KR20220126076A - Method for manufacturing transition metal dichalcogenide - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing a transition metal chalcogen compound.
주기율표 16족에 속하는 원소 중 산소(O), 황(S), 셀레늄(Se), 텔루륨(Te), 폴로늄(Po) 다섯 원소를 산소족 원소(oxygen group element)라고 하며 이들 중 황, 셀레늄, 텔루륨의 세 원소만을 황족원소 또는 칼코겐(chalcogens)이라고도 한다.Among the elements belonging to group 16 of the periodic table, the five elements oxygen (O), sulfur (S), selenium (Se), tellurium (Te), and polonium (Po) are called oxygen group elements, and among them, sulfur, selenium, Only the three elements of tellurium are called sulphur or chalcogens.
산소, 황은 대표적인 비금속원소이나 이밖에는 원자번호의 증가와 함께 비금속성을 잃고 금속성이 증가한다. 셀레늄, 텔루륨, 폴로늄은 희유원소이고 폴로늄은 천연방사성 원소이다.Oxygen and sulfur are representative non-metal elements, but with the increase of atomic number, non-metallic properties are lost and metallic properties are increased. Selenium, tellurium, and polonium are rare elements, and polonium is a naturally radioactive element.
금속 칼코게나이드(metal chacogenide)는 전이금속과 칼코겐의 화합물로서 그래핀과 유사한 구조를 가지는 나노 재료이다. 그 두께는 원자 수 층의 두께로 매우 얇기 때문에 유연하고 투명한 특성을 가지며, 전기적으로는 반도체, 도체 등의 다양한 성질을 보인다.Metal chacogenide is a compound of a transition metal and a chalcogen, and is a nanomaterial having a structure similar to graphene. Since its thickness is very thin with a thickness of several atomic layers, it has flexible and transparent properties, and exhibits various properties such as semiconductors and conductors electrically.
특히, 반도체 성질의 금속 칼코게나이드의 경우 적절한 밴드갭(band gap)을 가지면서 수백 ㎠/V·s의 전자 이동도를 보이므로 트랜지스터 등의 반도체 소자의 응용에 적합하고 향후 유연 트랜지스터 소자에 큰 잠재력을 가지고 있다.In particular, the metal chalcogenide of semiconductor nature has an appropriate band gap and exhibits an electron mobility of several hundred cm2/V·s, so it is suitable for the application of semiconductor devices such as transistors, and is suitable for use in flexible transistor devices in the future. It has potential.
이러한 금속 칼코게나이드 나노 박막을 제조하는 방법은 최근에 활발히 연구되어 왔다. 이와 같은 금속 칼코게나이드 박막이 위와 같은 소자로서 적용되기 위하여, 예컨대, 박막을 대면적으로 균일하게 그리고 연속적으로 합성할 수 있는 방법 등이 연구되어 왔다. 특히, 금속 칼코게나이드 박막을 대면적으로 빠르게 합성함과 동시에, 금속 칼코게나이드의 결정성을 향상시킬 수 있는 기술이 필요한 실정이다.A method for preparing such a metal chalcogenide nano-thin film has been actively studied in recent years. In order to apply such a metal chalcogenide thin film as the above device, for example, a method for synthesizing a thin film uniformly and continuously over a large area has been studied. In particular, there is a need for a technology capable of rapidly synthesizing a metal chalcogenide thin film over a large area and improving the crystallinity of the metal chalcogenide.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 결정성이 향상된 전이금속 칼코겐 화합물을 빠르고 대면적으로 합성할 수 있는 제조 방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a manufacturing method capable of synthesizing a transition metal chalcogen compound with improved crystallinity quickly and over a large area.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
본 발명의 일 실시상태는 기판 상에, 2 이상의 그래핀 층을 포함하는 그래핀 박막을 형성하는 단계; 및 원자층 증착을 이용하여 전이금속 전구체 및 칼코겐 전구체로부터 전이금속 칼코겐 화합물을 상기 그래핀 박막 상에 형성하여, 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention comprises the steps of forming a graphene thin film including two or more graphene layers on a substrate; And by using atomic layer deposition to form a transition metal chalcogen compound from the transition metal precursor and the chalcogen precursor on the graphene thin film, forming a transition metal chalcogen compound thin film; transition metal chalcogen compound comprising a A manufacturing method is provided.
본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법은 결정성이 우수한 전이금속 칼코겐 화합물을 효과적으로 합성할 수 있다.The method for preparing a transition metal chalcogen compound according to an exemplary embodiment of the present invention can effectively synthesize a transition metal chalcogen compound having excellent crystallinity.
또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법은 전이금속 칼코겐 화합물 빠른 속도로 대면적으로 합성할 수 있다.In addition, the method for preparing a transition metal chalcogen compound according to an exemplary embodiment of the present invention can be synthesized in a large area at a rapid rate of the transition metal chalcogen compound.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above-described effects, and may be variously expanded without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물 층의 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 산화된 그래핀 층 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 관측한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 하나의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 2 개의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 또 다른 하나의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 2개의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 복수의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 복수의 CuSe 나노플레이트의 STEM(Scanning transmission electron microscope) 이미지와 EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) 분석 이미지를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 복수의 CuSe 나노플레이트의 STEM 이미지와 EDS 분석 이미지를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 XPS(x-ray photoelectron spectroscopic analysis) 결과를 나타낸 그래프이다.
도 13은 실시예 2에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 관측한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 지형 이미지(topography image)와 합성된 CuSe의 높이 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 비교예 1, 실시예 1 및 실시에 3에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 라만 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 비교예 1 및 실시예 4에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 관측한 이미지를 나타낸 도면이다.
도 17은 1층의 그래핀 층과 2층의 그래핀 층에 CuSe를 합성 시, 흡수 에너지의 DFT(density functional theory) 계산값을 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing a method for preparing a transition metal chalcogen compound according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view schematically showing the form of the transition metal chalcogen compound layer according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view schematically showing a method for preparing a transition metal chalcogen compound on the oxidized graphene layer according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an image of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention.
5 is a view showing an image of one CuSe nanoplate observed in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention.
6 is a view showing an image of observing two CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention.
7 is a view showing an image of another CuSe nanoplate included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention.
8 is a view showing an image of observing two CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention.
9 is a view showing an image of observing a plurality of CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention.
10 is a scanning transmission electron microscope (STEM) image and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis image of a plurality of CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. to be.
11 is a view showing STEM images and EDS analysis images of a plurality of CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention.
12 is a graph showing the results of XPS (x-ray photoelectron spectroscopic analysis) of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention.
13 is a view showing an image of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 2.
14 is a view showing a topography image of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Examples 1 and 2 of the present invention and the height profile of the synthesized CuSe.
15 is a view showing the Raman spectrum analysis results of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Comparative Example 1, Example 1 and Example 3 of the present invention.
Figure 16 is a view showing an image of the observation of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Comparative Examples 1 and 4 of the present invention.
17 is a view showing a DFT (density functional theory) calculated value of absorbed energy when CuSe is synthesized in the graphene layer of the first layer and the graphene layer of the second layer.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.Throughout this specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.Throughout this specification, when a member is said to be located “on” another member, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member is present between the two members.
본 명세서에 있어서, 용어 "~하는 단계" 및 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.In this specification, the terms "step to" and "step to" do not mean "step for".
본 명세서에 있어서, "그래핀 층" 이라는 용어는 복수개의 탄소원자들이 서로 공유결합으로 연결되어 폴리시 클릭 방향족 분자를 형성하는 그래핀이 막 또는 시트 형태를 형성한 것으로서, 상기 공유결합으로 연결된 탄소원자들은 기본 반복단위로서 6원환을 형성하나, 5원환 및/또는 7원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서 상기 "그래핀 층"은 서로 공유결합된 탄소원자들(통상 sp2 결합)의 단일층으로서 보이게 된다. 상기 "그래핀 층"은 다양한 구조를 가질 수 있으며, 이와 같은 구조는 그래핀 내에 포함될 수 있는 5원환 및/또는 7원환의 함량에 따라 달라질 수 있다.In the present specification, the term "graphene layer" refers to a graphene in which a plurality of carbon atoms are covalently connected to each other to form a polycyclic aromatic molecule to form a film or sheet, and the carbon atoms connected by covalent bonds These form a 6-membered ring as a basic repeating unit, but it is also possible to further include a 5-membered ring and/or a 7-membered ring. Thus, the "graphene layer" appears as a single layer of carbon atoms covalently bonded to each other (typically sp 2 bonds). The "graphene layer" may have various structures, and such a structure may vary depending on the content of 5-membered rings and/or 7-membered rings that may be included in graphene.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. Hereinafter, specific details for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 실시상태는 기판 상에, 2 이상의 그래핀 층을 포함하는 그래핀 박막을 형성하는 단계; 및 원자층 증착을 이용하여 전이금속 전구체 및 칼코겐 전구체로부터 전이금속 칼코겐 화합물을 상기 그래핀 박막 상에 형성하여, 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention comprises the steps of forming a graphene thin film including two or more graphene layers on a substrate; And by using atomic layer deposition to form a transition metal chalcogen compound from the transition metal precursor and the chalcogen precursor on the graphene thin film, forming a transition metal chalcogen compound thin film; transition metal chalcogen compound comprising a A manufacturing method is provided.
본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법은 결정성이 우수한 전이금속 칼코겐 화합물을 효과적으로 합성할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법은 전이금속 칼코겐 화합물 빠른 속도로 대면적으로 합성할 수 있다.The method for preparing a transition metal chalcogen compound according to an exemplary embodiment of the present invention can effectively synthesize a transition metal chalcogen compound having excellent crystallinity. In addition, the method for preparing a transition metal chalcogen compound according to an exemplary embodiment of the present invention can be synthesized in a large area at a rapid rate of the transition metal chalcogen compound.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 박막은 화학기상증착법(chemical vapor deposition, CVD)으로 상기 기판 상에 형성될 수 있다. 화학기상증착법을 이용하여, 상기 기판 상에 품질이 우수한 그래핀 박막을 대면적으로 형성할 수 있다. 나아가, 상기 기판 상에 그래핀 박막을 대면적으로 형성할 수 있어, 상기 그래핀 박막 상에 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 대면적으로 용이하게 형성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the graphene thin film may be formed on the substrate by chemical vapor deposition (CVD). By using the chemical vapor deposition method, it is possible to form a high-quality graphene thin film on the substrate over a large area. Further, it is possible to form a graphene thin film on the substrate in a large area, it is possible to easily form the transition metal chalcogen compound thin film on the graphene thin film in a large area.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 기판은 규소, 산화규소, 산화알루미늄, 산화 마그네슘, 탄화규소, 질화규소, 유리, 석영, 사파이어, 그래파이트, 폴리이미드 공중합체, 폴리이미드, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 플루오르폴리머 (FEP), 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 상기 기판의 종류를 한정하는 것은 아니다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the substrate is silicon, silicon oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, silicon carbide, silicon nitride, glass, quartz, sapphire, graphite, polyimide copolymer, polyimide, polyethylene naphthalate (PEN) , fluoropolymer (FEP), and at least one of polyethylene terephthalate (PET), but the type of the substrate is not limited thereto.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 화학기상증착법을 이용하여 촉매층 상에 그래핀 박막을 형성하고, 상기 촉매층 상에 구비된 상기 그래핀 박막을 상기 기판 상에 전사하여, 상기 기판 상에 2 이상의 그래핀 층을 포함하는 그래핀 박막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 가열된 촉매층 상에 수소 가스와 탄화 소스를 공급하여, 촉매층 상에 그래핀을 합성시킬 수 있다. 상기 탄화 소스는 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 에탄, 에틸렌, 에탄올, 아세틸렌, 프로판, 부탄, 부타디엔, 펜탄, 펜텐, 사이클로펜타디엔, 헥산, 사이클로헥산, 벤젠, 및 톨루엔 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 상기 탄화 소스의 종류를 한정하는 것은 아니다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a graphene thin film is formed on a catalyst layer using a chemical vapor deposition method, and the graphene thin film provided on the catalyst layer is transferred onto the substrate, and two or more graphene films are formed on the substrate. A graphene thin film including a pinned layer may be formed. For example, by supplying hydrogen gas and a carbonization source on the heated catalyst layer, graphene may be synthesized on the catalyst layer. The carbonization source may include at least one of carbon monoxide, carbon dioxide, methane, ethane, ethylene, ethanol, acetylene, propane, butane, butadiene, pentane, pentene, cyclopentadiene, hexane, cyclohexane, benzene, and toluene, The type of the carbonization source is not limited.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 촉매층은 Cu, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Mg, Mn, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Fe, Ge, 황동, 청동, 및 스테인레스 스틸 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 촉매층은 그래핀 합성을 위한 금속 촉매층일 수 있으며, 그래핀 합성 조건을 고려하여 적절한 촉매층을 선택할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the catalyst layer is Cu, Ni, Co, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Mg, Mn, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V, Zr, Fe, Ge, brass, bronze, and may include at least one of stainless steel. The catalyst layer may be a metal catalyst layer for graphene synthesis, and an appropriate catalyst layer may be selected in consideration of graphene synthesis conditions.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 촉매층은 박막 또는 후막으로 제공될 수 있다. 구체적으로, 상기 촉매층의 두께는 1 nm 이상 1,000 nm 이하, 1 nm 이상 500 nm 이하, 또는 1 nm 이상 300 nm 이하일 수 있다. 또한, 상기 촉매층의 두께는 1 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하, 1 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하, 1 ㎛ 이상 100 ㎛ 이하, 또는 1 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하일 수 있다. 또한, 상기 촉매층의 두께는 1 mm 이상 5 mm 이하일 수 있다. 다만, 상기 촉매층의 두께를 한정하는 것은 아니며, 상기 그래핀 층의 합성 조건, 상기 그래핀 층의 사용 용도 등을 고려하여, 상기 촉매층의 두께를 설정할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the catalyst layer may be provided as a thin film or a thick film. Specifically, the thickness of the catalyst layer may be 1 nm or more and 1,000 nm or less, 1 nm or more and 500 nm or less, or 1 nm or more and 300 nm or less. In addition, the thickness of the catalyst layer may be 1 μm or more and 1,000 μm or less, 1 μm or more and 500 μm or less, 1 μm or more and 100 μm or less, or 1 μm or more and 50 μm or less. In addition, the thickness of the catalyst layer may be 1 mm or more and 5 mm or less. However, the thickness of the catalyst layer is not limited, and the thickness of the catalyst layer may be set in consideration of the synthesis conditions of the graphene layer, the purpose of use of the graphene layer, and the like.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 화학기상증착법은 700 ℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 구체적으로, 상기 화학기상증착법은 750 ℃ 이상의 온도, 800 ℃ 이상의 온도, 850 ℃ 이상의 온도, 900 ℃ 이상의 온도, 또는 1,000 ℃ 이상의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 화학기상증착법은 2,000 ℃ 이하의 온도, 1,900 ℃ 이하의 온도, 1,800 ℃ 이하의 온도, 1,700 ℃ 이하의 온도, 1,600 ℃ 이하의 온도, 또는 1,500 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 화학기상증착법이 수행되는 온도는, 상기 촉매층을 형성하는 물질의 종류에 따라 설정될 수 있다. 구체적으로, 상기 촉매층을 형성하는 물질의 녹는점을 고려하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 구리를 이용하여 촉매층을 형성하는 경우, 상기 화학기상증착법은 1,000 ℃ 이상 1,085 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 니켈을 이용하여 촉매층을 형성하는 경우, 상기 화학기상증착법은 750 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 팔라듐을 이용하여 촉매층을 형성하는 경우, 상기 화학기상증착법은 950 ℃ 이상 1050 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the chemical vapor deposition method may be performed at a temperature of 700 °C or higher. Specifically, the chemical vapor deposition method may be performed at a temperature of 750 °C or higher, a temperature of 800 °C or higher, a temperature of 850 °C or higher, a temperature of 900 °C or higher, or a temperature of 1,000 °C or higher. In addition, the chemical vapor deposition method is a temperature of 2,000 ℃ or less, a temperature of 1,900 ℃ or less, a temperature of 1,800 ℃ or less, a temperature of 1,700 ℃ or less, a temperature of 1,600 ℃ or less, or 1,500 ℃ or less It can be performed at a temperature. The temperature at which the chemical vapor deposition method is performed may be set according to the type of material forming the catalyst layer. Specifically, it may be set in consideration of the melting point of the material forming the catalyst layer. For example, when the catalyst layer is formed using copper, the chemical vapor deposition method may be performed at a temperature of 1,000 °C or more and 1,085 °C or less. In addition, when the catalyst layer is formed using nickel, the chemical vapor deposition method may be performed at a temperature of 750° C. or more and 850° C. or less. In addition, when the catalyst layer is formed using palladium, the chemical vapor deposition method may be performed at a temperature of 950°C or higher and 1050°C or lower.
