KR20230148534A - 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 사탕수수(Saccharum officinarum)을 사용하여 NPG를 합성하고, NPG 재료를 기반으로 한 고성능 저항성 스위칭 메모리에 관한 것이다.
본 발명에 따른 장치는 NPG의 높은 다공성과 제한된 금속 전도성, 높은 반도체 밴드갭을 이용하여 ON/OFF 전류 비율과 메모리 특성이 매우 우수한 효과를 갖는다. 또한, 본 발명의 수평 전극형 메모리 장치는, 기존의 수직 구성인 장치와는 다르게 단순한 재료 전달 및 장치 제조에 이상적인 평면 형상을 기반으로 구축되는 효과가 있다.
본 발명에 따른 장치는 NPG의 높은 다공성과 제한된 금속 전도성, 높은 반도체 밴드갭을 이용하여 ON/OFF 전류 비율과 메모리 특성이 매우 우수한 효과를 갖는다. 또한, 본 발명의 수평 전극형 메모리 장치는, 기존의 수직 구성인 장치와는 다르게 단순한 재료 전달 및 장치 제조에 이상적인 평면 형상을 기반으로 구축되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 바이오매스 나노공극 그래핀(Nanoporous graphene, NPG) 메모리 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 사탕수수(Saccharum officinarum)을 사용하여 NPG를 합성하고, NPG 재료를 기반으로 한 고성능 저항성 스위칭 메모리에 관한 것이다.
최근 3차원 구조 모티프를 갖는 나노다공성 그래핀(NPG)이 새로운 기능성 소재로 제안되었다. 부분적으로 깨진 π-컨쥬게이션으로 인한 NPG의 제어된 반도체성 외에도, NPG의 큰 표면 대 부피 비율과 화학적 기공 가장자리의 기능화 가능성은 광범위한 신흥 분야에서 NPG 재료의 주요 이점으로 보인다. 예를 들어, NPG의 sheet-to-sheet 거리는 효율적인 스위칭에 필요한 큰 밴드 갭을 제공할 수 있는 반면, 증가하는 기공 밀도는 전류를 촉진시킬 수 있다. 소자 측면에서 NPG 기반 전계 효과 트랜지스터(field-effect transistor, FET)는 그래핀 나노리본(graphene nanoribbon, GNR) FET와 유사한 ON/OFF 전류 비율과 전류 레벨을 보였다. 관련 이론적 조사를 통해 NPG의 양자 수송 체제와 상세한 밴드 구조가 밝혀졌다. 또한, 음의 차동 저항을 특징으로 하는 NPG Esaki 다이오드가 실험적으로 시연되었다.
반도체 그래핀 나노구조를 대량으로 제조하는 것은 현대 나노전자공학 및 광전자공학 연구에서 중요한 동기가 된다. 구체적으로, 그래핀의 나노크기 구조적 조작은 의미 있는 에너지 밴드갭을 여는데 있어 그래핀의 고유한 에너지 대칭을 깨는 데 효율적인 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, 원자 규모의 그래핀 초격자(graphene superlattice, GSL)의 체계적인 구조 수정은 양자화된 에너지 상태와 현장 전기 조정성을 사용하기 위해 도입되었다. GNRs은 강한 구조 의존적 수송 체제를 보여주었다. 그래핀 양자점(graphene quantum dot, GQD) 또한 그래핀 층의 수와 층당 원자 수에 직접적으로 민감한 밴드 갭을 나타내었다. 다른 2차원(2D) 재료와 혼성화된 그래핀 헤테로구조는 균일한 재료로는 쉽게 얻을 수 없는 흥미로운 물리적, 화학적, 전기적 특성을 나타낸다.
그러나, 나노물질 기반 메모리 기술이 기존 전자제품과 새로운 신흥 뉴로모픽(neuromorphic) 컴퓨팅 시스템 모두에 미치는 영향이 급속히 증가하고 있음에도 불구하고, 메모리 디바이스와 시스템에 NPG를 적용하기 위한 노력이 부족한 문제점이 있다.
