발생된 플라즈마로부터 플라즈마처리되도록 이차원 물질이 상부에 배치되어 지지되도록 판상형상으로 형성된 지지부 및 상기 바디부의 일측에는 상기 플라즈마발생기에 전원을 공급하도록 구비된 전원부를 제공한다.In order to achieve the above technical problem, in the apparatus for recovering electrical properties of a two-dimensional material utilizing hydrogen plasma according to the present invention, a body part formed in a hollow cylindrical shape, and an upper end of the body part is opened to form a gas to flow gas Inlet, a gas outlet that is opened so that gas introduced through the upper end of the body portion flows into the body portion and is discharged to the lower end of the body portion. Plasma generator provided to generate, a support portion formed in a plate shape so that a two-dimensional material is disposed and supported so as to be plasma-treated from the plasma generated through the plasma generator at the bottom of the inside of the body portion, and the plasma on one side of the body portion A power unit provided to supply power to the generator is provided.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 이차원물질은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신필름인 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the two-dimensional material may be a maxine film composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a two-dimensional structure.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 플라즈마발생기는 알에프안테나를 통해 플라즈마를 발생시키는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the plasma generator may be to generate plasma through the RF antenna.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 알에프안테나는 상기 바디부의 상단 외측면을 감싸는 코일형상으로 형성되어 전기장을 유도함으로써 플라즈마를 발생시키는 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the RF antenna may be formed in a coil shape surrounding the upper outer surface of the body portion to generate plasma by inducing an electric field.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 맥신필름은 상기 알에프안테나로부터 발생되는 플라즈마의 직접적인 충돌로 인한 손상을 방지하도록 상기 바디부의 하단에 배치된 것일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the maxine film may be disposed at the bottom of the body portion to prevent damage due to direct collision of plasma generated from the RF antenna.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법을 통해 제조된 이차원물질 중 맥신필름을 전극재료로 구성된 맥신소자일 수 있다.In an embodiment of the present invention, a maxine film may be a maxine device composed of an electrode material among two-dimensional materials manufactured through a method of restoring electrical properties of the two-dimensional material utilizing the hydrogen plasma.

본 발명의 실시예에 따르면, 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법 및 이의 장치는 플라즈마를 통해 이차원 물질을 수소 분위기에서 플라즈마처리함으로써, 전기적 특성을 회복할 수 있고, 상온에서 플라즈마를 처리함으로써, 별도의 챔버가 필요하지 않은 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, a method and apparatus for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma can recover electrical properties by plasma-processing the two-dimensional material in a hydrogen atmosphere through plasma, and process the plasma at room temperature By doing so, there is an effect that a separate chamber is not required.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood that the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and include all effects that can be deduced from the configuration of the invention described in the detailed description or claims of the present invention.

도 1은 종래기술에 따른 맥신필름의 플라즈마처리 시 시간의 변화에 따른 면저항을 도시한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 맥신필름을 플라즈마처리하기 위한 플라즈마의 출력에 따른 면저항의 변화를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 맥신필름을 플라즈마처리하기 위한 시간에 따른 면저항의 변화를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 산화된 맥신필름의 수소 플라즈마 처리 전, 후의 면저항을 도시한 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 산화된 맥신필름의 수소 플라즈마 처리 후 표면 변화를 XPS분석(Ti)을 통해 도시한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 산화된 맥신필름의 수소 플라즈마 처리 후 표면 변화를 XPS분석(O)을 통해 도시한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치의 단면도이다.
1 is a graph showing a sheet resistance according to a change in time during plasma treatment of a maxine film according to the prior art.
2 is a flowchart illustrating a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.
3 is a graph showing a change in sheet resistance according to an output of plasma for plasma treatment of a maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph showing a change in sheet resistance over time for plasma treatment of a maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing the sheet resistance before and after hydrogen plasma treatment of an oxidized maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the surface change after XPS analysis (Ti) of a hydrogen plasma treatment of an oxidized maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the surface change after XPS analysis (O) after hydrogen plasma treatment of an oxidized maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.
8 is a cross-sectional view of a device for recovering electrical properties of a two-dimensional material utilizing hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is "connected (connected, contacted, coupled)" with another part, it is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "It also includes the case where it is. Also, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further provided instead of excluding other components, unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법은 (a)단층 또는 수층의 고체로 원자들이 소정의 결정 구조를 이루고 있는 이차원물질을 준비하는 단계, (b)상기 준비된 이차원물질을 필름형태의 복합물질로 구성된 이차원물질의필름으로 형성시키는 단계, (c)상기 형성된 이차원물질의 필름을 상온에 보관하는 단계, (d)상기 상온 보관을 통해 산화된 이차원물질의 필름을 사용하기 위해 상온상태의 챔버 내에 배치시키는 단계, (e)상기 이차원물질의 필름이 배치된 챔버 내에 수소가스를 주입하는 단계 및 (f)상기 주입된 수소가스에 노출된 이차원물질의 필름의 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키고, 표면 작용기의 변화를 통해 표면 개질이 되도록 상기 챔버 내에 플라즈마발생기를 통해 상온에서 플라즈마를 발생시켜 상기 이차원물질의 필름을 플라즈마처리하는 단계를 제공한다.Referring to FIG. 2, a method of restoring electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to the present invention includes: (a) preparing a two-dimensional material in which atoms form a predetermined crystal structure as a solid in a single layer or a water layer, (b) ) Forming the prepared two-dimensional material into a film of a two-dimensional material composed of a composite material in the form of a film, (c) storing the film of the formed two-dimensional material at room temperature, (d) two-dimensional material oxidized through storage at room temperature Placing in a chamber at room temperature to use the film of, (e) injecting hydrogen gas into a chamber in which the film of the two-dimensional material is disposed, and (f) a film of two-dimensional material exposed to the injected hydrogen gas. It provides a step of plasma treatment of the film of the two-dimensional material by restoring the electrical properties of the product to a level before oxidation and generating a plasma at room temperature through a plasma generator in the chamber so that the surface is modified through a change in the surface functional group.