상기 화학기상증착법이 수행되는 온도가 전술한 범위 내인 경우, 상기 촉매층 상에 상기 그래핀 층이 안정적으로 형성될 수 있으며, 합성되는 그래핀의 결정성이 우수할 수 있다. 즉, 촉매층을 형성하기 위하여 사용되는 물질의 녹는점을 고려하여, 상기 화학기상증착법이 수행되는 온도를 설정함으로써, 상기 촉매층 상에 상기 그래핀 층을 안정적으로 형성할 수 있고, 합성되는 그래핀의 결정성을 보다 향상시킬 수 있다.When the temperature at which the chemical vapor deposition method is performed is within the aforementioned range, the graphene layer may be stably formed on the catalyst layer, and the synthesized graphene may have excellent crystallinity. That is, by setting the temperature at which the chemical vapor deposition method is performed in consideration of the melting point of the material used to form the catalyst layer, the graphene layer can be stably formed on the catalyst layer, and the graphene to be synthesized Crystallinity can be further improved.
한편, 상기 기재 상에 상기 그래핀 박막을 형성하는 방법으로, 롤투롤 공정을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 롤투롤 공정을 이용하여 그래핀을 제조하는 방법은 대한민국 등록특허 10-1300799에 기재된 방법을 사용할 수 있다. 다만, 상기 롤투롤 공정을 이용하여 그래핀을 제조하는 방법을 한정하는 것은 아니고, 당업계에서 이용되는 롤투롤 공정을 통해 상기 그래핀을 제조할 수도 있다.Meanwhile, as a method of forming the graphene thin film on the substrate, a roll-to-roll process may be used. For example, the method of manufacturing graphene using the roll-to-roll process may use the method described in Korean Patent Registration No. 10-1300799. However, the method for manufacturing graphene using the roll-to-roll process is not limited, and the graphene may be manufactured through the roll-to-roll process used in the art.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 기판 상에 구비된 그래핀 박막은 2 이상의 그래핀 층을 포함한다. 본 발명자들은 1층의 그래핀 층 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 형성하는 경우 대비하여, 2층 이상의 그래핀 층을 포함하는 그래핀 박막 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 형성하는 경우, 합성되는 전이금속 칼코겐 화합물이 높은 결정성(crystallinity)을 가지고, 보다 두꺼운 두께의 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 합성할 수 있음을 후술하는 바와 같이 확인하였다. 즉, 본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법은, 2 이상의 그래핀 층을 포함하는 그래핀 박막 상에 결정성이 향상된 전이금속 칼코겐 화합물을 용이하게 합성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the graphene thin film provided on the substrate includes two or more graphene layers. In contrast to the case of forming the transition metal chalcogen compound on the graphene layer of one layer, the present inventors have found that when the transition metal chalcogen compound is formed on the graphene thin film including two or more graphene layers, the transition synthesized It was confirmed as described below that the metal chalcogen compound has high crystallinity, and can synthesize a transition metal chalcogen compound thin film having a thicker thickness. That is, the method for producing a transition metal chalcogen compound according to an exemplary embodiment of the present invention can easily synthesize a transition metal chalcogen compound having improved crystallinity on a graphene thin film including two or more graphene layers.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 박막은 2 이상 10 이하의 그래핀 층을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 박막에 포함된 그래핀 층의 수는 2 이상 8 이하, 2 이상 6 이하, 2 이상 4 이하, 2 이상 3 이하일 수 있고, 보다 구체적으로는 상기 그래핀 박막은 2층의 그래핀 층으로 이루어질 수 있다. 상기 그래핀 박막에 포함된 상기 그래핀 층의 수가 전술한 범위 내인 경우, 상기 그래핀 박막 상에 결정성이 우수한 전이금속 칼코겐 화합물을 안정적이고 효과적으로 형성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the graphene thin film may include 2 or more and 10 or less graphene layers. Specifically, the number of graphene layers included in the graphene thin film may be 2 or more and 8 or less, 2 or more and 6 or less, 2 or more and 4 or less, and 2 or more and 3 or less, and more specifically, the graphene thin film has two layers. It may be made of a graphene layer. When the number of the graphene layers included in the graphene thin film is within the aforementioned range, it is possible to stably and effectively form a transition metal chalcogen compound having excellent crystallinity on the graphene thin film.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 하층의 그래핀 층의 일면 전부 또는 일부 상에 상층의 그래핀 층이 구비될 수 있다. 기판을 기준으로, 기판과 인접한 층이 하층을 의미하고, 하층 대비하여 기판과 보다 떨어져 있는 층이 상층을 의미할 수 있다. 예를 들어, 기판의 일면 상에, 제1 그래핀 층이 구비되고, 제1 그래핀 층 상에 제2 그래핀 층이 구비될 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the upper graphene layer may be provided on all or part of one surface of the lower graphene layer. Based on the substrate, a layer adjacent to the substrate may mean a lower layer, and a layer further apart from the substrate compared to the lower layer may mean an upper layer. For example, a first graphene layer may be provided on one surface of the substrate, and a second graphene layer may be provided on the first graphene layer.
상기 기판 일면의 전체에 제1 그래핀 층이 구비되는 경우, 제2 그래핀 층은 상기 제1 그래핀 층 일면의 전부 또는 일부 상에 구비될 수 있다. 즉, 상기 제2 그래핀 층은 상기 제1 그래핀 층의 일면 상에 섬(island) 형태로 구비될 수 있다. 또한, 제3 그래핀 층은 상기 제2 그래핀 층 일면의 전부 또는 일부 상에 구비될 수 있다. 하층의 그래핀 층의 일면 상에 구비되는 상층의 그래핀 층의 면적을 조절함으로써, 후술하는 바와 같이 두께 구배를 가지는 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 용이하게 형성할 수도 있다.When the first graphene layer is provided on the entire surface of the substrate, the second graphene layer may be provided on all or part of the first graphene layer. That is, the second graphene layer may be provided in the form of an island on one surface of the first graphene layer. In addition, the third graphene layer may be provided on all or part of one surface of the second graphene layer. By adjusting the area of the upper graphene layer provided on one surface of the lower graphene layer, a transition metal chalcogen compound thin film having a thickness gradient may be easily formed as will be described later.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 박막의 두께는 0.3 nm 이상 5 nm 이하일 수 있다. 상기 그래핀 박막의 두께가 전술한 범위 내인 경우, 상기 그래핀 박막 상에 결정성이 우수한 전이금속 칼코겐 화합물을 안정적이고 효과적으로 형성할 수 있다. 상기 그래핀 박막의 두께는, 상기 그래핀 박막에 포함되는 그래핀 층의 수를 조절하여 제어할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the thickness of the graphene thin film may be 0.3 nm or more and 5 nm or less. When the thickness of the graphene thin film is within the aforementioned range, it is possible to stably and effectively form a transition metal chalcogen compound having excellent crystallinity on the graphene thin film. The thickness of the graphene thin film may be controlled by adjusting the number of graphene layers included in the graphene thin film.
도 1은 본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 1은 2층 이상의 그래핀 층을 포함하는 그래핀 박막 상에, 원자층 증착(atomic layer depsotion, ALD)을 이용하여 전이금속 칼코겐 화합물을 형성하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 1에는 전이금속으로서 구리(Cu)를 사용하고, 칼코겐 화합물로서 셀레늄(Se)을 사용한 실시상태를 도시하고 있으나, 본 발명에 일 실시상태에 따른 전이금속과 칼코겐 화합물의 종류를 한정하는 것은 아니다.1 is a view schematically showing a method for preparing a transition metal chalcogen compound according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1 is a view showing a process of forming a transition metal chalcogen compound using atomic layer deposition (ALD) on a graphene thin film including two or more graphene layers. 1 shows an embodiment using copper (Cu) as a transition metal and selenium (Se) as a chalcogen compound, but limiting the types of transition metals and chalcogen compounds according to an exemplary embodiment in the present invention it is not
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 기판의 일면 상에 구비된 상기 그래핀 박막 상에, 원자층 증착을 이용하여, 전이금속 칼코겐 화합물을 합성할 수 있다. 특히, 상기 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법은 2 이상의 그래핀 층을 포함하는 상기 그래핀 박막을 기재로 활용함으로써, 원자층 증착 방법을 이용하는 경우에도 전이금속 칼코겐 화합물의 성장 속도를 보다 개선시킬 수 있으며, 합성되는 전이금속 칼코겐 화합물의 결정성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, a transition metal chalcogen compound can be synthesized by using atomic layer deposition on the graphene thin film provided on one surface of the substrate. In particular, the method for producing the transition metal chalcogen compound is by using the graphene thin film including two or more graphene layers as a substrate, even when using an atomic layer deposition method to further improve the growth rate of the transition metal chalcogen compound. and can effectively improve the crystallinity of the synthesized transition metal chalcogen compound.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 박막 상에 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 형성하기 위하여, 당업계에서 이용되는 원자층 증착 공정을 이용할 수 있다. 상기 원자층 증착 공정이 수행되는 온도는, 예를 들어 500 ℃ 이하일 수 있으며, 구체적으로 150 ℃ 이상 500 ℃ 이하일 수 있다. 상기 원자층 증착 공정이 수행되는 온도가 전술한 범위 내인 경우, 상기 그래핀 박막 상에 상기 전이금속 칼코겐 화합물을 안정적으로 합성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, in order to form the transition metal chalcogen compound on the graphene thin film, an atomic layer deposition process used in the art may be used. The temperature at which the atomic layer deposition process is performed may be, for example, 500 °C or less, and specifically, 150 °C or more and 500 °C or less. When the temperature at which the atomic layer deposition process is performed is within the aforementioned range, the transition metal chalcogen compound can be stably synthesized on the graphene thin film.
