CVD 방법에 의한 그래핀 결정 합성

전문가 제언

○ 그래핀(graphene)은 2차원 벌집모양의 탄소배열을 한 결정으로 단일원자층 두께이다. 그래핀이 3차원으로 쌓이면 흑연, 1차원으로 말면 탄소나노튜브, 공 모양이 되면 0차원 풀러렌이 되고, Si의 100배 전자이동도를 갖고 구리보다 100배의 많은 전류를 흐르게 할 수 있어 각종 센서와 메모리 등 기능성 소자에 응용할 수 있으며 2004년에 처음 얻은 꿈의 신소재이다.

 

○ 그래핀 제조법은 1) 흑연결정으로부터 박리(exfoliation)에 의해 얻는 방법과, 2) 고온에서 탄소가스를 잘 흡착하는 전이금속(Ni, Cu 등) 촉매층 위에 탄소를 증착시켜 그래핀 결정을 합성하는 CVD(화학증기증착) 방법이 있다. 이 논문에서는 상압(ambient pressure, AP)하에서 CVD 방법(AP-CVD)과 탄소원으로서 고체 폐플라스틱을 사용하여 큰(1mm∼1cm) 고품질 그래핀 단결정을 합성한 결과를 기술하였다.

 

○ 그래핀 결정 성장은 폐플라스틱의 용해에서 발생하는 분해된 폴리머 성분의 공급률 제어에 관계되어, 광학현미경과 SEM 영상에 의하면 이 공급률이 적을 때는 6각형, 공급률이 클 때는 둥근모양의 단결정 그래핀이 합성되었다. 합성한 그래핀의 라만스페트럼은 6각형과 둥근모양의 그래핀 결정이 우수한 품질임을 확인했으며, 분해된 폴리머 성분의 공급률을 높게 함에 따라 그래핀 결정의 2중, 다중층의 핵형성이 관측되었다.

 

○ 이 논문의 특징은 고체 폐플라스틱을 탄소원으로 사용하여 AP-CVD 방법으로 부가가치가 높은 고품질 그래핀 결정을 합성했다는 데 큰 의의가 있다고 본다.

 

○ Engineering Village에 들어가 Compendex에서 2001~2014년 기간의 ‘graphene growth'를 검색한 결과 국제학술지에 게재된 그래핀 성장 관련 논문은 미국이 794건으로 1위이고, 중국 2위(775건), 일본 3위(334건), 한국 4위(297건), 독일 5위(193건)인 것으로 보아 한국은 그래핀 관련연구에서 세계적 수준임을 알 수 있다. 국내에서는 서울대, 성균관대, KAIST, 고려대, 연세대, 세종대 등에서 그래핀 성장연구를 하고 있다.

저자

Subash Sharma, Golap Kalita, Ryo Hirano, Sachin M. Shinde, Remi Papon and etal.

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

재료

연도

2014

권(호)

72()

잡지명

Carbon

과학기술
표준분류

재료

페이지

66~73

분석자

이*희

분석물

• CVD 방법에 의한 그래핀 결정 합성.pdf [316,217 byte]

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