• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.655-655
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• 2013

그래핀은 높은 전자 이동도, 열전도도, 기계적 강도, 유연성 등의 고유한 특성으로 다양한 분야에 응용하기 위한 연구가 수행되고 있으며, 특히 전자 소자에의 적용에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 전자 소자에 적용하기 위해서는 성장 및 물성에 관한 규명, 응용 소자에 따른 특성 평가가 필요하다. 이러한 소자 특성은 그래핀 물성에 의한 영향이 기본적이지만 에칭, 전사 등의 공정 중 발생하는 오염, 표면 특성, 잔여물 등에 의한 물성 변화 또한 분석 및 제어에 관한 연구가 필요하다. 열화학증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용한 그래핀 합성은 구리 기판을 사용하며, 합성된 그래핀의 에칭, 박리 및 전사 공정이 있다. 이러한 공정 중 발생하는 오염 입자가 그래핀 표면에 흡착되거나, 제거되지 않은 PMMA 잔여물이 그래핀의 특성에 영향을 미치게 된다. 따라서 본 연구에서는 $CO_2$ 클러스터의 표면 충돌을 이용하여 이러한 오염 물질 및 잔여물을 제거하고 그래핀 표면을 평탄화하는 것에 관한 연구를 수행하였다. 가스 클러스터란 작동기체의 분자가 수십에서 수백 개 뭉쳐 있는 형태를 뜻하며 이렇게 형성된 클러스터는 수 nm 크기를 형성하게 된다. 그리고 짧은 시간의 응축에 의해 수십 nm 크기 까지 성장 하게 된다. 클러스터를 이용한 표면 처리는 충돌에 의한 제거에 기반 한다. 따라서 생성 및 가속되는 클러스터로부터 대상으로 전달되는 운동량의 정도가 세정 특성에 영향을 미치며 이는 생성되는 클러스터의 크기에 종속적이다. 생성 클러스터의 크기 분포는 분사거리, 유량, 분사 각도, 노즐 냉각 온도 등의 변수에 관한 함수이다. 본 연구에서는 이러한 변수들을 제어하여 클러스터를 이용한 그래핀 표면 처리 실험을 수행하였다. 평가는 클러스터 표면 처리 전과 후의 특성 비교에 기반 하였으며, 광학 현미경을 이용한 표면 형상 측정, 라만분광 분석, AFM을 이용한 표면 조도 측정, 그래핀 면저항 측정 결과를 비교하였다. 평가 결과를 통하여 표면 처리를 하지 않은 그래핀에 비하여 면저항과 표면 조도가 낮아지는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 클러스터 세정은 300 mm 웨이퍼 크기 이상의 대면적을 짧은 시간에 건식으로 세정할 수 있다는 장점이 있어 향후 최적화를 통해 그래핀 양산 시 특성 향상을 위한 후처리 방법으로 사용될 수 있음을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2013.05a
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• pp.67-67
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• 2013

그래핀과 탄소나노튜브와 같은 탄소나노재료는 우수한 물성으로 인하여 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예측되고 있으며, 더욱이 이러한 특성은 구조변형, 화학적 도핑뿐만 아니라 표면처리를 통해서 제어가 가능하다고 알려져 있다. 본 연구에서는 기존의 진공 공정이 아닌 상온 상압 환경에서 그래핀과 탄소나노튜브를 효율적으로 표면 처리하기 위하여 대기압 플라즈마장치를 제작하였고, 질소플라즈마를 이용하여 그래핀과 탄소나노튜브의 표면을 처리하였다. 대표적인 결과로는 소수성이었던 그래핀 및 탄소나노튜브의 표면을 친수성으로 개질하였으며, 플라즈마 처리에 의한 결함을 최소화시킬 수 있는 최적의 표면처리 조건을 도출하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.183-184
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• 2012