한편, 상기 원자층 증착 공정이 수행되는 온도는, 상기 전이금속과 칼코겐 화합물의 종류에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, 전이금속으로 구리를 사용하고, 칼코겐 화합물로 셀레늄을 사용하는 경우, 상기 원자층 증착 공정이 수행되는 온도는 160 ℃ 이상 190 ℃ 이하의 온도로 조절될 수 있다.On the other hand, the temperature at which the atomic layer deposition process is performed may be adjusted according to the types of the transition metal and the chalcogen compound. For example, when copper is used as the transition metal and selenium is used as the chalcogen compound, the temperature at which the atomic layer deposition process is performed may be adjusted to a temperature of 160° C. or more and 190° C. or less.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 원자층 증착 공정은 하기와 같은 방법으로 수행될 수 있다. 공정 챔버 내부를 진공 상태로 형성하고, 공정 챔버 내부에 전이금속 전구체와 칼코겐 전구체를 순차적으로 공급할 수 있다. 이후, 공정 챔버 내부의 온도를 전술한 온도 범위로 유지함으로써, 상기 그래핀 박막의 표면에서 상기 전이금속 전구체와 상기 칼코겐 전구체가 반응하여 전이금속 칼코겐 화합물이 형성될 수 있다. 이때, 전술한 바와 같이, 상기 그래핀 박막은 2 이상의 그래핀 층을 포함함으로써, 상기 전이금속 전구체 및 상기 칼코겐 전구체가 상기 그래핀 박막의 표면에 효과적으로 흡착될 수 있어, 전이금속 칼코겐 화합물을 용이하게 합성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the atomic layer deposition process may be performed in the following way. The inside of the process chamber may be formed in a vacuum state, and the transition metal precursor and the chalcogen precursor may be sequentially supplied into the process chamber. Thereafter, by maintaining the temperature inside the process chamber in the above-described temperature range, the transition metal precursor and the chalcogen precursor react on the surface of the graphene thin film to form a transition metal chalcogen compound. At this time, as described above, the graphene thin film includes two or more graphene layers, so that the transition metal precursor and the chalcogen precursor can be effectively adsorbed to the surface of the graphene thin film, thereby forming a transition metal chalcogen compound. can be easily synthesized.
이후, 공정 챔버 내부에 남아 있던 전이금속 전구체와 칼코겐 전구체는 공정 챔버의 외부로 배출될 수 있다. 이어서, 상기 전이금속 전구체와 칼코겐 전구체의 공급 및 배출 과정을 복수의 사이클로 반복적으로 수행함으로써, 상기 그래핀 박막의 표면에 원하는 두께의 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 형성할 수 있다.Thereafter, the transition metal precursor and the chalcogen precursor remaining in the process chamber may be discharged to the outside of the process chamber. Then, by repeatedly performing the supply and discharge process of the transition metal precursor and the chalcogen precursor in a plurality of cycles, it is possible to form a transition metal chalcogen compound thin film of a desired thickness on the surface of the graphene thin film.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 전구체는 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 텔루륨(Te), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 레늄(Re), 코발트(Co), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 테크네튬(Tc), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the transition metal precursor is copper (Cu), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), vanadium (V), zirconium (Zr), niobium (Nb), tel Rurium (Te), hafnium (Hf), tantalum (Ta), rhenium (Re), cobalt (Co), nickel (Ni), rhodium (Rh), palladium (Pd), iridium (Ir), technetium (Tc), It may include at least one of zinc (Zn), tin (Sn), and platinum (Pt).
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 전구체로서, 원자층 증착 공정에 적합한 것을 사용할 수 있다. 상기 전이금속 전구체는 전이금속 리간드를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전이금속 전구체는 전이금속 유기리간드(ML; M은 전이금속, L은 리간드를 의미)를 포함할 수 있다. 상기 전이금속 유기리간드는 2층 이상의 그래핀 층을 포함하는 그래핀 박막의 표면 상에 효과적으로 흡착되어, 상기 그래핀 박막 상에서 전이금속 칼코겐 화합물이 보다 빠르고 용이하게 합성될 수 있다. 상기 전이금속 리간드에서 리간드는 질산염, 황산염, 인산염, 알킬, 알켄일, 알카인일, 페닐, 벤질, 할라이드, 하이드록실, 카복실, 카보닐, 비닐, 알콕사이드, 포스핀, 아민, 이민, 이미드, 아자이드, 아조, 사이안산염, 실란, 베타 다이케토네이트, 베타 케토이미네이트, 베타 아세토아세테이트, 카복실레이트, 아미디네이트, 다이아자다이엔의 작용기 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 상기 리간드의 종류를 한정하는 것은 아니고, 전이금속의 종류 및 원자층 증착 공정 조건에 따라 다양하게 설정될 수도 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, as the transition metal precursor, one suitable for an atomic layer deposition process may be used. The transition metal precursor may include a transition metal ligand. Specifically, the transition metal precursor may include a transition metal organoligand (ML; M is a transition metal, L is a ligand). The transition metal organic ligand is effectively adsorbed on the surface of the graphene thin film including two or more graphene layers, so that the transition metal chalcogen compound can be synthesized more quickly and easily on the graphene thin film. In the transition metal ligand, the ligand is nitrate, sulfate, phosphate, alkyl, alkenyl, alkynyl, phenyl, benzyl, halide, hydroxyl, carboxyl, carbonyl, vinyl, alkoxide, phosphine, amine, imine, imide, It may include at least one functional group of azide, azo, cyanate, silane, beta diketonate, beta ketoiminate, beta acetoacetate, carboxylate, amidinate, and diazadiene. However, the type of the ligand is not limited, and may be variously set according to the type of the transition metal and the conditions of the atomic layer deposition process.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 전구체는 전이금속 할라이드를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 전이금속 할라이드는 MoF3, MoF6, MoF4, Mo4F20, MoCl2, MoCl3, MoCl6, MoCl4, MoCl5, MoBr3, MoBr4, MoI2, MoI3, MoI4, WF6, WF4, [WF5]4, WCl2, WCl6, WCl4, [WCl5]2, [W6Cl12]Cl6, WBr3, WBr6, WBr4, WBr5, W6Br14, WI2, WI3, WI4, VF2, VF3, VF4, VF5, VCl2, VCl3, VCl4, VBr2, VBr3, VBr4, VI2, VI3, VI4, NbCl3, NbCl4, NbCl5, NbBr4, NbBr5, NbI3, NbI4, NbI5, TaF3, [TaF5]4, TaCl3, TaCl4, TaCl5, TaBr3, TaBr4, TaBr5, TaI4, TaI5, TiF2, TiF3, TiF4, TiCl4, TiCl3, TiCl2, TiBr3, TiBr4, HfCl4, HfBr2, HfBr4, HfI3, HfI4, ZrF4, ZrCl2, ZrCl3, ZrCl4, ZrBr3, ZrBr4, ZrI2, ZrI3, ZrI4, TcF6, TcF5, TcCl4, TcCl6, TcBr4, ReF6, ReF4, ReF5, ReF7, Re3Cl9, ReCl5, ReCl4, ReCl6, ReBr3, ReBr4, ReBr5, ReI3, ReI4, CoF2, CoF3, CoF4, CoCl2, CoCl3, CoBr2, CoI2, RhF3, RhF6, RhF4, [RhF5]4, RhCl3, RhBr3, RhI3, IrF3, IrF6, IrF4, [IrF5]4, IrCl2, IrCl3, IrCl4, IrBr2, IrBr3, IrBr4, IrI2, IrI3, IrI4, NiF2, NiCl2, NiBr2, NiI2, PdF2, PdF4, PdCl2, PdBr2, PdI2, PtF6, PtF4, [PtF5]4, PtCl2, PtCl3, PtCl4, Pt6Cl12, PtBr2, PtBr3, PtBr4, PtI2, PtI3, PtI4, GaF3, GaCl2, GaCl3, GaBr3, GaI3, SnF2, SnF4, SnCl2, SnCl4, SnBr2, SnBr4, SnI2, 및 SnI4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the transition metal precursor may include a transition metal halide. Specifically, the transition metal halide is MoF 3 , MoF 6 , MoF 4 , Mo 4 F 20 , MoCl 2 , MoCl 3 , MoCl 6 , MoCl 4 , MoCl 5 , MoBr 3 , MoBr 4 , MoI 2 , MoI 3 , MoI 4 , WF 6 , WF 4 , [WF 5 ] 4 , WCl 2 , WCl 6 , WCl 4 , [WCl 5 ] 2 , [W 6 Cl 12 ]Cl 6 , WBr 3 , WBr 6 , WBr 4 , WBr 5 , W 6 Br 14 , WI 2 , WI 3 , WI 4 , VF 2 , VF 3 , VF 4 , VF 5 , VCl 2 , VCl 3 , VCl 4 , VBr 2 , VBr 3 , VBr 4 , VI 2 , VI 3 , VI 4 , NbCl 3 , NbCl 4 , NbCl 5 , NbBr 4 , NbBr 5 , NbI 3 , NbI 4 , NbI 5 , TaF 3 , [TaF 5 ] 4 , TaCl 3 , TaCl 4 , TaCl 5 , TaBr 3 , TaBr 4 , TaBr 5 , TaI 4 , TaI 5 , TiF 2 , TiF 3 , TiF 4 , TiCl 4 , TiCl 3 , TiCl 2 , TiBr 3 , TiBr 4 , HfCl 4 , HfBr 2 , HfBr 4 , HfI 3 , HfI 4 , ZrF 4 , ZrCl 2 , ZrCl 3 , ZrCl 4 , ZrBr 3 , ZrBr 4 , ZrI 2 , ZrI 3 , ZrI 4 , TcF 6 , TcF 5 , TcCl 4 , TcCl 6 , TcBr 4 , ReF 6 , ReF 4 , ReF 5 , ReF 7 , Re 3 Cl 9 , ReCl 5 , ReCl 4 , ReCl 6 , ReBr 3 , ReBr 4 , ReBr 5 , ReI 3 , ReI 4 , CoF 2 , CoF 3 , CoF 4 , CoCl 2 , CoCl 3 , CoBr 2 , CoI 2 , RhF 3 , RhF 6 , RhF 4 , [RhF 5 ] 4 , RhCl 3 , R hBr 3 , RhI 3 , IrF 3 , IrF 6 , IrF 4 , [IrF 5 ] 4 , IrCl 2 , IrCl 3 , IrCl 4 , IrBr 2 , IrBr 3 , IrBr 4 , IrI 2 , IrI 3 , IrI 4 , NiF 2 , NiCl 2 , NiBr 2 , NiI 2 , PdF 2 , PdF 4 , PdCl 2 , PdBr 2 , PdI 2 , PtF 6 , PtF 4 , [PtF 5 ] 4 , PtCl 2 , PtCl 3 , PtCl 4 , Pt 6 Cl1 2 , PtBr 2 , PtBr 3 , PtBr 4 , PtI 2 , PtI 3 , PtI 4 , GaF 3 , GaCl 2 , GaCl 3 , GaBr 3 , GaI 3 , SnF 2 , SnF 4 , SnCl 2 , SnCl 4 , SnBr 2 , SnBr 4 , SnI 2 , and SnI 4 may be included.
또한, 전이금속으로 구리를 사용하는 경우, 상기 전이금속 전구체로 구리 피발레이트(copper pivalate), Copper(II) dimethylamino ethoxide, Copper(II) diethylamino-2-propoxide, Copper(II) acetylacetonate, Copper(II) trifluoroacetylacetonate, Copper(II) hexafluoroacetylacetonate, copper(II) bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate), Copper(II) tert-butylacetoacetate, Bis(dimethylamino-2-propoxy)copper(II), Bis(1-dimethylamino-2-methyl-2-butoxy)copper(II), Bis(N,N'-di-sec-butylacetamidinato)dicopper(I), 및 Copper (I) Guanidinates 중 적어도 하나를 사용할 수 있으나, 구리 전구체의 종류를 한정하는 것은 아니다.In addition, when copper is used as the transition metal, copper pivalate, Copper(II) dimethylamino ethoxide, Copper(II) diethylamino-2-propoxide, Copper(II) acetylacetonate, and Copper(II) are used as the transition metal precursors. ) trifluoroacetylacetonate, Copper(II) hexafluoroacetylacetonate, copper(II) bis(2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate), Copper(II) tert-butylacetoacetate, Bis(dimethylamino-2-propoxy)copper( II), Bis(1-dimethylamino-2-methyl-2-butoxy)copper(II), Bis(N,N'-di-sec-butylacetamidinato)dicopper(I), and Copper (I) Guanidinates It can be used, but the type of the copper precursor is not limited.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 칼코겐 전구체는 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 칼코겐 전구체는 실릴-칼코겐 화합물을 포함할 수 있다. 실릴-칼코겐 화합물은 2층 이상의 그래핀 층을 포함하는 그래핀 박막의 표면 상에 효과적으로 흡착되어, 상기 그래핀 박막 상에서 전이금속 칼코겐 화합물이 보다 빠르고 용이하게 합성될 수 있다. 실릴-칼코겐 화합물은, 실릴-황, 실릴-셀레늄 또는 실릴-텔루륨일 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the chalcogen precursor may include at least one of sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te). Specifically, the chalcogen precursor may include a silyl-chalcogen compound. The silyl-chalcogen compound is effectively adsorbed on the surface of the graphene thin film including two or more graphene layers, so that the transition metal chalcogen compound can be synthesized more quickly and easily on the graphene thin film. The silyl-chalcogen compound may be silyl-sulfur, silyl-selenium or silyl-tellurium.
