KR102177472B1 - Source for depositing graphene oxide and method of forming graphene oxide thin film using the same - Google Patents

Source for depositing graphene oxide and method of forming graphene oxide thin film using the same Download PDF

Info

Publication number
KR102177472B1
KR102177472B1 KR1020180107205A KR20180107205A KR102177472B1 KR 102177472 B1 KR102177472 B1 KR 102177472B1 KR 1020180107205 A KR1020180107205 A KR 1020180107205A KR 20180107205 A KR20180107205 A KR 20180107205A KR 102177472 B1 KR102177472 B1 KR 102177472B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
graphene oxide
thin film
source
oxide thin
based compound
Prior art date
Application number
KR1020180107205A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190038323A (en
Inventor
이성우
Original Assignee
주식회사 테스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 테스 filed Critical 주식회사 테스
Publication of KR20190038323A publication Critical patent/KR20190038323A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102177472B1 publication Critical patent/KR102177472B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182Graphene
    • C01B32/198Graphene oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56After-treatment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

전기적 특성이 우수한 그래핀 옥사이드 박막을 형성할 수 있는 그래핀 옥사이드 증착용 소스 및 이를 이용한 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 증착용 소스는 탄화수소계 화합물 이외의 다른 물질이 추가로 포함된다. 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법은 PECVD 방법으로 수행되고, 바람직하게는 사이클릭 프로세스로 진행된다.
A source for depositing graphene oxide capable of forming a graphene oxide thin film having excellent electrical properties and a method of forming a graphene oxide thin film using the same are disclosed.
The source for depositing graphene oxide according to the present invention further includes a material other than a hydrocarbon-based compound. The method of forming a graphene oxide thin film according to the present invention is performed by a PECVD method, and preferably, a cyclic process is performed.

Figure 112020057501251-pat00014
Figure 112020057501251-pat00014

Description

그래핀 옥사이드 증착용 소스 및 이를 이용한 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법 {SOURCE FOR DEPOSITING GRAPHENE OXIDE AND METHOD OF FORMING GRAPHENE OXIDE THIN FILM USING THE SAME}Graphene oxide deposition source and graphene oxide thin film formation method using the same {SOURCE FOR DEPOSITING GRAPHENE OXIDE AND METHOD OF FORMING GRAPHENE OXIDE THIN FILM USING THE SAME}

본 발명은 그래핀 옥사이드 증착용 소스에 관한 것이다. The present invention relates to a source for deposition of graphene oxide.

또한, 본 발명은 상기 소스를 이용하여 플라즈마강화 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; 이하, PECVD로 명명함)법으로 전기적 특성이 우수한 그래핀 옥사이드(graphene oxide) 박막을 형성하는 방법에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a method of forming a graphene oxide thin film having excellent electrical properties by using the source as a plasma enhanced chemical vapor deposition (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; hereinafter referred to as PECVD) method. .

그래핀은 카본블랙과 같은 다른 탄소 소재와 비교하여 우수한 전기적 특성을 나타내는 장점이 있어, 반도체, 디스플레이 등 다양한 분야에 활용될 것으로 예상되고 있다. Graphene has the advantage of showing excellent electrical properties compared to other carbon materials such as carbon black, and is expected to be used in various fields such as semiconductors and displays.

그래핀 박막은 다양한 방법으로 제조될 수 있는데, 크게 그라파이트(graphite) 박리법과 화학적 증착 방법으로 구분될 수 있다.The graphene thin film can be manufactured by various methods, and can be largely classified into a graphite peeling method and a chemical vapor deposition method.

먼저, 그래핀 박막을 제조하기 위한 그라파이트 박리법은 산화/환원 방법, 초음파 박리 방법 등이 있다. First, a graphite peeling method for manufacturing a graphene thin film includes an oxidation/reduction method and an ultrasonic peeling method.

산화/환원 방법은 그라파이트를 산화시켜 그라파이트 옥사이드를 형성하고, 이를 박리하여 그래핀 옥사이드를 얻은 후, 환원을 통하여 그래핀을 제조한다. 산화/환원 방법을 이용한 그래핀 제조 방법의 경우, 저가의 그라파이트를 원료물질로 하여 그래핀을 대량으로 제조하는 것이 가능하고, 그래핀 분산액을 이용한 용액 공정이 가능하다는 장점을 가지고 있다. 그러나, 이 방법의 경우, 그라파이트의 산화 과정 중에 탄소 결정이 파괴되면서 제조되는 그래핀에 화학적, 구조적 결함이 존재하여 그래핀의 전기적 특성이 좋지 못한 문제점, 즉 전기저항값이 높고 또한 전기이동도가 낮은 문제점이 있다.In the oxidation/reduction method, graphite is oxidized to form graphite oxide, peeled off to obtain graphene oxide, and then reduced to prepare graphene. In the case of the graphene manufacturing method using the oxidation/reduction method, it is possible to manufacture graphene in large quantities using inexpensive graphite as a raw material, and has the advantage that a solution process using a graphene dispersion is possible. However, in the case of this method, due to the presence of chemical and structural defects in graphene produced as carbon crystals are destroyed during the oxidation process of graphite, the electrical properties of graphene are poor, that is, the electrical resistance value is high and the electrical mobility is There is a low problem.

초음파 박리 방법은 그라파이트를 용매에 분산시킨 용액에 초음파를 인가하여 그라파이트를 직접 박리함으로써 그래핀을 제조한다. 이 방법의 경우, 산화/환원 공정을 수반하지 않기 때문에, 결함이 적은 그래핀을 제조할 수 있고, 우수한 전기적 특성을 확보할 수 있다. 그러나, 초음파 박리 방법의 경우, 그라파이트의 박리 효율의 한계 때문에 그래핀의 생산 속도가 낮으며, 또한 대량 생산하기 어려운 단점이 있다. In the ultrasonic peeling method, graphene is prepared by directly peeling graphite by applying ultrasonic waves to a solution in which graphite is dispersed in a solvent. In the case of this method, since the oxidation/reduction process is not involved, graphene with few defects can be manufactured, and excellent electrical properties can be secured. However, in the case of the ultrasonic peeling method, the production rate of graphene is low due to the limitation of the peeling efficiency of graphite, and it is difficult to mass-produce it.

또한, 그래핀 박막을 제조하는 화학적 증착 방법은 대표적으로 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 이용한 방법이 있다. 상기 방법은 CVD 장치 내에서 탄소(C) 및 수소(H)를 함유한 소스(CxHy)를 열분해하여 Ni 또는 Cu 와 같은 촉매 금속 상에 그래핀 박막을 증착하는 방식이다. 이 방법의 경우 기판 상에 직접 그래핀을 형성할 수 있는 장점이 있으나, 고온 공정에 따라 그래핀 제조에 고가의 비용이 드는 단점이 있으며, 제조된 그래핀 박막의 전기적 특성이 좋지 못한 단점이 있다.In addition, a chemical vapor deposition method for preparing a graphene thin film is typically a method using a chemical vapor deposition (CVD) method. The method is a method of thermally decomposing a source (C x H y ) containing carbon (C) and hydrogen (H) in a CVD apparatus to deposit a graphene thin film on a catalyst metal such as Ni or Cu. Although this method has the advantage of being able to form graphene directly on the substrate, there is a disadvantage that it is expensive to manufacture graphene according to the high-temperature process, and the electrical properties of the produced graphene thin film are poor. .

이와 같이, 현재까지 알려진 그래핀 박막 제조 방법들은 산화, 박리, 분산, 환원 등의 다양한 공정을 거쳐야 하며, 대면적 합성에 제약이 있으며 상업적 활용에 어려운 문제가 있다.As described above, methods for preparing graphene thin films known to date have to undergo various processes such as oxidation, peeling, dispersion, and reduction, and have limitations in large-area synthesis and are difficult to commercial use.

한국 공개특허공보 제10-2014-0128952호(2014.11.06. 공개)Korean Patent Application Publication No. 10-2014-0128952 (published on November 6, 2014)

본 발명의 하나의 목적은 그래핀 옥사이드 증착용 소스를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide a source for deposition of graphene oxide.

본 발명의 다른 목적은 상기의 소스를 이용하여 PECVD법으로 전기적 특성이 우수한 그래핀 옥사이드 박막을 형성하는 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method of forming a graphene oxide thin film having excellent electrical properties by PECVD using the above source.

상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 옥사이드 증착용 소스는, 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 화합물; 및 그래핀 옥사이드를 포함하는 것을 특징으로 한다. A source for depositing graphene oxide according to an embodiment of the present invention for achieving the above one object includes a compound containing carbon, hydrogen and oxygen; And it characterized in that it comprises a pin oxide.

이러한 소스를 통하여, 종래의 탄화수소계 화합물 단독 소스를 이용하는 경우에 비하여, CVD법, 특히 PECVD법으로 우수한 전기적 특성을 갖는 그래핀 옥사이드 박막을 형성할 수 있다. Through such a source, it is possible to form a graphene oxide thin film having excellent electrical properties by a CVD method, particularly a PECVD method, as compared to the case of using a conventional hydrocarbon-based compound alone source.

상기 소스 내에는 상기 그래핀 옥사이드 0.1~0.2중량%로 포함될 수 있다.In the source, the graphene oxide may be contained in an amount of 0.1 to 0.2% by weight.