플라즈마 처리에 따른 그래핀의 결함발생 연구에 대해 보고한다. 본 연구에 적용된 그래핀은 그라파이트에서 박리된 그래핀 (Exfoliated graphene: EG)과 CVD 방법으로 합성된 그래핀(CVD-G)이다. 본 연구에서는 플라즈마에 처리조건에 따른 CVD-G와 EG 간의 차이점에 대해 실험적 분석 및 이론적 해석을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.93.1-93.1
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• 2018

그래핀 에어로겔은 우수한 전기 열 전도도, 기계적 특성, 넓은 표면적으로 베터리, 약물방출 등 다양한 분야에서 많은 연구가 진행되고 있다. 특히, 그래핀 에어로겔은 친수성, 생체안전성, 삼차원구조의 특성으로 우수한 약물방출형 임플란트 소재로의 활용이 기대된다. 본 연구에서는 그래핀 산화물의 수열처리를 통해 그래핀 하이드로겔 형성 후, 저온건조와 동결건조를 이용하여 그래핀 에어로겔을 제조하였다. 그래핀 산화물과 그래핀 에어로겔의 특징들을 XRD, SEM, XPS, Raman등을 통해 확인하였으며, 그래핀 에어로겔에서 건조방법과 건조시간에 따른 기계적 강도, 기공구조의 제어가능성을 BET, SEM등의 분석을 통해 확인하였다. 이러한 기공구조 제어를 통해 약물방출 특성을 측정하였으며, 인체 삽입형 임플란트로서의 활용 가능성을 확인할 수 있었다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.31 no.1
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• pp.25-29
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• 2020

In this study, a polymer/graphene hybrid composite was prepared by a simple roll-method and a simple sensor was produced by a convenient surface engineering procedure. The sensor performance was examined and the effect of graphene content on the sensing behavior was monitored. A polymer (polydimethylsiloxane, PDMS) paste containing graphene powder was prepared by a three-roll apparatus and polymer/graphene hybrid composite was produced by a two-roll technique. The sensing medium, cyclodextrin (CD) was introduced by a convenient bio-conjugation method. The efficacy of surface modification was confirmed by FT-IR spectroscopy and the ohmic relation was observed on composite surfaces. An analyte (e.g., methyl paraben, MePRB) at a 10 nM concnetration could be detected. When the graphene loading was low, the sensor performance was relatively poor. This was attributed to the absence of graphene alignments, which were observed for the composites having a high graphene loading. This indicates that the sensor performance was influenced by physical alignments of the filler. This article can provide important information for future research on developing sensing devices.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.05a
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• pp.214-214
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• 2012

화학기상증착법을 통해 대면적 합성이 가능해진 그래핀의 개발로 인해 그래핀에 관한 연구가 활발히 진행되었다. 특히, 플라즈마 처리에 관한 연구를 통해 그래핀의 도핑이 가능하다는 것이 밝혀졌고 이는 곧 그래핀 내의 전하 농도를 변화시킬 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 Van der Pauw 방법을 통해 플라즈마 처리에 따른 그래핀 내의 전하 농도와 면저항을 측정하고 이를 통해 이동도를 계산하는 실험을 진행하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2012.11a
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• pp.181-182
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• 2012

본 연구에서는 반도체 기술의 핵심으로 알려있는 플라즈마 표면 처리 공정을 이용하여 인위적으로 그래핀과 기능기 반응을 통한 도핑효과를 일으켜, 전계효과(Electric Field Effect)를 인가하였을 때 그래핀 내에서 발생하는 Electron & Hole carrier 들의 accumulation & Depletion 효과에 의한 Charge Density 변화를 Graphene Field Effect Transistors (GFETs) 소자의 전기적 특성 변화를 확인하였다. 특히, 그래핀 내 Conduction of electron을 높이기 위하여, $N_2+H_2$ 가스 조합을 플라즈마 방전가스로 사용하였으며, Optical Emission Spectroscopy (OES) 및 Langmuir-probe 측정을 통하여 합성가스의 ICP 방전 상태 및 효과를 예측하였다.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.32 no.2
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• pp.232-239
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• 2015