구체적으로, 실릴-황은 비스(트리메틸실릴)설파이드, 비스(디메틸실릴)설파이드, 비스(트리에틸실릴)설파이드, 비스(디에틸실릴) 설파이드, 비스(페닐디메틸실릴)설파이드, 비스(t-부틸디메틸실릴) 설파이드, 디메틸실릴메틸 설파이드, 디메틸실릴페닐 설파이드, 디메틸실릴-n-부틸 설파이드, 디메틸실릴-t-부틸 설파이드, 트리메틸실릴메틸 설파이드, 트리메틸실릴페닐 설파이드, 트리메틸실릴-n-부틸 설파이드, 및 트리메틸실릴-t-부틸설파이드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Specifically, silyl-sulfur is bis(trimethylsilyl)sulfide, bis(dimethylsilyl)sulfide, bis(triethylsilyl)sulfide, bis(diethylsilyl)sulfide, bis(phenyldimethylsilyl)sulfide, bis(t-butyldimethyl) silyl) sulfide, dimethylsilylmethyl sulfide, dimethylsilylphenyl sulfide, dimethylsilyl-n-butyl sulfide, dimethylsilyl-t-butyl sulfide, trimethylsilylmethyl sulfide, trimethylsilylphenyl sulfide, trimethylsilyl-n-butyl sulfide, and trimethyl and at least one of silyl-t-butylsulfide.
또한, 실릴-셀레늄은 비스(트리메틸실릴)셀레늄, 비스(디메틸실릴)셀레늄, 비스(트리에틸실릴)셀레늄, 비스(디에틸실릴) 셀레늄, 비스(페닐디메틸실릴)셀레늄, 비스(t-부틸디메틸실릴) 셀레늄, 디메틸실릴메틸 셀레늄, 디메틸실릴페닐 셀레늄, 디메틸실릴-n-부틸 셀레늄, 디메틸실릴-t-부틸 셀레늄, 트리메틸실릴메틸 셀레늄, 트리메틸실릴페닐 셀레늄, 트리메틸실릴-n-부틸 셀레늄, 및 트리메틸실릴-t-부틸셀레늄 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, silyl-selenium is bis (trimethylsilyl) selenium, bis (dimethylsilyl) selenium, bis (triethylsilyl) selenium, bis (diethylsilyl) selenium, bis (phenyldimethylsilyl) selenium, bis (t-butyldimethyl) silyl) selenium, dimethylsilylmethyl selenium, dimethylsilylphenyl selenium, dimethylsilyl-n-butyl selenium, dimethylsilyl-t-butyl selenium, trimethylsilylmethyl selenium, trimethylsilylphenyl selenium, trimethylsilyl-n-butyl selenium, and trimethyl It may include at least one of silyl-t-butyl selenium.
또한, 실릴-텔루륨은 비스(트리메틸실릴)텔루륨, 비스(디메틸실릴)텔루륨, 비스(트리에틸실릴)텔루륨, 비스(디에틸실릴)텔루륨, 비스(페닐디메틸실릴)텔루륨, 비스(t-부틸디메틸실릴)텔루륨, 디메틸실릴메틸텔루륨, 디메틸실릴페닐텔루륨, 디메틸실릴-n-부틸텔루륨, 디메틸실릴-t-부틸텔루륨, 트리메틸실릴메틸텔루륨, 트리메틸실릴페닐텔루륨, 트리메틸실릴-n-부틸텔루륨, 및 트리메틸실릴-t-부틸텔루륨 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In addition, silyl-tellurium is bis(trimethylsilyl)tellurium, bis(dimethylsilyl)tellurium, bis(triethylsilyl)tellurium, bis(diethylsilyl)tellurium, bis(phenyldimethylsilyl)tellurium, Bis(t-butyldimethylsilyl)tellurium, dimethylsilylmethyltellurium, dimethylsilylphenyltellurium, dimethylsilyl-n-butyltellurium, dimethylsilyl-t-butyltellurium, trimethylsilylmethyltellurium, trimethylsilylphenyl at least one of tellurium, trimethylsilyl-n-butyltellurium, and trimethylsilyl-t-butyltellurium.
또한, 상기 칼코겐 전구체로서, 원자층 증착 공정에 적합한 것을 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 칼코겐 전구체는 황(sulfur), 황화수소(H2S), 디에틸설파이드(diethyl sulfide), 디메틸디설파이드(dimethyl disulfide), 에틸메틸설파이드(Ethyl methyl sulfide), (Et3Si)2S, 셀레늄 기체(selenium vapor), 셀레늄화수소(H2Se), 디에틸셀레나이드(diethyl selenide), 디메틸디셀레나이드(dimethyl diselenide), 에틸메틸셀레나이드(ethyl methyl selenide), (Et3Si)2Se, 텔레늄 기체 (Telenium vapor), 텔레늄화수소(H2Te), 디메틸텔루라이드(dimethyl telluride), 디에틸텔루라이드(diethyl telluride), 에틸메틸텔루라이드(Ethyl methyl telluride) 및 (Et3Si)2Te 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다만, 상기 칼코겐 전구체의 종류를 한정하는 것은 아니다.In addition, as the chalcogen precursor, one suitable for an atomic layer deposition process may be used. For example, the chalcogen precursor is sulfur, hydrogen sulfide (H 2 S), diethyl sulfide (diethyl sulfide), dimethyl disulfide (dimethyl disulfide), ethyl methyl sulfide (Ethyl methyl sulfide), (Et 3 Si) 2 S, selenium vapor, hydrogen selenide (H 2 Se), diethyl selenide, dimethyl diselenide, ethyl methyl selenide, (Et 3 Si) ) 2 Se, telenium vapor, hydrogen telenide (H 2 Te), dimethyl telluride, diethyl telluride, Ethyl methyl telluride and (Et3Si) ) may include at least one of 2Te. However, the type of the chalcogen precursor is not limited.
도 2는 본 발명의 일 실시상태에 따른 전이금속 칼코겐 화합물 층의 형태를 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 2의 (a)는 전이금속 칼코겐 화합물 층의 단면을 나탸낸 것이고, 도 2의 (b)는 전이금속 칼코겐 화합물 층의 평면을 나타낸 것이고, 도 2의 (c)는 그래핀 층의 평면을 나타낸 도면이다. 도 2에는 전이금속으로서 구리를 사용하고, 칼코겐 화합물로서 셀레늄을 사용한 실시상태를 도시하고 있으며, 노란색의 원소는 구리를 나타내고, 분홍색의 원소는 셀레늄을 나타낸다. 도 2를 참고하면, 합성되는 구리 셀렌화물은 그래핀과 유사하게 벌집 형태의 격자(honeycomb lattice) 구조를 가질 수 있다.Figure 2 is a view schematically showing the form of a transition metal chalcogen compound layer according to an embodiment of the present invention. Specifically, (a) of Figure 2 shows the cross-section of the transition metal chalcogen compound layer, Figure 2 (b) shows the plane of the transition metal chalcogen compound layer, Figure 2 (c) is yes It is a diagram showing the plane of the fin layer. 2 shows an embodiment using copper as a transition metal and selenium as a chalcogen compound, wherein the yellow element represents copper and the pink element represents selenium. Referring to FIG. 2 , the synthesized copper selenide may have a honeycomb lattice structure similar to graphene.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은 1 이상 15 이하의 전이금속 칼코겐 화합물 층을 포함할 수 있다. 전이금속 칼코겐 화합물 층은, 상기 전이금속 전구체와 칼코겐 전구체의 반응으로 형성된 전이금속 칼코겐 화합물로 이루어질 수 있다. 전술한 바와 같이 원자층 증착 공정을 이용하여, 상기 그래핀 박막 상에 형성되는 전이금속 칼코겐 화합물 층의 수를 조절할 수 있다. 한편, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함되는 상기 전이금속 칼코겐 화합물 층의 수는 전술한 범위로 한정되는 것은 아니며, 합성된 전이금속 칼코겐 화합물의 용도에 따라 전이금속 칼코겐 화합물 층의 수는 다양하게 조절될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the transition metal chalcogen compound thin film may include a transition metal chalcogen compound layer of 1 or more and 15 or less. The transition metal chalcogen compound layer may be formed of a transition metal chalcogen compound formed by the reaction of the transition metal precursor and the chalcogen precursor. By using the atomic layer deposition process as described above, the number of transition metal chalcogen compound layers formed on the graphene thin film can be controlled. On the other hand, the number of the transition metal chalcogen compound layers included in the transition metal chalcogen compound thin film is not limited to the above-described range, the number of transition metal chalcogen compound layers according to the use of the synthesized transition metal chalcogen compound layer can be variously adjusted.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 두께는 1.5 nm 이상 30 nm 이하일 수 있다. 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 두께는, 상기 그래핀 박막의 표면 상에 형성되는 전이금속 칼코겐 화합물 층의 수에 따라 제어될 수 있다. 한편, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 두께는 전술한 범위로 한정되는 것은 아니며, 합성된 전이금속 칼코겐 화합물의 용도에 따라 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 두께는 다양하게 조절될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the thickness of the transition metal chalcogen compound thin film may be 1.5 nm or more and 30 nm or less. The thickness of the transition metal chalcogen compound thin film may be controlled according to the number of transition metal chalcogen compound layers formed on the surface of the graphene thin film. On the other hand, the thickness of the transition metal chalcogen compound thin film is not limited to the above-described range, the thickness of the transition metal chalcogen compound thin film can be variously adjusted according to the use of the synthesized transition metal chalcogen compound.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은 두께 구배를 가질 수 있다. 구체적으로, 하층의 그래핀 층 일부 상에 상층의 그래핀 층을 형성하여 그래핀 박막을 제조하고, 상기 그래핀 박막 상에 전이금속 칼코겐 화합물 층을 형성하여, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 두께 구배를 형성할 수 있다. 이를 통해, 동일한 조건의 원자층 증착 공정을 수행하여, 두께 구배를 가지는 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 합성할 수 있는 공정 상의 이점이 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the transition metal chalcogen compound thin film may have a thickness gradient. Specifically, a graphene thin film is prepared by forming an upper graphene layer on a portion of the lower graphene layer, and a transition metal chalcogen compound layer is formed on the graphene thin film to form the transition metal chalcogen compound thin film. A thickness gradient can be formed. Through this, by performing the atomic layer deposition process under the same conditions, there is an advantage in the process of synthesizing a transition metal chalcogen compound thin film having a thickness gradient.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 그래핀 박막 상에서, 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 단결정으로 성장할 수 있다. 구체적으로, 원자층 증착을 통하여, 상기 그래핀 박막 상에, 전이금속 칼코겐 화합물을 에피택시얼 성장(epitaxial growth)시킬 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, on the graphene thin film, the transition metal chalcogen compound may be grown as a single crystal. Specifically, through atomic layer deposition, a transition metal chalcogen compound may be epitaxially grown on the graphene thin film.