Biomass-derived porous graphene for electrochemical sensing of dopamine, Faisal Mahmood 등 3명
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 다목적 NPG를 준비하고, NPG를 활성 채널 매체로 통합하는 고성능 저항성 스위칭 메모리를 시연하기 위한 환경 친화적인 화학적 방법을 제안한다. 간단한 2단자 NPG 메모리 셀은 높은 ON/OFF 전류 비율과 경쟁적으로 낮은 작동 전압으로 제어 가능한 길이-종속(length-dependent) 임계값-스위칭(threshold-switching) 특성을 나타낸다. 그 다음, 다양한 재료 특성화 및 장치 측정 데이터에 대한 주의 깊은 해석을 기반으로 관찰된 메모리 현상을 지시하는 상세한 물리적 메커니즘이 제안된다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리 및 그의 제조방법으로, (1) Au 필름을 웨이퍼에 증착하고 웨이퍼를 패턴화 하는 단계; (2) 상기 웨이퍼를 아세톤에 넣어 금속 잔류물을 제거하는 단계; 및 (3) PDMS(polydimethylsiloxane) 스탬프로 NPG(nanoporous graphene)를 픽업하여 상기 Au 필름 사이에 활성 영역으로 전사하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (1) 단계의 웨이퍼는 이산화규소(SiO2)와 실리콘을 포함할 수 있다.
상기 (2) 단계의 금속 잔류물은 전극 패턴의 잔유물인 Au 를 포함할 수 있다.
상기 (3) 단계의 NPG는, (1) 바이오폐기물(bio-waste)을 준비하는 단계; (2) 상기 바이오폐기물을 탈이온수로 헹군 후 110 내지 130℃에서 건조시킨 후 분쇄하여 분말로 만드는 단계; (3) 상기 분말을 구리(II) 아세테이트 일수화물(copper(II) acetate monohydrate)과 수산화칼륨(KOH)이 혼합되어 있는 용액과 교반 및 혼합하는 단계; (4) 상기 (3) 단계에서 제조된 혼합물을 100 내지 120℃에서 건조시킨후 진공로로 옮기는 단계; (5) 700 내지 950℃에서 60 내지 80분 동안 가열한 후 냉각 사이클을 수행하는 단계; (6) 불순물을 제거한 후 제조된 물질을 여과하는 단계; (7) 증류수로 세척하여 중화시키는 단계; 및 (8) 90 내지 110℃에서 40 내지 60 시간 동안 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 (1) 단계의 바이오폐기물은, 버개스(bagasse)인 것일 수 있다.
상기 (3) 단계의 구리(II) 아세테이트 일수화물과 수산화칼륨은 2:10 내지 2:15 중량비일 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명의 장치는 NPG의 높은 다공성과 제한된 금속 전도성, 높은 반도체 밴드갭을 이용하여 ON/OFF 전류 비율과 메모리 특성이 매우 우수한 효과를 갖는다. 또한, 본 발명의 수평 전극형 메모리 장치는, 기존의 수직 구성인 장치와는 다르게 단순한 재료 전달 및 장치 제조에 이상적인 평면 형상을 기반으로 구축되는 효과가 있다.
도 1은 폐기물 버개스-기반(bagasse-based) NPG를 합성하는 단계와 메모리 장치 제조 단계를 나타낸 것이다.
도 2(a)는 NPG 메모리 장치의 구조, 도 2(b)는 Au/NPG/Au 장치의 가장 윗부분을 광학 현미경으로 촬영한 이미지, 도 2(c)는 3D 계층적(hierarchical) 형태를 보여주는 NPG의 SEM 이미지 및 도 2(d)는 나노기공을 형성하는 것을 직접적으로 보여주는 NPG의 HR-TEM 이미지이다.
도 3(a)는 NPG의 라만 스펙트럼, 도 3(b)는 NPG/Au/SiO2/Si 구조에서 측정한 XRD 데이터, 도 3(c)는 순수 NPG 샘플의 XPS 특성, 도 3(d)는 BET 분석으로부터 얻어진 바이오매스 NPG의 기공 사이즈를 측정한 그래프이다.
도 4(a)는 NPG 메모리 장치로부터 측정된 세미-로그(semi-log) I-V 곡선, 도 4(b)는 이중-로그(double-log) 플롯과 직선 플롯, 도 4(c)는 채널 길이 L이 증가함에 따라 I-V 곡선이 증가하는 것을 나타낸 그래프, 도 4(d)는 VTH와 ION/IOFF의 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 NPG 메모리 장치에서 고성능 저항 스위칭의 메커니즘을 나타낸 것이다. 도 5(a)는 OFF 상태일 때, 도 5(b)는 ON 상태일 때, 도 5(c)는 Au/NPG/Au 장치의 에너지 다이어그램이다.