In this paper, we study the dry transfer technology utilizing PDMS (Polydimethylsiloxane) stamp of a large single-layer graphene grown on Cu-foil as catalytic metal by using Chemical Vapor Deposition (CVD). By changing the surface property of the target substrate through $UV/O_3$ treatment, we can transfer the graphene on the target substrate while minimizing mechanical damages of graphene layer. Multi-layer (1~4 layers) graphene was stacked on $SiO_2/Si$ wafer successfully by repeating thetransfer method/process and then optical transmittance and sheet resistance of graphene layers have been measured as a quality assessment.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.282-282
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• 2013

그래핀(Graphene)은 열 전도도가 높고 전자 이동도(200 000 cm2V-1s-1)가 우수한 전기적 특성을 가지고 있어 차세대 전자재료로써 유망한 후보로 간주되어 왔다. 최근에는 아크 방출(Arc discharge method), 화학적 기상 증착법(Chemical vapor deposition; CVD), 이온-조사법(Ion-irradiation) 등을 이용한 이종원자(Hetero atom)도핑과 화학적 처리를 이용한 기능화(Functionalization)등의 방법으로 그래핀의 전도도를 향상시킬 수 있었다. 그러나 이러한 방법들은 기판의 표면을 거칠게 하며, 그래핀에 많은 결함들이 발생한다는 단점이 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 자가 조립 단층막법(Self-Assembled Monolayers; SAMs)을 이용하여 기판을 기능화한 후 그 위에 그래핀을 전사하면, 자가 조립 단층막의 기능기에 따라 그래핀의 일함수를 조절 가능하고 운반자 농도나 도핑 유형을 변화시켜 소자의 전기적 특성을 최적화 할 수 있다 [1-3]. 본 연구에서는 PET(polyethylene terephthalate) 기판에 SAMs를 이용하여 유연하고 투명한 그래핀 전극을 제작하였다. 자외선 오존처리 (UV ozone treatment)를 이용하여 PET 기판 표면 위에 하이드록실 기(Hydroxyl group; -OH)를 기능화 화였고 이를 접촉각 측정(Contact angle measurement)을 통해 확인하였다. 또한 3-Aminopropyltriethoxysilane(APTES)와 톨루엔 (toluene)을 이용하여 PET 기판 표면 위의 하이드록실 기 위에 아민 기(Amine group; -NH2)를 기능화 하였고 이를 X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy: XPS)으로 분석하였다. 이렇게 만들어진 PET기판 표면 위에 화학적 기상 증착법을 이용하여 합성한 대면적의 균일한 그래핀을 전사하였다. NH2그룹에 의해 그래핀에 도핑 효과가 나타난 것을 라만 분광법(Raman spectroscopy)과 전류-전압 특성곡선(I-V characteristic curve)을 이용하여 확인하였다. 본 연구 결과는 유연하고 투명한 기판 위에 안정적이면서 패턴이 가능하기 때문에 그래핀을 기반으로 하는 반도체 소자에 적용 가능할 것이라 예상된다.

• Composites Research
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• v.28 no.3
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• pp.130-135
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• 2015

This study investigates the property of graphene filled polymer nanocomposites in LEO(Low Earth orbit) environment conditions. In order to improve compatibility with polymer matrices and resistance of carbon material against AO(Atomic oxygen) attack, silanization of graphene oxide with organosilane was carried out. The corresponding moieties were characterized through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Graphene oxide filled nanocomposites were prepared using solution based processing methods. The sets of specimen series were tested in an accelerated LEO simulated space environment facility. Graphene oxide and silane treated graphene oxide reinforced nanocomposites were compared with neat epoxy. The comparison revealed that the silane treated graphene filled polymer composite shows inherent resistance against atomic oxygen attack while the lack of silane treatment resulted in a reduction in performance.