KR101563231B1 - Nanosheet-inorganic layered porous nanostructure, and preparing method of the same - Google Patents

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KR101563231B1 KR1020140184441A KR20140184441A KR101563231B1 KR 101563231 B1 KR101563231 B1 KR 101563231B1 KR 1020140184441 A KR1020140184441 A KR 1020140184441A KR 20140184441 A KR20140184441 A KR 20140184441A KR 101563231 B1 KR101563231 B1 KR 101563231B1
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이효영
이한림
황도연
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a nanosheet-inorganic layered porous nanostructure, to a method for preparing the nanosheet-inorganic layered porous nanostructure, and to a device including the nanosheet-inorganic layered porous nanostructure. Provided is the nanosheet-inorganic layered porous nanostructure including a nanosheet formed on a base material, and a mesh-shaped inorganic layer formed on the nanosheet.

Description

나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체 및 이의 제조 방법{NANOSHEET-INORGANIC LAYERED POROUS NANOSTRUCTURE, AND PREPARING METHOD OF THE SAME}NANOSHEET-INORGANIC LAYERED POROUS NANOSTRUCTURE, AND PREPARING METHOD OF THE SAME [0001] The present invention relates to a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure,

나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체, 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법, 및 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 포함하는 소자에 관한 것이다.The present invention relates to a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure, a method for producing the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure, and a device including the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure.

그래핀은 탄소가 2차원 평면 상에서 sp2 결합을 이루며 벌집모양으로 배치되어 있는 탄소 동소체로서 구조적·화학적으로 매우 안정하고 실리콘보다 100 배 이상 높은 전하 이동도를 나타내는 것으로 예측되어 왔다. 그 뿐 아니라 강한 기계적 강도 및 무기물이 아닌 탄소 기반의 바이오 친화적 성질을 가진다는 점에서 바이오 관련 소자 시장을 대체할 물질로 크게 기대되고 있다. 특히, 표면적을 증가시켜 소자의 기능을 향상시킬 수 있다는 장점 때문에 3 차원 구조물 형태의 그래핀이 많은 관심을 받고 있다. 그러나, 화학기상증착(CVD)된 대면적의 그래핀을 이용하여 3차원 구조물을 만드는데는 여러가지 어려움이 있다. 특히, 트랜스퍼 과정에서의 잦은 찢어짐과 구겨짐 현상이 나타나 대개의 경우 균일한 형태의 소자 구현이 힘들었다. 이러한 단점을 극복하기 위해 3 차원 구조의 촉매물을 먼저 형성시키고 그 위에 그래핀을 바로 성장시키는 방법이 개발되었으나, 이 경우 또한 촉매 물질을 에칭하는 과정에서 구조체가 쉽게 무너지는 형상이 발생한다.Graphene is a carbon that has sp 2 It has been predicted that it is very stable in terms of structure and chemistry and has a charge mobility of 100 times higher than that of silicon. In addition, it is expected to be a substitute for the bio-related device market because it has a strong mechanical strength and a carbon-based bio-friendly property instead of a mineral. In particular, graphene in the form of a three-dimensional structure has attracted much attention because of its advantage of increasing the surface area and improving the function of the device. However, there are various difficulties in making a three-dimensional structure by using chemical vapor deposition (CVD) large-area graphene. Particularly, in the transfer process, frequent tearing and wrinkling phenomena have appeared, so that it is difficult to realize uniform device in most cases. In order to overcome this disadvantage, a method has been developed in which a three-dimensional catalyst is formed first and graphene is directly grown thereon. In this case, however, the structure easily collapses in the process of etching the catalyst material.

한편, 대한민국 공개특허 제 10-2012-0111400호는 "3 차원 그래핀 구조체, 그의 제조방법 및 전사방법"에 대하여 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2012-0111400 discloses a "three-dimensional graphene structure, a manufacturing method thereof, and a transfer method ".

기존에 보고된 3 차원 그래핀 나노 구조물은 다공성 촉매 물질을 틀로서 CVD 방식을 이용하여 제조된 것이 보고된 바 있다. 이와 같이 틀을 이용하여 스폰지와 같은 형태의 그래핀 나노 구조물을 형성하는 경우 다공성의 크기와 그 분포가 다를 뿐만 아니라 파이-파이 접합(pi-pi conjugation)이 계속적으로 연결되어 있어 광흡수가 많아 검정색으로 보이게 된다. 이에 따른 낮은 투과성은 자외선(UV), 레이저, 또는 적외선(IR)과 같은 광소스를 이용하는 소자의 경우, 소자 효율을 매우 낮게 한다. 종래 기술의 경우 3 차원 구조물 위에 그래핀을 트랜스퍼하는 과정에서 많은 손상이 발생하여 소자 내에서 그래핀이 균일하게 부유되지 못하고 대부분의 찢어지거나 구겨지는 현상이 관찰되는 것으로 보고되고 있다.The previously reported three-dimensional graphene nanostructures have been reported to be fabricated using the CVD method with the porous catalyst material as the framework. When a graphene nanostructure like a sponge is formed by using a mold as described above, the size and distribution of porosity are different and the pi-pi conjugation is continuously connected, . The low permeability thereby results in very low device efficiency for devices using a light source such as ultraviolet (UV), laser, or infrared (IR). In the case of the related art, many damages occur in transferring graphene onto a three-dimensional structure, so that graphene is not uniformly suspended in the device, and most of the tearing or wrinkling phenomenon is observed.

본원의 일 측면은, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure.

본원의 다른 측면은, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법을 제공하고자 한다.Another aspect of the present invention is to provide a method for producing nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructures.

본원의 또 다른 측면은, 본원의 일 측면에 따른 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 포함하는 소자를 제공하고자 한다.Yet another aspect of the present invention is to provide a device comprising the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to one aspect of the present invention.

그러나, 본원이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 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 can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본원의 일 측면은, 기재 상에 형성된 나노시트 및 상기 나노시트에 형성된 메쉬 형상의 무기물 층을 포함하고, 상기 나노시트 및 상기 무기물 층이 교번하여 각각 한 층 이상 적층되어 있는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 제공한다.According to one aspect of the present invention, there is provided a nanosheet-nanocomposite sheet comprising a nanosheet formed on a substrate and a mesh-shaped inorganic material layer formed on the nanosheet, wherein the nanosheet and the inorganic material layer are alternately stacked, Thereby providing an inorganic multilayer porous nanostructure.