전이금속 전구체로서 구리 피발레이트를 사용하고, 칼코겐 전구체로서 비스(트리에틸실릴)셀레늄을 사용하는 경우, 상기 그래핀 박막 상에서 에피택시얼 성장된 구리 셀렌화물은 클로크만나이트 구조(klockmannite structure)를 가질 수 있다. 도 2를 참고하면, 도 2의 (b)에 도시된 구리 셀렌화물은 클로크만나이트 구조를 가지고 있고, 도 2의 (c)에 도시된 그래핀은 벌집 격자 구조를 가지고 있다. 또한, 도 2의 (b)에 도시된 구리 셀렌화물은 클로크만나이트 구조와 도 2의 (c)에 도시된 그래핀은 벌집 격자 구조의 불일치율은 0.08%으로, 실질적으로 구리 셀렌화물은 그래핀과 동일한 격자 구조를 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시상태는 그래핀 박막을 기재로 활용함으로써, 결정성이 우수한 전이금속 칼코겐 화합물을 효과적으로 합성할 수 있다. 또한, 그래핀 층과 전이금속 칼코겐 화합물 층은 서로 격자 구조가 실질적으로 일치하여, 그래핀 층에 대한 전이금속 칼코겐 화합물 층의 접합 품질(junction quality)이 증대될 수 있다.When copper pivalate is used as a transition metal precursor and bis (triethylsilyl) selenium is used as a chalcogen precursor, copper selenide epitaxially grown on the graphene thin film has a klockmannite structure. can have Referring to FIG. 2, the copper selenide shown in FIG. 2(b) has a clochmannite structure, and the graphene shown in FIG. 2(c) has a honeycomb lattice structure. In addition, the mismatch ratio between the clochmannite structure of the copper selenide shown in (b) of FIG. 2 and the honeycomb lattice structure of the graphene shown in FIG. It may have the same lattice structure as graphene. That is, an exemplary embodiment of the present invention can effectively synthesize a transition metal chalcogen compound having excellent crystallinity by using a graphene thin film as a substrate. In addition, the graphene layer and the transition metal chalcogen compound layer are substantially identical in lattice structure to each other, so that the junction quality of the transition metal chalcogen compound layer to the graphene layer can be increased.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은, 전이금속 칼코켄 화합물로 이루어진 복수의 나노플레이트를 포함하고, 상기 복수의 나노플레이트의 전이금속 칼코겐 화합물의 성장 방향은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 구체적으로, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 층은 상기 복수의 나노플레이트를 포함할 수 있다. 또한, 상기 복수의 나노플레이트가 성장하는 방향은 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 평면 상에서 복수의 나노플레이트 중에서 일부는 제1 방향으로 성장할 수 있고, 다른 일부는 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 성장할 수 있다. 즉, 상기 상기 전이금속 칼코겐 화합물 층은 서로 반대되는 방향으로 성장한 전이금속 칼코겐 화합물의 나노플레이트를 포함할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the transition metal chalcogen compound thin film includes a plurality of nanoplates made of a transition metal chalcogen compound, and the growth direction of the transition metal chalcogen compound of the plurality of nanoplates is the same as each other. or may be different. Specifically, the transition metal chalcogen compound layer may include the plurality of nanoplates. In addition, directions in which the plurality of nanoplates grow may be the same or different from each other. For example, some of the plurality of nanoplates on a plane may grow in a first direction, and others may grow in a second direction opposite to the first direction. That is, the transition metal chalcogen compound layer may include nanoplates of the transition metal chalcogen compound grown in opposite directions.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은, 상기 전이금속 칼코겐 화합물로 이루어진 삼각형의 나노플레이트를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은 적어도 삼각형의 나노플레이트를 포함할 수 있다. 상기 삼각형의 나노플레이트는 싱글 크리스탈(single crystal)에 해당되어, 수직 방향으로의 전자 이동이 용이할 수 있다. 상기 삼각형의 나노플레이트를 포함하는 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은, 열전 소자, 태양 전지, 물 분해 촉매 등의 다양한 디바이스에 적용 시에 높은 효율성을 가질 수 있고, 우수한 재현성(reproducibility)을 구현할 수 있다. 또한, 상기 전이금속 칼코겐 화합물로 이루어진 나노플레이트는 사각형, 오각형, 육각형, 평행사변형, 사다리꼴 등의 다각형 구조를 가질 수 있고, 구형, 일부 곡선형을 가지는 비다각형 구조를 가질 수도 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the transition metal chalcogen compound thin film may include a triangular nanoplate made of the transition metal chalcogen compound. Specifically, the transition metal chalcogen compound thin film may include at least a triangular nanoplate. The triangular nanoplate corresponds to a single crystal, so that electrons can easily move in a vertical direction. The transition metal chalcogen compound thin film including the triangular nanoplate can have high efficiency when applied to various devices such as thermoelectric elements, solar cells, and water decomposition catalysts, and can implement excellent reproducibility. . In addition, the nanoplate made of the transition metal chalcogen compound may have a polygonal structure such as a quadrangle, a pentagon, a hexagon, a parallelogram, and a trapezoid, and may have a non-polygonal structure having a spherical shape or some curved shape.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물의 원자간 거리(interatomic distances)는 0.2 nm 이상 0.5 nm 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 전이금속 칼코겐 화합물의 원자간 거리는 0.2 nm 이상 0.45 nm 이하, 또는 0.2 nm 이상 0.4 nm 이하일 수 있다. 원자가 거리가 전술한 범위를 만족하는 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 결정성이 우수할 수 있다. 한편, 하나의 나노플레이트에 포함된 전이금속 칼코겐 화합물의 원자간 거리는, 다른 하나의 나노플레이트에 포함된 전이금속 칼코겐 화합물의 원자간 거리와 상이할 수 있다. 또한, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 복수의 나노플레이트의 크기는 서로 상이할 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the interatomic distances of the transition metal chalcogen compound may be 0.2 nm or more and 0.5 nm or less. Specifically, the interatomic distance of the transition metal chalcogen compound may be 0.2 nm or more and 0.45 nm or less, or 0.2 nm or more and 0.4 nm or less. The transition metal chalcogen compound having a valence distance satisfying the above range may have excellent crystallinity. On the other hand, the interatomic distance of the transition metal chalcogen compound included in one nanoplate may be different from the interatomic distance of the transition metal chalcogen compound included in the other nanoplate. In addition, the sizes of the plurality of nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film may be different from each other.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은 무아레 패턴(moire pattern)이 나타날 수 있다. 구체적으로, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 층에 포함된 상기 나노플레이트는 우수한 결정성을 가지는 전이금속 칼코겐 화합물을 포함함에 따라, 상기 나노플레이트가 위치한 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 부분에 무아레 패턴이 구현될 수 있다. 또한, 전이금속 칼코겐 화합물의 유닛 셀(unit cell)의 결정 구조와 그래핀의 유닛 셀 구조가 매우 유사하여, 상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 무아레 패턴이 나타날 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the transition metal chalcogen compound thin film may have a moire pattern (moire pattern). Specifically, as the nanoplate included in the transition metal chalcogen compound layer includes a transition metal chalcogen compound having excellent crystallinity, a moire pattern is formed on the portion of the transition metal chalcogen compound thin film where the nanoplate is located. can be implemented. In addition, since the crystal structure of the unit cell of the transition metal chalcogen compound and the unit cell structure of graphene are very similar, a moire pattern may appear on the transition metal chalcogen compound thin film.
도 3은 본 발명의 일 실시상태에 따른 산화된 그래핀 층 상에 전이금속 칼코겐 화합물을 제조하는 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 3은 그래핀 박막의 최외곽 층에 구비된 그래핀 층의 표면을 산화시킨 후, 산화된 그래핀 층의 표면 상에 전이금속 전구체인 구리 피발레이트를 제공하여 반응시키는 것을 나타낸 도면이다. Figure 3 is a view schematically showing a method for preparing a transition metal chalcogen compound on the oxidized graphene layer according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 3 is a view showing the reaction by providing copper pivalate, a transition metal precursor, on the surface of the oxidized graphene layer after oxidizing the surface of the graphene layer provided in the outermost layer of the graphene thin film. to be.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법은, 상기 그래핀 층의 표면을 산화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 그래핀 층의 표면을 산화시킴으로써, 상기 전이금속 칼코겐 화합물의 합성 효율 및 결정성을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 그래핀 층의 표면이 산화됨에 따라, 히드록실기 및/또는 관산화물이 상기 그래핀 층의 표면에 결합될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 그래핀 층의 표면에 결합된 히드록실기와 전이금속 전구체는 안정한 전이 상태(transition state)를 형성할 수 있다. 또한, 퍼징 과정에서, 상대적으로 안정한 카복실산이 제거됨과 동시에, 구리는 산소와의 결합을 통해 그래핀 층의 표면에 안정적으로 흡착될 수 있다. 이를 통해, 산화된 그래핀 층의 표면에서 전이금속 칼코겐 화합물이 보다 효과적으로 합성될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the method for preparing the transition metal chalcogen compound may further include oxidizing the surface of the graphene layer. By oxidizing the surface of the graphene layer, the synthesis efficiency and crystallinity of the transition metal chalcogen compound may be further improved. As the surface of the graphene layer is oxidized, hydroxyl groups and/or tube oxides may be bonded to the surface of the graphene layer. As shown in FIG. 3 , the hydroxyl group and the transition metal precursor bonded to the surface of the graphene layer may form a stable transition state. In addition, during the purging process, relatively stable carboxylic acids are removed, and at the same time, copper may be stably adsorbed to the surface of the graphene layer through bonding with oxygen. Through this, the transition metal chalcogen compound can be more effectively synthesized on the surface of the oxidized graphene layer.
상기 그래핀 층의 표면을 산화시키는 방법으로, 당업계에서 그래핀을 산화시키는 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 그래핀 박막에 산소를 공급하며 가열하는 방법을 통해, 상기 그래핀 박막에 포함된 그래핀 층의 표면을 산화시킬 수 있다. As a method of oxidizing the surface of the graphene layer, a method of oxidizing graphene in the art may be used. For example, through a method of heating while supplying oxygen to the graphene thin film, the surface of the graphene layer included in the graphene thin film may be oxidized.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, the transition metal chalcogen compound may be represented by the following formula (1).
[화학식 1][Formula 1]
MxXy M x x y
상기 화학식에서 M은 전이금속이고, X는 칼코겐 원소이고, x:y는 1:1 내지 2:1이다. 상기 화학식 1에서, x와 y는 전이금속 원소와 칼코겐 원소의 중량%의 비를 의미할 수도 있다.In the above formula, M is a transition metal, X is a chalcogen element, and x:y is 1:1 to 2:1. In
전술한 바와 같이 원자층 증착 방법을 이용함으로써, 상기 그래핀 박막 상에 형성되는 전이금속 칼코겐 화합물의 조성을 제어할 수 있다. 구체적으로, 상기 그래핀 박상에 합성되는 전이금속 칼코겐 화합물은 화학양론적(stoichiometric) 또는 비-화학양론적(non-stoichiometric)으로 합성될 수 있다.By using the atomic layer deposition method as described above, it is possible to control the composition of the transition metal chalcogen compound formed on the graphene thin film. Specifically, the transition metal chalcogen compound synthesized on the graphene foil may be synthesized stoichiometrically or non-stoichiometrically.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 상기 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법을 이용하여, 구리 셀렌화물을 합성할 수 있다. 구체적으로, CuSe 및/또는 Cu2Se를 합성할 수 있다.According to an exemplary embodiment of the present invention, copper selenide may be synthesized by using the method for preparing the transition metal chalcogen compound. Specifically, CuSe and/or Cu 2 Se may be synthesized.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, examples will be given to describe the present invention in detail. However, the embodiments according to the present invention may be modified in various other forms, and the scope of the present invention is not to be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present specification are provided to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.
실시예 1Example 1
두께가 25 ㎛인 구리 포일(순도 99.7%) 상에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 그래핀을 합성하였다. 구체적으로, 1.5-inch 석영관(inner quartz tube)에 구리포일을 말아 넣고, 7-inch 석영관(outer quartz tube)에 석면화로(furnace)를 위치하고 진공(10-4 Torr 이하) 조건을 만들었다. 이후, 가열(annealing)-합성(growth)-냉각(cooling) 단계의 공정을 거쳐서 1층의 그래핀을 합성하였다. 구체적으로, 가열단계에서는 수소가스(20 sccm, 10-2 Torr 이하)를 공급하며 상온에서 1000 ℃까지 1시간 동안 가열하였다. 그 뒤, 합성단계에서 수소가스(20 sccm)를 공급하는 상태를 유지하며, 동시에 메탄가스(10 sccm)를 공급하며 1000 ℃에서 30분간 유지하였다 (수소가스+메탄가스, 10-1 Torr 이하). 이후, 냉각단계에서 수소가스(10-2 Torr 이하)의 공급은 유지하되, 메탄가스의 공급을 중단하고, 석면화로를 상온까지 식혔다. 냉각이 완료된 후, 진공 조건을 해제하고 그래핀 층이 합성된 구리 포일을 꺼냈다.Graphene was synthesized on a 25 μm-thick copper foil (purity 99.7%) by chemical vapor deposition (CVD). Specifically, a copper foil was rolled into a 1.5-inch quartz tube (inner quartz tube), an asbestos furnace was placed in a 7-inch quartz tube (outer quartz tube), and a vacuum (10 -4 Torr or less) condition was created. Then, one layer of graphene was synthesized through a process of annealing-synthesis (growth)-cooling step. Specifically, in the heating step, hydrogen gas (20 sccm, 10 -2 Torr or less) was supplied and heated from room temperature to 1000° C. for 1 hour. After that, while maintaining the state of supplying hydrogen gas (20 sccm) in the synthesis step, while supplying methane gas (10 sccm) at the same time, it was maintained at 1000 ° C. for 30 minutes (hydrogen gas + methane gas, 10 -1 Torr or less) . Then, while maintaining the supply of hydrogen gas (10 -2 Torr or less) in the cooling step, the supply of methane gas was stopped, and the asbestos furnace was cooled to room temperature. After cooling was completed, the vacuum condition was released and the copper foil in which the graphene layer was synthesized was taken out.
이후, PMMA코팅(PMMA coating)-RIE식각(RIE)-APS식각(APS etching)-세척(rinsing)-전사(transfer) 단계의 공정을 거쳐서, 기판 상에 1층의 그래핀 층을 전사하였다. 구체적으로, 그래핀 층이 합성된 구리 포일의 한쪽 면을 클로로벤젠에 녹아있는 PMMA로 스핀코팅하고, 반대쪽 면은 Reactive ion etching(RIE) 장비를 이용하여 그래핀 층을 식각(에칭)하였다. 이후, APS(Ammonium persulfate)를 물에 녹여 습식 식각(wet etching)으로 구리층을 녹여 내었다. 그리고, 남은 PMMA(Poly(methyl methacrylate))가 코팅된 그래핀 층을 DI water로 옮겨서 세척하였다. 세척한 그래핀 층을 두께가 약 285 nm인 SiO2/Si 기판 상에 전사하여, 제1 그래핀 층이 구비된 기판을 제조하였다.Thereafter, a process of PMMA coating-RIE etching-APS etching-rinsing-transfer was performed to transfer one graphene layer onto the substrate. Specifically, one side of the copper foil in which the graphene layer was synthesized was spin-coated with PMMA dissolved in chlorobenzene, and the opposite side was etched (etched) of the graphene layer using reactive ion etching (RIE) equipment. Then, APS (Ammonium persulfate) was dissolved in water and the copper layer was melted by wet etching. Then, the remaining PMMA (Poly(methyl methacrylate))-coated graphene layer was transferred to DI water and washed. The washed graphene layer was transferred onto a SiO 2 /Si substrate having a thickness of about 285 nm to prepare a substrate having a first graphene layer.