도 2(a)는 NPG 메모리 장치의 구조, 도 2(b)는 Au/NPG/Au 장치의 가장 윗부분을 광학 현미경으로 촬영한 이미지, 도 2(c)는 3D 계층적(hierarchical) 형태를 보여주는 NPG의 SEM 이미지 및 도 2(d)는 나노기공을 형성하는 것을 직접적으로 보여주는 NPG의 HR-TEM 이미지이다.
도 3(a)는 NPG의 라만 스펙트럼, 도 3(b)는 NPG/Au/SiO2/Si 구조에서 측정한 XRD 데이터, 도 3(c)는 순수 NPG 샘플의 XPS 특성, 도 3(d)는 BET 분석으로부터 얻어진 바이오매스 NPG의 기공 사이즈를 측정한 그래프이다.
도 4(a)는 NPG 메모리 장치로부터 측정된 세미-로그(semi-log) I-V 곡선, 도 4(b)는 이중-로그(double-log) 플롯과 직선 플롯, 도 4(c)는 채널 길이 L이 증가함에 따라 I-V 곡선이 증가하는 것을 나타낸 그래프, 도 4(d)는 VTH와 ION/IOFF의 의존성을 나타낸 그래프이다.
도 5는 NPG 메모리 장치에서 고성능 저항 스위칭의 메커니즘을 나타낸 것이다. 도 5(a)는 OFF 상태일 때, 도 5(b)는 ON 상태일 때, 도 5(c)는 Au/NPG/Au 장치의 에너지 다이어그램이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명에서는 출발 물질로 사탕수수(Saccharum officinarum)를 사용하여 NPG를 합성하였다.
도 1은 폐기물 버개스-기반 NPG를 합성하는 단계와 메모리 장치 제조 단계를 나타낸 것이다. 먼저, 사탕수수 식물(saccharum plant)을 기계적으로 분쇄하여 버개스 파우더를 만든다. 여기에 KOH 및 Cu 촉매를 혼합한다(a). 이후 70℃ 온도에서 혼합한다(b). 이후 건조시켜 중간 탄소 혼합물을 만든다(c). 아르곤(Ar) 분위기에서 고온(700℃)에서 소성하여(d), 고순도 NPG를 대량으로 간단히 생산할 수 있다(e). NPG 합성 이후, 메모리 장치를 제조하기 위해 건식 전사 기술(dry transfer technique)을 사용한다. 합성된 NPG를 PDMS에 옮긴 후(f), 전극으로 이동시킨다(g). NPG 메모리 장치는 전기 프로브 스테이션에서 분석된다(h).
절연 기판에 Au/NPG/Au 구조를 구현하여 측면 2단자 소자 구성으로 PG 기반 메모리를 제작하였다. 도 2(a)는 NPG 메모리 장치의 구조, 도 2(b)는 Au/NPG/Au 장치의 가장 윗부분을 광학 현미경으로 촬영한 것이다. 구조적 관점에서 합성된 고체 상태 물질은 다양한 전자 및 촉매 응용 분야에 유용할 수 있는 고도의 3D 및 계층적(hierarchical) 특성을 특징으로 하는 것으로 나타났다. 도 2(c)는 3D 계층적(hierarchical) 형태를 보여주는 NPG의 SEM 이미지이다. 예를 들어, 도 2(c)의 SEM 이미지는 갭 개방에 기여해야 하는 장거리 시트 연속성의 광범위한 파열의 증거를 제공한다.
보다 나노 수준의 분석을 위해, NPG 플레이크의 고해상도 투과 전자 현미경(HR-TEM) 이미지를 촬영하였다. 도 2(d)는 나노기공을 형성하는 것을 직접적으로 보여주는 NPG의 HR-TEM 이미지이다. 도 2(d)는 대략 몇 나노미터에서 수십 나노미터 범위의 추정 크기를 가진 조밀하게 채워진 나노기공을 포함하는 로컬 평면 영역의 존재를 명확하게 보여준다.