본원의 다른 측면은, 기재 상에 나노시트를 형성하고, 상기 나노시트에 메쉬 형상의 무기물 층을 형성하는 것을 포함하며, 상기 나노시트 및 상기 무기물 층을 형성하는 것을 교번하여 각각 한 층 이상 형성하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a nanostructure, comprising forming a nanosheet on a substrate and forming a mesh-shaped inorganic layer on the nanosheet, wherein the nanosheet and the inorganic layer are alternately formed, Wherein the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure is a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure.

본원의 또 다른 측면은, 본원의 일 측면에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 포함하는 소자를 제공한다.Another aspect of the present invention provides an element comprising a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to one aspect of the present disclosure.

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체는 나노시트들 사이사이에 일정한 높이의 메쉬 형상의 무기물 층이 형성됨으로써 균일한 다공성 및 높은 투과도를 가질 수 있다.The nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to an embodiment of the present invention may have a uniform porous property and high permeability by forming a mesh-shaped inorganic layer having a constant height between the nanosheets.

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체는 높은 다공성에 의해 넓은 표면적을 가짐으로써 본원의 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 포함하는 소자의 효율을 높일 수 있다.The nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to one embodiment of the present invention has a large surface area due to high porosity, thereby enhancing the efficiency of the device including the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure of the present invention.

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체는 반도체를 기반으로 하는 트랜지스터, 광학 센서, 발광소자, 광검출기, 광자기 메모리 소자, 광촉매, 평면 디스플레이, 및 태양전지 등과 미래의 투명하고 휘어지는 반도체 기반의 전자소자까지 모든 전자 회로와 전자 장치에 적용될 수 있다.The nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to an exemplary embodiment of the present invention can be used as a transparent nanostructure of a future-generation transparent and inorganic nanostructure, such as a transistor, an optical sensor, a light emitting device, a photodetector, a photomagnetic memory device, a photocatalyst, And can be applied to all electronic circuits and electronic devices, from flexible semiconductor-based electronic devices.

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법 중 메쉬 형상의 무기물 층을 전자빔(e-beam) 증착, 진공증착, 잉크젯 프린팅등의 방식을 이용하여 증착시킴으로써, 다양한 사이즈의 무기물 층 패터닝이 가능하다.In the method of manufacturing a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to an embodiment of the present invention, a mesh-shaped inorganic layer is deposited by using an e-beam deposition, a vacuum deposition, an inkjet printing, or the like, Patterning of the inorganic layer is possible.

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 상기 나노시트는 산화 그래핀(graphene oxide), 환원된 산화 그래핀(reduced grapehene oxide), MoS2, WS2, NiSe2, PtS2, PdTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함함에 따라, 상기 나노구조체는 자성, 초전도성 등의 다양한 성질을 가질 수 있다.The nanosheet of the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to an embodiment of the present invention may include one or more of graphene oxide, reduced grapehene oxide, MoS 2 , WS 2 , NiSe 2 , PtS 2 , PdTe 2 , and combinations thereof, the nanostructure may have various properties such as magnetism, superconductivity, and the like.

도 1은, 본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법을 나타내는 공정도이다.
도 2는, 본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체 모형의 (a) 사시도, (b) 평면도, 및 (c) 측면도이다.
도 3a 및 도 3b는, 본원의 일 실시예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 무기물 층 패턴의 높이를 측정한 결과이다.
도 4a 내지 도 4e는, 본원의 일 실시예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 나노시트인 그래핀 층을 주사전자현미경을 이용하여 관찰한 결과이다.
도 5a 및 도 5e는, 본원의 일 실시예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 광학 현미경 이미지를 나타낸 것이다.
도 6a 내지 도 6d는, 본원의 일 실시예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 주사전자현미경을 이용하여 관찰한 결과이다.
도 7a 및 도 7b는, 본원의 일 실시예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 투과전자현미경을 이용하여 관찰한 결과이다.
도 8은, 본원의 일 실시예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 주사전자현미경 사진 및 길이 방향 프로파일이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a process diagram showing a method for producing a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to an embodiment of the present invention. FIG.
2 is a perspective view, (b) plan, and (c) side view of a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure model according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 3A and 3B show the results of measuring the height of the inorganic layer pattern of the nanosheet-inorganic-laminated porous nanostructure according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 4A through 4E show results of observation of a graphene layer, which is a nanosheet of a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to an embodiment of the present invention, using a scanning electron microscope.
Figures 5A and 5E show optical microscope images of a nanosheet-inorganic stacked porous nanostructure according to one embodiment of the present invention.
6A to 6D are results of observing the nanosheet-inorganic-laminated porous nanostructure according to one embodiment of the present invention using a scanning electron microscope.
FIGS. 7A and 7B show results of observation of a nanosheet-inorganic-laminated porous nanostructure according to an embodiment of the present invention using a transmission electron microscope.
Figure 8 is a scanning electron micrograph and longitudinal profile of a nanosheet-inorganic stacked porous nanostructure according to one embodiment of the invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. It should be understood, however, that the present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In the drawings, the same reference numbers are used throughout the specification to refer to the same or like parts.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. Throughout this specification, when a part is referred to as being "connected" to another part, it is not limited to a case where it is "directly connected" but also includes the case where it is "electrically connected" do.

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 "on " another member, it includes not only when the member is in contact with the other member, but also when there is another member between the two members.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout this specification, when an element is referred to as "including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. The terms "about "," substantially ", etc. used to the extent that they are used throughout the specification are intended to be taken to mean the approximation of the manufacturing and material tolerances inherent in the stated sense, Accurate or absolute numbers are used to help prevent unauthorized exploitation by unauthorized intruders of the referenced disclosure.

본원 명세서 전체에서 사용되는 정도의 용어 "~(하는) 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.The word " step (or step) "or" step "used to the extent that it is used throughout the specification does not mean" step for.

본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합(들)"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.Throughout this specification, the term "combination (s) thereof " included in the expression of the machine form means a mixture or combination of one or more elements selected from the group consisting of the constituents described in the expression of the form of a marker, Quot; means at least one selected from the group consisting of the above-mentioned elements.

본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다. Throughout this specification, the description of "A and / or B" means "A or B, or A and B".

본원 명세서 전체에서, "그래핀"이라는 용어는 복수개의 탄소 원자들이 서로 공유 결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성한 것을 의미하는 것으로서, 상기 공유 결합으로 연결된 탄소 원자들은 기본 반복 단위로서 6 원환을 형성하나, 5 원환 및/또는 7 원환을 더 포함하는 것도 가능하다.Throughout this specification, the term "graphene " means that a plurality of carbon atoms are linked together by a covalent bond to form a polycyclic aromatic molecule, wherein the carbon atoms linked by the covalent bond are 6-membered rings A 5-membered ring, and / or a 7-membered ring.