본 발명의 실시예에 있어서, 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법은 단층 또는 수층의 고체로 원자들이 소정의 결정 구조를 이루고 있는 이차원물질을 준비하는 단계(S110)를 포함한다.In an embodiment of the present invention, a method for restoring electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma includes preparing a two-dimensional material in which atoms form a predetermined crystal structure as a single layer or a water layer (S110).

보다 상세하게는, 상기 이차원물질은 단층 또는 수층의 고체로 원자들이 소정의 결정 구조로 구성되고, 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액 또는 상기 맥신용액에 이종물질을 도핑 또는 합금화 또는 이종물질과의 복합체 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 구성된다.More specifically, the two-dimensional material is a monolayer or a water layer solid, and atoms are composed of a predetermined crystal structure, and a doping material or a doping material is formed in a maxine solution or a maxine solution composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a two-dimensional structure, or It is configured to include at least one of an alloying or a complex with a heterogeneous material.

즉, 이차원물질 중 하나인 상기 맥신용액은 2차원 층상 구조체로, 원자로 구성되는 층이 적층되어 다층 구조를 이루고 있다. 이와 같은 2차원 다층 구조체인 맥신용액은 가볍고 낮은 밀도를 가지며, 전기 전도도가 우수하고, 상호간에 쉽게 분리가 가능하여 다양한 분야에서 전파 흡수체로 사용될 수 있다.That is, the maxine solution, which is one of the two-dimensional materials, is a two-dimensional layered structure, and a layer composed of atoms is stacked to form a multi-layer structure. The two-dimensional multilayer structure, maxin solution, is light and has a low density, has excellent electrical conductivity, and can be easily separated from each other, and thus can be used as a radio wave absorber in various fields.

또한, 준비된 이차원물질을 필름형태의 복합물질로 구성된 이차원물질의 필름으로 형성시키는 단계(S120)를 포함한다.In addition, the step (S120) of forming the prepared two-dimensional material into a film of a two-dimensional material composed of a composite material in the form of a film.

보다 상세하게는, 상기 이차원물질은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액 또는 상기 맥신용액에 이종물질을 도핑 또는 합금화 또는 이종물질과의 복합체 중 적어도 어느 하나를 포함하도록 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름을 형성시킨다.More specifically, the two-dimensional material is a film form so as to include at least one of a dopant or alloying or a complex with a dissimilar material or a dissimilar material in the maxine solution or a dissimilar material composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a two-dimensional structure. To form a maxine film composed of a composite material of.

이때, 상기 준비된 맥신용액은 스핀코팅(Spin coating), 드롭캐스트(Drop cast), 감압여과(Vacuum filtration) 방식을 통해 필름형태로 제조하여 맥신필름을 제조하고, 상기와 같은 스핀코팅, 드롭캐스트 및 감압여과 방식과 같이 다양한 방법을 통해 맥신필름을 제조함으로써, 제조여건이나 조건에 따라 효과적으로 맥신필름을 생산할 수 있다.At this time, the prepared maxine solution is prepared in a film form through spin coating, drop cast, and vacuum filtration to prepare a maxine film, and spin coating, drop casting, and By manufacturing the maxin film through various methods such as a vacuum filtration method, it is possible to effectively produce the maxin film according to the manufacturing conditions or conditions.

또한, 형성된 이차원물질의 필름을 상온에서 보관하는 단계(S130)를 포함한다.In addition, the step of storing the film of the formed two-dimensional material at room temperature (S130).

보다 상세하게는, 상기 이차원물질의 필름인 맥신필름을 사용하지 않을 때는 실온에서 보관될 수 있고, 상기 맥신필름은 공기 및 수분에 노출되어 산화반응을 일으켜 면저항 및 전기적 특성이 감소하게 된다.In more detail, when the film of the two-dimensional material, maxine film is not used, it can be stored at room temperature, and the maxine film is exposed to air and moisture to cause an oxidation reaction, thereby reducing sheet resistance and electrical properties.

또한, 상온 보관을 통해 산화된 이차원물질의 필름을 사용하기 위해 상온상태의 챔버 내에 배치시키는 단계(S140)를 포함한다.In addition, the step (S140) of placing in a chamber at room temperature to use a film of a two-dimensional material oxidized through storage at room temperature.

보다 상세하게는, 상기 상온보관을 통해 산화된 이차원물질의 필름인 맥신필름은 전기적 특성이 감소되어 있으므로, 이를 복원시키기 위해 상온상태인 챔버에 배치시킨다.More specifically, since the electrical properties of the film of the two-dimensional material oxidized through the storage at room temperature are reduced, it is placed in a chamber at room temperature to restore it.

또한, 이차원물질의 필름이 배치된 챔버 내에 수소가스를 주입하는 단계(S150)를 포함한다.In addition, the step of injecting hydrogen gas into the chamber in which the film of the two-dimensional material is disposed (S150).

보다 상세하게는, 이차원물질의 필름인 상기 맥신필름이 수소가스에 노출되어 산화된 맥신필름이 환원된다. 따라서, 산화된 맥신필름은 환원과정을 통해 전기적 특성 및 면저항값을 산화되기 전의 상태로 회복될 수 있다.In more detail, the maximal film, which is a film of a two-dimensional material, is exposed to hydrogen gas to reduce the oxidized maxine film. Therefore, the oxidized maxine film can be restored to a state before oxidation of electrical properties and sheet resistance values through a reduction process.

즉, 상기 수소가스는 상온에 보관되어 산화된 맥신필름에서 산소와 수소가스 결합되어 상기 맥신필름의 환원과정을 수행하도록 상기 챔버 내로 수소가스가 주입된다.That is, the hydrogen gas is stored at room temperature, and oxygen and hydrogen gas are combined in the oxidized maxine film, and hydrogen gas is injected into the chamber to perform the reduction process of the maxine film.

따라서, 상기 수소가스는 상기 맥신필름의 산화도를 감소시키고 전기적 특성을 회복시킬 수 있다.Therefore, the hydrogen gas can reduce the oxidation degree of the maxine film and restore electrical properties.