이후, PMMA층을 아세톤(acetone)으로 식각한 뒤, 그 층 위에 다시 PMMA코팅-RIE식각-APS식각 과정을 수행하고, DI water로 세척된 제2 그래핀 층을 제1 그래핀 층에 전사하여 제1 그래핀 층의 일부 상에 섬 형태의 제2 그래핀 층을 구비시켰다.Then, after etching the PMMA layer with acetone, the PMMA coating-RIE etching-APS etching process is performed on the layer again, and the second graphene layer washed with DI water is transferred to the first graphene layer. An island-shaped second graphene layer was provided on a portion of the first graphene layer.
전이금속 전구체로서 구리 피발레이트를 사용하고, 칼코겐 전구체로서 비스(트리에틸실릴)셀레늄을 준비하였다. 이후, 제1 그래핀 층 및 제2 그래핀 층이 구비된 기판을 진공 챔버에 넣고, 진공 상태로 유지된 진공 챔버에 구리 피발레이트와 비스(트리에틸실릴)셀레늄을 순차적으로 공급하였다. 이때, 구리 피발레이트(evaporation temperature : 160 ℃)는 30 SCCM으로 공급하였고, 비스(트리에틸실릴)셀레늄(evaporation temperature : 45 ℃)는 50 SCCM으로 공급하였고, 퍼지 가스(Purge gas)로 아르곤 가스를 50 SCCM으로 공급하였고, 진공 챔버의 내부 온도는 약 170 ℃로 유지하였다. 상기 원자층 증착 공정을 500 회 반복하여, 그래핀 박막 상에 전이금속 칼코겐 화합물인 구리 셀렌화물을 합성하였다.Copper pivalate was used as a transition metal precursor, and bis (triethylsilyl) selenium was prepared as a chalcogen precursor. Thereafter, the substrate provided with the first graphene layer and the second graphene layer was placed in a vacuum chamber, and copper pivalate and bis(triethylsilyl)selenium were sequentially supplied to the vacuum chamber maintained in a vacuum state. At this time, copper pivalate (evaporation temperature: 160 ℃) was supplied at 30 SCCM, bis (triethylsilyl) selenium (evaporation temperature: 45 ℃) was supplied at 50 SCCM, argon gas as a
실시예 2Example 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 제1 그래핀 층 및 제2 그래핀 층이 구비된 기판을 준비하였다. 이후, 진공 챔버의 내부 온도를 약 160 ℃로 유지하고, 원자층 증착 공정을 1,000회 반복하여 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 그래핀 박막 상에 전이금속 칼코겐 화합물인 구리 셀렌화물을 합성하였다.In the same manner as in Example 1, a substrate provided with a first graphene layer and a second graphene layer was prepared. Thereafter, copper, which is a transition metal chalcogen compound, on the graphene thin film in the same manner as in Example 1, except that the internal temperature of the vacuum chamber was maintained at about 160° C. and the atomic layer deposition process was repeated 1,000 times. Selenide was synthesized.
실시예 3Example 3
상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 제1 그래핀 층 및 제2 그래핀 층이 구비된 기판을 준비하였다. 이후, 실시예 1에서 전술한 방법과 동일한 방법을 통해 제2 그래핀 층 상에 제3 그래핀 층을 전사하여, 제1 그래핀 층, 제2 그래핀 층 및 제3 그래핀 층이 구비된 기판을 준비하였다. 이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 그래핀 박막 상에 전이금속 칼코겐 화합물인 구리 셀렌화물을 합성하였다.In the same manner as in Example 1, a substrate provided with a first graphene layer and a second graphene layer was prepared. Thereafter, by transferring the third graphene layer on the second graphene layer through the same method as the method described above in Example 1, the first graphene layer, the second graphene layer, and the third graphene layer are provided. The substrate was prepared. Thereafter, copper selenide, a transition metal chalcogen compound, was synthesized on the graphene thin film in the same manner as in Example 1.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 제1 그래핀 층 및 제2 그래핀 층이 구비된 기판을 준비하였다.In the same manner as in Example 1, a substrate provided with a first graphene layer and a second graphene layer was prepared.
이후, 진공로(vacuum furnace)에 상기 그래핀 박막이 구비된 기판을 넣고, 산소 가스를 100 ml/hr의 유량으로 공급하며, 500 ℃의 온도 조건에서 1 시간 동안 상기 기판을 가열하여, 그래핀 박막의 표면을 산화 처리하였다.Thereafter, the substrate provided with the graphene thin film was put into a vacuum furnace, oxygen gas was supplied at a flow rate of 100 ml/hr, and the substrate was heated at a temperature of 500° C. for 1 hour, so that graphene The surface of the thin film was oxidized.
이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 원자층 증착 공정을 수행하여 그래핀 박막 상에 전이금속 칼코겐 화합물인 구리 셀렌화물을 합성하였다.Then, in the same manner as in Example 1, an atomic layer deposition process was performed to synthesize copper selenide, which is a transition metal chalcogen compound, on a graphene thin film.
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로, 제1 그래핀 층이 구비된 기판을 준비하였다. 이후, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 원자층 증착 공정을 수행하여 제1 그래핀 층 상에 전이금속 칼코겐 화합물인 구리 셀렌화물을 합성하였다.In the same manner as in Example 1, a substrate provided with a first graphene layer was prepared. Thereafter, an atomic layer deposition process was performed in the same manner as in Example 1 to synthesize copper selenide, which is a transition metal chalcogen compound, on the first graphene layer.
실험예Experimental example
하기와 같은 실험 장비를 이용하여, 합성된 전이금속 칼코겐 화합물의 물성을 관측 및 평가하였다.Using the following experimental equipment, the physical properties of the synthesized transition metal chalcogen compound were observed and evaluated.
1. SEM: JSM-7600F; JEOL社1. SEM: JSM-7600F; JEOL
2. HR-TEM: 80keV TEM(JEM-2100F; JEOL社) 2. HR-TEM: 80keV TEM (JEM-2100F; JEOL)
3. Cs-STEM, EDS, FFT: Cs- Corrected STEM(JEM-ARM200F; JEOL社)3. Cs-STEM, EDS, FFT: Cs-Corrected STEM (JEM-ARM200F; JEOL Corporation)
4. XPS: AXIS-HSi, KRATOS社4. XPS: AXIS-HSi, KRATOS
5. CuSe 높이 측정: 탭핑 모드 조건에서 작동하는 가정용 AFM(home-made AFM)을 사용하였으며, 실리콘 프로브(Nanosensors, PPP-NCHR, 저항은 300 kHz 이하)로 수행하였다.5. CuSe height measurement: A home-made AFM (home-made AFM) operating in a tapping mode condition was used, and was performed with a silicon probe (Nanosensors, PPP-NCHR,
6. Raman: Micro-Raman spectroscopy measurement(inVia confocal Raman microscope, Renishaw)를 사용하였고, 514.5 nm 파장의 레이저를 사용하였다.6. Raman: Micro-Raman spectroscopy measurement (inVia confocal Raman microscope, Renishaw) was used, and a laser with a wavelength of 514.5 nm was used.
도 4는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 관측한 이미지를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 4의 a 내지 d, g는 CuSe 나노플레이트가 구비된 그래핀 박막의 TEM 사진이고, 도 4의 e는 도 4의 d의 파란색 사각형 영역의 CuSe 나노플레이트의 FFT(Fast Fourier transform) 이미지이고, 도 4의 f는 도 4의 d의 빨간색 사각형 영역의 그래핀 층의 FFT 이미지이고, 도 4의 h는 도 4의 g의 파란색 사각형 영역의 CuSe 나노플레이트의 FFT 이미지이고, 도 4의 i는 도 4의 g의 빨간색 사각형 영역의 그래핀 층의 FFT 이미지이다.4 is a view showing an image of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. Specifically, FIGS. 4 a to d and g are TEM images of a graphene thin film provided with CuSe nanoplates, and FIG. 4 e is a Fast Fourier transform (FFT) of CuSe nanoplates in the blue square region of FIG. 4d . image, f of FIG. 4 is an FFT image of the graphene layer in the red square area of d of FIG. 4 , and h of FIG. 4 is an FFT image of the CuSe nanoplate of the blue square area of FIG. 4 g. i is an FFT image of the graphene layer in the red square region in g of FIG. 4 .
도 4의 a 내지 d, g를 참고하면, 결정성이 우수한 CuSe 나노플레이트가 합성되며, 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 무아레 패턴이 관측되는 것을 확인하였다. 또한, CuSe 나노플레이트는 삼각형의 형태로 성장된 것을 확인하였다. 또한, 도 4의 e와 f, 도 4의 h와 i를 참고하면, 합성된 CuSe와 그래핀의 격자 형태가 매우 유사한 것을 확인하였다.Referring to FIGS. 4 a to d and g, CuSe nanoplates with excellent crystallinity were synthesized, and it was confirmed that a moire pattern was observed in the transition metal chalcogen compound thin film. In addition, it was confirmed that CuSe nanoplates were grown in a triangular shape. In addition, referring to e and f of FIG. 4 and h and i of FIG. 4 , it was confirmed that the lattice form of the synthesized CuSe and graphene was very similar.
도 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 하나의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 5의 a는 무아레 패턴이 나타나는 CuSe 나노플레이트의 TEM 이미지이고, 도 5의 b는 도 5의 a의 하늘색 사각형 영역의 CuSe 나노플레이트의 반전된 FFT 이미지이고, 도 5의 c는 도 5의 b에서 c선을 따른 선-프로파일(line-profile)을 나타낸 도면이고, 도 5의 d는 무아레 패턴이 나타나는 CuSe 나노플레이트의 TEM 이미지이고, 도 5의 e는 도 5의 d의 하늘색 사각형 영역의 CuSe 나노플레이트의 반전된 FFT 이미지이고, 도 5의 f는 도 5의 e에서 f선을 따른 선-프로파일(line-profile)을 나타낸 도면이다.5 is a view showing an image of one CuSe nanoplate observed in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. Specifically, FIG. 5a is a TEM image of a CuSe nanoplate showing a moire pattern, FIG. 5b is an inverted FFT image of the CuSe nanoplate in the light blue square region of FIG. 5a, and FIG. 5c is FIG. Fig. 5 is a view showing a line-profile along the line c in b, Fig. 5 d is a TEM image of a CuSe nanoplate showing a moire pattern, and Fig. 5 e is a light blue rectangle in Fig. 5 d It is an inverted FFT image of the CuSe nanoplate of the region, and FIG. 5 f is a diagram showing a line-profile along the f line in FIG. 5E .
도 5를 참고하면, 결정성이 우수한 CuSe 나노플레이트가 합성되며, 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 하나의 CuSe 나노플레이트에서 원자간 거리가 0.227 nm에 해당하는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 5 , CuSe nanoplates with excellent crystallinity were synthesized, and it was confirmed that the interatomic distance in one CuSe nanoplate included in the transition metal chalcogen compound thin film corresponds to 0.227 nm.
도 6은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 2 개의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 6의 a는 무아레 패턴이 나타나는 하나의 CuSe 나노플레이트의 TEM 이미지이고, 도 6의 b는 도 6의 a의 하늘색 사각형 영역의 CuSe 나노플레이트를 확대한 TEM 이미지이고, 도 6의 c는 도 6의 b의 반전된 FFT 이미지이고, 도 6의 d는 무아레 패턴이 나타나는 다른 하나의 CuSe 나노플레이트의 TEM 이미지이고, 도 6의 e는 도 6의 d의 하늘색 사각형 영역의 CuSe 나노플레이트를 확대한 TEM 이미지이고, 도 6의 f는 도 6의 e의 반전된 FFT 이미지이다.6 is a view showing an image of observing two CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. Specifically, Fig. 6a is a TEM image of one CuSe nanoplate showing a moire pattern, Fig. 6b is a magnified TEM image of the CuSe nanoplate in the sky-blue square region of Fig. 6a, and Fig. 6c is the inverted FFT image of FIG. 6 b, FIG. 6 d is a TEM image of another CuSe nanoplate showing a moire pattern, and FIG. It is an enlarged TEM image, and f of FIG. 6 is an inverted FFT image of FIG. 6e .
도 6을 참고하면, 결정성이 우수한 CuSe 나노플레이트가 합성되며, 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 하나의 CuSe 나노플레이트에서 원자간 거리가 0.219 nm에 해당하고, 다른 하나의 CuSe 나노플레이트에서 원자간 거리가 0.224 nm에 해당하는 것을 확인하였다. 즉, 합성된 CuSe 나노플레이트들의 원자간 거리가 서로 상이함을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 6 , CuSe nanoplates with excellent crystallinity are synthesized, and the interatomic distance corresponds to 0.219 nm in one CuSe nanoplate included in the transition metal chalcogen compound thin film, and the original CuSe nanoplate in the other CuSe nanoplate. It was confirmed that the inter-signal distance corresponds to 0.224 nm. That is, it can be confirmed that the interatomic distances of the synthesized CuSe nanoplates are different from each other.
