• 한국융합학회논문지
• /
• 제11권7호
• /
• pp.157-162
• /
• 2020

최근 레이저를 이용하여 환원된 친환경 그래핀 패턴 기술(Laser Induced Graphene, LIG)은 간단하고 효율적으로 원하는 형태로 다양한 기판 위에 패터닝하는 것이 가능하여 신축 유연 전자 소자, 박막 형태의 에너지 저장 소자 등과 같이 새로운 친환경 전자 소자 제작에 많이 활용되고 있다. 이러한 그래핀 패턴 구조를 이용한 전자 소자의 성능과 효용성을 높이기 위해서는 그래핀 고유의 2차원 특성을 유지하면서 가능한 최소한의 선폭을 구현할 수 있는 최적화된 레이저 패터닝 조건에 대한 연구가 필수적이다. 본 논문에서는 최근 레이저 그래핀 패턴 연구에서 많이 사용되는 Ti:sapphire 펨토초 레이저를 이용해서 그래핀 광-열 산화반응을 분석하여 최적화된 그래핀의 최소선폭을 구현하였다. 레이저 에너지의 확산 효과를 최소화하기 위하여 레이저 광강도와 레이저 스캔 속도를 조절하여 최적의 그래핀 특성을 나타내는 패턴을 연구하였으며 18 ㎛의 집속된 빔을 이용하여 최소 30 ㎛의 이차원 그래핀 선폭을 구현하였다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제20권5호
• /
• pp.81-86
• /
• 2019

금속산화물/그래핀 복합체는 고감도 가스센서 및 고용량의 이차전지와 같은 첨단 응용 분야에 활용될 수 있는 유망한 기능성 소재로 알려져 있다. 본 연구에서는 이산화주석($SnO_2$) 나노구조물을 두 영역 전기로 장치를 이용하여 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트 위에 성장시켰다. 대면적의 그래핀 나노시트는 Cu foil 위에 열화학기상증착 장비를 이용하여 메탄가스와 수소가스로 합성하였다. 화학적으로 합성된 그래핀 나노시트는 PMMA를 이용하여 세척된 Si 기판위에 전사시켰고, $SnO_2$ 나노구조물은 그래핀 나노시트 위에 $424^{\circ}C$, 3.1 Torr 조건에서 3시간동안 성장시켰다. 합성된 그래핀의 품질과 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 결정학적 특성을 Raman 분광학으로 확인하였다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물의 표면형상은 전계방출 주사전자현미경으로 조사하였다. 그 결과 합성된 그래핀 나노시트는 이중층 그래핀이었고, 그래핀 위에서 성장된 산화주석은 $SnO_2$ 상을 가지고 있었다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물은 복잡한 표면형상을 나타내었는데, 이것은 Si 기판 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 nano-dots 형태인 것과 비교된다. 그래핀 위에서 성장된 $SnO_2$ 나노구조물이 복잡한 형상을 갖는 것은 그래핀 표면의 기능기의 영향인 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.389-389
• /
• 2011

최근 생체분자 구조 연구가 의료진단, 생명 현상 규명 및 의약품 개발 등 다양한 분야에 응용되고 있으나 대부분의 분석방법이 제한적이어서 새로운 기술 개발의 필요성이 증대하고 있다. 종래의 DNA 등의 생체분자의 분석은 형광염료를 이용한 방법이 주로 이용되었다. 형광염료는 단백질을 포함한 여러 물질들에 대해 반응하지 않기 때문에 분석에 제한이 있으며, 이와 같은 단점을 보완하는 방법으로 SPR (surface plasmon resonance) 분석법이 연구되었다. SPR은 형광염료 분석에 필수적인 레이블링(labeling) 등의 전처리 과정 없이 높은 민감도로 분석이 가능한 장점이 있다. 한편, 그래핀은 뛰어난 전자기적 성질과 기계적 성질 을 가지는 반금속(semimetal)으로, 실험실 규모에서 안정적인 합성이 실현되면서 그 응용 분야에 대한 연구가 활발히 이루어 지고 있다. 그래핀은 큰 표면적 대 부피비를 가지며, 이는 검출물질과의 반응성이 좋아야 하는 센서기술에 있어서 장점으로 작용한다. 특히, 비금속성을 띠는 단층 그래핀을 여러 장 겹치면 금속성을 갖게 되기 때문에 SPR 센서의 금속 필름으로 응용이 가능하다. 본 연구에서는 SPR 현상을 이용하는 광섬유 센서의 감도와 정확도를 증진시키기 위해 광섬유 표면에 그래핀을 적용하였다. 광섬유는 상부 피복과 클래딩을 제거하여 코어를 노출시킨 후, 다층 그래핀 필름을 코팅함으로써 검출부를 구성한다. 그 후, DNA-biotin 용액, DNA-biotin 용액, 그리고 Streptavidin 단백질 복합 용액에 대한 검출기 신호를 분석하였다. 구성된 센서에 각 용액을 1 ${\mu}{\ell}$ 씩 반응시켜 분광계로 파장에 따른 광강도를 측정하는 실험을 수행했으며, 450 nm에서 460 nm 범위의 푸른빛의 광원을 사용하였다. 그래핀 필름의 유무에 따라 확연히 구분되는 경향을 보이는 결과를 얻었고 그래핀 필름이 기존 SPR 센서의 금속박막을 대체 할 수 있음을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.234-234
• /
• 2012