또한, 상기 주입된 수소가스에 노출된 이차원물질의 필름의 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키고, 표면 작용기의 변화를 통해 표면 개질이 되도록 상기 챔버 내에 플라즈마발생기를 통해 상온에서 플라즈마를 발생시켜 상기 이차원물질의 필름을 플라즈마처리하는 단계(S160)를 포함한다.In addition, the electrical properties of the film of the two-dimensional material exposed to the injected hydrogen gas are restored to a level before oxidation, and plasma is generated at room temperature through a plasma generator in the chamber so that the surface is modified by changing the surface functional group. Plasma treatment of the film of the two-dimensional material (S160).

보다 상세하게는, 이차원물질의 필름인 상기 맥신필름은 상기 챔버 내에 비치되어 수소가스에 노출되고, 상기 챔버가 내부에 배치된 상기 맥신필름을 상온에서 플라즈마처리하도록 플라즈마발생기를 통해 플라즈마가 발생된다. 따라서, 상기 맥신필름은 수소가스에 노출된 상태에서 플라즈마를 통해 플라즈마처리되므로, 상온 보관을 통해 산화된 상태에서 환원과정을 거쳐 본래의 전기적 특성을 회복시킬 수 있다.More specifically, the film of the two-dimensional material, the maxine film is provided in the chamber and exposed to hydrogen gas, and plasma is generated through a plasma generator to plasma-process the maxine film in which the chamber is disposed. Therefore, since the maxine film is plasma-processed through plasma in a state exposed to hydrogen gas, it is possible to restore the original electrical properties through a reduction process in an oxidized state through storage at room temperature.

또한, 상기 이차원물질은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액으로 구성되고, 상기 이차원물질의 필름은 맥신용액을 통해 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름일 수 있다.In addition, the two-dimensional material is composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a maxine solution composed of a two-dimensional material, the film of the two-dimensional material may be a maxine film composed of a composite material in the form of a film through the maxine solution.

보다 상세하게는, 상기 맥신용액은 Ti2C, Ti3C2, V2C, Nb2C, (Ti0.5, Nb0.5)2CTx, Ti3CN, (V0.5, Cr0.5)3C2, Ta4C3 및 Nb4C3 중 어느 하나로 구성될 수 있다.More specifically, the maxin solution is Ti 2 C, Ti 3 C 2 , V 2 C, Nb 2 C, (Ti 0.5 , Nb 0.5 ) 2 CT x , Ti 3 CN, (V 0.5 , Cr 0.5 ) 3 C 2 , Ta 4 C 3 And Nb 4 C 3 .

또한, 상기 맥신용액은 Mn+1Xn의 화학식으로 이루질 수 있고, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 M은 앞전이금속(early transition metal)이고, X는 탄소 및 질소 중에서 적어도 하나를 포함하며, n은 1 내지 4의 정수일 수 있다.In addition, the maxin solution may be composed of the formula of M n + 1 X n, in the formula of M n + 1 X n , M is an early transition metal, and X is at least one of carbon and nitrogen. And n may be an integer from 1 to 4.

또한, 맥신필름은 상온에서 플라즈마를 통해 플라즈마처리되어 900℃이하의 온도에서 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키고, 표면 작용기의 변화를 통해 표면 개질이 되며, 산화안정성이 개선될 수 있다.In addition, the maxine film is plasma-treated through plasma at room temperature to restore electrical properties to a level before oxidation at a temperature of 900° C. or lower, and surface modification is achieved through changes in surface functional groups, and oxidation stability can be improved.

또한, 상기 (f) 단계에서, 상기 플라즈마발생기는 알에프안테나를 통해 플라즈마를 발생시키고, 상기 알에프안테나로부터 발생되는 플라즈마의 직접적인 충돌을 방지하여 상기 맥신필름의 손상을 최소화하기 위해 상기 맥신필름과 소정의 거리를 두고 상기 알에프안테나가 배치될 수 있다.In addition, in the step (f), the plasma generator generates a plasma through the RF antenna, and prevents direct collision of plasma generated from the RF antenna to minimize damage to the pulse film and the predetermined film. The RF antenna may be arranged at a distance.

보다 상세하게는, 상기 알에프안테나는 플라즈마 발생 시 플라즈마 종(이온, 분자, 라디칼, 전 등)이 상기 맥신필름에 충돌되어 손상될 수 있다. 따라서, 상기 알에프안테나는 상기 맥신필름과 소정의 거리를 두고 배치되고, 바람직하게는, 상기 챔버 내부의 일측에 상기 알에프안테나를 배치하고, 타측에 상기 맥신필름을 배치하여 상기 플라즈마 종이 충돌되지 않도록 한다.More specifically, when the plasma is generated, plasma species (ions, molecules, radicals, electrons, etc.) may be damaged by collision with the maxine film. Accordingly, the RF antenna is disposed at a predetermined distance from the maxine film, preferably, the RF antenna is disposed on one side inside the chamber, and the maxima film is disposed on the other side to prevent the plasma paper from colliding. .

또한, 상기 (f) 단계를 통해 알에프안테나의 플라즈마가 맥신필름을 60분동안 100W의 출력으로 플라즈마처리하여 상기 맥신필름은 산화된 초기의 면저항 보다 20% 감소된 면저항을 갖고, 400W의 출력으로 플라즈마처리하여 상기 맥신필름은 산화된 초기의 면저항 보다 45% 감소된 면저항을 가질 수 있다.In addition, through the step (f), plasma of the RF antenna was plasma-processed at a power output of 100 W for 60 minutes, so that the maxine film had a surface resistance reduced by 20% compared to the initial sheet resistance oxidized, and the plasma was output at 400 W. By treatment, the maxin film may have a sheet resistance reduced by 45% compared to the initial sheet resistance oxidized.

보다 상세하게는, 도 3을 참조하면, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 맥신필름을 플라즈마처리하기 위한 플라즈마의 출력에 따른 면저항의 변화를 도시한 그래프이다.More specifically, referring to FIG. 3, FIG. 3 is a change in sheet resistance according to the output of plasma for plasma treatment of a maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention. It is a graph showing.

따라서, 맥신필름을 70°C의 온도에서 360분간 노출시켜 산화시키고, 상기 맥신필름의 산화되기 전 초기의 면저항 44.7 ± 1.1 Ω/sq. 이고, 산화된 후의 면저항은 112.5 ± 7.2 Ω/sq.로 증가된다.Accordingly, the maxine film is oxidized by exposing it at a temperature of 70°C for 360 minutes, and the initial sheet resistance before oxidation of the maxine film is 44.7 ± 1.1 Ω/sq. And the sheet resistance after oxidation is increased to 112.5 ± 7.2 Ω/sq.