본원 명세서 전체에서, "산화 그래핀"이라는 용어는 "그래핀 옥사이드 (graphene oxide)"라고도 불리우고, "GO"로 약칭될 수 있다.　 단일층 그래핀 상에 카르복실기, 히드록시기, 또는 에폭시기 등의 산소를 함유하는 작용기가 결합된 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.　 Throughout this specification, the term "oxidized graphene" is also referred to as "graphene oxide" and may be abbreviated as "GO". But it may include, but is not limited to, a structure in which a functional group containing oxygen such as a carboxyl group, a hydroxyl group, or an epoxy group is bonded on a single layer graphene.

본원 명세서 전체에서, "환원된 산화 그래핀"이라는 용어는 환원 과정을 거쳐 산소 비율이 줄어든 그래핀 산화물을 의미하는 것으로서, "rGO"로 약칭될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.
Throughout this specification, the term "reduced oxidized graphene " refers to a graphene oxide that has undergone a reduction process to reduce its oxygen content, and may be abbreviated as" rGO "

이하, 본원의 구현예를 상세히 설명하였으나, 본원이 이에 제한되지 않을 수 있다.
Hereinafter, embodiments of the present invention are described in detail, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 측면은, 기재(100) 상에 형성된 나노시트(200) 및 상기 나노시트에 형성된 메쉬 형상의 무기물 층(300)을 포함하고, 상기 나노시트(200) 및 상기 무기물 층(300)이 교번하여 각각 한 층 이상 적층되어 있는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 제공한다 (도 2 참조).One aspect of the present invention includes a nanosheet 200 formed on a substrate 100 and a mesh-shaped inorganic layer 300 formed on the nanosheet, wherein the nanosheet 200 and the inorganic layer 300 Wherein at least one layer of the nanosheet-inorganic-laminated porous nanostructure is alternately laminated (see Fig. 2).

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나노시트(200)는 그래핀, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, MoS2, WS2, NiSe2, PtS2, PdTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the nanosheet 200 is made of a material selected from the group consisting of graphene, oxidized graphene, reduced graphene grains, MoS 2 , WS 2 , NiSe 2 , PtS 2 , PdTe 2 , But the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 메쉬 형상의 무기물 층(300)은 금속 박막, 금속 나노와이어, 금속 섬유, 나노 잉크, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mesh-shaped inorganic material layer 300 may include one selected from the group consisting of a metal thin film, a metal nanowire, a metal fiber, a nano ink, and combinations thereof. But may not be limited.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 메쉬 형상의 무기물 층(300)은 Au, Pt, Cu, TiO2, Ni, ITO, Ag, W, Al, Si, 카본, 합금, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In an embodiment of the present invention, the mesh-like inorganic material layer 300 is made of Au, Pt, Cu, TiO 2 , Ni, ITO, Ag, W, Al, Si, carbon, alloy, But the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 메쉬 형상의 무기물 층(300)은 기공을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the mesh-shaped inorganic layer 300 may include pores but may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기물 층(300)에 의해 상기 나노시트(200) 간에 균일한 공간이 유지되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In an embodiment of the present invention, a uniform space may be maintained between the nanosheets 200 by the inorganic layer 300, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기물 층(300)의 두께, 너비, 및 배열 간격에 따라 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체는 다양한 크기의 기공을 가지는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the nanosheet-inorganic-laminated porous nanostructure may have pores of various sizes depending on the thickness, width, and arrangement interval of the inorganic layer 300, but may not be limited thereto .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체(400)는 상기 기공에 의해 광소스의 투과도가 향상되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 메쉬 형상의 무기물 층(300)의 기공과 나노시트로서 사용된 그래핀 시트에 포함된 폴리시클릭 방향족 분자내 고리의 홀을 통해 광소스 투과도가 향상되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure 400 may be formed by increasing the transmittance of the light source by the pores, but the present invention is not limited thereto. For example, the light source permeability may be improved through holes in the mesh-shaped inorganic layer 300 and holes in the polycyclic aromatic molecule included in the graphene sheet used as the nanosheet, but not limited thereto .

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체는 나노시트들(200) 사이사이에 일정한 높이의 메쉬 형상의 무기물 층(300)이 형성됨으로써 균일한 다공성 및 높은 투과도를 가질 수 있다.The nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to one embodiment of the present invention may have a uniform porous property and a high permeability by forming a mesh-shaped inorganic layer 300 having a constant height between the nanosheets 200.

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 모형을 도 2에 나타내었다.
A model of the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to one embodiment of the present invention is shown in FIG.

본원의 다른 측면은, 기재(100) 상에 나노시트(200)를 형성하고, 상기 나노시트(200)에 메쉬 형상의 무기물 층(300)을 형성하는 것을 포함하며, 상기 나노시트(200) 및 상기 무기물 층(300)을 형성하는 것을 교번하여 각각 한 층 이상 형성하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체(400)의 제조 방법을 제공한다(도 1 참조).According to another aspect of the present invention, there is provided a method of fabricating a nanostructure, comprising forming a nanostructure 200 on a substrate 100 and forming a mesh-shaped inorganic layer 300 on the nanostructure 200, Wherein at least one of the inorganic layer (300) and the inorganic layer (300) is formed alternately.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 기재(100)는 유리, 쿼츠, 금속 박막, Si, SiO2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment herein, the substrate 100 may include, but is not limited to, glass, quartz, metal foil, Si, SiO 2 , and combinations thereof .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나노시트(200)는 그래핀, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, MoS2, WS2, NiSe2, PtS2, PdTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the invention, the nanosheet 200 is made of a material selected from the group consisting of graphene, oxidized graphene, reduced graphene grains, MoS 2 , WS 2 , NiSe 2 , PtS 2 , PdTe 2 , But the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 산화 그래핀은 화학적 방식으로 박리됨으로써 제조될 수 있으며, 이후 필터법을 이용하여 그래핀 층으로서 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 환원된 산화 그래핀은 제조된 산화 그래핀을 이용해 제조된 그래핀 층을 열적으로 환원시키거나, HI, 히드라진 등과 같은 환원제를 이용하여 화학적 방법으로 환원시켜 제조되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. In one embodiment of the present invention, the oxidized graphene may be prepared by chemical stripping, and then formed as a graphene layer using a filtering method, but may not be limited thereto. The reduced graphene graphene may be produced by thermally reducing the graphene layer produced using the produced graphene oxide or reducing it by a chemical method using a reducing agent such as HI or hydrazine. .