기존의 방법과는 다른 NPG 합성을 고려할 때, 다른 그래핀 나노구조에 대해 보고된 것과 다를 수 있는 기본 재료 특성을 직접 조사할 필요성이 있다. 따라서, 본 발명은 바이오매스 NPG의 고유한 특성을 밝히기 위해 다양한 조성, 결정학 및 표면 분석 도구를 사용하였다. 도 3(a)에서 볼 수 있듯이, NPG의 라만 스펙트럼은 세 개의 우세한 피크를 나타낸다. D 피크는 1340 cm-1에 있고, sp 2 구조의 장애, 결함, 다공성 및 이 물질에 존재하는 구조적 불완전성에 기인한다. 벌집 모양의 탄소 배열은 1591 cm-1에서 G 피크 모양을 나타낸다. 2690 cm-1의 피크는 2차원 그래핀 구조의 형성을 나타낸다. 도 3(b)는 NPG의 X선 회절(XRD) 패턴을 보여준다. 여기에서 약 26.9°의 강한 피크는 결정질 그래핀의 (002) 평면에서 나온 것이고, 약 42.8°의 약한 피크는 (100) 평면의 반사에 해당한다. (002) 피크는 전체 3D 배열에서 개별 그래핀 층의 지배적인 방향에 기인하는 반면, (100) 피크는 탄소 고리의 국부적 응축에서 기인한다고 추론된다. 이러한 피크의 폭과 강도에 대한 추가 분석은, NPG에서 3~8개의 잘 정렬된 영역에서 적층된 그래핀 층의 평균 수를 제공하였다.
준비된 NPG 필름의 X선 광전자 방출 분광법(XPS) 측정은 메모리 메커니즘의 핵심 요소로 간주되는 산소 함유 작용기의 존재를 보여준다. 도 3(c)에서 볼 수 있듯이, 286.5, 288.4 및 289.3 eV의 피크는 각각 C-O, C=O 및 O=C-O에서 비롯된다. 또한 일함수(work-function)가 낮은 금속이 있는 산화 그래핀(graphene oxide, GO) 접합과 달리, XPS 데이터에서 Au-O 결합의 흔적이 발견되지 않았기 때문에, Al, Ag 또는 Cu 접점이 있는 장치와 주로 관련이 있는 전극 산화를 기반으로 한 물리적 메커니즘을 배제할 수 있다. NPG 필름은 BET(Brunauer-Emmett-Teller) 방법으로 특징지어졌다. 이 방법은 기공 크기의 모델 기반 추정을 위해 흡착된 N2 분자의 상대 기체 압력에 대한 측정된 값에 의존한다. 측정 결과, NPG의 비표면적(specific surface area, SSA)이 2,750 m2/g을 초과하는 것으로 나타났고, 0.4-1의 상대 압력 범위에서 최소 흡착 변화가 관찰되었으며, 무시할 수 있을 정도의 히스테리시스(hysteresis)로 샘플의 높은 다공성을 나타낸다. 본 발명에서는 이러한 높은 SSA가 식물 원료의 고유한 셀룰로오스 구조를 반영하는 것으로 추론하였다. BET 분석에서 얻은 NPG 기공 크기 분포는, 도 3(d)에 나와 있다. 이 결과는 수 나노미터에서 수십 나노미터 이상까지 크기가 다양한 기공의 계층적 분포를 나타낸다. 데이터를 통합하여 구한 평균 기공의 크기는 ~2.3 cm3/g의 총 기공 부피와 함께 ~2.5 nm로 추정된다.
실시예 1. NPG 재료 합성
NPG는 상업적으로 이용 가능한 버개스 원료로부터 준비하였다. 이 바이오폐기물을 탈이온수로 헹구고 120℃에서 건조시킨 후 부수어 가루로 만들었다. 소스 분말을 2:12.5의 중량비로 포하된 구리(II) 아세테이트 일수화물 용액 및 KOH와 교반 및 혼합하였다. 혼합물을 110℃에서 건조시키고 진공로로 옮겼다. 이후 700~950℃에서 75분 동안 열 활성화(또는 하소)한 후 냉각 사이클을 수행하였다. HCl을 사용하여 불순물을 제거한 후, 제조된 물질을 여과하고, 증류수로 세척하여 pH 7로 맞춰 중화시켰다. 마지막으로, 100℃에서 48시간 동안 건조하여 NPG를 수득하였다.