또한, 상기 산소 함유 탄화수소계 화합물은 액체 상태인 것일 수 있다. In addition, the oxygen-containing hydrocarbon-based compound may be in a liquid state.

상기 산소 함유 탄화수소계 화합물은 사이클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤 등과 같은 케톤계 화합물, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르 등과 같은 에테르계 화합물, 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올 등과 같은 알코올계 화합물 중에서 1종 이상을 포함할 수 있다. 이들 화합물은 탄소 및 산소 소스의 역할도 하면서 분산용매 역할을 할 수 있다.The oxygen-containing hydrocarbon-based compound is among ketone-based compounds such as cyclohexanone, acetone, and methyl ethyl ketone, ether-based compounds such as diethyl ether and methyl ethyl ether, and alcohol-based compounds such as methyl alcohol, ethyl alcohol, and isopropyl alcohol. It may contain one or more. These compounds can act as a dispersing solvent while also serving as a carbon and oxygen source.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법은 PECVD를 통한 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법이다. 보다 구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법은 (a) PECVD 장치 내에 기판을 배치하고 상기 기판을 가열하는 단계; (b) 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 산소 함유 탄화수소계 화합물과, 그래핀 옥사이드를 포함하는 소스를 기화시켜, 상기 PECVD 장치 내로 도입하는 단계; (c) 상기 PECVD 장치에 RF 파워를 인가하여 상기 PECVD 장치 내에 플라즈마를 형성함으로써 상기 소스를 분해하여 상기 기판 상에 그래핀 옥사이드를 증착하는 단계; 및 (d) 상기 PECVD 장치 내부를 퍼지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. The method of forming a graphene oxide thin film according to the present invention for achieving the other object is a method of forming a graphene oxide thin film through PECVD. More specifically, a method of forming a graphene oxide thin film according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) arranging a substrate in a PECVD apparatus and heating the substrate; (b) vaporizing a source including an oxygen-containing hydrocarbon-based compound containing carbon, hydrogen and oxygen and graphene oxide, and introducing it into the PECVD apparatus; (c) decomposing the source by applying RF power to the PECVD device to form a plasma in the PECVD device to deposit graphene oxide on the substrate; And (d) purging the inside of the PECVD apparatus.

이때, 상기 기판은 600℃~700℃로 가열되는 것이 바람직하다. 다만, 기판은 400℃~600℃로 가열되고, 소스는 300sccm(standard cubic centimeter per minute) 이하의 유량으로 도입되는 경우에도, 전기적 특성이 우수한 그래핀 옥사이드 박막을 형성할 수 있다. At this time, the substrate is preferably heated to 600 ℃ ~ 700 ℃. However, even when the substrate is heated to 400° C. to 600° C. and the source is introduced at a flow rate of 300 sccm (standard cubic centimeter per minute) or less, a graphene oxide thin film having excellent electrical properties can be formed.

또한, PECVD 장치의 내부 압력은 7.5 Torr 이상인 것이 보다 바람직하다.Further, it is more preferable that the internal pressure of the PECVD apparatus is 7.5 Torr or more.

바람직하게는 상기 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법은 사이클릭 프로세스로 진행될 수 있다. Preferably, the method of forming the graphene oxide thin film may be performed by a cyclic process.

본 발명에 따른 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 화합물에 그래핀 옥사이드를 추가로 포함하는 소스를 이용한 PECVD 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법의 경우, 기존의 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 화합물을 소스로 한 경우에 비하여, 우수한 전기적 특성을 갖는 그래핀 옥사이드 박막을 제조할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 소스를 이용한 PECVD 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법의 경우, 1만 Ω/sq 이하, 특정 조건에서는 수백 Ω/sq 이하의 낮은 면저항을 갖는 그래핀 옥사이드 박막을 제조할 수 있다.In the case of the PECVD graphene oxide thin film formation method using a source additionally containing graphene oxide to a compound containing carbon, hydrogen and oxygen according to the present invention, a conventional compound containing carbon, hydrogen and oxygen is used as a source. Compared to the case, a graphene oxide thin film having excellent electrical properties can be prepared. That is, in the case of the method of forming a PECVD graphene oxide thin film using the source according to the present invention, a graphene oxide thin film having a low sheet resistance of 10,000 Ω/sq or less, and a few hundred Ω/sq or less under certain conditions can be prepared.

이에 따라, 본 발명에 따른 방법으로 제조된 그래핀 옥사이드 박막은 상기와 같은 우수한 전기적 특성을 통하여, 별도의 환원 과정을 수행하지 않더라도, 반도체 재료, 생체 재료, 태양전지(solar cell), OLED, 터치 패널(touch panel), 이차 전지, 가스 및 바이오 센서 등에 다양하게 응용될 수 있다.Accordingly, the graphene oxide thin film manufactured by the method according to the present invention has excellent electrical properties as described above, even without performing a separate reduction process, semiconductor material, biomaterial, solar cell, OLED, touch It can be variously applied to a panel (touch panel), a secondary battery, a gas and a bio sensor.

한편, 필요에 따라 제조된 그래핀 옥사이드 박막은 환원 공정을 통하여 환원된 그래핀 옥사이드(Reduced Graphene Oxide; RGO) 박막으로 변환될 수 있다.Meanwhile, the graphene oxide thin film prepared as needed may be converted into a reduced graphene oxide (RGO) thin film through a reduction process.

도 1은 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법에 적용될 수 있는 PECVD 장치의 예를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 PECVD법으로 그래핀 옥사이드 박막을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3a는 도 2의 PECVD법을 사이클릭 프로세스로 적용한 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3b는 도 2의 PECVD법을 사이클릭 프로세스로 적용한 다른 예를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 동일 조건(기판 온도 600℃, 소스 유량 1400sccm)에서 PECVD법으로 증착된 그래핀 옥사이드 박막의 두께에 따른 박막 Raman peak을 나타낸 것이다.
1 shows an example of a PECVD apparatus that can be applied to the method for forming a graphene oxide thin film according to the present invention.
Figure 2 schematically shows a method of forming a graphene oxide thin film by the PECVD method according to the present invention.
3A schematically shows an example in which the PECVD method of FIG. 2 is applied as a cyclic process.
3B schematically shows another example in which the PECVD method of FIG. 2 is applied as a cyclic process.
4 shows the thin film Raman peak according to the thickness of the graphene oxide thin film deposited by the PECVD method under the same conditions (substrate temperature 600°C, source flow rate 1400 sccm).

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들 및 도면을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments and drawings described below in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, only these embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and are common in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the knowledgeable person of the scope of the invention, and the invention is only defined by the scope of the claims.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 증착용 소스 및 이를 이용한 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a source for depositing graphene oxide according to the present invention and a method of forming a graphene oxide thin film using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

전술한 그라파이트(graphite) 박리 방법과 화학적 증착 방법의 문제점을 해결하고자, 최근에는 CVD 장치 내에 플라즈마를 도입하여 공정 온도를 낮춘 이른 바 PECVD법을 이용한 그래핀 증착 방법이 연구되었다. 또한, 탄소(C), 수소(H) 및 산소(O)를 포함하는 소스를 이용하여 CVD법 또는 PECVD법을 이용하여 그래핀 옥사이드 박막을 증착한 후, 그래핀 박막으로 환원하는 방법도 연구되었다. 그러나, 이들 방법을 적용하여 제조된 그래핀옥사이드 박막 또는 그래핀 박막의 경우에도 전기적 특성의 향상 정도에 제한이 있었다. In order to solve the problems of the above-described graphite peeling method and chemical vapor deposition method, recently, a graphene deposition method using a so-called PECVD method in which plasma is introduced into a CVD apparatus to lower the process temperature has been studied. In addition, a method of depositing a graphene oxide thin film using a CVD method or PECVD method using a source containing carbon (C), hydrogen (H) and oxygen (O) and then reducing it to a graphene thin film was also studied. . However, even in the case of a graphene oxide thin film or a graphene thin film prepared by applying these methods, there is a limit to the degree of improvement of electrical properties.

이에 본 발명의 발명자는 그래핀 옥사이드 박막을 제조하기 위한 소스를 변화시킨 결과, 전기적 특성이 현저히 개선된 그래핀 옥사이드 박막을 제조할 수 있었다.Accordingly, the inventor of the present invention was able to manufacture a graphene oxide thin film having remarkably improved electrical properties as a result of changing the source for preparing a graphene oxide thin film.

본 발명의 실시예에 따른 그래핀 옥사이드 증착용 소스는, 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 산소 함유 탄화수소계 화합물, 그리고, 그래핀 옥사이드를 포함한다.The source for depositing graphene oxide according to an embodiment of the present invention includes an oxygen-containing hydrocarbon-based compound including carbon, hydrogen and oxygen, and graphene oxide.

통상의 그래핀 옥사이드 증착용 소스는 알코올 등과 같은 산소 함유 탄화수소계 화합물이나, 본 발명의 경우, 이러한 산소 함유 탄화수소계 화합물에 그래핀 옥사이드가 추가로 포함되어 있다. A typical source for depositing graphene oxide is an oxygen-containing hydrocarbon-based compound such as alcohol, but in the case of the present invention, graphene oxide is additionally included in the oxygen-containing hydrocarbon-based compound.