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기물은 Au, Pt, Cu, TiO2, Ni, ITO, Ag, W, Al, Si, 카본, 합금, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the inorganic material comprises a material selected from the group consisting of Au, Pt, Cu, TiO 2 , Ni, ITO, Ag, W, Al, Si, But may not be limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 메쉬 형상의 무기물 층(300)은 금속 박막, 금속 나노와이어, 금속 섬유, 나노 잉크, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 형상을 포함하도록 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment, the mesh-shaped inorganic layer 300 may be formed to include a shape selected from the group consisting of a metal thin film, a metal nanowire, a metal fiber, a nano ink, and combinations thereof However, the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기물 층(300)은 전자빔 증착, 잉크젯 프린팅, 스퍼터링, 진공 증착, 이온 플레이팅, 열증착, 이온빔, 펄스 레이저 증착, 원자층 증착, 원자빔 에피탁시, 나노임프린팅 리소그래피, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 구체적으로, 용융점이 낮은 알루미늄, 금, ITO, 은, 및 구리 등은 열증착 방법을 이용할 수 있고, 실리콘, 텅스텐과 같이 용융점이 높은 경우 이온빔 증착을 이용할 수 있다. 합금(alloy) 타입이나 혼합물은 화학기상증착, 이온빔 증착 등을 이용하여 증착이 가능하다. 나노 단위의 섬세한 패턴의 경우는 나노임프린팅 리소그래피를 이용할 수 있다. 대면적의 샘플의 경우 잉크젯 기법을 이용하여 무기물 증착이 가능하다.In one embodiment of the present invention, the inorganic layer 300 may be formed by a variety of methods including electron beam deposition, inkjet printing, sputtering, vacuum deposition, ion plating, thermal deposition, ion beam, pulsed laser deposition, atomic layer deposition, atomic beam epitaxy, But are not limited to, those selected from the group consisting of imprint lithography, imprint lithography, and combinations thereof. Specifically, aluminum, gold, ITO, silver, and copper having a low melting point can be thermally deposited, and ion-beam deposition can be used when the melting point is high, such as silicon or tungsten. The alloy type or mixture can be deposited by chemical vapor deposition, ion beam deposition, or the like. For delicate patterns of nano units, nanoimprint lithography can be used. In the case of large-area samples, it is possible to deposit inorganic materials by using the inkjet technique.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 무기물 층(300)의 두께, 너비, 및 배열 간격을 조절함으로써 상기 메쉬 형상의 패터닝을 다양하게 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the patterning of the mesh shape may be variously formed by adjusting the thickness, width, and arrangement interval of the inorganic layer 300, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나노시트(200)는 화학기상증착법, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 진공 여과법(vacuum filtration), 랑뮤어-블라젯 조립법, 또는 LBL(Layer by layer) 조립법을 이용하여 형성되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 증착 또는 코팅 횟수를 다르게 함으로써 적층되는 나노시트의 두께를 조절할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nanosheet 200 may be formed by a chemical vapor deposition process, a spray coating process, a spin coating process, a vacuum filtration process, a Langmuir-Blodgett process or a LBL But it is not limited thereto. Further, the thickness of the nanosheets to be laminated can be controlled by varying the number of times of deposition or coating, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나노시트(200)는 그래핀, Mo, S, W, Ni, Se, Pt, Pd, Te, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 성분을 함유하는 분산 용액을 이용하여 형성하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 분산 용액의 농도는 약 0.1 mg/mL 내지 약 0.5 mg/mL일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 분산 용액의 농도는 약 0.1 mg/mL 내지 약 0.5 mg/mL, 약 0.1 mg/mL 내지 약 0.25 mg/mL, 또는 약 0.25 mg/mL 내지 약 0.5 mg/mL일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 본원의 일 구현예에 있어서, 상기 분산 용액의 용매는 증류수 또는 유기 용매를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the invention, the nanosheet 200 comprises a dispersion containing components selected from the group consisting of graphene, Mo, S, W, Ni, Se, Pt, Pd, Te, But the present invention is not limited thereto. The concentration of the dispersion solution may be about 0.1 mg / mL to about 0.5 mg / mL, but may not be limited thereto. For example, the concentration of the dispersion solution may be from about 0.1 mg / mL to about 0.5 mg / mL, from about 0.1 mg / mL to about 0.25 mg / mL, or from about 0.25 mg / mL to about 0.5 mg / mL, But may not be limited thereto. In one embodiment of the present invention, the solvent of the dispersion solution may include, but is not limited to, distilled water or an organic solvent.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 나노시트(200)의 형성은, 다른 기재(10) 상에 먼저 형성시킨 나노시트(200)를 상기 기재(100)로 전사(transfer)함으로써 형성하는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 나노시트로서 그래핀 시트를 형성시, 기존의 그래핀 생성 과정에서는 약 1,000℃ 이상의 고온 처리가 필요하다. 그러나, 폴리우레탄, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등과 같은 폴리머 기재는 열에 취약하기 때문에 고온의 열에 의해 손상될 수 있다. 따라서, 상기와 같이 기재 간 전사 방법을 이용함으로써, 실리콘, 유리, 금속 기재 뿐만 아니라 폴리머 기재까지 다양한 기재 상에 적층 나노구조물을 형성시킬 수 있고, 플렉서블 디바이스로까지 그 사용 범위를 확대할 수 있는 장점이 있다.The nanosheet 200 may be formed by transferring a nanosheet 200 formed on another substrate 10 to the substrate 100 in advance, But may not be limited thereto. For example, when a graphene sheet is formed as a nanosheet, a high-temperature treatment of about 1,000 ° C or more is required in the conventional graphene generation process. However, polymer bases such as polyurethane, polyethylene terephthalate and the like are vulnerable to heat and can be damaged by high temperature heat. Therefore, by using the inter-substrate transfer method as described above, laminated nanostructures can be formed on various substrates such as silicon, glass, and metal substrates as well as polymer substrates, and advantages of expanding the use range to flexible devices .