고효율 저전력 고휘도를 장점으로 가지고 있는 OLED의 개선을 위하여 수많은 재료와 기술이 연구되어 왔다. 전기적 손실의 방지를 위하여 다양한 재료가 연구되고 있지만 그 중에서도 가장 각광받는 것은 그래핀이다. 그래핀(graphene)은 탄소원자가 육각형 벌집 모양 배열의 격자구조를 가지는 원자 단층 두께의 물질이다. 그래핀은 에너지와 역격자의 k 벡터가 선형적으로 비례하며 전도띠(conduction band)와 가전자띠(valence band)가 한 점에서 만나는 구조를 가지는 특징으로 인해 매우 빠른 전하 이동도(Mobility)를 가지고 있다. 이와 같은 그래핀의 특성을 이용하여 전극 층으로 이용함으로써 소자 특성의 개선이 가능할 것으로 예상되었다. $1{\times}1$ inch Glass에 ITO 대신에 그래핀을 증착한 후 Spin coater를 사용하여 PEDOT을 각각 1,000 rpm, 2,000 rpm으로 도포 하였다. 그 후 HTL (Hole transport latey), ETL (Electron-transport layer), EML (Emissive layer), EIL (Electron injection layer)를 순차적으로 증착 하여 소자를 제작하였다. 발광층에는 유기물질 Alq3를 사용하여 녹색광을 방출하도록 하였다. Spin coater의 rpm에 따라 전도성 고분자의 두께가 결정이 되는데, rpm이 높을수록 두께가 얇으며, 얇을수록 소비전력 효율이 낮다. 하지만 전류밀도 특성이 균일하지 못한 것을 확인하였다. 휘도 효율 특성은 PEDOT의 두께가 얇을수록 동일한 전압에서 휘도가 낮은것을 확인 하였다. 또한 ITO를 이용한 동일 공정의 OLED와 비교하였을 때 상대적으로 낮은 휘도와 전류 효율특성을 보였지만, 전류밀도는 상대적으로 그래핀이 높은 것으로 확인되었다. 본 연구를 바탕으로 그래핀 소자의 개선이 이루어진다면 더욱 높은 효율과 휘도를 낼 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국전자통신학회논문지
• /
• 제7권6호
• /
• pp.1393-1401
• /
• 2012

본 연구에서는 2008년 MIT의 10대 유망기술로 선정되고, 2009년 KISTEP의 미래유망 10대 기술로 선정된 바 있는 그래핀을 사례로 하여, 선정된 유망기술아이템에 대한 지속적 모니터링의 중요성을 실증적으로 보여준다. 이를 위해 그래핀 분야의 주요 키워드들을 활용하여 해당 연구영역을 매핑하고, 이를 활용하여 해당기술의 성장, 전이, 분화과정을 분석하였다. 특히, 그래핀 연구분야 내에서 바이오센서 클러스터의 변화를 추적하고, 유망성을 예측하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
• /
• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.169-169
• /
• 2013

그래핀은 2차원 물질으로서 전기적, 열적으로 독특한 성질로 인해 주목받고 있으며, 전 세계적으로 많은 연구가 진행 되었다. 그러나 그래핀은 밴드갭이 없을 뿐 아니라 2차원물질로서 표면에 화학적 도핑하는 기술이 정립되지 않아 인해 전기적 소자에 적용하기 어려운 문제가 있었다. 본 연구에서는 질소 유도 결합 플라즈마를 이용하여 대면적의 그래핀을 n형 도핑시키는 연구를 진행하였다. 또한 CVD-그래핀에서의 도핑 메커니즘을 규명하기 위해, AFM, Raman, XPS 에 의한 화학적 분석을 시도하였다. 뿐만 아니라 메탄($CH_4$) 플라즈마를 이용하여 CVD-그래핀의 결함을 탄소로 채워서 결함밀도를 감소시키는 연구도 수행하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.4.2-4.2
• /
• 2011

본 발표에서는 고분자나 탄소나노튜브, 그래핀 등 탄소소재의 분자배열을 다양한 형태로 조절할 수있는 분자조립공정을 통해 비교적 저비용으로 대면적에서 나노구조체를 제작할 수 있는 다양한 기술들을 소개할 것이다. 특히 블록공중합체의 분자조립현상을 기존에 반도체나 디스플레이에 쓰이고 있는 ArF 리소그라피나 I-line 리소그라피와 융합하여 대면적에서 분자조립 나노패턴을 제작할 수 있는 기술들을 소개할 것이다. 또한 탄소나노튜브와 그래핀등 탄소소재를 용액공정이나 촉매나노패턴공정을 통해 3차원적인 다양한 형태로 조직화하는 신기술들도 소개할 것이다.