이러한 소스를 통하여, CVD법, 특히 PECVD법으로 우수한 전기적 특성을 갖는 그래핀 옥사이드 박막을 형성할 수 있다. 이때, 그래핀 옥사이드 박막의 전기적 특성이 우수하다는 것은 그래핀 옥사이드 박막이 낮은 전기저항값을 갖거나 또는 높은 전기이동도를 갖는 것을 의미한다.Through such a source, a graphene oxide thin film having excellent electrical properties can be formed by a CVD method, particularly a PECVD method. At this time, the excellent electrical properties of the graphene oxide thin film means that the graphene oxide thin film has a low electrical resistance value or a high electrical mobility.

종래 CVD법 또는 PECVD법으로 그래핀 옥사이드 박막을 형성하기 위한 소스는 주로 탄소와 수소를 함유하는 탄화수소계 화합물(이 경우 산소를 포함하는 분위기에서 증착이 수행됨)이거나 알코올과 같은 산소를 함유하는 산소 함유 탄화수소계 화합물이었다. 그러나, 이들 소스를 이용한 경우, 증착된 그래핀 옥사이드의 경우 면저항이 수만 Ω/sq 이상으로 매우 높았다. The source for forming a graphene oxide thin film by the conventional CVD method or PECVD method is mainly a hydrocarbon-based compound containing carbon and hydrogen (in this case, evaporation is performed in an atmosphere containing oxygen) or containing oxygen containing oxygen such as alcohol. It was a hydrocarbon-based compound. However, in the case of using these sources, in the case of deposited graphene oxide, the sheet resistance was very high, over tens of thousands of Ω/sq.

그런데, 그래핀 옥사이드 박막을 제조하기 위한 소스로, 탄소, 수소 및 산소를 함유하는 산소 함유 탄화수소계 화합물에 그래핀 옥사이드를 포함시킨 결과, 1만 Ω/sq 이하, 특정 조건에서는 수백 Ω/sq 이하의 낮은 면저항을 갖는 그래핀 옥사이드 박막을 제조할 수 있었다. 이는 산소 함유 탄화수소계 화합물만을 소스로 사용하는 것과는 달리 소스에 그래핀 옥사이드와 산소 함유 탄화수소계 화합물이 함께 포함되어 있는 것에 기인한다. SP2 구조의 그래핀 옥사이드의 특성과 SP2 구조와 SP3 구조가 혼재하는 산소 함유 탄화수소 화합물의 특성이 혼합되어, SP2 구조가 상대적으로 증가하게 되어 박막 특성이 향상될 수 있다.By the way, as a source for producing a graphene oxide thin film, as a result of including graphene oxide in an oxygen-containing hydrocarbon-based compound containing carbon, hydrogen and oxygen, 10,000 Ω/sq or less, under certain conditions several hundred Ω/sq or less It was possible to prepare a graphene oxide thin film having a low sheet resistance of. This is due to the fact that graphene oxide and oxygen-containing hydrocarbon-based compounds are included in the source as opposed to using only oxygen-containing hydrocarbon-based compounds as a source. The properties of the graphene oxide having the SP2 structure and the properties of the oxygen-containing hydrocarbon compound in which the SP2 structure and the SP3 structure are mixed are mixed, so that the SP2 structure is relatively increased, so that the thin film characteristics can be improved.

상기 소스는 전체 중량에 대하여 그래핀 옥사이드를 1.0중량% 이하로 함유하는 것이 바람직하다. 소스 내 그래핀 옥사이드 함량이 증가할수록 증착되는 그래핀 옥사이드의 전기적 특성 향상 기여 효과가 증가할 수 있지만, 소스 내에서 그래핀 옥사이드 함량이 1.0중량%를 초과하는 경우, 침전 문제가 발생할 수 있다. 한편, 소스 내 그래핀 옥사이드 함량이 0.1중량% 미만으로 지나치게 낮을 경우, 증착되는 그래핀 옥사이드의 전기적 특성 향상 기여 효과가 크지 않을 수 있다. 이에, 상기 소스 내에는 그래핀 옥사이드가 0.1~1.0중량% 포함되는 것이 바람직하며, 0.1~0.2중량% 포함되는 것이 보다 바람직하다. 소스에서 그래핀 옥사이드 외 다른 성분은 전부 산소 함유 탄화수소계 화합물이 될 수 있다. 또한, 소스에서 그래핀 옥사이드 외 다른 성분은 산소 함유 탄화수소계 화합물과 더불어 물이나 유기용매가 될 수 있다. It is preferable that the source contains graphene oxide in an amount of 1.0% by weight or less based on the total weight. As the graphene oxide content in the source increases, the effect of contributing to the improvement of the electrical properties of the deposited graphene oxide may increase, but when the graphene oxide content in the source exceeds 1.0% by weight, a precipitation problem may occur. On the other hand, when the graphene oxide content in the source is too low, such as less than 0.1% by weight, the effect of contributing to the improvement of electrical properties of the deposited graphene oxide may not be significant. Accordingly, it is preferable that 0.1 to 1.0% by weight of graphene oxide is included in the source, and more preferably 0.1 to 0.2% by weight of graphene oxide is included. All components other than graphene oxide in the source may be oxygen-containing hydrocarbon-based compounds. Further, in the source, components other than graphene oxide may be water or organic solvents together with oxygen-containing hydrocarbon-based compounds.

또한, 상기 산소 함유 탄화수소계 화합물은 액체 상태인 것일 수 있다. 상기 산소 함유 탄화수소계 화합물이 고체 상태일 경우, 이를 분산시킬 수 있는 유기 용매나 물(H2O) 등의 분산 용매가 별도로 요구된다. 이 경우는 그래핀 옥사이드 소스의 상대적인 함량을 낮추는 것이어서 바람직하지 못하다. 결국, 상기 화합물이 액체 상태인 것이 탄소 및 산소 소스의 역할도 하면서 분산용매 역할을 할 수 있다는 점에서 보다 바람직하다. 다만, 본 발명은 산소 함유 탄화수소계 화합물이 고체 상태인 것을 배제하는 것은 아니다. In addition, the oxygen-containing hydrocarbon-based compound may be in a liquid state. When the oxygen-containing hydrocarbon-based compound is in a solid state, an organic solvent capable of dispersing it or a dispersion solvent such as water (H 2 O) is separately required. In this case, it is not preferable to lower the relative content of the graphene oxide source. Consequently, it is more preferable that the compound is in a liquid state in that it can serve as a dispersion solvent while also serving as a carbon and oxygen source. However, the present invention does not exclude that the oxygen-containing hydrocarbon-based compound is in a solid state.

상기 산소 함유 탄화수소계 화합물로는 케톤계 화합물, 에테르계 화합물, 알코올계 화합물을 제시할 수 있다. 케톤계 화합물로는 사이클로헥사논, 아세톤, 메틸에틸케톤 등을 제시할 수 있다. 에테르계 화합물로는 디에틸에테르, 메틸에틸에테르 등을 제시할 수 있다. 알코올계 화합물로는 메틸알코올, 에틸알코올, 이소프로필알코올 등을 제시할 수 있다. 이들 산소 함유 탄화수소계 화합물은 탄소 및 산소 소스의 역할도 하면서 분산용매 역할을 할 수 있다.As the oxygen-containing hydrocarbon-based compound, a ketone-based compound, an ether-based compound, and an alcohol-based compound may be presented. As a ketone compound, cyclohexanone, acetone, methyl ethyl ketone, and the like can be presented. As the ether compound, diethyl ether, methyl ethyl ether, and the like can be presented. As the alcohol-based compound, methyl alcohol, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, and the like can be presented. These oxygen-containing hydrocarbon-based compounds can serve as a dispersion solvent while also serving as a carbon and oxygen source.

또한 본 발명에 따른 소스는 물(H2O)이나, NMP(N-methylprrolidone) 등과 같은 유기용매를 추가로 포함할 수 있다. 이는 산소 함유 탄화수소계 화합물이 고체 상태인 경우에 주로 적용될 수 있으나, 산소 함유 탄화수소계 화합물이 액체 상태인 경우에도 적용 가능하다. 다만, 산소 함유 탄화수소계 화합물과 다른 물질(예를 들어, 용매)을 혼합하는 경우, 순수한 그래핀 옥사이드 박막 또는 그래핀 박막을 제조하기 위해, 산소 함유 탄화수소계 화합물과 동일한 계열의 탄화수소 물질(예를 들어, 탄화수소 용매)를 혼합하는 것이 바람직하다.In addition, the source according to the present invention may further include an organic solvent such as water (H 2 O) or N-methylprrolidone (NMP). This can be applied mainly when the oxygen-containing hydrocarbon-based compound is in a solid state, but is also applicable when the oxygen-containing hydrocarbon-based compound is in a liquid state. However, in the case of mixing an oxygen-containing hydrocarbon-based compound with another material (for example, a solvent), in order to prepare a pure graphene oxide thin film or a graphene thin film, a hydrocarbon material of the same series as the oxygen-containing hydrocarbon-based compound (for example, For example, it is preferable to mix a hydrocarbon solvent).