이때, 상기 맥신필름을 챔버 내부에 배치하여 수소 분위기에서 알에프안테나를 통해 플라즈마로 플라즈마처리(수소 플라즈마 처리)하면, 알에프안테나의 플라즈마가 맥신필름을 60분동안 100W의 출력으로 플라즈마처리하여 상기 맥신필름은 산화된 초기의 면저항 보다 20% 감소된 면저항을 갖고, 400W의 출력으로 플라즈마처리하여 상기 맥신필름은 산화된 초기의 면저항 보다 45% 감소된 면저항을 갖는다.At this time, when the maxine film is placed inside the chamber and plasma-treated with plasma through af-antenna in a hydrogen atmosphere (hydrogen plasma treatment), the plasma of the af-antenna is plasma-processed at a power output of 100W for 60 minutes to produce the maxine film. Silver has a sheet resistance reduced by 20% compared to the initial sheet resistance of oxidation, and plasma treatment with an output of 400 W results in the sheet film having a sheet resistance reduced by 45% compared to the initial sheet resistance of oxidation.

또한, 상기 (f) 단계를 통해 플라즈마처리된 맥신필름은 알에프안테나의 플라즈마가 400W의 출력으로 플라즈마처리하여 10분 경과 시 상기 맥신필름이 산화된 초기의 면저항 보다 20% 감소된 면저항을 갖고, 60분 경과 시 산화된 초기의 면저항 보다 45% 감소된 면저항을 가질 수 있다.In addition, the maxine film plasma-processed through the step (f) has a sheet resistance reduced by 20% than the initial sheet resistance in which the maxine film is oxidized after 10 minutes by plasma processing of plasma of 400W with the output of 400W, 60 It may have a sheet resistance reduced by 45% than the initial sheet resistance oxidized in minutes.

따라서, 상기 맥신필름은 수소분위기에서 알에프안테나의 플라즈마를 통해 플라즈마처리를 통해서 면저항이 감소되어 전기적 특성이 증가되며, 플라즈마처리 시간이 증가될수록 면저항의 감소폭이 커지게 된다.Therefore, in the hydrogen atmosphere, the surface resistance is reduced through plasma treatment through plasma of the RF antenna in the hydrogen atmosphere, thereby increasing electrical properties, and as the plasma treatment time increases, the surface resistance decreases.

또한, 상기 (f) 단계를 통해 상온에서 플라즈마처리된 상기 이차원물질의 필름은 스트레쳐블 또는 유연 기판에 적용될 수 있다.In addition, the film of the two-dimensional material plasma-treated at room temperature through the step (f) may be applied to a stretchable or flexible substrate.

즉, 플라즈마처리된 상기 이차원물질의 필름은 상온 또는 저온 공정이 가능하므로 스트레쳐블(Stretchable), 유연(flexible) 기판 및 저온공정이 필요한 소자에도 적용될 수 있다.That is, since the plasma-treated film of the two-dimensional material can be processed at room temperature or at low temperature, it can be applied to stretchable, flexible substrates, and devices requiring low temperature processing.

보다 상세하게는, 도 4를 참조하면, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 맥신필름을 플라즈마처리하기 위한 시간에 따른 면저항의 변화를 도시한 그래프이다.More specifically, referring to FIG. 4, FIG. 4 shows a change in sheet resistance over time for plasma treatment of the maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention. It is a graph.

따라서, 맥신필름을 70°C의 온도에서 360분간 노출시켜 산화시키고, 상기 맥신필름의 산화되기 전 초기의 면저항 44.7 ± 1.1 Ω/sq. 이고, 산화된 후의 면저항은 112.5 ± 7.2 Ω/sq.로 증가된다.Accordingly, the maxine film is oxidized by exposing it at a temperature of 70°C for 360 minutes, and the initial sheet resistance before oxidation of the maxine film is 44.7 ± 1.1 Ω/sq. And the sheet resistance after oxidation is increased to 112.5 ± 7.2 Ω/sq.

이때, 상기 맥신필름을 챔버 내부에 배치하여 수소 분위기에서 알에프안테나를 통해 플라즈마처리하면, 플라즈마가 400W의 출력으로 플라즈마처리하여 10분 경과 시 상기 맥신필름이 산화된 초기의 면저항 보다 20% 감소된 면저항을 갖고, 60분 경과 시 산화된 초기의 면저항 보다 45% 감소된 면저항을 갖는다.At this time, when the maxine film is placed inside the chamber and plasma-processed through the RF antenna in a hydrogen atmosphere, the plasma is plasma-processed with an output of 400 W, and the sheet resistance is reduced by 20% over the initial sheet resistance at which the maxine film is oxidized after 10 minutes. It has a sheet resistance reduced by 45% than the initial sheet resistance oxidized after 60 minutes.

따라서, 상기 맥신필름은 수소분위기에서 알에프안테나의 플라즈마를 통해 플라즈마처리를 통해서 면저항이 감소되어 전기적 특성이 증가되며, 플라즈마처리 시간이 증가될수록 면저항의 감소폭이 커지게 된다.Therefore, in the hydrogen atmosphere, the surface resistance is reduced through plasma treatment through plasma of the RF antenna in the hydrogen atmosphere, thereby increasing electrical properties, and as the plasma treatment time increases, the surface resistance decreases.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 산화된 맥신필름의 수소 플라즈마 처리 전, 후의 면저항을 도시한 그래프이다.5 is a graph showing the sheet resistance before and after hydrogen plasma treatment of an oxidized maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 초기 산화가 진행되기 전 면저항이 44.7 ohm/sq.인 맥신필름을 360분 이하의 조건에서 산화시켜 면저항이 112.5 ohm/sq.인 맥신필름을 수소 분위기에서 플라즈마의 출력이 400W이고, 60분 동안 플라즈마처리하면 맥신필름의 면저항이 60 ohm/sq.까지 감소한다.Referring to FIG. 5, before the initial oxidation proceeds, the maxine film having a sheet resistance of 44.7 ohm/sq. is oxidized under a condition of 360 minutes or less, and the maxine film having a sheet resistance of 112.5 ohm/sq. in a hydrogen atmosphere has a plasma power of 400 W , And plasma treatment for 60 minutes reduces the sheet resistance of maxine film to 60 ohm/sq.