구체적으로, 상기 다른 기재(10)는 금속막을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 또한, 상기 전사는 상기 다른 기재(10)를 제거한 후 남은 나노시트(200)만을 상기 기재(100)로 이동 및 부착시키는 것이다. 상기 다른 기재(10)의 제거 방법은 당업계에 공지된 습식 또는 건식 등의 에칭 방법이 이용될 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 예를 들어, 에칭 장치를 이용한 건식 에칭; 암모늄퍼설페이트, KOH(potassium hydroxide), TMAH(tetra methyl ammonium hydroxide), HF, H2SO4, HNO3, HPO4, HCl, NaF, KF, NH4F, AlF3, NaHF2, KHF2, NH4HF2, HBF4, 또는 NH4BF4 등과 같은 에천트를 이용한 습식 에칭; 또는 산화막 식각제를 이용한 화학기계적 연마 공정을 실시하여 수행할 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.Specifically, the other substrate 10 may include, but not limited to, a metal film. In addition, the transfer is to transfer and adhere only the nanosheet 200 remaining after removing the other substrate 10 to the substrate 100. As the method of removing the other substrate 10, a wet or dry etching method known in the art may be used, but the present invention is not limited thereto. For example, dry etching using an etching apparatus; HF, H 2 SO 4 , HNO 3 , HPO 4 , HCl, NaF, KF, NH 4 F, AlF 3 , NaHF 2 , KHF 2 , NH 4 HF 2 , HBF 4 , or NH 4 BF 4 Wet etch using an etchant such as etchant; Or a chemical mechanical polishing process using an oxide etchant, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 다른 기재(10) 상에 나노시트(200)를 형성시킨 후 고분자(20)를 코팅하는 것을 추가 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nanostructure may further include coating the polymer 20 after the nanosheet 200 is formed on the other substrate 10, but the present invention is not limited thereto.

본원의 일 구현예에 있어서, 상기 고분자(20)는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아닐린(PANI), 폴리아크릴아마이드(PAM), 폴리비닐알콜(PVA), 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않을 수 있다. 상기 고분자(20)는 상기 나노시트(200)를 보호하여 상기 전사 단계에서 상기 나노시트(200)의 손상을 최소화하는 역할을 한다. 이후, 상기 고분자는 가열하거나 또는 에천트(etchant)를 이용함으로써 용이하게 제거될 수 있다.In one embodiment of the present application, the polymer 20 may be selected from the group consisting of polymethylmethacrylate (PMMA), polydimethylsiloxane (PDMS), polyacrylonitrile (PAN), polyaniline (PANI), polyacrylamide But are not limited to, those selected from the group consisting of polyvinyl alcohol (PVA), and combinations thereof. The polymer 20 protects the nanosheet 200 and minimizes damage to the nanosheet 200 in the transfer step. Thereafter, the polymer can be easily removed by heating or by using an etchant.

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체(400)의 제조시, 상기 고분자(20)를 코팅한 후 나노시트(200)를 상기 기재(100) 상으로 전사하는 방법을 이용함으로써, 그래핀의 손상을 최소화할 수 있으며, 저온 공정이 가능하며, 다양한 기재 상에 적용 가능하다.
In the production of the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure 400 according to an embodiment of the present invention, the polymer 20 is coated and then the nanosheet 200 is transferred onto the substrate 100 , The damage of graphene can be minimized, a low-temperature process is possible, and it is applicable to various substrates.

본원의 일 구현예에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법을 도 1을 참조하여 구체적으로 설명하고자 한다.A method of manufacturing the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

(a) 제 1 기재(10) 상에 화학기상증착법을 이용하여 나노시트(200)를 형성시킨 후, (b) 상기 나노시트(200) 상에 고분자(20)를 코팅시키고, (c) 상기 제 1 기재(10)를 에칭하여 제거한다. (d) 상기 제 1 기재(10)의 제거 후 남겨진 고분자(20) 코팅된 나노시트(200)를 제 2 기재(100) 상에 전사한다. (e) 이후, 상기 고분자(20) 코팅된 나노시트(200) 상에 메쉬 형상의 무기물을 증착하여 무기물 층(300)을 형성시킨다. (f) 상기 무기물 층(300) 상에 상기 (a) ~ (e) 과정을 약 1 회 이상, 원하는 층 수가 형성될 수 있을 만큼 반복 수행하여 원하는 층수로 적층된 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체(400)를 제조한다. 이후, 원하는 층수로 적층된 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 진공 상태에서 약 350℃의 아르곤 가스 분위기에서 약 3 시간 동안 가열함으로써 상기 고분자(20)를 제거한다.
(a) forming a nanosheet 200 on a first base material 10 by chemical vapor deposition, (b) coating the polymer 20 on the nanosheet 200, (c) The first substrate 10 is removed by etching. (d) After the removal of the first substrate 10, the nanosheet 200 coated with the polymer 20 is transferred onto the second substrate 100. (e) Thereafter, a mesh-shaped inorganic material is deposited on the nanocart 200 coated with the polymer 20 to form an inorganic layer 300. (f) Repeating the steps (a) to (e) on the inorganic material layer 300 at least once so as to form a desired number of layers to obtain a desired number of layers of the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure (400). Thereafter, the polymer 20 is removed by heating the laminated nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure in a desired number of layers in an atmosphere of argon gas at about 350 ° C in a vacuum for about 3 hours.

본원의 또 다른 측면은, 상기 본원의 일 측면에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 포함하는, 소자를 제공한다. 본 측면에 따른 소자에 대하여 상기 본원의 일 측면 및 다른 측면에 대하여 기재된 내용이 모두 적용될 수 있다. 본원에 따른 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 포함하는 소자는 모든 전자 회로 및 전자 장치에 응용할 수 있다. 예를 들어, 상기 소자를 이용하여 전계효과 트랜지스터, 광학 센서, 발광소자, 광검출기, 광자기 메모리 소자, 광촉매, 평면 디스플레이, 플렉서블 소자, 또는 태양전지 등을 제조하는 것이 가능하다.Yet another aspect of the present invention provides an element comprising a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to one aspect of the present invention. All of the aspects described above and the other aspects of the present invention can be applied to the device according to this aspect. The device comprising the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to the present application can be applied to all electronic circuits and electronic devices. For example, it is possible to manufacture a field effect transistor, an optical sensor, a light emitting device, a photodetector, a photomagnetic memory device, a photocatalyst, a flat panel display, a flexible device, or a solar cell using the above device.

본원의 일 구현예에 따른 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체는 높은 다공성에 의해 넓은 표면적을 가짐으로써 본원의 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 포함하는 소자의 효율을 높일 수 있다.
The nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to an embodiment of the present invention has a high surface area by high porosity, thereby enhancing the efficiency of a device including the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure of the present invention.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 하나, 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본원의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention.