이하, 도 1에 도시된 PECVD 장치의 예를 들어, 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법에 대하여 설명하기로 한다. Hereinafter, as an example of the PECVD apparatus shown in FIG. 1, a method of forming a graphene oxide thin film according to the present invention will be described.

도 1은 본 발명에 따른 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법에 적용될 수 있는 PECVD 장치의 예를 나타낸 것이다.1 shows an example of a PECVD apparatus that can be applied to the method for forming a graphene oxide thin film according to the present invention.

도 1에 도시된 PECVD 장치를 간략히 설명하면, PECVD 장치(1)는 반응 챔버(2), 샤워헤드(3), 기판 지지대(4), RF 전원공급부(5) 및 전극(6)을 포함한다.Briefly explaining the PECVD apparatus shown in FIG. 1, the PECVD apparatus 1 includes a reaction chamber 2, a showerhead 3, a substrate support 4, an RF power supply 5, and an electrode 6. .

반응 챔버(2)는 내부에 기판이 배치되며, 반응 공간을 제공한다. The reaction chamber 2 has a substrate disposed therein, and provides a reaction space.

샤워헤드(3)는 반응 챔버(2) 내부의 상측에 구비되어 반응 챔버 외부의 소스 공급부에 연결된 소스 공급라인(S)를 통해 주입된 소스를 샤워헤드 하부의 반응 챔버 내부로 분배 및 분사한다. The showerhead 3 is provided on the upper side of the reaction chamber 2 and distributes and injects the source injected through the source supply line S connected to the source supply unit outside the reaction chamber into the reaction chamber below the showerhead.

소스는, 반응 챔버(2)에 공급되기 전에, 간접 분사 방식이 적용되는 버블러나 직접 분사 방식이 적용되는 기화기 등과 같은 기화 유닛에서 기화되어, 약 120℃ 이상의 온도로 반응 챔버(2)로 공급될 수 있다. 이를 위해 소스 공급라인(S)에는 기화된 소스의 온도를 유지하기 위한 히팅 자켓 등과 같은 온도 유지 수단이 배치될 수 있다.The source is vaporized in a vaporization unit such as a bubbler to which an indirect injection method is applied or a vaporizer to which a direct injection method is applied, before being supplied to the reaction chamber 2, and is supplied to the reaction chamber 2 at a temperature of about 120°C or higher. I can. To this end, a temperature maintaining means such as a heating jacket for maintaining the temperature of the vaporized source may be disposed in the source supply line S.

전극(6)은 고주파전원(5)에 전기적으로 연결되어 플라즈마 방전을 위한 전극으로 이용된다. 도 1에 도시된 예의 경우, 샤워헤드(3)가 제1전극(6)과 연결부(3a)를 통하여 전기적으로 연결되어 상기 전극(6)과 함께 단일 전극으로 기능한다. 이 경우, RF 전원공급부(5)에서 발생된 13.56MHz의 RF 전원은 샤워헤드(3)를 반응 챔버(2) 내부로 인가된다. RF 전원공급부(5)로부터 RF 전원이 인가되어, 샤워헤드(3)와 기판 지지대(4) 사이의 반응 챔버(2) 내부에 플라즈마가 형성된다. The electrode 6 is electrically connected to the high frequency power source 5 and is used as an electrode for plasma discharge. In the case of the example shown in FIG. 1, the shower head 3 is electrically connected to the first electrode 6 through the connection part 3a and functions as a single electrode together with the electrode 6. In this case, the RF power of 13.56 MHz generated from the RF power supply unit 5 is applied to the showerhead 3 into the reaction chamber 2. RF power is applied from the RF power supply unit 5, and plasma is formed in the reaction chamber 2 between the showerhead 3 and the substrate support 4.

상기 반응 챔버(2) 내부의 하측에는 그래핀 옥사이드 증착 대상이 되는 기판(W)을 지지하는 기판 지지대(4)가 배치되어 있다. 기판 지지대(4)에는 열선과 같은 온도조절수단이 구비되어, 증착 공정시 기판이 가열된 상태에 있도록 할 수 있다. 또한, 기판 지지대(4)는 접지 전극으로 기능할 수 있다.A substrate support 4 supporting a substrate W to be deposited with graphene oxide is disposed below the reaction chamber 2. The substrate support 4 is provided with a temperature control means such as a hot wire, so that the substrate is in a heated state during the deposition process. Further, the substrate support 4 may function as a ground electrode.

본 발명에 이용될 수 있는 PECVD 장치는 도 1에 도시된 예시적인 장치 뿐만 아니라 공지된 다양한 형태의 PECVD 장치가 이용될 수 있다. As the PECVD apparatus that can be used in the present invention, not only the exemplary apparatus shown in FIG. 1 but also various types of known PECVD apparatuses can be used.

도 2는 본 발명에 따른 PECVD법으로 그래핀 옥사이드 박막을 형성하는 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.Figure 2 schematically shows a method of forming a graphene oxide thin film by the PECVD method according to the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법은 PECVD를 통한 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법이다. 보다 구체적으로 본 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다. A method of forming a graphene oxide thin film according to an embodiment of the present invention is a method of forming a graphene oxide thin film through PECVD. More specifically, the method includes the following steps.

우선, 도 1에 도시된 예와 같은 PECVD 장치의 반응 챔버 내의 기판 지지대 상에 기판을 배치하고, 기판 지지대를 통하여 기판을 가열한다(S210). 기판은 금속 기판이나, 예를 들어 실리콘 웨이퍼와 같은 반도체 기판이 될 수 있다. 또한, 상기 기판은 실리콘 웨이퍼 상에 SiOx와 같은 막이 형성된 기판일 수도 있다. 또한, 반도체 기판의 표면 혹은 반도체 기판 상에 이종 재질의 막이 형성된 기판의 표면에는 Ni 또는 Cu와 같은 촉매 금속이 존재할 수 있다. First, a substrate is placed on a substrate support in a reaction chamber of a PECVD apparatus as shown in FIG. 1, and the substrate is heated through the substrate support (S210). The substrate may be a metal substrate or a semiconductor substrate such as a silicon wafer. Further, the substrate may be a substrate on which a film such as SiOx is formed on a silicon wafer. In addition, a catalyst metal such as Ni or Cu may be present on the surface of the semiconductor substrate or on the surface of the substrate on which a film of a different material is formed on the semiconductor substrate.

다음으로, 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 산소 함유 탄화수소계 화합물(CxHyOz)과, 그래핀 옥사이드를 포함하는 소스를 버블러 등을 이용하여 기화시켜, 상기 PECVD 장치 내로 도입한다(S220). 이때 소스는 He, Ar 등과 같은 불활성 가스, 산소 가스 등과 같은 캐리어 가스와 함께 상기 PECVD 장치 내로 도입될 수 있다. 소스의 공급은 후술하는 플라즈마 증착 단계에서도 수행될 수 있다. Next, an oxygen-containing hydrocarbon-based compound (C x H y O z ) containing carbon, hydrogen and oxygen and a source containing graphene oxide are vaporized using a bubbler or the like, and introduced into the PECVD apparatus ( S220). In this case, the source may be introduced into the PECVD apparatus together with an inert gas such as He, Ar, or a carrier gas such as oxygen gas. The supply of the source may also be performed in the plasma deposition step described later.

다음으로, PECVD 장치 내에 약 400 ~ 2400W의 RF 전원을 인가하여, 샤워헤드와 기판 사이에 플라즈마를 형성하여 공급된 소스를 분해하여 기판 상에 그래핀 옥사이드를 증착한다(S230).Next, by applying an RF power of about 400 to 2400 W into the PECVD apparatus, plasma is formed between the showerhead and the substrate to decompose the supplied source to deposit graphene oxide on the substrate (S230).

그래핀 옥사이드가 증착된 이후에는 질소 가스 등과 같은 퍼지 가스를 이용하여 PECD 장치 내부를 퍼지한다(S240). After the graphene oxide is deposited, the inside of the PECD device is purged using a purge gas such as nitrogen gas (S240).

이때, 상기 기판은 400℃ 이상, 바람직하게는 600~700℃로 가열되는 것이 바람직하다. 증착되는 그래핀 옥사이드의 전기적 특성에 영향을 미치는 인자로 기판 온도, 반응 챔버 내 압력, 소스 공급 유량, 증착 두께 등 여러가지가 있는데, 그 중에서 기판 온도가 600℃ 이상인 경우 매우 낮은 면저항을 나타냄을 확인할 수 있었다. 다만, 후술하는 실시예의 표 3 및 표 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 기판 온도가 600℃ 미만인 경우에도, 소스 공급 유량이 300sccm 이하로 상대적으로 낮거나 RF 전력이 400~600W로 상대적으로 낮은 경우에는 증착된 그래핀 옥사이드 박막이 어느정도 낮은 면저항을 나타내었다. 따라서, 기판 온도가 400℃~600℃인 경우, 소스 유량을 낮추거나 RF 전력을 낮추면 전기적 특성이 우수한 그래핀 옥사이드 박막을 형성할 수 있다. At this time, the substrate is preferably heated to 400 ℃ or more, preferably 600 ~ 700 ℃. There are various factors that affect the electrical properties of the deposited graphene oxide, such as substrate temperature, pressure in the reaction chamber, source supply flow rate, and deposition thickness. Among them, it can be confirmed that a very low sheet resistance is exhibited when the substrate temperature is over 600℃. there was. However, as can be seen in Tables 3 and 4 of Examples to be described later, even when the substrate temperature is less than 600 °C, when the source supply flow rate is relatively low as 300 sccm or less, or the RF power is relatively low as 400 to 600 W The deposited graphene oxide thin film showed a somewhat low sheet resistance. Accordingly, when the substrate temperature is 400° C. to 600° C., lowering the source flow rate or lowering the RF power can form a graphene oxide thin film having excellent electrical properties.