따라서, 산화가 진행된 맥신필름을 수소 분위기에서 플라즈마를 통해 플라즈마처리함으로써, 면저항을 감소시키고, 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, by performing plasma treatment of the oxidized maxine film through a plasma in a hydrogen atmosphere, the sheet resistance can be reduced and electrical properties can be improved.

이때, 360분 이상 산화된 맥신필름의 경우 수소 분위기에서 플라즈마를 통해 플라즈마처리를 진행하여도 면저항의 감소폭이 크게 감소되지 않는다.At this time, in the case of the maxine film oxidized for more than 360 minutes, the reduction in sheet resistance is not significantly reduced even when plasma treatment is performed through plasma in a hydrogen atmosphere.

따라서, 본 발명에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법을 통해 제조된 맥신필름은 360분 이하로 산화가 진행된 경우에 한정된다.Accordingly, the maxine film manufactured through a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material utilizing hydrogen plasma according to the present invention is limited to oxidation in less than 360 minutes.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 산화된 맥신필름의 수소 플라즈마 처리 후 표면 변화를 XPS분석(Ti)을 통해 도시한 그래프이다.6 is a graph showing the surface change after XPS analysis (Ti) of a hydrogen plasma treatment of an oxidized maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 산화된 맥신필름의 수소 플라즈마 처리 후 표면 변화를 XPS 분석을 통해 살펴본 결과[Ti 2p]는 TiO2의 피크(peak) 감소를 나타낸다.Referring to FIG. 6, the result of examining the surface change after the hydrogen plasma treatment of the oxidized maxine film through XPS analysis [Ti 2p] shows a peak reduction of TiO 2 .

보다 상세하게는, 70도의 온도로 360분간 산화시킨 맥신필름은 Ti-C의 피크가 감소되고, TiO2의 피크가 증가된다.More specifically, the peak of Ti-C is reduced and the peak of TiO 2 is increased in the maxine film oxidized at a temperature of 70 degrees for 360 minutes.

이때, 상기 산화시킨 맥신필름을 수소분위기에서 400W의 플라즈마 출력으로 60분간 플라즈마처리를 수행하면 Ti-C의 피크가 증가되고, TiO2의 피크가 감소되어 초기값과 유사한 상태로 돌아가게 된다.At this time, when the oxidized maxine film is subjected to plasma treatment for 60 minutes with a plasma output of 400 W in a hydrogen atmosphere, the peak of Ti-C is increased, and the peak of TiO 2 is decreased, returning to a state similar to the initial value.

따라서, 산화되어 전기적 특성이 감소된 맥신필름을 수소 플라즈마 처리를 통해 초기값과 유사한 상태로 복원시킴으로써, 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, by restoring the oxidized and reduced electrical properties to a state similar to the initial value through hydrogen plasma treatment, electrical properties can be improved.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법의 산화된 맥신필름의 수소 플라즈마 처리 후 표면 변화를 XPS분석(O)을 통해 도시한 그래프이다.7 is a graph showing the surface change after XPS analysis (O) after hydrogen plasma treatment of an oxidized maxine film of a method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 산화된 맥신필름의 수소 플라즈마 처리 후 표면 변화를 XPS 분석을 통해 살펴본 결과[O 1s]는 TiO2의 피크(peak) 감소를 나타낸다.Referring to FIG. 7, the surface change after the hydrogen plasma treatment of the oxidized maxine film through XPS analysis [O 1s] shows a peak reduction of TiO 2 .

보다 상세하게는, 70도의 온도로 360분간 산화시킨 맥신필름은 Ti-OH Ti-O-Ti의 피크가 증가된다.More specifically, the peak of Ti-OH Ti-O-Ti is increased in the maxine film oxidized at a temperature of 70 degrees for 360 minutes.

이때, 상기 산화시킨 맥신필름을 수소분위기에서 400W의 플라즈마 출력으로 60분간 플라즈마처리를 수행하면 Ti-OH Ti-O-Ti의 피크가 감소되어 초기값과 유사한 상태로 돌아가게 된다.At this time, when the oxidized maxine film is subjected to plasma treatment for 60 minutes at a plasma output of 400 W in a hydrogen atmosphere, the peak of Ti-OH Ti-O-Ti is reduced to return to a state similar to the initial value.

따라서, 산화되어 전기적 특성이 감소된 맥신필름을 수소 플라즈마 처리를 통해 초기값과 유사한 상태로 복원시킴으로써, 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, by restoring the oxidized and reduced electrical properties to a state similar to the initial value through hydrogen plasma treatment, electrical properties can be improved.

또한, 맥신필름의 표면에는 -O, -OH, -F 등의 여러 작용기가 결합되고, 산화과정을 통해 표면에 결합된 플루오린의 비율이 감소하게 된다.In addition, various functional groups such as -O, -OH, and -F are bonded to the surface of the maxine film, and the proportion of fluorine bound to the surface is reduced through an oxidation process.