실시예 2. 장치 제조
100 nm 두께의 Au 필름을 10-5 m Torr의 기본 압력에서 SiO2/Si 웨이퍼에 진공 증착하고, 전자빔 리소그래피에 의해 다양한 목표 L 값으로 미세 패턴화하였다. 금속 잔류물을 제거하기 위해, 기판-전극 샘플을 아세톤에 하루 동안 넣어놓았다. NPG 플레이크는 탄력 PDMS(polydimethylsiloxane) 스탬프로 픽업하여 한 쌍의 Au 필름 전극 사이에 정의된 활성 영역으로 전사되었다.
도 2(a)에 묘사된 측면 Au/NPG/Au 2단자 장치 구성에서 바이오매스 NPG를 활성 채널로 통합하는 전기 메모리를 성공적으로 제작하였다. 도 4(a)는 채널의 길이(L)가 100 μm인 NPG 장치에서 측정된 세미-로그 플롯(semi-log plot) 전류-전압(I-V) 곡선을 보여준다. 전반적으로 히스테리시스가 매우 큰 순환 I-V 특성은, NPG의 고저항 상태(HRS 또는 OFF 상태)에서 저저항 상태(LRS 또는 ON 상태)로의 효율적인 전환에서 비롯된다. 장치는 ~4.9 V의 임계 전압(threshold voltage, VTH)에서 발생한다. 여기서 106을 초과하는 ON/OFF 전류 비율(ION/IOFF)은, NPG 재료의 상당한 갭 개방과 우수한 반도체성의 강력한 증거가 된다. 운송 분석(transport analysis)을 위해, 도 4(b)의 이중-로그 플롯에 동일한 결과를 표시하였다. 정방향 스위프(sweep)(0~5 V) 동안 주입 제한(지수, exponential)에서 트랩-전하-제한 전류(trap-charge-limited current, TCLC)로의 교차가 명확하게 관찰되었다. 대조적으로, 역방향 스위프(5 V에서 0 V)에 대한 전류는 실질적으로 옴(Ohmic)인 것으로 밝혀졌고, 임계값 스위칭에 의해 유도된 전하 수송 동작의 현저한 변화를 나타낸다. 작동 원리에 대한 추가 통찰력을 얻이 위해, 5 개의 다양한 L 값으로 NPG 메모리 세트를 제작하였다. 테스트된 모든 장치의 채널 너비는 20 μm에 최대한 가깝게 유지하였다. 도 4(c)는 측정된 전기적 메모리 특성의 L-의존성을 종합적으로 시각화한 것이다. 특히 흥미로운 기능은 L이 증가할 때, IOFF가 작아지는 반면, ION 전류는 반대 경향을 갖는 것이었다.
각 셀의 VTH 값과 ION/IOFF 비율은 도 4(c)에서 추출되었고, 도 4(d)의 L에 대해 직접 플롯되었다. VTH는 L과 상대적으로 독립적이므로 4.3 V의 평균 VTH(VTH,avg)를 얻을 수 있으며, 이는 자체 작업 메커니즘을 찾는 데에도 사용할 수 있는 특성이다.
도 5는 NPG 메모리 장치의 핵심 메커니즘을 보여준다. 도 3(c)의 XPS 데이터는 산소화된 화학 그룹의 존재를 나타내었지만, 산화 및/또는 필라멘트 전도에 대해 안정적인 Au 접점을 사용하기 때문에 NPG 메모리 원리는 대부분 보고된 GO 메모리의 원리와 근본적으로 다를 수 있다. 또한, NPG는 GO와 비교하여 전환 과정에 영향을 줄 수 있는 카르보닐 및 잔류 작용기가 적다. 이러한 상황에서 NPG의 음전하를 띤 산소 이온은 중요한 역할을 수행할 수 있다. 도 5에서 볼 수 있듯이 이러한 이온은 초기에 하이드록실 또는 카르복실 그룹과 같은 산소 함유 그룹과 함께 전체 채널 영역에 분포되어 있다. 그러나, 전압이 증가하면 이러한 이온은 양극 접합쪽으로 쿨롱 방식으로 끌릴 수 있게 된다. 따라서, 이러한 산소는 Au 표면을 산화시키는 대신 공간 전하 층을 형성하여 밴드 에너지를 국부적으로 변경하고, LRS를 설정하기 위한 효율적인 정공 터널링을 유발하여 정렬된 표면 쌍극자를 형성할 수 있다. 이 독특한 메커니즘은 도 3의 구조 및 분광 분석에 의해 직접 동기가 부여되었고, 도 4 그래프의 전기적 특성을 설명할 수 있다. 특히 L에 대한 VTH의 무시할 수 있는 의존성은 스위칭 메커니즘이 본질적으로 벌크 현상이라기보다는 계면 효과이다. 또한 본 발명의 시스템에서 L이 증가함에 따라, ION/IOFF 비율이 증가하는 것은 더 긴 채널 장치에서 더 많은 산소 함량으로 설명될 수 있으며, 여기서 더 강한 산소 이온 축적으로 인해 장벽 감소 효과가 더 두드러질 수 있다.
본 발명의 장치는 NPG의 높은 다공성과 제한된 금속 전도성의 이점을 ON/OFF 비율 측면에서 성능이 매우 우수한 효과를 갖는다. 또한, 보고되어 있는 대부분의 장치는 수직 구성인 반면, 본 발명의 메모리는 단순한 재료 전달 및 장치 제조에 이상적인 평면 형상을 기반으로 구축되었다. 수직 장치가 일반적으로 작동 전압을 낮추는데 선호되지만, 측면 NPG 장치가 수직 장치에 사용된 전압과 비슷하거나, 더 작은 전압으로 작동된 것을 보여준다.
실험예 1. 구조 확인
SEM 및 HR-TEM 이미지는 각각 Seron AIF 2100 및 F20으로 촬영하였다.
NPG 구조는 Al mega Thermo Nicolet Dispersive Raman 분광계(파장 532 nm, 100 mW의 Nd:YLF 레이저), INEL Equinox 3000을 통한 XRD 및 Al Kα X선 광원, 1486.6 eV를 사용하여 XPS를 측정하여 분석하였다.
제조된 NPG 메모리 장치는 반도체 소스 측정 단위(SMU) Keithley 모델 2400이 장착된 전기 프로브 스테이션을 사용하여 실온 및 주변 공기에서 분석되었다.
이상, 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의해 의하여 정의된다고 할 것이다.
Claims (7)
- (1) Au 필름을 웨이퍼에 증착하고 웨이퍼를 패턴화 하는 단계;
(2) 상기 웨이퍼를 아세톤에 넣어 금속 잔류물을 제거하는 단계; 및
(3) PDMS(polydimethylsiloxane) 스탬프로 바이오매스(biomass)에서 유래된 NPG(nanoporous graphene)를 픽업하여 상기 Au 필름 사이에 활성 영역으로 전사하는 단계;를 포함하는 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (1) 단계의 웨이퍼는 이산화규소(SiO2)와 실리콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (2) 단계의 금속 잔류물은, 전극 패턴의 잔유물인 Au 를 포함하는 것을 특징으로 하는 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 (3) 단계의 NPG는,
(1) 바이오매스를 준비하는 단계;
(2) 상기 바이오매스를 탈이온수로 헹군 후 110 내지 130℃에서 건조시킨 후 분쇄하여 분말로 만드는 단계;
(3) 상기 분말을 구리(II) 아세테이트 일수화물(copper(II) acetate monohydrate)과 수산화칼륨(KOH)이 혼합되어 있는 용액과 교반 및 혼합하는 단계;
(4) 상기 (3) 단계에서 제조된 혼합물을 100 내지 120℃에서 건조시킨후 진공로로 옮기는 단계;
(5) 700 내지 950℃에서 60 내지 80분 동안 가열한 후 냉각 사이클을 수행하는 단계;
(6) 불순물을 제거한 후 제조된 물질을 여과하는 단계;
(7) 증류수로 세척하여 중화시키는 단계; 및
(8) 90 내지 110℃에서 40 내지 60 시간 동안 건조하는 단계;를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 (1) 단계의 바이오폐기물은, 버개스(bagasse)인 것을 특징으로 하는 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 (3) 단계의 구리(II) 아세테이트 일수화물과 수산화칼륨은 2:10 내지 2:15 중량비인 것을 특징으로 하는 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리의 제조방법. - 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 바이오매스 나노공극 그래핀 메모리.
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| Biomass-derived porous graphene for electrochemical sensing of dopamine, Faisal Mahmood 등 3명 |
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