또한, 후술하는 실시예의 표 1을 참조하면, 증착되는 그래핀 옥사이드 박막의 두께는 크게 영향을 미치지 않으나, 그래핀 옥사이드 박막 두께가 증가할수록, 예를 들어 실리콘 기판일 경우, 30nm 이상일 때 상대적으로 더 좋은 전기적 특성을 발휘하였다. 이는 동일한 조건에서 그래핀 옥사이드의 증착 두께만을 달리하였을 때의 박막의 Raman Peak로부터도 확인할 수 있다. In addition, referring to Table 1 of Examples to be described later, the thickness of the deposited graphene oxide thin film does not significantly affect, but as the thickness of the graphene oxide thin film increases, for example, in the case of a silicon substrate, it is relatively more It showed good electrical properties. This can also be confirmed from the Raman Peak of the thin film when only the deposition thickness of graphene oxide was changed under the same conditions.

또한, 후술하는 실시예의 표 6을 참조하면, PECVD 장치의 내부 압력은 7.5 Torr 이상인 것도 가능하다. 일반적으로 CVD법 또는 PECVD법에서 진공을 적용하는 경우, 1 Torr 이하의 고진공이 적용되는 것이 일반적이나, 본 발명의 소스를 이용할 경우에는 7.5 Torr 이상에서 더 낮은 면저항을 나타내었다. 공정 조건에 따라서는, PECVD 장치의 내부 압력이 10 Torr 이상일 수도 있다.Further, referring to Table 6 of Examples to be described later, the internal pressure of the PECVD apparatus may be 7.5 Torr or more. In general, when a vacuum is applied in the CVD method or the PECVD method, a high vacuum of 1 Torr or less is generally applied, but when the source of the present invention is used, the sheet resistance is lower at 7.5 Torr or more. Depending on the process conditions, the internal pressure of the PECVD apparatus may be 10 Torr or more.

바람직하게는, PECVD 공정은 도 3a 및 도 3b에 도시된 예와 같은 사이클릭 프로세스로 진행될 수 있다. 사이클릭 프로세스는 도 3a에 도시된 예와 같이 안정화 단계(S410), 증착 단계(S420) 및 퍼지 단계(S430)를 단위 프로세스(1 사이클)로 하였을 때, 이 단위 프로세스가 반복되는 것을 의미한다. 이때, 단위 프로세스는 도 3b에 도시된 예와 같이 증착 단계(S420)와 퍼지 단계(S430) 사이에 플라즈마 처리 단계(S425)가 추가로 포함될 수 있다. Preferably, the PECVD process can be carried out in a cyclic process such as the example shown in FIGS. 3A and 3B. The cyclic process means that when the stabilization step (S410), the deposition step (S420), and the purge step (S430) are set as a unit process (one cycle) as shown in FIG. 3A, this unit process is repeated. In this case, the unit process may further include a plasma processing step S425 between the deposition step S420 and the purge step S430 as shown in FIG. 3B.

도 3a 및 도 3b에서, 안정화 단계(S410)는 도 2의 소스 공급 단계(S220)에 대응하고, 증착 단계(S420)는 도 2의 플라즈마 증착 단계(S230)에 대응하고, 퍼지 단계(S430)는 도 2의 퍼지 단계(S240)에 대응한다.3A and 3B, the stabilization step (S410) corresponds to the source supply step (S220) of FIG. 2, the deposition step (S420) corresponds to the plasma deposition step (S230) of FIG. 2, and the purge step (S430) Corresponds to the purge step S240 of FIG. 2.

안정화 단계(S410)에서는 기화된 소스가 공급되며 RF 파워는 인가되지 않아, PECVD 장치 내부의 압력을 균일하게 함으로써 PECVD 장치 내부를 안정화시킨다. 증착 단계(S420)에서는 기화된 소스가 공급되며 RF 파워가 인가됨으로써 그래핀 옥사이드 박막의 증착이 수행된다. 퍼지 단계(S430)에서는 기화된 소스가 공급되지 않으며, 또한 RF 파워가 인가되지 않는다. 퍼지 단계(S430)에서는 질소 가스와 같은 퍼지 가스가 챔버 내부로 공급되어 챔부 내부의 잔류 가스 및 부산물 등이 제거될 수 있다. 플라즈마 처리 단계(S425)에서는 기화된 소스가 공급되지 않고, 헬륨 가스와 같은 불활성 가스가 RF 파워가 인가되는 챔버 내부로 공급되어 박막을 치밀화한다.In the stabilization step (S410), the vaporized source is supplied and RF power is not applied, so that the pressure inside the PECVD apparatus is equalized to stabilize the inside of the PECVD apparatus. In the deposition step (S420), a vaporized source is supplied and RF power is applied to thereby deposit a graphene oxide thin film. In the purge step (S430), the vaporized source is not supplied, and RF power is not applied. In the purge step S430, a purge gas such as nitrogen gas is supplied into the chamber to remove residual gas and by-products in the chamber. In the plasma processing step S425, the vaporized source is not supplied, and an inert gas such as helium gas is supplied into the chamber to which RF power is applied, thereby densifying the thin film.

도 3a에 도시된 예와 같이, 플라즈마 처리 단계(S425)가 포함되지 않을 경우 단위 프로세스는 0.5~1초동안 수행될 수 있다. 이 경우 증착되는 그래핀 옥사이드 박막이 치밀하지 않기 때문에 단위 프로세스 시간이 1초를 초과하는 경우 증착되는 그래핀 옥사이드 박막의 저항값이 크게 증가할 수 있다. 반면, 도 3b에 도시된 예와 같이, 플라즈마 처리 단계(S425)가 포함될 경우 증착되는 그래핀 옥사이드 박막이 상대적으로 치밀하여 박막이 단위 프로세스는 0.5~1.5초동안 상대적으로 더 긴 시간동안 수행될 수 있다. As shown in FIG. 3A, when the plasma processing step S425 is not included, the unit process may be performed for 0.5 to 1 second. In this case, since the deposited graphene oxide thin film is not dense, if the unit process time exceeds 1 second, the resistance value of the deposited graphene oxide thin film may increase significantly. On the other hand, as shown in the example shown in Figure 3b, when the plasma treatment step (S425) is included, the deposited graphene oxide thin film is relatively dense, so that the thin film unit process can be performed for a relatively longer time for 0.5 to 1.5 seconds. have.

이상과 같이, 산소 함유 탄화수소계 화합물에 그래핀 옥사이드를 추가로 포함하는 본 발명에 따른 소스를 이용하여 PECVD법으로 그래핀 옥사이드를 증착하는 경우, 우수한 전기적 특성을 갖는 그래핀 옥사이드 박막을 제조할 수 있다. As described above, when graphene oxide is deposited by PECVD using a source according to the present invention that additionally includes graphene oxide in an oxygen-containing hydrocarbon-based compound, a graphene oxide thin film having excellent electrical properties can be prepared. have.

또한, 면저항을 보다 낮추는 등 필요에 따라서는, 형성된 그래핀 옥사이드 박막을 환원하여 환원된 그래핀 옥사이드 박막을 형성할 수 있다. In addition, if necessary, such as lowering the sheet resistance, the formed graphene oxide thin film may be reduced to form a reduced graphene oxide thin film.

실시예Example

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail through preferred embodiments of the present invention. However, this is presented as a preferred example of the present invention and cannot be construed as limiting the present invention in any sense. Contents not described herein can be sufficiently technically inferred by those skilled in the art, and thus description thereof will be omitted.

표 1에 기재된 시편 6~14의 조건으로 그래핀 옥사이드 박막을 형성하기 위한 PECVD 공정을 수행하였다. A PECVD process was performed to form a graphene oxide thin film under the conditions of specimens 6 to 14 described in Table 1.

시편 1의 경우, 순수 실리콘 웨이퍼의 면저항을 나타낸 것이다.In the case of specimen 1, it shows the sheet resistance of a pure silicon wafer.

시편 2의 경우, 실리콘 웨이퍼 상에 SiO2가 증착된 경우의 면저항을 나타낸 것이다. SiO2 막은 TEOS를 전구체로 이용하여 형성되었다.In the case of specimen 2, the sheet resistance when SiO 2 is deposited on a silicon wafer is shown. The SiO 2 film was formed using TEOS as a precursor.

시편 3의 경우, SiO2 상에 텅스텐카바이드(WC)가 증착된 경우의 면저항을 나타낸 것이다.In the case of specimen 3, the sheet resistance when tungsten carbide (WC) is deposited on SiO 2 is shown.

시편 4~5의 경우, SiO2 상에 비정질 탄소층(ACL )이 증착된 경우의 면저항을 나타낸 것이다. In the case of specimens 4 to 5, it shows the sheet resistance when an amorphous carbon layer (ACL) is deposited on SiO 2 .