[[ 실시예Example ]]

실시예Example 1:  One: 그래핀Grapina 시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 1 Preparation of Sheet-Inorganic Laminated Porous Nanostructure 1

HCl 30% 용액을 이용하여 표면에 코팅되어있는 물질을 제거한 Cu 호일(제 1 기재)을 쿼츠(quartz) 튜브에 넣고 상압 아르곤/수소 혼합가스 분위기 하에서 메탄가스을 주입하여 1,000℃까지 온도를 상승시켜 상기 호일 상에 그래핀 시트를 성장시켰다. 성장된 상기 그래핀 시트 위에 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 드롭-코팅한 후 190℃에서 약 1 분간 열처리하였다. 산소 플라즈마를 이용해 원하지 않는 면에 생성된 그래핀을 제거하였다. 이때, 산소를 50 sccm로 흘려주면서 산소 플라즈마(50 W, 20 초)를 가해주었다. 이후, 0.05 g/mL의 암모늄퍼설페이트를 이용하여 상기 Cu 호일(제 1 기재)을 에칭하여 제거한 후, 남은 PMMA-코팅된 그래핀 시트를 약 350℃ 정도까지 견딜 수 있는 원하는 기재(제 2 기재) 상에 전사하였다. 상기 그래핀 시트의 주름짐 현상을 최소화하기 위해 반나절은 공기 중에서 건조시키고 하루 정도는 진공 오븐에서 건조시킨 후 Au를 패터닝하여 무기물 층을 형성하였다. 이 때, 해당 모양의 마스크를 먼저 제작하고 그 위에 Au를 1 A/sec으로 열증착하여 마이크로 단위의 패턴을 형성하였다. 도 3a 및 도 3b는 패턴된 무기물의 높이를 측정한 결과를 나타낸다. 이후 구조물의 사용에 따라 그래핀 시트와 무기물 층의 개수를 조절하여 다양하게 제조하였다. 원하는 층을 가지는 그래핀 시트-무기물 적층 다공성 나노구조체들을 제조한 후, 마지막으로 0.1 Torr의 낮은 압력에서 아르곤 가스를 30 sccm로 흘려주며 약 350℃에서 3 시간 정도 열처리함으로써 보호층으로 사용되었던 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 제거하였다.
A Cu foil (first substrate) from which a material coated on the surface was removed by using a HCl 30% solution was placed in a quartz tube and methane gas was injected under an atmospheric pressure argon / hydrogen mixed gas atmosphere, A graphen sheet was grown on the foil. Polymethyl methacrylate (PMMA) was drop-coated on the grown graphene sheet and then heat-treated at 190 ° C for about 1 minute. Oxygen plasma was used to remove the generated graphene on the undesired side. At this time, oxygen plasma (50 W, 20 seconds) was applied while flowing oxygen at 50 sccm. Thereafter, the Cu foil (first substrate) was removed by etching with 0.05 g / mL of ammonium persulfate and the remaining PMMA-coated graphene sheet was placed on a desired substrate ). In order to minimize the wrinkling phenomenon of the graphene sheet, a half day was dried in air, dried in a vacuum oven for about one day, and Au was patterned to form an inorganic layer. At this time, a mask of the shape was formed first, and Au was thermally deposited thereon at a rate of 1 A / sec to form a micro unit pattern. 3A and 3B show the results of measuring the height of the patterned inorganic material. Thereafter, the number of graphene sheets and inorganic layers was adjusted according to the use of the structure. After the graphene sheet-inorganic multilayer porous nanostructures having desired layers were formed, finally, argon gas was flowed at a flow rate of 30 sccm at a low pressure of 0.1 Torr and heat treatment was performed at about 350 ° C for about 3 hours to obtain polymethyl Methacrylate (PMMA) was removed.

실시예Example 2:  2: 그래핀Grapina 시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 2 Preparation of Sheet-Inorganic Laminated Porous Nanostructure 2

3% 염산을 이용하여 표면의 보호층을 제거한 Cu 호일을 고온 퍼니스에 넣고 10-3 기압 이상의 진공 상태를 유지한다. 진공 레벨이 충분히 안정적으로 유지되면 아르곤/수소 가스를 300:10 sccm의 비율로 흘려보내 주면서 진공 레벨이 0.1 torr 정도 범위에 유지되도록 한다. 이후 온도를 1,000℃까지 65 ℃/min 의 속도로 급격히 올린다. 1,000℃까지 챔버의 온도가 올라가면 메탄가스를 20 sccm 속도로 15분 동안 흘려 보내어 그래핀 시트를 형성시킨 후 메탄가스를 공급을 중지하고, 챔버를 이동시켜 급격하게 냉각시킨다. 냉각은 아르곤/수소 혼합가스(100:5 sccm) 분위기에서 이루어진다. 이에 따라 제조된 Cu 호일 위에 형성된 그래핀 시트에 PMMA를 드롭-코팅(drop-coating)한 후 190℃에서 1분간 열처리하였다. 상기 Cu 호일을 에칭하여 제거한 후 남은 PMMA-코팅된 그래핀 시트를 SiO2 기재 상에 놓고 상기 PMMA-코팅된 그래핀 시트 상에 무기물을 원하는 모양으로 패터닝하였다. 상기한 방식으로 그래핀 시트/무기물 층/그래핀 시트/무기물 층/그래핀 시트/무기물 층/그래핀 시트/무기물 층/그래핀 시트/무기물 층의 적층체인 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 제조한 후 그 위에 다시 PMMA를 코팅하였다. HF를 이용하여 상기 SiO2 기재를 에칭함으로써 선택적으로 제거한 후에 남은 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 약 350℃에서 약 3 시간 정도 열처리함으로써 보호층으로 사용되었던 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)를 제거하였다. 이후, 상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 Cu 그리드 상에 전사시켰다.
3% hydrochloric acid is used to remove the protective layer on the surface, and the Cu foil is placed in a high-temperature furnace and maintained at a vacuum of 10 -3 atm or higher. When the vacuum level is maintained sufficiently stable, the vacuum level is maintained in the range of 0.1 torr while flowing argon / hydrogen gas at a rate of 300: 10 sccm. Thereafter, the temperature is rapidly raised to 1,000 ° C at a rate of 65 ° C / min. When the temperature of the chamber is increased up to 1,000 ° C., methane gas is flowed at a flow rate of 20 sccm for 15 minutes to form a graphene sheet. Then, the supply of methane gas is stopped, and the chamber is moved and rapidly cooled. The cooling is carried out in an argon / hydrogen mixed gas (100: 5 sccm) atmosphere. The graphene sheet formed on the Cu foil thus prepared was drop-coated with PMMA and then heat-treated at 190 ° C for 1 minute. The Cu foil was removed by etching and the remaining PMMA-coated graphene sheet was placed on a SiO 2 substrate and the inorganic material was patterned in the desired shape on the PMMA-coated graphene sheet. In this manner, the nanosheet-inorganic laminated porous nanostructure, which is a laminate of graphene sheet / inorganic layer / graphene sheet / inorganic layer / graphene sheet / inorganic layer / graphene sheet / inorganic layer / graphene sheet / And then coated with PMMA. (PMMA) which had been used as a protective layer by heat-treating the remaining nanosheet-inorganic-laminated porous nanostructure remaining after selective removal by etching the SiO 2 substrate using HF at about 350 ° C for about 3 hours Respectively. Thereafter, the nanosheet-inorganic-laminated porous nanostructure was transferred onto a Cu grid.

실험예Experimental Example 1: 주사전자현미경 분석 1: Scanning electron microscope analysis

실시예 1에서 제조된 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체에서, 그래핀 시트/Au 층/그래핀 시트를 적층한 후 주사전자현미경(JEOL JSM-7600F; 5.0 kV, 20㎂)을 이용하여 관찰한 결과이다. 65 배 확대한 이미지(도 4a)의 경우 무기물이 균일하게 증착된 것을 확인할 수 있었다. 250 배율의 이미지(도 4b)에서는 부유한 그래핀 시트의 모습을 보다 명확히 확인할 수 있었다. 또한, 도 4c 내지 도 4e에 나타낸 바와 같이, 그래핀 시트가 무기물이 없는 부분에서 가라앉아 있지 않고 무기물을 지지층 삼아 잘 부유해 있는 것을 확인할 수 있었다. 이것은 도 8의 길이 방향 프로파일에서 무기물 바로 다음에 그래핀 시트가 관찰된 결과를 통하여도 확인 할 수 있다. 또한, 하부 그래핀 시트의 경우 Cu 호일의 그레인 경계(grain boundary)를 통해 적층 과정에서 그래핀 시트가 찢어지지 않고 폴리머에 의해 잘 보호됨을 확인할 수 있었다(도 4b). 이 후, 그래핀 시트/무기물 층/그래핀 시트/무기물 층/그래핀 시트/무기물 층/그래핀 시트/무기물 층/그래핀 시트/무기물 층까지 적층된 그래핀 시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 관찰한 결과 모든 시트 또는 층(layer)들이 잘 적층되었고 무기물 층 사이사이에 부유된 그래핀 시트들이 존재함을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 적층 과정에서도 그래핀이 손상을 입지 않고 그대로 남아 있음을 확인할 수 있었다. 이에 따라 상기 실시예 1에 따른 방법을 통해 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 두께와 다공성을 자유롭게 조절할 수 있음을 확인할 수 있었다.
In the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure prepared in Example 1, a graphene sheet / Au layer / graphene sheet was laminated and observed using a scanning electron microscope (JEOL JSM-7600F; 5.0 kV, 20 한) Results. In the case of the image enlarged 65 times (FIG. 4A), it was confirmed that the inorganic material was uniformly deposited. In the image with a magnification of 250 (FIG. 4B), the appearance of the floating graphene sheet can be more clearly seen. Further, as shown in Figs. 4C to 4E, it was confirmed that the graphene sheet did not sit at the portion where no inorganic material exists, and the inorganic material floated well as a support layer. This can be confirmed by the observation of the graphene sheet immediately after the inorganic material in the longitudinal profile of FIG. Also, in the case of the lower graphene sheet, it was confirmed that the graphene sheet was not torn in the course of lamination through the grain boundary of the Cu foil and was well protected by the polymer (FIG. 4B). Thereafter, the graphene sheet-inorganic laminated porous nanostructure laminated to the graphene sheet / inorganic layer / graphene sheet / inorganic layer / graphene sheet / inorganic layer / graphene sheet / inorganic layer / graphen sheet / As a result of observation, it was confirmed that all the sheets or layers were well laminated, and there were floating graphene sheets between the inorganic layers. It was also confirmed that the graphene remained intact in the lamination process. Accordingly, it was confirmed that the thickness and porosity of the nanosheet-inorganic-laminated porous nanostructure can be freely controlled by the method according to the first embodiment.

한편, 실시예 2에서 제조된 그래핀 시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 통해 상기 나노구조체의 평면(plane)을 관찰하였다. 정상적인 부분에서는 최상층의 평면 만이 관찰되었고(도 6a), 그래핀 시트가 찢어진 부분을 통해 그래핀 시트가 Au 층 사이사이에 존재하는 것을 확인할 수 있었다(도 6b 내지 도 6d).
On the other hand, the plane of the nanostructure was observed through the graphene sheet-inorganic multilayer porous nanostructure prepared in Example 2. In the normal portion only the plane of the uppermost layer was observed (Fig. 6A) and it was confirmed that the graphene sheet was present between the Au layers through the tearing portion of the graphene sheet (Figs. 6B to 6D).

실험예Experimental Example 2: 광학 현미경 분석 2: Optical microscope analysis

도 5a 내지 도 5e는 실시예 1에서 제조된 그래핀 시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 층 수에 따른 표면 모습을 광학 현미경(Olympus BX51, Microscopes Inc.)을 이용하여 관찰한 것이다. 지그재그 패턴을 이용하여 무기물이 적층된 상기 구조체의 그래핀 시트/무기물 층으로 이루어진 한 쌍의 층이 적층될 때 마다 관찰하였다. 각 층에서 무기물이 없는 부위에서 어둡게 나타나는 그래핀 부분이 무기물 증착 후에도 잘 남아 있는 것을 확인할 수 있고, 주름짐 현상이나 벗겨짐 현상이 거의 관찰되지 않음을 볼 수 있다. 또한 무기물 패턴의 경우 층 개수와 상관없이 일정하게 증착될 수 있음을 확인하였다.
FIGS. 5A to 5E show the surface appearance of the graft-sheet-inorganic multilayer porous nanostructure prepared in Example 1 according to the number of layers using an optical microscope (Olympus BX51, Microscopes Inc.). A zigzag pattern was used to observe each time a pair of layers consisting of a graphene sheet / inorganic layer of the structure with the inorganic material stacked thereon was laminated. It can be seen that the graphene portion darkly appearing in the region where no inorganic substance exists in each layer remains well after the deposition of the inorganic material, and the wrinkling phenomenon or peeling phenomenon is hardly observed. In addition, it was confirmed that the inorganic pattern can be deposited uniformly irrespective of the number of layers.

실험예Experimental Example 3: 투과전자현미경 3: Transmission electron microscope

실시예 2의 샘플을 집속 이온빔 가공 기술을 이용하여 원하는 부분만을 잘라내어 그 자체로 기재(Cu 그리드)없이 투과전자현미경(JEM-2100F) 사진을 관찰하였으며, 그 결과를 도 7a 및 도 7b에 나타내었다. 샘플을 수직 방향으로 두고 관찰한 결과, 질량이 큰 금속 또는 무기물이 까맣게 나왔고 두 금속 사이에 그래핀이 존재하는 것을 관찰할 수 있었다.
A sample of Example 2 was cut out by using a focused ion beam processing technique and a photograph of a transmission electron microscope (JEM-2100F) was observed without a substrate (Cu grid) by itself, and the results are shown in FIGS. 7A and 7B . As a result of observing the sample in the vertical direction, it was observed that a metal or an inorganic material having a large mass was black and that graphene existed between the two metals.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수도 있다.It will be understood by those of ordinary skill in the art that the foregoing description of the embodiments is for illustrative purposes and that those skilled in the art can easily modify the invention without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위, 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .

10 : 다른 기재 또는 제 1 기재
20 : 고분자
100 : 기재 또는 제 2 기재
200 : 나노시트
300 : 무기물 층
400 : 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체10: other substrate or first substrate
20: Polymer
100: substrate or second substrate
200: Nanosheet
300: inorganic layer
400: Nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure

Claims (15)

기재 상에 형성된 나노시트, 및
상기 나노시트에 형성된 메쉬 형상의 무기물 층
을 포함하고,
상기 나노시트 및 상기 무기물 층이 교번하여 각각 한 층 이상 적층되어 있는 것이며,
상기 메쉬 형상의 무기물 층은 기공을 포함하는 것인,
나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체.
A nanosheet formed on a substrate, and
The mesh-like inorganic material layer
/ RTI >
The nanosheet and the inorganic material layer are alternately stacked one or more layers,
Wherein the mesh-like inorganic material layer comprises pores.
Nanosheet - inorganic stacked porous nanostructure.
제 1 항에 있어서,
상기 나노시트는 그래핀, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, MoS2, WS2, NiSe2, PtS2, PdTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체.
The method according to claim 1,
Which comprises that the nano-sheet graphene oxide, graphene, the reduced oxidation graphene, MoS 2, WS 2, NiSe 2, PtS 2, PdTe 2, and selected from the group consisting of the combinations thereof, nanosheets - Inorganic laminated porous nanostructure.
제 1 항에 있어서,
상기 메쉬 형상의 무기물 층은 금속 박막, 금속 나노와이어, 금속 섬유, 나노 잉크, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the mesh-like inorganic layer comprises a metal thin film, metal nanowires, metal fibers, nano ink, and combinations thereof.
제 1 항에 있어서,
상기 메쉬 형상의 무기물 층은 Au, Pt, Cu, TiO2, Ni, ITO, Ag, W, Al, Si, 카본, 합금, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the mesh-like inorganic material layer comprises a material selected from the group consisting of Au, Pt, Cu, TiO 2 , Ni, ITO, Ag, W, Al, Si, carbon, Sheet-inorganic stacked porous nanostructure.
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체는 상기 기공에 의해 광소스의 투과도가 향상되는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체.
The method according to claim 1,
Wherein the nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure is improved in transmittance of the light source by the pores.
기재 상에 나노시트를 형성하고,
상기 나노시트에 메쉬 형상의 무기물 층을 형성하는 것
을 포함하며,
상기 나노시트 및 상기 무기물 층을 형성하는 것을 교번하여 각각 한 층 이상 형성하는 것이며,
상기 메쉬 형상의 무기물 층은 기공을 포함하는 것인,
나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법.
A nanosheet is formed on a substrate,
Forming a mesh-shaped inorganic material layer on the nanosheet
/ RTI >
The nanosheet and the inorganic material layer are alternately formed to form at least one layer,
Wherein the mesh-like inorganic material layer comprises pores.
Method for manufacturing nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure.
제 7 항에 있어서,
상기 기재는 유리, 쿼츠, 금속 박막, Si, SiO2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the substrate is glass, quartz, metal thin films, Si, SiO 2, and which comprises is selected from the group consisting of the combinations thereof, nano-sheet-manufacturing method of the multilayer inorganic porous nanostructure.
제 7 항에 있어서,
상기 나노시트는 그래핀, 산화 그래핀, 환원된 산화 그래핀, MoS2, WS2, NiSe2, PtS2, PdTe2, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Which comprises that the nano-sheet graphene oxide, graphene, the reduced oxidation graphene, MoS 2, WS 2, NiSe 2, PtS 2, PdTe 2, and selected from the group consisting of the combinations thereof, nanosheets - Method for producing an inorganic multilayer porous nanostructure.
제 7 항에 있어서,
상기 무기물은 Au, Pt, Cu, TiO2, Ni, ITO, Ag, W, Al, Si, 카본, 합금, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the inorganic material comprises a material selected from the group consisting of Au, Pt, Cu, TiO 2 , Ni, ITO, Ag, W, Al, Si, carbon, alloys and combinations thereof. A method for producing a porous nanostructure.
제 7 항에 있어서,
상기 메쉬 형상의 무기물 층은 금속 박막, 금속 나노와이어, 금속 섬유, 나노 잉크, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택된 형상을 포함하도록 형성되는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the mesh-like inorganic material layer is formed to include a shape selected from the group consisting of a metal thin film, a metal nanowire, a metal fiber, a nano ink, and combinations thereof. .
제 7 항에 있어서,
상기 메쉬 형상의 무기물 층은 전자빔 증착, 잉크젯 프린팅, 스퍼터링, 진공 증착, 이온 플레이팅, 열증착, 이온빔, 펄스 레이저 증착, 원자층 증착, 원자빔 에피탁시, 나노임프린팅 리소그래피, 및 이들의 조합들로 이루어진 군에서 선택되는 방법에 의해 형성되는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
The mesh-like inorganic material layer may be formed by any of a variety of methods including electron beam deposition, inkjet printing, sputtering, vacuum deposition, ion plating, thermal deposition, ion beam, pulsed laser deposition, atomic layer deposition, atomic beam epitaxy, Wherein the porous nanostructure is formed by a method selected from the group consisting of the following.
제 7 항에 있어서,
상기 나노시트는 화학기상증착법, 스프레이 코팅법, 스핀 코팅법, 진공 여과법, 랑뮤어-블라젯 조립법, 또는 LBL(layer by layer) 조립법을 이용하여 형성되는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the nanosheet is formed by using a chemical vapor deposition method, a spray coating method, a spin coating method, a vacuum filtration method, a Langmuir-Blodgett method, or a LBL (layer by layer) ≪ / RTI >
제 7 항에 있어서,
상기 무기물 층의 두께, 너비, 및 배열 간격을 조절함으로써 상기 메쉬 형상의 패터닝을 다양하게 형성하는 것인, 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the patterning of the mesh shape is variously formed by controlling the thickness, the width, and the arrangement interval of the inorganic material layer.
제 1 항 내지 제 4 항 및 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 나노시트-무기물 적층 다공성 나노구조체를 포함하는, 소자.
A device comprising a nanosheet-inorganic multilayer porous nanostructure according to any one of claims 1 to 4 and 6.
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