따라서, 상온에서 보관된 맥신필름은 표면에 -O, -OH, -F 등의 다수의 작용기가 결합되는데 맥신필름의 수소 분위기에서 플라즈마를 통해 플라즈마처리함으로써, 산화 및 환원작용을 거친 맥신필름은 표면의 플루오린(-F)의 비율을 감소시키고, 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.Accordingly, the maxine film stored at room temperature has a number of functional groups such as -O, -OH, and -F bonded to the surface. Plasma treatment is performed through plasma in a hydrogen atmosphere of the maxine film, so that the maxine film that has undergone oxidation and reduction has a surface. It can reduce the proportion of fluorine (-F), and improve the electrical properties.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of a device for recovering electrical properties of a two-dimensional material utilizing hydrogen plasma according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치(200)에 있어서, 중공의 원통형상으로 형성된 바디부(210), 상기 바디부(210)의 상측 끝단은 개방되어 가스가 유입되도록 형성된 가스유입부(220), 상기 바디부(210)의 상측 끝단을 통해 유입된 가스가 상기 바디부(210)의 내부로 유동되어 상기 바디부(210)의 하측 끝단으로 배출되도록 개방된 가스배출부(230), 상기 바디부(210) 상단에는 상온의 조건에서 상기 바디부(210)의 내부에 플라즈마를 발생시키도록 구비된 플라즈마발생기(240), 상기 바디부(210)의 내부의 하단에는 상기 플라즈마발생기(240)를 통해 발생된 플라즈마로부터 플라즈마처리되도록 이차원 물질이 상부에 배치되어 지지되도록 판상형상으로 형성된 지지부(250) 및 상기 바디부(210)의 일측에는 상기 플라즈마발생기(240)에 전원을 공급하도록 구비된 전원부(260)를 제공한다.Referring to FIG. 8, in the apparatus 200 for recovering electrical properties of a two-dimensional material utilizing hydrogen plasma according to the present invention, a body portion 210 formed in a hollow cylindrical shape and an upper end of the body portion 210 are The gas inlet 220 which is opened and formed to flow gas, and the gas introduced through the upper end of the body portion 210 flows into the body portion 210 to the lower end of the body portion 210. The gas discharge unit 230 opened to be discharged, the plasma generator 240 and the body unit 210 provided at the upper end of the body unit 210 to generate plasma inside the body unit 210 under normal temperature conditions. ), the plasma on one side of the support portion 250 and the body portion 210 formed in a plate shape so that a two-dimensional material is disposed and supported so as to be plasma-processed from plasma generated through the plasma generator 240. A power supply unit 260 provided to supply power to the generator 240 is provided.

또한, 상기 이차원물질은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신필름일 수 있다.Further, the two-dimensional material may be a maxine film composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a two-dimensional structure.

보다 상세하게는, 상기 이차원물질은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액으로, 상기 맥신용액을 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름으로 형성시킨다.More specifically, the two-dimensional material is a maxine solution composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a two-dimensional structure, and the maxine solution is formed of a maxine film composed of a composite material in the form of a film.

이때, 상기 준비된 맥신용액은 스핀코팅(Spin coating), 드롭캐스트(Drop cast), 감압여과(Vacuum filtration) 방식을 통해 필름형태로 제조하여 맥신필름을 제조하고, 상기와 같은 스핀코팅, 드롭캐스트 및 감압여과 방식과 같이 다양한 방법을 통해 맥신필름을 제조함으로써, 제조여건이나 조건에 따라 효과적으로 맥신필름을 생산할 수 있다.At this time, the prepared maxine solution is prepared in a film form through spin coating, drop cast, and vacuum filtration to prepare a maxine film, and spin coating, drop casting, and By manufacturing the maxin film through various methods such as a vacuum filtration method, it is possible to effectively produce the maxin film according to the manufacturing conditions or conditions.

또한, 상기 플라즈마발생기(240)는 알에프안테나를 통해 플라즈마를 발생시키고, 상기 알에프안테나는 상기 바디부(210)의 상단 외측면을 감싸는 코일형상으로 형성되어 전기장을 유도함으로써 플라즈마를 발생시킬 수 있다.In addition, the plasma generator 240 generates plasma through the RF antenna, and the RF antenna is formed in a coil shape surrounding the upper outer surface of the body part 210 to induce an electric field to generate plasma.

보다 상세하게는, 상기 플라즈마발생기(240)는 상기 바디부(210)의 상단 외측면을 감싸는 코일형상으로 형성된 알에프안테나로써, 상기 알에프안테나는 상기 바디부(210)를 감싸고 코일이 형성되어 전기장을 유도함으로써, 상기 바디부(210)의 내부에 플라즈마를 형성시키고, 상기 플라즈마를 통해 수소분위기에서 상기 맥신필름을 플라즈마처리할 수 있다.In more detail, the plasma generator 240 is an RF antenna formed in a coil shape surrounding the upper outer surface of the body portion 210, wherein the RF antenna surrounds the body portion 210 and a coil is formed to generate an electric field. By inducing, a plasma may be formed inside the body part 210, and the maxine film may be plasma-processed in a hydrogen atmosphere through the plasma.

또한, 상기 맥신필름은 상기 알에프안테나로부터 발생되는 플라즈마의 직접적인 충돌로 인한 손상을 방지하도록 상기 바디부(210)의 하단에 배치된다.In addition, the maxine film is disposed at the bottom of the body portion 210 to prevent damage due to direct collision of plasma generated from the RF antenna.

보다 상세하게는, 상기 맥신필름은 상기 바디부(210)의 내부의 하단에 구비된 지지부(250)의 상면에 배치되고, 상기 알에프안테나는 상기 바디부(210)의 상단에 배치되므로, 상기 알에프안테나로부터 발생된 플라즈마의 플라즈마 종(이온, 분자, 라디칼, 전 등)으로부터 상기 맥신필름이 손상되는 것을 방지할 수 있다.In more detail, the maxine film is disposed on the upper surface of the support part 250 provided at the bottom of the inside of the body part 210, and the RF antenna is disposed on the top of the body part 210, so that the RF film is It is possible to prevent the maxin film from being damaged from plasma species (ions, molecules, radicals, electrons, etc.) of the plasma generated from the antenna.

즉, 상기 맥신필름과 상기 알에프안테나는 소정의 거리를 두고 배치되므로, 상기 알에프안테나로부터 발생되는 플라즈마 종(이온, 분자, 라디칼, 전 등)으로부터 상기 맥신필름이 손상되는 것을 방지할 수 있다.That is, since the maxine film and the av antenna are disposed at a predetermined distance, it is possible to prevent the maxin film from being damaged from plasma species (ions, molecules, radicals, electrons, etc.) generated from the av antenna.

또한, 상기 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법을 통해 제조된 이차원물질 중 맥신필름을 전극재료로 맥신소자 구성될 수 있다.In addition, the two-dimensional material produced through the method of restoring the electrical properties of the two-dimensional material using the hydrogen plasma may be configured as an electrode material as a maxine film as an electrode material.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all modifications or variations derived from the meaning and scope of the claims and their equivalent concepts should be interpreted to be included in the scope of the present invention.