시편 6~12의 경우, 사이클로헥사논 99.8wt%와 그래핀 옥사이드 0.2wt%로 이루어진 소스를 이용하여 기판 상에 증착하였을 때의 면저항을 나타낸 것이다.In the case of specimens 6 to 12, the sheet resistance when deposited on the substrate using a source consisting of 99.8 wt% of cyclohexanone and 0.2 wt% of graphene oxide was shown.

시편 6~8의 경우, SiO2가 형성된 실리콘 기판 상에 그래핀 옥사이드 박막을 형성한 결과이고, 시편 9~12의 경우, 실리콘 기판 상에 그래핀 옥사이드 박막을 형성한 결과이다. In the case of specimens 6 to 8, it is a result of forming a graphene oxide thin film on a silicon substrate on which SiO 2 is formed, and in the case of specimens 9 to 12, it is a result of forming a graphene oxide thin film on a silicon substrate.

[표 1][Table 1]

Figure 112018089233200-pat00001
Figure 112018089233200-pat00001

표 1을 참조하면, 비정질 탄소층을 형성한 경우, 면저항이 한계치 이상으로 높았으나(시편 4, 5), 본 발명에 따른 소스를 이용하여 그래핀 옥사이드 박막을 형성한 경우, 실리콘 웨이퍼(시편 1)와 거의 동등한 면저항을 나타내거나 실리콘 웨이퍼보다 더 낮은 면저항을 나타냄을 확인할 수 있다(시편 6~12). Referring to Table 1, in the case of forming the amorphous carbon layer, the sheet resistance was higher than the limit value (Sample 4, 5), but when the graphene oxide thin film was formed using the source according to the present invention, a silicon wafer (Sample 1 It can be seen that it shows a sheet resistance almost equal to) or lower than that of a silicon wafer (Specimens 6-12).

또한, 시편 6~8을 참조하면, 그래핀 옥사이드 증착 두께가 클수록 증착된 그래핀 옥사이드의 면저항값이 낮아지는 것을 볼 수 있으며, 이는 시편 9 내지 12의 경우에도 유사한 경향을 나타내었다. 표 1을 참조할 때, 그래핀 옥사이드 증착 두께는 40~3000Å이 될 수 있다. 보다 바람직하게는, TEOS를 전구체로 이용하여 형성된 SiO2 상에 그래핀 옥사이드 박막을 형성할 경우 증착 두께는 1000~3000Å이고, 실리콘 상에 그래핀 옥사이드 박막을 형성할 경우 증착 두께는 70Å 이상이고 바람직하게는 300Å, 즉 30nm 이상이다. In addition, referring to Specimens 6 to 8, it can be seen that the larger the graphene oxide deposition thickness, the lower the sheet resistance value of the deposited graphene oxide, which showed a similar tendency in the case of Specimens 9 to 12. When referring to Table 1, the graphene oxide deposition thickness may be 40 ~ 3000Å. More preferably, when forming a graphene oxide thin film on SiO 2 formed by using TEOS as a precursor, the deposition thickness is 1000 to 3000 Å, and when forming a graphene oxide thin film on silicon, the deposition thickness is 70 Å or more. It is preferably 300 Å, that is, 30 nm or more.

또한, 도 4는 동일 조건(기판 온도 600℃, 소스 유량 1400sccm)에서 PECVD법으로 실리콘 기판 상에 증착된 그래핀 옥사이드 박막의 두께에 따른 박막 Raman peak을 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 증착된 그래핀 옥사이드 두께가 4nm에서 30nm로 증가할수록 박막 무질서도 피크(Disorder peak)(1350cm-1)가 증가됨을 알 수 있으며, 이를 통하여, 그래핀 옥사이드 증착 두께가 클수록 면저항이 감소하는 경향과 일치함을 알 수 있다.In addition, FIG. 4 shows the thin film Raman peak according to the thickness of the graphene oxide thin film deposited on the silicon substrate by the PECVD method under the same conditions (substrate temperature 600° C., source flow rate 1400 sccm). Referring to FIG. 4, it can be seen that as the deposited graphene oxide thickness increases from 4 nm to 30 nm, the thin-film disorder peak (1350 cm -1 ) increases.Through this, the sheet resistance increases as the graphene oxide deposition thickness increases. It can be seen that this is consistent with this decreasing trend.

또한, 공정 변수에 따른 증착된 그래핀 옥사이드 박막의 면저항 변화를 살펴보기 위해 표 2 내지 표 6에 도시된 조건으로 실리콘 웨이퍼 상에 그래핀 옥사이드 PECVD 공정을 수행하였다. In addition, a graphene oxide PECVD process was performed on a silicon wafer under the conditions shown in Tables 2 to 6 to examine the change in sheet resistance of the deposited graphene oxide thin film according to the process parameters.

[표 2][Table 2]

Figure 112018089233200-pat00002
Figure 112018089233200-pat00002

표 2의 경우, 공정 압력, 캐리어 가스(Ar 가스) 유량, 소스 유량 RF 전력을 모두 동일하게 한 상태에서 기판 온도와 증착 두께만을 달리하였다.In the case of Table 2, only the substrate temperature and the deposition thickness were changed while the process pressure, carrier gas (Ar gas) flow rate, and source flow rate RF power were all the same.

표 2를 참조하면, 기판 온도 600℃에서 증착된 그래핀 옥사이드 박막의 경우 증착 두께가 낮음에도 불구하고 면저항이 가장 낮음을 볼 수 있다. 이 결과를 토대로 하면, PECVD 그래핀 옥사이드 증착 공정에서 기판 온도는 600℃ 이상일 필요가 있다. Referring to Table 2, it can be seen that the graphene oxide thin film deposited at a substrate temperature of 600° C. has the lowest sheet resistance despite the low deposition thickness. Based on these results, the substrate temperature in the PECVD graphene oxide deposition process needs to be 600°C or higher.

[표 3][Table 3]

Figure 112018089233200-pat00003
Figure 112018089233200-pat00003

[표 4][Table 4]

Figure 112018089233200-pat00004
Figure 112018089233200-pat00004

표 3의 경우, 기판(Si) 온도, 공정 압력, 캐리어 가스(Ar 가스) 유량, RF 전력을 모두 동일하게 한 상태, 그리고 증착 두께도 유사하게 한 상태에서 소스 유량을 달리하였다. 그리고, 표 4의 경우, 기판(Si) 온도가 400℃이고, 공정 압력, 캐리어 가스(Ar 가스) 유량, 소스 유량을 모두 동일하게 한 상태에서, RF 전력을 달리하였다.In the case of Table 3, the source flow rate was changed while the substrate (Si) temperature, process pressure, carrier gas (Ar gas) flow rate, and RF power were all the same, and the deposition thickness was also similar. In addition, in the case of Table 4, the substrate (Si) temperature was 400°C, the process pressure, the carrier gas (Ar gas) flow rate, and the source flow rate were all the same, and the RF power was changed.

표 3을 참조하면, 기판 온도 550℃에서 증착된 그래핀 옥사이드 박막의 경우 소스 유량이 300sccm인 경우에 비로소 면저항값이 낮은 것을 볼 수 있다. 또한, 표 4를 참조하면, 기판 온도가 400℃인 경우에도 RF 전력이 낮은 경우에는 낮은 면저항 값을 나타내는 것을 볼 수 있다. 이러한 도 3 및 도 4의 결과를 토대로 하면, 기판 온도가 400~600℃인 경우, 소스 유량을 300sccm 이하로 낮추거나 RF 전력을 400~600W로 낮출 필요가 있음을 알 수 있다.Referring to Table 3, in the case of a graphene oxide thin film deposited at a substrate temperature of 550°C, it can be seen that the sheet resistance value is low only when the source flow rate is 300 sccm. In addition, referring to Table 4, it can be seen that even when the substrate temperature is 400°C, when the RF power is low, the sheet resistance value is low. Based on the results of FIGS. 3 and 4, it can be seen that when the substrate temperature is 400 to 600° C., it is necessary to lower the source flow rate to 300 sccm or less or the RF power to 400 to 600 W.

[표 5][Table 5]

Figure 112018089233200-pat00005
Figure 112018089233200-pat00005

표 5의 경우, 기판 온도를 600℃로 고정하고, 공정 압력, 캐리어 가스 유량 및 증착 두께를 동일하거나 유사하게 한 상태에서, RF 전력만을 달리하였다. In the case of Table 5, only the RF power was changed while the substrate temperature was fixed at 600° C., the process pressure, the carrier gas flow rate, and the deposition thickness were the same or similar.

표 5를 참조하면, RF 전력이 감소할수록 면저항값이 상대적으로 낮아지는 것을 볼 수 있으나, 시편 22~26 모두에서 우수한 면저항을 나타내고 있다. 즉, 기판 온도가 600℃인 경우 RF 전력 변화에 따른 제조되는 그래핀 옥사이드 박막의 전기적 특성이 큰 차이를 나타내지는 않는다. Referring to Table 5, it can be seen that the sheet resistance value relatively decreases as the RF power decreases, but excellent sheet resistance is shown in all of the specimens 22 to 26. That is, when the substrate temperature is 600° C., the electrical properties of the graphene oxide thin film manufactured according to the change in RF power do not show a significant difference.