도 7은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 또 다른 하나의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다. 도 7은 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 12면체(dodecahedron) 구조를 가지는 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 것이다. 구체적으로, 도 7의 a는 12면체 구조의 CuSe 나노플레이트의 암시야 STEM 이미지이고, 도 7의 b는 12면체 구조의 CuSe 나노플레이트의 명시야 STEM 이미지이다. 도 7의 c는 도 7의 b의 TEM 이미지이고, 도 7의 d는 도 7의 c를 확대한 TEM 이미지이고, 도 7의 e는 12면체 구조의 CuSe 나노플레이트의 FFT 이미지이고, 도 7의 f는 도 7의 e의 반전된 FFT 이미지이다.7 is a view showing an image of another CuSe nanoplate included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. Figure 7 shows an image of the observation of the CuSe nanoplate having a dodecahedron (dodecahedron) structure included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1. Specifically, FIG. 7a is a dark-field STEM image of a dodecahedron-structured CuSe nanoplate, and FIG. 7b is a bright-field STEM image of a dodecahedral-structured CuSe nanoplate. 7 c is a TEM image of FIG. 7 b , FIG. 7 d is an enlarged TEM image of FIG. 7 c, FIG. 7 e is an FFT image of a dodecahedral CuSe nanoplate, and FIG. f is the inverted FFT image of FIG. 7e.
도 7을 참고하면, 결정성이 우수한 12면체 구조의 CuSe 나노플레이트가 합성되며, CuSe 나노플레이트에서 원자가 거리가 0.352 nm에 해당하는 것을 확인하였다.Referring to FIG. 7 , it was confirmed that CuSe nanoplates having a dodecahedral structure with excellent crystallinity were synthesized, and the valence distance of the CuSe nanoplates was 0.352 nm.
도 8은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 2개의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다. 도 8은 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 6면체(hexahedron) 구조를 가지는 2개의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 것이다. 8 is a view showing an image of observing two CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. 8 shows an image of two CuSe nanoplates having a hexahedron structure included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1.
구체적으로, 도 8의 a는 6면체 구조를 가지는 어느 하나의 CuSe 나노플레이트의 TEM 이미지이고, 도 8의 b는 도 8의 a를 확대한 TEM 이미지이고, 도 8의 c는 6면체 구조의 CuSe 나노플레이트의 FFT 이미지이고, 도 8의 d는 도 8의 c의 반전된 FFT 이미지이다. 도 8의 e는 6면체 구조를 가지는 다른 하나의 CuSe 나노플레이트의 TEM 이미지이고, 도 8의 f는 도 8의 e를 확대한 TEM 이미지이고, 도 8의 g는 6면체 구조의 CuSe 나노플레이트의 FFT 이미지이고, 도 8의 h는 도 8의 g의 반전된 FFT 이미지이다.Specifically, FIG. 8a is a TEM image of any CuSe nanoplate having a hexahedral structure, FIG. 8b is an enlarged TEM image of FIG. 8a , and FIG. 8c is a hexahedral structure CuSe It is an FFT image of the nanoplate, and d of FIG. 8 is an inverted FFT image of FIG. 8 c. FIG. 8e is a TEM image of another CuSe nanoplate having a hexahedral structure, FIG. 8f is an enlarged TEM image of FIG. 8e, and FIG. 8g is a hexahedral structure of CuSe nanoplate It is an FFT image, and the h of FIG. 8 is the inverted FFT image of the g of FIG.
도 8의 a 내지 d를 참고하면, 결정성이 우수한 6면체 구조의 CuSe 나노플레이트가 합성되며, CuSe 나노플레이트에서 원자가 거리가 0.342 nm에 해당하는 것을 확인하였다. 또한, 도 8의 e 내지 h를 참고하면, 결정성이 우수한 6면체 구조의 CuSe 나노플레이트가 합성되며, CuSe 나노플레이트에서 원자가 거리가 0.368 nm에 해당하는 것을 확인하였다.Referring to FIGS. 8A to 8D , it was confirmed that CuSe nanoplates having a hexahedral structure with excellent crystallinity were synthesized, and the valence distance of the CuSe nanoplates was 0.342 nm. Also, referring to e to h of FIG. 8 , it was confirmed that CuSe nanoplates having a hexahedral structure with excellent crystallinity were synthesized, and the valence distance of the CuSe nanoplates was 0.368 nm.
도 9는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 복수의 CuSe 나노플레이트를 관측한 이미지를 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 9의 a 및 b는 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 어느 하나 영역에서 CuSe의 성장 방향을 나타낸 것이고, 도 9의 c 및 d는 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 다른 영역에서 CuSe의 성장 방향을 나타낸 것이다. 도 9를 참고하면, 그래핀 박막의 표면 상에서 CuSe는 에피택시얼 성장하였음을 확인하였다. 또한, 도 9의 a 및 b, c와 d를 참고하면, x축을 기준으로, 상측 방향(파란색 화살표 방향)으로 성장한 CuSe 나노플레이트와 하측 방향(빨간색 화살표 방향)으로 성장한 CuSe 나노플레이트가 함께 합성되었음을 확인하였다.9 is a view showing an image of observing a plurality of CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. Specifically, FIGS. 9 a and b show the growth direction of CuSe in any one region of the transition metal chalcogen compound thin film, and FIGS. 9 c and d show the growth direction of CuSe in another region of the transition metal chalcogen compound thin film. it has been shown Referring to FIG. 9 , it was confirmed that CuSe was epitaxially grown on the surface of the graphene thin film. In addition, referring to a, b, c, and d of FIG. 9 , the CuSe nanoplates grown in the upper direction (blue arrow direction) and the CuSe nanoplates grown in the lower direction (red arrow direction) were synthesized together with respect to the x-axis. Confirmed.
도 10은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 복수의 CuSe 나노플레이트의 STEM(Scanning transmission electron microscope) 이미지와 EDS(energy dispersive X-ray spectroscopy) 분석 이미지를 나타낸 도면이다. 도 10의 a, b, e 및 f는 동일 영역에서의 이미지이고, c, d, g 및 h는 동일 영역에서의 이미지이다. 구체적으로, 도 10의 a 및 c는 암시야 모드의 STEM 이미지이고, b 및 d는 명시야 모드의 STEM 이미지이고, e는 a 및 b의 영역에서 EDS를 이용하여 구리 원소를 맵핑한 이미지이고, f는 a 및 b의 영역에서 EDS를 이용하여 셀레늄 원소를 맵핑한 이미지이고, g는 c 및 d의 영역에서 EDS를 이용하여 구리 원소를 맵핑한 이미지이고, h는 c 및 d의 영역에서 EDS를 이용하여 셀레늄 원소를 맵핑한 이미지이다.10 is a scanning transmission electron microscope (STEM) image and energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) analysis image of a plurality of CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. to be. 10 a, b, e and f are images in the same area, and c, d, g, and h are images in the same area. Specifically, a and c of FIG. 10 are STEM images in dark field mode, b and d are STEM images in bright field mode, and e is an image of copper element mapped using EDS in the regions of a and b, f is an image in which selenium element is mapped using EDS in regions a and b, g is an image in which copper element is mapped using EDS in regions c and d, h is EDS in regions c and d It is an image mapped with selenium element using
도 10을 참고하면, 결정성이 우수한 삼각형의 CuSe 나노플레이트가 합성되는 것을 확인하였다. 또한, 도 10의 e 및 g에서, CuSe 나노플레이트의 함유된 구리 원소는 47.77 중량%, 셀레늄 원소는 45.10 중량%, 나트륨 원소가 7.13 중량%인 것을 확인하였다. 또한, 도 10의 g 및 h에서, CuSe 나노플레이트에 함유된 구리 원소는 49.90 중량%, 셀레늄 원소는 51.10 중량%인 것을 확인하였다.Referring to FIG. 10 , it was confirmed that a triangular CuSe nanoplate having excellent crystallinity was synthesized. In addition, in e and g of FIG. 10 , it was confirmed that the copper element contained in the CuSe nanoplate was 47.77 wt%, the selenium element was 45.10 wt%, and the sodium element was 7.13 wt%. In addition, in g and h of FIG. 10 , it was confirmed that the copper element contained in the CuSe nanoplate was 49.90 wt% and the selenium element was 51.10 wt%.
도 11은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막에 포함된 복수의 CuSe 나노플레이트의 STEM 이미지와 EDS 분석 이미지를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 11의 a는 암시야 모드의 STEM 이미지이고, b는 명시야 모드의 STEM 이미지이고, c는 a의 박스 영역에서 EDS를 이용하여 구리 원소를 맵핑한 이미지이고, d는 a의 박스 영역에서 EDS를 이용하여 셀레늄 원소를 맵핑한 이미지이다.11 is a view showing STEM images and EDS analysis images of a plurality of CuSe nanoplates included in the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. Specifically, in FIG. 11, a is a STEM image of dark field mode, b is a STEM image of bright field mode, c is an image of copper element mapped using EDS in the box region of a, and d is a box of a. This is an image of selenium element mapping using EDS in the region.
도 11을 참고하면, 결정성이 우수한 사각형의 CuSe 나노플레이트가 합성되는 것을 확인하였다. 또한, 도 11의 c 및 d에서, CuSe 나노플레이트의 함유된 구리 원소는 51.91 중량%, 셀레늄 원소는 48.09 중량%인 것을 확인하였다.Referring to FIG. 11 , it was confirmed that a rectangular CuSe nanoplate having excellent crystallinity was synthesized. In addition, in c and d of FIG. 11 , it was confirmed that the copper element contained in the CuSe nanoplate was 51.91 wt% and the selenium element was 48.09 wt%.
또한, 도 10 및 도 11을 참고하면, 실시예 1에서 합성된 CuSe에서 구리 원소와 셀레늄 원소의 성분비는 약 1:1인 것을 확인하였다.In addition, referring to FIGS. 10 and 11 , it was confirmed that the component ratio of the copper element and the selenium element in CuSe synthesized in Example 1 was about 1:1.
도 12는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 XPS(x-ray photoelectron spectroscopic analysis) 결과를 나타낸 그래프이다. 도 12를 참고하면, 그래핀 박막 상에 구리 원소와 셀레늄 원소가 존재하는 것을 확인하였다.12 is a graph showing the results of XPS (x-ray photoelectron spectroscopic analysis) of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1 of the present invention. Referring to FIG. 12 , it was confirmed that a copper element and a selenium element were present on the graphene thin film.
도 13은 실시예 2에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 관측한 이미지를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 13의 a는 제1 그래핀 층(MLG) 영역과 제2 그래핀 층(BLG) 영역 상에 전이금속 칼코겐 화합물이 합성된 것을 보여주는 SEM 이미지이고, b는 제1 그래핀 층(MLG) 영역과 제2 그래핀 층(BLG) 영역의 경계를 보여주는 SEM 이미지이고, c는 제1 그래핀 층(MLG) 영역 상에 전이금속 칼코겐 화합물이 합성된 것을 보여주는 SEM 이미지이다.13 is a view showing an image of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 2. Specifically, a of FIG. 13 is an SEM image showing that the transition metal chalcogen compound is synthesized on the first graphene layer (MLG) region and the second graphene layer (BLG) region, and b is the first graphene layer It is an SEM image showing the boundary between the (MLG) region and the second graphene layer (BLG) region, and c is a SEM image showing that the transition metal chalcogen compound is synthesized on the first graphene layer (MLG) region.
도 13의 a 및 b를 참고하면, 동일한 ALD 공정 조건에서도, 제1 그래핀 층 대비하여 제2 그래핀 층 상에 보다 많은 양의 CuSe가 합성된 것을 확인하였다. 또한, 제2 그래핀 층(BLG)이 제1 그래핀 층(MLG)보다 어둡게 나타나는 것을 확인하였다. 이는 제1 그래핀 층 대비하여, 제2 그래핀 층 상에 보다 많은 양의 CuSe가 합성되고, 합성된 CuSe가 병합하며 성장하였기 때문이다.13A and 13B , it was confirmed that a larger amount of CuSe was synthesized on the second graphene layer compared to the first graphene layer even under the same ALD process conditions. In addition, it was confirmed that the second graphene layer BLG appeared darker than the first graphene layer MLG. This is because, compared to the first graphene layer, a larger amount of CuSe was synthesized on the second graphene layer, and the synthesized CuSe was merged and grown.
도 14는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 지형 이미지(topography image)와 합성된 CuSe의 높이 프로파일을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 14의 a는 실시예 1에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 지형 이미지이고, b는 a의 파란색 점선 부분에서의 합성된 CuSe의 높이 프로파일을 나타낸 것이고, c는 실시예 2에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 지형 이미지이고, d는 c의 파란색 점선 부분에서의 합성된 CuSe의 높이 프로파일을 나타낸 것이다.14 is a view showing a topography image of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Examples 1 and 2 of the present invention and the height profile of the synthesized CuSe. Specifically, in FIG. 14 a is a topographical image of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Example 1, b is a height profile of the synthesized CuSe in the blue dotted line portion of a, c is a topographical image in Example 2 It is a topographic image of the prepared transition metal chalcogen compound thin film, and d shows the height profile of the synthesized CuSe in the blue dotted line part of c.