200: 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치
210: 바디부
220: 가스유입부
230: 가스배출부
240: 플라즈마발생기
250: 지지부
260: 전원부
200: apparatus for restoring electrical properties of two-dimensional materials using hydrogen plasma
210: body part
220: gas inlet
230: gas discharge unit
240: plasma generator
250: support
260: power supply

Claims (19)

(a)단층 또는 수층의 고체로 원자들이 소정의 결정 구조를 이루고 있는 이차원물질을 준비하는 단계;
(b)상기 준비된 이차원물질을 필름형태의 복합물질로 구성된 이차원물질의필름으로 형성시키는 단계;
(c)상기 형성된 이차원물질의 필름을 상온에 보관하는 단계;
(d)상기 상온 보관을 통해 산화된 이차원물질의 필름을 사용하기 위해 상온상태의 챔버 내에 배치시키는 단계;
(e)상기 이차원물질의 필름이 배치된 챔버 내에 수소가스를 주입하는 단계; 및
(f)상기 주입된 수소가스에 노출된 이차원물질의 필름의 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키고, 표면 작용기의 변화를 통해 표면 개질이 되도록 상기 챔버 내에 플라즈마발생기를 통해 상온에서 플라즈마를 발생시켜 상기 이차원물질의 필름을 플라즈마처리하는 단계;
를 포함하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.
(a) preparing a two-dimensional material in which atoms form a predetermined crystal structure as a solid in a single layer or a water layer;
(b) forming the prepared two-dimensional material into a film of a two-dimensional material composed of a composite material in the form of a film;
(c) storing the formed two-dimensional film at room temperature;
(d) placing in a chamber at room temperature to use a film of a two-dimensional material oxidized through storage at room temperature;
(e) injecting hydrogen gas into a chamber in which the film of the two-dimensional material is disposed; And
(f) The electrical properties of the film of the two-dimensional material exposed to the injected hydrogen gas are restored to a level before oxidation, and plasma is generated at room temperature through a plasma generator in the chamber so that the surface is modified by changing the surface functional group. Causing the film of the two-dimensional material to be plasma treated;
Method for recovering electrical properties of a two-dimensional material using a hydrogen plasma comprising a.
제 1 항에 있어서, 상기 이차원물질은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신용액인 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.The method of claim 1, wherein the two-dimensional material is a maxine solution composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a two-dimensional structure. 제 2 항에 있어서, 상기 이차원물질의 필름은 맥신용액 또는 상기 맥신용액에 이종물질을 도핑 또는 합금화 또는 이종물질과의 복합체 중 어느 하나를 포함하도록 필름형태의 복합물질로 구성된 맥신필름인 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.The film of claim 2, wherein the film of the two-dimensional material is a maxine film composed of a composite material in the form of a film so as to include any one of a maxine solution or doping or alloying a foreign material in the maxine solution or a complex with a different material. A method of restoring electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma. 제 3 항에 있어서, 상기 맥신용액은 Ti2C, Ti3C2, V2C, Nb2C, (Ti0.5, Nb0.5)2CTx, Ti3CN, (V0.5, Cr0.5)3C2, Ta4C3 및 Nb4C3 중 어느 하나로 구성된 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.The method of claim 3, wherein the maxine solution is Ti 2 C, Ti 3 C 2 , V 2 C, Nb 2 C, (Ti 0.5 , Nb 0.5 ) 2 CT x , Ti 3 CN, (V 0.5 , Cr 0.5 ) 3 C 2 , Ta 4 C 3 And Nb 4 C 3 A method for restoring electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma. 제 4 항에 있어서, 상기 맥신용액은 Mn+1Xn의 화학식으로 이루진 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.[5] The method of claim 4, wherein the maxinic solution is formed of a chemical formula of M n + 1 X n . 제 5 항에 있어서, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 M은 앞전이금속인 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.The method of claim 5, wherein in the formula of M n + 1 X n , M is a front transition metal. 제 6 항에 있어서, 상기 Mn+1Xn의 화학식에서 X는 탄소 및 질소 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.The method of claim 6, wherein X in the formula of M n + 1 X n includes at least one of carbon and nitrogen. 제 7 항에 있어서, 상기 맥신필름은 상온에서 플라즈마를 통해 플라즈마처리되어 900℃ 이하의 온도에서 전기적 특성을 산화되기 이전의 수준으로 회복시키고, 표면 작용기의 변화를 통해 표면 개질이 되며, 산화안정성이 개선되는 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.The method of claim 7, wherein the maxine film is plasma-treated through plasma at room temperature to restore electrical properties to a level before oxidation at a temperature of 900° C. or lower, and undergoes surface modification through changes in surface functional groups, and oxidation stability. A method of restoring electrical properties of a two-dimensional material utilizing hydrogen plasma, which is characterized by being improved. 제 7 항에 있어서, 상기 (f) 단계에서,
상기 플라즈마발생기는 알에프안테나를 통해 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.
According to claim 7, In step (f),
The plasma generator is a method of restoring electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma, characterized in that to generate a plasma through the RF antenna.
제 9 항에 있어서, 상기 알에프안테나로부터 발생되는 플라즈마의 직접적인 충돌을 방지하여 상기 맥신필름의 손상을 최소화하기 위해 상기 맥신필름과 소정의 거리를 두고 상기 알에프안테나가 배치된 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.The hydrogen plasma according to claim 9, wherein the RF antenna is disposed at a predetermined distance from the MAX film to prevent damage to the MAX film by preventing a direct collision of the plasma generated from the RF antenna. A method of restoring the electrical properties of a two-dimensional material. 제 10 항에 있어서, 상기 (f) 단계를 통해 알에프안테나의 플라즈마가 맥신필름을 60분동안 100W의 출력으로 플라즈마처리하여 상기 맥신필름은 산화된 초기의 면저항 보다 20% 감소된 면저항을 갖고, 400W의 출력으로 플라즈마처리하여 상기 맥신필름은 산화된 초기의 면저항 보다 45% 감소된 면저항을 갖는 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.12. The method of claim 10, wherein through the step (f), plasma of the RF antenna is plasma-processed at a power output of 100 W for 60 minutes, the maxine film has a sheet resistance reduced by 20% than the initial sheet resistance oxidized, 400 W Plasma treatment with the output of the Maxine film is a method of restoring the electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma, characterized in that having a surface resistance reduced by 45% than the initial sheet resistance oxidized. 제 10 항에 있어서, 상기 (f) 단계를 통해 플라즈마처리된 맥신필름은 알에프안테나의 플라즈마가 400W의 출력으로 플라즈마처리하여 10분 경과 시 상기 맥신필름이 산화된 초기의 면저항 보다 20% 감소된 면저항을 갖고, 60분 경과 시 산화된 초기의 면저항 보다 45% 감소된 면저항을 갖는 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.11. The method of claim 10, The plasma film processed through the step (f) is a plasma resistance of the plasma of the RF antenna 400W output after 10 minutes, the surface resistance is reduced by 20% compared to the initial sheet resistance after the oxidation of the maxine film 10 minutes With, and after 60 minutes, the method of restoring the electrical properties of the two-dimensional material using hydrogen plasma, characterized in that it has a surface resistance reduced by 45% than the initial sheet resistance oxidized. 제 1 항에 있어서, 상기 (f) 단계를 통해 상온에서 플라즈마처리된 상기 이차원물질의 필름은 스트레쳐블 또는 유연 기판에 적용되는 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법.The method of claim 1, wherein the film of the two-dimensional material plasma-treated at room temperature through the step (f) is applied to a stretchable or flexible substrate. 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치에 있어서,
중공의 원통형상으로 형성된 바디부;
상기 바디부의 상측 끝단은 개방되어 가스가 유입되도록 형성된 가스유입부;
상기 바디부의 상측 끝단을 통해 유입된 가스가 상기 바디부의 내부로 유동되어 상기 바디부의 하측 끝단으로 배출되도록 개방된 가스배출부;
상기 바디부 상단에는 상온의 조건에서 상기 바디부의 내부에 플라즈마를 발생시키도록 구비된 플라즈마발생기;
상기 바디부의 내부의 하단에는 상기 플라즈마발생기를 통해 발생된 플라즈마로부터 플라즈마처리되도록 이차원 물질이 상부에 배치되어 지지되도록 판상형상으로 형성된 지지부; 및
상기 바디부의 일측에는 상기 플라즈마발생기에 전원을 공급하도록 구비된 전원부;
를 포함하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치.
In the apparatus for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma,
A body portion formed in a hollow cylindrical shape;
The upper end of the body portion is opened to the gas inlet formed to flow gas;
A gas discharge unit opened to allow gas introduced through the upper end of the body portion to flow into the body portion and discharge to the lower end of the body portion;
A plasma generator provided at the upper end of the body portion to generate plasma inside the body portion at room temperature;
A support portion formed in a plate shape so that a two-dimensional material is disposed and supported to be plasma-processed from plasma generated through the plasma generator at the bottom of the inside of the body portion; And
A power supply unit provided at one side of the body unit to supply power to the plasma generator;
Apparatus for restoring electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma containing a.
제 14 항에 있어서, 상기 이차원물질은 이차원구조의 전이금속 탄화물 및 전이금속 탄질화물로 구성된 맥신필름인 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치.15. The apparatus of claim 14, wherein the two-dimensional material is a maxine film composed of a transition metal carbide and a transition metal carbonitride of a two-dimensional structure. 제 15 항에 있어서, 상기 플라즈마발생기는 알에프안테나를 통해 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치.16. The apparatus of claim 15, wherein the plasma generator generates plasma through an RF antenna. 제 16 항에 있어서, 상기 알에프안테나는 상기 바디부의 상단 외측면을 감싸는 코일형상으로 형성되어 전기장을 유도함으로써 플라즈마를 발생시키는 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치.The apparatus for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to claim 16, wherein the RF antenna is formed in a coil shape surrounding the upper outer surface of the body portion to generate plasma by inducing an electric field. 제 17 항에 있어서, 상기 맥신필름은 상기 알에프안테나로부터 발생되는 플라즈마의 직접적인 충돌로 인한 손상을 방지하도록 상기 바디부의 하단에 배치된 것을 특징으로 하는 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 장치.18. The apparatus for recovering electrical properties of a two-dimensional material using hydrogen plasma according to claim 17, wherein the maxine film is disposed at the bottom of the body portion to prevent damage due to direct collision of plasma generated from the RF antenna. 제 1 항에 따른, 상기 수소 플라즈마를 활용한 이차원 물질의 전기적 특성 회복 방법을 통해 제조된 이차원물질 중 맥신필름을 전극재료로 구성된 것을 특징으로 하는 맥신소자.According to claim 1, Maxine device, characterized in that consisting of an electrode material of the two-dimensional material produced through the method of recovering the electrical properties of the two-dimensional material using the hydrogen plasma.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107992A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-27 한국교통대학교산학협력단 Surface-modified two-dimensional mxene, and method for producing same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040048272A (en) * 2002-12-02 2004-06-07 주식회사 셈테크놀러지 Apparatus for treating the surface of a substrate with atmospheric pressure plasma
KR20170036507A (en) 2015-09-24 2017-04-03 삼성전자주식회사 MXene nanosheet and Manufacturing method thereof
KR20170084604A (en) * 2016-01-12 2017-07-20 강원대학교산학협력단 Manufacturing Method for Reduced graphene Oxide Using Atmospheric Pressure Plasma
WO2018044512A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor device structures including two-dimensional material structures

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040048272A (en) * 2002-12-02 2004-06-07 주식회사 셈테크놀러지 Apparatus for treating the surface of a substrate with atmospheric pressure plasma
KR20170036507A (en) 2015-09-24 2017-04-03 삼성전자주식회사 MXene nanosheet and Manufacturing method thereof
KR20170084604A (en) * 2016-01-12 2017-07-20 강원대학교산학협력단 Manufacturing Method for Reduced graphene Oxide Using Atmospheric Pressure Plasma
WO2018044512A1 (en) * 2016-08-31 2018-03-08 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor device structures including two-dimensional material structures

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022107992A1 (en) * 2020-11-17 2022-05-27 한국교통대학교산학협력단 Surface-modified two-dimensional mxene, and method for producing same

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