이러한 결과들에 비추어 볼 때, 기판 온도가 600℃ 이상일 때는 RF 전력의 변화가 제조되는 그래핀 옥사이드 박막의 전기적 특성에 미치는 영향의 정도가 크지 않으나, 기판 온도가 600℃ 미만일 때는 RF 전력의 변화가 제조되는 그래핀 옥사이드 박막의 전기적 특성에 미치는 영향의 정도가 상대적으로 더 크다고 볼 수 있다. In view of these results, when the substrate temperature is above 600°C, the degree of influence of the change in RF power on the electrical properties of the graphene oxide thin film to be manufactured is not significant, but when the substrate temperature is less than 600°C, the change in RF power It can be seen that the degree of influence on the electrical properties of the prepared graphene oxide thin film is relatively greater.

[표 6][Table 6]

Figure 112018089233200-pat00006
Figure 112018089233200-pat00006

표 6의 경우, 기판 온도, 캐리어 가스 유량, 소스 유량, RF 전력을 모두 동일하게 하고, 증착 두께도 유사하게 한 상태에서, 공정 압력만을 달리하였다. In Table 6, the substrate temperature, carrier gas flow rate, source flow rate, and RF power were all the same, and the deposition thickness was similar, and only the process pressure was changed.

표 6을 참조하면, 공정 압력이 높을수록 면저항값은 오히려 낮아지는 것을 볼 수 있고, 7.5 Torr에 이르러서는 매우 낮은 면저항을 나타내는 것을 볼 수 있다. Referring to Table 6, it can be seen that the higher the process pressure, the lower the sheet resistance value is, and it can be seen that the sheet resistance is very low when it reaches 7.5 Torr.

표 7은 사이클릭 프로세스를 적용할 때 증착된 그래핀 옥사이드 박막의 특징을 나타낸 것이다. Table 7 shows the characteristics of the graphene oxide thin film deposited when applying the cyclic process.

표 7에서 증착 단계 동안 RF 파워는 400W, 기판은 실리콘 기판을 이용하였으며, 기판 온도는 400℃로 하였다. 또한, 표 6의 CYCLIC #2에서 플라즈마 처리는 헬륨 가스를 이용하였으며, 플라즈마 처리 동안 증착 단계에서 적용된 RF 파워가 계속 인가되었다.In Table 7, during the deposition step, the RF power was 400W, the substrate was a silicon substrate, and the substrate temperature was 400°C. In addition, in CYCLIC #2 of Table 6, the plasma treatment used helium gas, and the RF power applied in the deposition step was continuously applied during the plasma treatment.

[표 7][Table 7]

Figure 112018089233200-pat00007
Figure 112018089233200-pat00007

표 7을 참조하면, 사이클릭 프로세스를 적용할 때, 도 3a와 같이 플라즈마 처리 단계를 포함하지 않는 경우 단위 프로세스 시간이 0.5초 및 1.0초일 때 우수한 면저항(Rs, Ω/sq) 및 비저항(mΩ·cm) 특성을 나타내었으나, 단위 프로세스 시간이 1.5초일 때에는 상대적으로 좋지 못한 결과를 나타내었다.Referring to Table 7, when applying the cyclic process, when the plasma treatment step is not included as shown in FIG. 3A, excellent sheet resistance (Rs, Ω/sq) and specific resistance (mΩ· cm) characteristics, but showed relatively poor results when the unit process time was 1.5 seconds.

반면, 도 3b와 같이 플라즈마 처리 단계가 포함된 경우 단위 프로세스 시간이 0.5초, 1.0초 및 1.5초일 때 모두 우수한 저항 특성을 나타내었으며, 1.5초일 때 보다 우수한 저항 특성을 나타내었다. 이는 플라즈마 처리를 통하여 막이 치밀화된 상태에서 상대적으로 두꺼운 증착 두께를 가질 때 가장 우수한 저항 특성을 나타냄을 의미한다. On the other hand, when the plasma treatment step is included as shown in FIG. 3B, when the unit process time is 0.5 seconds, 1.0 second, and 1.5 seconds, excellent resistance characteristics are exhibited, and excellent resistance characteristics are exhibited when the unit process time is 1.5 seconds. This means that the film exhibits the best resistance characteristics when it has a relatively thick deposition thickness in a state where the film is densified through plasma treatment.

표 8은 도 3a에 도시된 사이클릭 프로세스가 적용된 PECVD 방법과 PEALD 방법으로 실리콘옥사이드 막이 형성된 실리콘 기판 상에 그래핀 옥사이드 박막을 형성하였을 때의 결과를 나타낸 것이다.Table 8 shows the results when a graphene oxide thin film is formed on a silicon substrate on which a silicon oxide film is formed by the PECVD method and the PEALD method to which the cyclic process shown in FIG. 3A is applied.

표 8에 제시된 PEALD 방법에서는, 소스 가스의 공급이 이루어지며 RF 전력이 인가되지 않은 상태로 소스가 기판에 흡착되는 소스 공급 단계, 1차 퍼지 단계, RF 전력이 인가되는 RF 전력 인가 단계 및 2차 퍼지 단계로 이루어지는 단위 프로세스를 반복하여 실리콘옥사이드 막 상에 그래핀 옥사이드 박막을 형성하였다. 표 8에서 PECVD 방법 및 PEALD 방법에 적용되는 조건들은 표 1에 기재된 사항을 제외하고는 동일하다. 다만, PECVD 방법의 경우 증착 단계에서 소스 가스가 공급되나, PEALD 방법의 경우 RF 전력 인가 단계에서 소스 가스가 공급되지 않는다.In the PEALD method shown in Table 8, the source gas is supplied and the source is adsorbed to the substrate without RF power applied, the first purge step, the RF power application step, and the second step. A unit process consisting of a purge step was repeated to form a graphene oxide thin film on the silicon oxide film. In Table 8, the conditions applied to the PECVD method and the PEALD method are the same except for those described in Table 1. However, in the case of the PECVD method, the source gas is supplied in the deposition step, but in the case of the PEALD method, the source gas is not supplied in the RF power application step.

[표 8][Table 8]

Figure 112018089233200-pat00008
Figure 112018089233200-pat00008

표 8을 참조하면, PECVD 방식으로 증착된 그래핀 옥사이드 박막과 PEALD 방식으로 증착된 그래핀 옥사이드 박막의 저항 특성을 비교하면, PECVD 방식으로 증착된 그래핀 옥사이드 박막의 저항 특성이 상대적으로 우수한 것을 볼 수 있으며, PECVD 방식에서 증착 두께가 클수록 저항 특성이 상대적으로 양호한 특성을 나타냄을 볼 수 있다. Referring to Table 8, when comparing the resistance characteristics of the graphene oxide thin film deposited by the PECVD method and the graphene oxide thin film deposited by the PEALD method, it can be seen that the resistance characteristics of the graphene oxide thin film deposited by the PECVD method are relatively excellent. It can be seen that in the PECVD method, as the deposition thickness increases, the resistance characteristics exhibit relatively good characteristics.

한편, PECVD 방식으로 그래핀 옥사이드 박막을 증착할 때의 증착 속도가 ALD 방식으로 그래핀 옥사이드 박막을 증착할 때의 증착 속도보다 상대적으로 빠르므로, 생산성 측면에서 PECVD 방식이 보다 바람직한 것을 볼 수 있다. 증착 속도의 차이는 PECVD 방법과 PEALD 방법 각각의 증착 단계에서 소스 공급 유무의 차이에 기인하는 것으로 볼 수 있다. 즉, PECVD 방법의 경우 증착 단계에서 소스 공급이 이루어지므로 분해되는 소스의 양이 많고 이에 따라 증착 속도가 더 빠르나, PEALD 방법의 경우 RF 전력 인가 단계에서 소스 공급이 이루어지지 않고 소스 공급 단계에서만 원자층 단위로 흡착이 이루어지므로 분해되는 소스의 양이 상대적으로 작기 때문으로 볼 수 있다. Meanwhile, since the deposition rate when depositing the graphene oxide thin film by the PECVD method is relatively faster than the deposition rate when depositing the graphene oxide thin film by the ALD method, it can be seen that the PECVD method is more preferable in terms of productivity. It can be seen that the difference in deposition rate is due to the difference in the presence or absence of source supply in each deposition step of the PECVD method and the PEALD method. In other words, in the case of the PECVD method, since the source is supplied in the deposition step, the amount of decomposed sources is large and the deposition rate is faster. However, in the case of the PEALD method, the source is not supplied in the RF power application step and the atomic layer Since adsorption is performed in units, it can be seen that the amount of decomposed sources is relatively small.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified in various different forms, and those having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It will be understood that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting.