도 14의 b를 참고하면, 실시예 1에서 제1 그래핀 층(MLG) 상에 합성된 CuSe의 높이 대비하여, 제2 그래핀 층(BLG) 상에 합성된 CuSe의 높이는 평균적으로 약 3.5 nm 더 높은 것을 확인하였다. 또한, 도 14의 d를 참고하면, 실시예 2에서 제1 그래핀 층(MLG) 상에 합성된 CuSe의 높이 대비하여, 제2 그래핀 층(BLG) 상에 합성된 CuSe의 높이는 평균적으로 약 3.3 nm 더 높은 것을 확인하였다. 1층의 그래핀 층의 두께가 약 0.34 nm인 것을 고려하면, 제2 그래핀 층 상에서 보다 두께가 두꺼운 전이금속 칼코겐 화합물 층이 합성되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 14 b , compared to the height of CuSe synthesized on the first graphene layer (MLG) in Example 1, the height of CuSe synthesized on the second graphene layer (BLG) is about 3.5 nm on average. higher was confirmed. Also, referring to d of FIG. 14 , the height of CuSe synthesized on the second graphene layer (BLG) compared to the height of CuSe synthesized on the first graphene layer (MLG) in Example 2 is about on average 3.3 nm higher was confirmed. Considering that the thickness of the first graphene layer is about 0.34 nm, it can be seen that a thicker transition metal chalcogen compound layer is synthesized on the second graphene layer.
도 15는 본 발명의 비교예 1, 실시예 1 및 실시에 3에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 라만 스펙트럼 분석 결과를 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 15의 a는 비교예 1의 제1 그래핀 층(MLG) 상에 합성된 CuSe의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이고, b는 실시예 1의 제2 그래핀 층(BLG) 상에 합성된 CuSe의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이고, c는 실시예 3의 제1 그래핀 층(MLG), 제2 그래핀 층(BLG) 및 제3 그래핀 층(TLG) 상에 합성된 CuSe의 라만 스펙트럼을 나타낸 것이다.15 is a view showing the Raman spectrum analysis results of the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Comparative Example 1, Example 1 and Example 3 of the present invention. Specifically, FIG. 15 a shows the Raman spectrum of CuSe synthesized on the first graphene layer (MLG) of Comparative Example 1, and b shows the Raman spectrum synthesized on the second graphene layer (BLG) of Example 1 It shows the Raman spectrum of CuSe, and c shows the Raman spectrum of CuSe synthesized on the first graphene layer (MLG), the second graphene layer (BLG), and the third graphene layer (TLG) of Example 3 will be.
도 15를 참고하면, 267.8 cm-1에서 CuSe를 나타내는 피크(클로크만나이트 구조에서 Cu-Se 결합의 스트레칭 모드)를 확인하였고, 제1 그래핀 층 대비하여 제2 그래핀 층에서 상기 피크가 보다 강하게 나타났고, 제2 그래핀 층 대비하여 제3 그래핀 층에서 상기 피크가 보다 강하게 나타나는 것을 확인하였다. 즉, 그래핀 층의 수가 증가됨에 따라, 보다 효과적으로 CuSe가 합성되는 것을 알 수 있다.Referring to FIG. 15 , a peak indicating CuSe (stretching mode of Cu-Se bond in clochmannite structure) was confirmed at 267.8 cm -1 , and the peak was observed in the second graphene layer compared to the first graphene layer. It was confirmed that the peak appeared stronger in the third graphene layer compared to the second graphene layer. That is, as the number of graphene layers increases, it can be seen that CuSe is more effectively synthesized.
도 16은 본 발명의 비교예 1 및 실시예 4에서 제조된 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 관측한 이미지를 나타낸 도면이다. 도 16 a 및 c는 비교예 1의 제1 그래핀 층 상에서 합성된 CuSe의 SEM 이미지이고, b 및 d는 실시예 4의 산화된 표면을 가지는 제2 그래핀 층 상에서 합성된 CuSe의 SEM 이미지이다.16 is a view showing an image of observing the transition metal chalcogen compound thin film prepared in Comparative Examples 1 and 4 of the present invention. 16 a and c are SEM images of CuSe synthesized on the first graphene layer of Comparative Example 1, and b and d are SEM images of CuSe synthesized on the second graphene layer having an oxidized surface of Example 4 .
도 16을 참고하면, 그래핀 층의 표면을 산화시킨 실시예 4의 경우에 비교예 1 대비하여, 동일한 ALD 공정 조건에서도 보다 많은 양의 CuSe를 합성할 수 있으며, CuSe가 효과적으로 합성되어 보다 큰 삼각형의 나노플레이트가 형성되고 있음을 확인하였다.Referring to FIG. 16 , in the case of Example 4 in which the surface of the graphene layer was oxidized, compared to Comparative Example 1, a larger amount of CuSe could be synthesized under the same ALD process conditions, and CuSe was effectively synthesized to form a larger triangle. It was confirmed that nanoplates of
도 17은 1층의 그래핀 층과 2층의 그래핀 층에 CuSe를 합성 시, 흡수 에너지의 DFT(density functional theory) 계산값을 나타낸 도면이다. 구체적으로, 도 17의 a및 b는 1 층의 그래핀 층에 CuSe를 합성 시의 계산된 흡수 에너지를 나타낸 것이고, c및 d는 2 층의 그래핀 층에 CuSe를 합성 시의 계산된 흡수 에너지를 나타낸 것이다.17 is a view showing a DFT (density functional theory) calculated value of absorbed energy when CuSe is synthesized in the graphene layer of the first layer and the graphene layer of the second layer. Specifically, a and b of FIG. 17 show the absorbed energy calculated when CuSe is synthesized in the graphene layer of one layer, and c and d are the absorbed energy calculated when CuSe is synthesized in the graphene layer of the second layer. is shown.
CuSe가 1층의 그래핀 층보다 2층의 그래핀 층에서 보다 효과적으로 합성될 수 있는지 여부를 확인하기 위하여, 주기적인 경계 조건(periodic boundary condition)을 가진 밀도 함수 이론(density functional theory,DFT)에 기초한 양자역학적 계산을 수행하였다. 도 2를 참고하면, z축 단면에서 클로크만나이트 CuSe는 육각형 결정 구조를 가지고 있으며, Cu와 Se로 구성된 유사 h-BN(pseudo h-BN) 구조를 가지고 있으므로, 클로크만나이트 CuSe는 그래핀에서 먼저 성장될 수 있다. 수평 격자 상수(horizontal lattice constant)를 비교하면, 그래핀(a=b=2.46 Å)과 CuSe(a=b=3.938 Å)의 경우, 그래핀 단위 셀의 8배(19.68 Å)와 CuSe 단위 셀의 5배(19.69 Å)의 격자 불일치는 1% 미만이다. 따라서 그래핀의 층수에 따른 CuSe의 안정성을 비교하기 위하여, 1층의 그래핀 층과 2층의 그래핀 층에서의 클로크만나이트 CuSe의 흡착 에너지를 계산하였다.In order to confirm whether CuSe can be synthesized more effectively in the graphene layer of the second layer than in the graphene layer of the first layer, the density functional theory (DFT) with the periodic boundary condition was conducted. Based on quantum mechanical calculations were performed. Referring to FIG. 2 , in the z-axis cross section, clochmannite CuSe has a hexagonal crystal structure and has a pseudo h-BN (pseudo h-BN) structure composed of Cu and Se, so clochmannite CuSe is It can be grown on the fin first. Comparing the horizontal lattice constant, graphene (a=b=2.46 Å) and CuSe (a=b=3.938 Å) are 8 times that of graphene unit cell (19.68 Å) and CuSe unit cell The lattice mismatch of 5 times (19.69 Å) is less than 1%. Therefore, in order to compare the stability of CuSe according to the number of graphene layers, the adsorption energy of clochmannite CuSe in the first graphene layer and the second graphene layer was calculated.
도 17과 같이, Cu-중심(Cu-centered) 및 Se-중심(Se-centered)의 경우 모두에서, 클로크만나이트 CuSe의 흡착 에너지(Eads)는 1층의 그래핀 층(-5.75 eV 및 -5.06 eV)보다 2층의 그래핀 층(-6.34 eV 및 -6.43 eV)에서 보다 낮아, 2층의 그래핀 층에서 CuSe가 보다 안정적으로 성장할 수 있음을 알 수 있다.17, in both Cu-centered and Se-centered cases, the adsorption energy (E ads ) of clochmannite CuSe is the graphene layer of one layer (-5.75 eV). and -5.06 eV) in the two-layer graphene layer (-6.34 eV and -6.43 eV), suggesting that CuSe can be grown more stably in the two-layer graphene layer.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하고 설명하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 전술한 바와 같이 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description illustrates and describes the present invention. In addition, the foregoing is merely to show and describe preferred embodiments of the present invention, and as described above, the present invention can be used in various other combinations, modifications and environments, the scope of the concepts of the invention disclosed herein, and the writing Changes or modifications are possible within the scope equivalent to one disclosure and/or within the skill or knowledge in the art. Accordingly, the detailed description of the present invention is not intended to limit the present invention to the disclosed embodiments. In addition, the appended claims should be construed to include other embodiments as well.
Claims (13)
원자층 증착을 이용하여 전이금속 전구체 및 칼코겐 전구체로부터 전이금속 칼코겐 화합물을 상기 그래핀 박막 상에 형성하여, 전이금속 칼코겐 화합물 박막을 형성하는 단계;를 포함하는 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
forming a graphene thin film including two or more graphene layers on a substrate; and
Forming a transition metal chalcogen compound on the graphene thin film from a transition metal precursor and a chalcogen precursor using atomic layer deposition to form a transition metal chalcogen compound thin film; Preparation of a transition metal chalcogen compound comprising Way.
상기 그래핀 박막은 화학기상증착법으로 상기 기판 상에 형성되는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The graphene thin film is a method for producing a transition metal chalcogen compound that is formed on the substrate by chemical vapor deposition.
상기 그래핀 박막은 2 이상 10 이하의 그래핀 층을 포함하는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The graphene thin film is a method for producing a transition metal chalcogen compound comprising 2 or more and 10 or less graphene layers.
상기 그래핀 박막의 두께는 0.3 nm 이상 5 nm 이하인 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The thickness of the graphene thin film is 0.3 nm or more and 5 nm or less. Method for producing a transition metal chalcogen compound.
상기 전이금속 전구체는 구리(Cu), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 텔루륨(Te), 하프늄(Hf), 탄탈륨(Ta), 레늄(Re), 코발트(Co), 니켈(Ni), 로듐(Rh), 팔라듐(Pd), 이리듐(Ir), 테크네튬(Tc), 아연(Zn), 주석(Sn) 및 백금(Pt) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The transition metal precursor is copper (Cu), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti), vanadium (V), zirconium (Zr), niobium (Nb), tellurium (Te), hafnium (Hf) , tantalum (Ta), rhenium (Re), cobalt (Co), nickel (Ni), rhodium (Rh), palladium (Pd), iridium (Ir), technetium (Tc), zinc (Zn), tin (Sn) And platinum (Pt) method for producing a transition metal chalcogen compound comprising at least one.
상기 칼코겐 전구체는 황(S), 셀레늄(Se) 및 텔루륨(Te) 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The chalcogen precursor is a method of producing a transition metal chalcogen compound comprising at least one of sulfur (S), selenium (Se), and tellurium (Te).
상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은 1 이상 15 이하의 전이금속 칼코겐 화합물 층을 포함하는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The transition metal chalcogen compound thin film is a method of producing a transition metal chalcogen compound comprising one or more of one or more and 15 or less transition metal chalcogen compound layer.
상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막의 두께는 1.5 nm 이상 30 nm 이하인 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The thickness of the transition metal chalcogen compound thin film is 1.5 nm or more and 30 nm or less.
상기 그래핀 박막 상에서, 상기 전이금속 칼코겐 화합물은 단결정으로 성장하는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
The method of claim 1,
On the graphene thin film, the transition metal chalcogen compound is a method for producing a transition metal chalcogen compound to grow as a single crystal.
상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은,
전이금속 칼코켄 화합물로 이루어진 복수의 나노플레이트를 포함하고,
상기 복수의 나노플레이트의 전이금속 칼코겐 화합물의 성장 방향은 서로 동일하거나 상이한 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The transition metal chalcogen compound thin film,
It includes a plurality of nanoplates made of a transition metal chalcogenide compound,
The growth direction of the transition metal chalcogen compound of the plurality of nanoplates is the same or different from each other, the method for producing a transition metal chalcogen compound.
상기 전이금속 칼코겐 화합물 박막은,
상기 전이금속 칼코겐 화합물로 이루어진 삼각형의 나노플레이트를 포함하는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
The transition metal chalcogen compound thin film,
A method for producing a transition metal chalcogen compound comprising a triangular nanoplate made of the transition metal chalcogen compound.
상기 그래핀 층의 표면을 산화시키는 단계를 더 포함하는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법.
According to claim 1,
Method for producing a transition metal chalcogen compound further comprising the step of oxidizing the surface of the graphene layer.
상기 전이금속 칼코겐 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 것인 전이금속 칼코겐 화합물의 제조 방법:
[화학식 1]
MxXy
상기 화학식에서 M은 전이금속이고, X는 칼코겐 원소이고, x:y는 1:1 내지 2:1이다.According to claim 1,
The transition metal chalcogen compound is a method for preparing a transition metal chalcogen compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
M x x y
In the above formula, M is a transition metal, X is a chalcogen element, and x:y is 1:1 to 2:1.
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KR1020210030224A KR20220126076A (en) | 2021-03-08 | 2021-03-08 | Method for manufacturing transition metal dichalcogenide |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102631565B1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-02-01 | 서울대학교산학협력단 | Method of hypotaxy using 2d materials for forming crystalline thin films |
-
2021
- 2021-03-08 KR KR1020210030224A patent/KR20220126076A/en unknown
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