• 예술인문사회 융합 멀티미디어 논문지
• /
• 제8권1호
• /
• pp.887-894
• /
• 2018

최근 그래핀을 이용한 나노전자소자에 대한 많은 연구들이 다양한 분야에서 활발하게 이루어지고 있다. 본 연구에서는 분자동력학 시뮬레이션 방법을 사용하여 그래핀 나노리본 트렌치 구조를 이용한 풀러렌 분자 셔틀 소자로의 활용 가능성에 대하여 연구하였다. 그래핀 나노리본 트렌치 구조는 그 나노미터 규모의 분자 저장이 가능한 공간을 만들 수 있어, 이 공간을 활용하여 나노전기전자소자를 제작할 수 있는 가능성을 열어준다. 그래핀 나노리본 트렌치로 흡수된 풀러렌 분자는 외부 작용력의 방향에 따라서 그 위치를 그래핀 나노리본 트렌치 내부에서 조정할 수 있게 되기 때문에, 이를 이용하여 그래핀 나노리본 트랜체 내부에서 플러렌의 위치 조정으로 디지털 정보를 저장할 수 있다. 풀러렌 분자가 그래핀 나노리본 트렌치 내부에서 고랑을 따라서 이동과정에서 다양한 운동에너지 역학이 작용되는 것을 살펴보았다. 본 연구에서는 그래핀 나노리본 트렌치에 흡수된 풀러렌 분자는 나노전지전자소자의 오실레이터, 정보저장소자, 센서 등 다양한 첨단 분야에서 활용가능하다는 것을 연구하였다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.218-223
• /
• 2019

높은 CVD 그래핀저항으로 인한 낮은 발열효과를 해결하기 위해 다층으로 그래핀을 적층하여, 저저항의 광학특성이 우수한 투명 면상 발열시스템을 구현하였다. 제작한 CVD 그래핀의 발열필름으로 $300{\times}400{\times}5mm$ 발열체를 제작하고, 효율적인 전력을 구동하기 위해 PWM 제어를 통한 회로를 구성하여 시스템을 구현하였다. 발열체로 사용한 4층의 CVD 그래핀 필름의 평균 면 저항 측정값은 $85.5{\Omega}/sq$이다. 따라서 저 저항의 CVD 그래핀의 구현 방법으로 열전사의 적층의 방법은 타당하다. 발열시험 결과, CVD 그래핀을 이용한 저저항 투명 면상 발열 시스템의 평균 발열상승은 $10^{\circ}C/min$ 이고, 86.44%의 CVD 그래핀 필름의 광투과율을 갖음을 보여준다. 따라서 제시한 발열 시스템은 대형창 유리 및 자동차 발열유리로서 적용가능하다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
• /
• 한국재료학회 2012년도 춘계학술발표대회
• /
• pp.89.1-89.1
• /
• 2012

실리콘 반도체의 Ultra large scale integration (ULSI) 기술 및 소자의 나노스케일화에 따라 배선 금속 물질로 사용하던 알루미늄 보다 낮은 비저항을 가지면서 금속의 전자이동효과에 잘 견딜 수 있는 차세대 배선 물질로서 구리가 큰 주목을 받고 있다. 하지만 구리의 경우, 높은 확산성을 가지기 때문에 열처리 과정에서 구리 실리사이드가 형성되는 등 소자의 신뢰성 및 성능을 감소시키므로, 이를 방지하기 위한 확산 방지막이 필요하다. IC의 배선에서 사용되는 기존의 확산 방지막은 Ta, TaN, TiN, TiW, TaSiN 등으로, 대부분 금속으로 이루어져 있기 때문에 증착 장비를 이용하여 두께를 조절하는 기술, 박막의 질을 최적화 하는 과정이 필요하며, 증착 과정 중에서 불순물이 함께 증착되거나 실리사이드가 형성되는 등의 단점을 가진다. 구리 기반의 배선 물질에서 문제될 수 있는 또 한가지의 이슈는 소자의 나노스케일화에 따른 배선 선폭의 감소로 인하여 확산 방지막 두께 또한 감소되어야 하는 것으로서, 확산 방지막의 두께가 감소함에 따른 방지막의 균일성 감소, 연속성 등이 큰 문제로 작용할 수 있어 이를 해결하기 위한 새로운 기술 또는 새로운 확산 방지막 물질의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 구리/실리콘 구조에서 금속의 실리콘 박막 내로의 확산 및 실리사이드 형성을 방지하기 위하여 그래핀을 확산 보호막으로서 사용하였다. 그래핀은 화학기상증착법을 이용하여 한 겹에서 수 겹으로 성장되었으며, PMMA 물질을 이용하여 실리콘 기판에 전사되었다. 구리/그래핀/실리콘 구조의 샘플을 500 ~ 800도의 온도 범위에서 열처리 하였고, 구리 실리사이드 형성 여부를 XRD로 분석하였다. 또한 TEM 분석을 통해 구리 실리사이드의 형성 모양을 관측하였다.