Claims (12)

PECVD를 이용한 그래핀 옥사이드 증착용 소스로서,
탄소, 수소 및 산소를 포함하는 산소 함유 탄화수소계 화합물; 및
그래핀 옥사이드를 포함하고,
상기 소스 내에 상기 그래핀 옥사이드가 0.1~1.0중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 증착용 소스.
As a source for graphene oxide deposition using PECVD,
Oxygen-containing hydrocarbon-based compounds containing carbon, hydrogen and oxygen; And
Including graphene oxide,
Graphene oxide deposition source, characterized in that 0.1 to 1.0% by weight of the graphene oxide is included in the source.
제1항에 있어서,
상기 산소 함유 탄화수소계 화합물은 케톤계 화합물, 에테르계 화합물 및 알코올계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 증착용 소스.
The method of claim 1,
The oxygen-containing hydrocarbon-based compound is a source for deposition of graphene oxide, characterized in that it comprises at least one of a ketone-based compound, an ether-based compound and an alcohol-based compound.
제2항에 있어서,
상기 소스는 물 또는 유기 용매를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 증착용 소스.
The method of claim 2,
The source is a graphene oxide deposition source, characterized in that it further comprises water or an organic solvent.
PECVD를 이용한 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법으로서,
(a) PECVD 장치 내에 기판을 배치하고 상기 기판을 가열하는 단계;
(b) 탄소, 수소 및 산소를 포함하는 산소 함유 탄화수소계 화합물과, 그래핀 옥사이드를 포함하는 소스를 기화시켜, 상기 PECVD 장치 내로 도입하는 단계;
(c) 상기 PECVD 장치에 RF 파워를 인가하여 상기 PECVD 장치 내에 플라즈마를 형성함으로써 상기 소스를 분해하여, 상기 기판 상에 그래핀 옥사이드를 증착하는 단계; 및
(d) 상기 PECVD 장치 내부를 퍼지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법.
As a method of forming a graphene oxide thin film using PECVD,
(a) placing a substrate in a PECVD apparatus and heating the substrate;
(b) vaporizing an oxygen-containing hydrocarbon-based compound containing carbon, hydrogen and oxygen and a source containing graphene oxide, and introducing it into the PECVD apparatus;
(c) decomposing the source by applying RF power to the PECVD apparatus to form a plasma in the PECVD apparatus, and depositing graphene oxide on the substrate; And
(d) a method of forming a graphene oxide thin film comprising the step of purging the inside of the PECVD apparatus.
제4항에 있어서,
상기 소스 내에는 상기 그래핀 옥사이드가 0.1~1.0중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법.
The method of claim 4,
Graphene oxide thin film forming method, characterized in that 0.1 to 1.0% by weight of the graphene oxide is included in the source.
제4항에 있어서,
상기 산소 함유 탄화수소계 화합물은 케톤계 화합물, 에테르계 화합물 및 알코올계 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법.
The method of claim 4,
The oxygen-containing hydrocarbon-based compound is a method of forming a graphene oxide thin film comprising at least one of a ketone-based compound, an ether-based compound, and an alcohol-based compound.
제4항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 기판이고, 상기 (c) 단계에서 증착되는 그래핀 옥사이드의 두께는 30nm 이상인 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법.
The method of claim 4,
The substrate is a silicon substrate, the graphene oxide thin film forming method, characterized in that the thickness of the graphene oxide deposited in the step (c) is 30nm or more.
제4항에 있어서,
상기 (b) 단계 내지 상기 (d) 단계를 포함하는 단위 프로세스가 반복되는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법.
The method of claim 4,
Graphene oxide thin film formation method, characterized in that the unit process including the step (b) to step (d) is performed in a repeating manner.
제8항에 있어서,
상기 (b) 단계에서는 상기 기화된 소스가 공급되지만 RF 파워는 인가되지 않으며,
상기 (c) 단계에서는 상기 기화된 소스가 공급되고 RF 파워도 인가되는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법.
The method of claim 8,
In the step (b), the vaporized source is supplied, but RF power is not applied,
In the step (c), a method of forming a graphene oxide thin film, characterized in that the vaporized source is supplied and RF power is also applied.
제8항에 있어서,
상기 단위 프로세스는, 상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계 사이에, 증착된 그래핀 옥사이드를 불활성 가스 플라즈마로 처리하는 플라즈마 처리 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법.
The method of claim 8,
The unit process, between the step (c) and the step (d), the graphene oxide thin film forming method, characterized in that it further comprises a plasma treatment step of treating the deposited graphene oxide with an inert gas plasma.
제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
증착된 그래핀 옥사이드를 환원하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법.
The method according to any one of claims 4 to 10,
Graphene oxide thin film forming method, characterized in that it further comprises the step of reducing the deposited graphene oxide.
삭제delete
KR1020180107205A 2017-09-29 2018-09-07 Source for depositing graphene oxide and method of forming graphene oxide thin film using the same KR102177472B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170127158 2017-09-29
KR20170127158 2017-09-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190038323A KR20190038323A (en) 2019-04-08
KR102177472B1 true KR102177472B1 (en) 2020-11-11

Family

ID=65919888

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180107205A KR102177472B1 (en) 2017-09-29 2018-09-07 Source for depositing graphene oxide and method of forming graphene oxide thin film using the same

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102177472B1 (en)
CN (1) CN109573996B (en)
TW (1) TWI709658B (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102483103B1 (en) * 2020-12-30 2023-01-02 주식회사 테스 Thin film deposition method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012031024A (en) * 2010-08-02 2012-02-16 Fuji Electric Co Ltd Method for manufacturing graphene thin film
JP2013100205A (en) * 2011-11-09 2013-05-23 Tokyo Electron Ltd Pretreating method, graphene forming method and graphene production apparatus
KR101395564B1 (en) * 2012-12-26 2014-05-27 한국세라믹기술원 Manufacturing method of metal doped zinc oxide-graphene oxide composite

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101138141B1 (en) * 2009-12-07 2012-04-23 주식회사 케이씨텍 Method and apparatus for manufacturing graphene sheet using atomic layer deposition
GB201009718D0 (en) * 2010-06-10 2010-07-21 Univ Manchester Functionalised graphene
CN102417176A (en) * 2011-09-06 2012-04-18 天津大学 Preparation method of graphene-carbon nanotube compound film based on three-dimensional network appearance
US10023468B2 (en) 2012-01-06 2018-07-17 Ut-Battelle, Llc High quality large scale single and multilayer graphene production by chemical vapor deposition
CN104505445B (en) * 2014-12-17 2018-10-19 广东德力光电有限公司 A kind of LED chip production method of composite transparent conductive electrode
CN106629675A (en) * 2016-09-28 2017-05-10 上海理工大学 Preparation method of high-heat-conduction flexible graphene film
CN106783217B (en) * 2017-01-16 2018-07-13 天津大学 Method for efficiently preparing nitrogen-doped graphene carbon nanotube film

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012031024A (en) * 2010-08-02 2012-02-16 Fuji Electric Co Ltd Method for manufacturing graphene thin film
JP2013100205A (en) * 2011-11-09 2013-05-23 Tokyo Electron Ltd Pretreating method, graphene forming method and graphene production apparatus
KR101395564B1 (en) * 2012-12-26 2014-05-27 한국세라믹기술원 Manufacturing method of metal doped zinc oxide-graphene oxide composite

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190038323A (en) 2019-04-08
TWI709658B (en) 2020-11-11
CN109573996B (en) 2023-02-28
TW201915195A (en) 2019-04-16
CN109573996A (en) 2019-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7211506B2 (en) Methods of forming cobalt layers for semiconductor devices
US20100227476A1 (en) Atomic layer deposition processes
WO2013069593A1 (en) Pretreatment method, graphene forming method and graphene fabrication apparatus
JP6362582B2 (en) Porous graphene member, method for producing porous graphene member, and apparatus for producing porous graphene member using the same
JPH08225395A (en) Production of diamond doped with boron
JP2005029821A (en) Film-forming method
JP7321623B2 (en) Nanocrystalline graphene and method of forming nanocrystalline graphene
KR102177472B1 (en) Source for depositing graphene oxide and method of forming graphene oxide thin film using the same
JPH09124395A (en) Multilayer system comprising diamond layer, interfacial layer and metallic substrate and method for obtaining these layers
JP4661130B2 (en) Chemical vapor deposition method
JP2005209766A (en) Method for manufacturing oxide film containing hafnium
US20060024964A1 (en) Method and apparatus of forming thin film using atomic layer deposition
US20060067230A1 (en) Film forming method
KR20110103185A (en) Method of depositing ruthenium oxide film using ruthenium tetroxide
US20200083520A1 (en) Method for producing yttrium oxide-containing thin film by atomic layer deposition
IL282897B1 (en) Method for producing metallic ruthenium thin film by atomic layer deposition
KR101909280B1 (en) Plasma process apparatus and deposition method of carbon layer using the same
CN112647059B (en) Rapid growth of Ni by utilizing atomic layer deposition technologyxMethod for forming C film
KR101934248B1 (en) Carbon liquid precursor
JP2636856B2 (en) Method for producing diamond thin film
Chen et al. Plasma enhanced atomic layer deposition of manganese nitride thin film from manganese amidinate and ammonia plasma
KR101670291B1 (en) Porous graphene member, method for manufacturing the same, and apparatus for manufacturing the porous graphene member
KR101302592B1 (en) Process for producing silicon compound thin-film
KR20230156188A (en) A precursor compound for forming a cobalt thin film, a method for forming a high-purity cobalt thin film using the same, and a cobalt thin film
Kim et al. Characterization of (Ba, Sr) RuO3 films deposited by metal organic chemical vapor deposition

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant