KR20220043512A - Reference electrode for ion measuring sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20220043512A KR1020200127003A KR20200127003A KR20220043512A KR 20220043512 A KR20220043512 A KR 20220043512A KR 1020200127003 A KR1020200127003 A KR 1020200127003A KR 20200127003 A KR20200127003 A KR 20200127003A KR 20220043512 A KR20220043512 A KR 20220043512A
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Abstract

A reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention includes graphene containing a fluorine functional group treated with fluoro-benzene. An object of the present invention is to provide the reference electrode for an ion measurement sensor manufactured by one-time printing and coating.

Description

이온 측정 센서용 기준전극 및 이의 제조방법{Reference electrode for ion measuring sensor and manufacturing method thereof}Reference electrode for ion measuring sensor and manufacturing method thereof

본 발명은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 포함하는 이온측정 센서용 기준전극 및 이의 제조방법에 관한 것이다The present invention relates to a reference electrode for an ion measurement sensor including graphene containing a fluorine functional group treated with fluorine-benzene, and a method for manufacturing the same

이온이 포함된 용액 속에서 이온 등을 검출하는 이온 측정 센서는 용액 내 일정한 전위를 인가할 수 있는 기준전극을 필요로 한다. An ion measuring sensor that detects ions in a solution containing ions requires a reference electrode capable of applying a constant potential in the solution.

그러나 일반적으로 사용되는 표준전극인 Ag/AgCl 기준전극은 막대 형태의 유리 재질 및 은 막대를 포함하고 있기 때문에 깨지기 쉽고, 고가이며, 마이크로 크기의 전극 제조가 어려운 문제가 있다. However, since the Ag/AgCl reference electrode, which is a generally used standard electrode, contains a bar-shaped glass material and a silver bar, it is easy to break, expensive, and difficult to manufacture micro-sized electrodes.

마이크로 크기의 전극 제조를 위해 기준 전극으로 사용되는 Ag/AgCl 전극을 액상으로 만들어 인쇄하는 방법이 개발되고 있으나, 이렇게 인쇄된 Ag/AgCl 전극은 불안정하여 재현성 및 신뢰성이 문제되고 있다. Although a method of printing an Ag/AgCl electrode used as a reference electrode in a liquid phase has been developed for manufacturing a micro-sized electrode, the printed Ag/AgCl electrode is unstable, so reproducibility and reliability are problematic.

또한, 이온감지 전계효과 트랜지스터(ISFET) 기반의 이온 측정 센서에 사용되는 경우, Ag/AgCl의 구조와 형태로 인해 이온감지 전계효과 트랜지스터(ISFET) 제조 공정에 호환되기 어려운 문제가 있다. In addition, when used in an ion sensing field effect transistor (ISFET)-based ion measurement sensor, there is a problem that it is difficult to be compatible with the ion sensing field effect transistor (ISFET) manufacturing process due to the structure and shape of Ag/AgCl.

공개특허 제10-2014-0103022호Patent Publication No. 10-2014-0103022

본 발명은 용액 내 존재하는 수소 이온 뿐만 아니라 나트륨 이온, 칼슘 이온, 칼륨 이온 등에도 감응성을 나타내지 않으며 재현성 및 신뢰성이 향상된 이온 측정 센서용 기준전극을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a reference electrode for an ion measuring sensor with improved reproducibility and reliability without exhibiting sensitivity to not only hydrogen ions present in a solution but also sodium ions, calcium ions, potassium ions, and the like.

본 발명은 한 번의 인쇄 및 도포로 제조되는 이온 측정 센서용 기준전극을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a reference electrode for an ion measurement sensor manufactured by one printing and application.

본 발명은 이온 측정 센서를 제조하는 반도체 제조 공정과 호환되어 간단하게 제조되는 이온 측정 센서용 기준전극을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a reference electrode for an ion measuring sensor that is easily manufactured by being compatible with a semiconductor manufacturing process for manufacturing the ion measuring sensor.

본 발명은 장비/공간/처리 면적에 제한받지 않고 제조되는 이온 측정 센서용 기준전극을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a reference electrode for an ion measuring sensor manufactured without being limited by equipment/space/processing area.

본 발명은 마이크로크기의 이온 측정 센서용 기준전극을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a reference electrode for a micro-sized ion measuring sensor.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서용 기준전극은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 포함한다. A reference electrode for an ion measuring sensor according to an embodiment of the present invention includes graphene including a fluorine functional group treated with fluorine-benzene.

본 발명의 실시예에 의한 상기 그래핀은 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀(rGo)일 수 있다. The graphene according to an embodiment of the present invention may be non-oxidized graphene or reduced graphene oxide (rGo).

본 발명의 실시예에 의한 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액에 비산화그래핀 파우더 또는 환원된 산화그래핀 파우더가 분산되어 형성된 것일 수 있다. The graphene containing the fluorine functional group treated with the fluorine-benzene according to an embodiment of the present invention is a fluorine-benzene (Fluoro-benzene) solution in which non-oxidized graphene powder or reduced graphene oxide powder is dispersed. may have been formed.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서용 기준전극은 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 파우더 형태로 기판 상에 도포된 것일 수 있다. The reference electrode for the ion measurement sensor according to the embodiment of the present invention may further include a substrate, and the fluorine-benzene-treated non-oxidized graphene or reduced graphene oxide containing a fluorine functional group is powder It may be applied to the substrate in the form of.

본 발명의 실시예에 의한 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 비산화그래핀 시트 또는 환원된 산화그래핀 시트 상에 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액이 도포되어 형성된 것일 수 있다. The graphene containing the fluorine functional group treated with the fluorine-benzene according to an embodiment of the present invention is a fluorine-benzene solution on a non-oxidized graphene sheet or a reduced graphene oxide sheet. It may be formed by coating.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서용 기준전극은 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 시트 형태로 기판 상에 형성된 것일 수 있다. The reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention may further include a substrate, and the fluorine-benzene-treated non-oxidized graphene or reduced graphene oxide-containing fluorine functional group is a sheet. It may be formed on the substrate in the form.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서의 이온은 일 예로서, 수소 이온, 나트륨 이온, 칼슘 이온, 칼륨 이온, 마그네슘 이온, 질산 이온, 황산 이온, 염소 이온, 할로겐 이온, 암모늄 이온 등일 수 있다. Ions of the ion measuring sensor according to an embodiment of the present invention may be, for example, hydrogen ions, sodium ions, calcium ions, potassium ions, magnesium ions, nitrate ions, sulfate ions, chlorine ions, halogen ions, ammonium ions, and the like.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서는 이온감지 전계효과 트랜지스터(ISFET) 기반 이온 측정 센서일 수 있다. The ion measuring sensor according to an embodiment of the present invention may be an ion sensing field effect transistor (ISFET) based ion measuring sensor.

본 발명의 실시예에 의한 이온측정 센서용 기준전극 제조방법은 기판 상에 금(Au) 전극을 증착시키는 단계; 및 상기 기판 또는 상기 기판 상에 증착된 금(Au) 전극 상에 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 도포하는 단계;를 포함하고, 상기 불소 기능기가 포함된 그래핀을 도포하는 단계는 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 파우더 형태로 기판 상에 도포되는 것이고, 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 플루오르-벤젠 용액(Fluoro-benzene)에 비산화그래핀 파우더 또는 환원된 산화그래핀 파우더가 분산되어 형성된 것이다. A method for manufacturing a reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention includes depositing a gold (Au) electrode on a substrate; and coating the graphene containing the fluorine functional group treated with the fluoro-benzene on the substrate or a gold (Au) electrode deposited on the substrate; including, wherein the fluorine functional group is included In the step of applying the graphene, the non-oxide graphene or reduced graphene oxide containing the fluorine functional group treated with the fluorine-benzene is applied on the substrate in powder form, and the fluorine-benzene (Fluoro-benzene) is applied on the substrate. -benzene)-treated graphene containing a fluorine functional group is formed by dispersing non-oxidized graphene powder or reduced graphene oxide powder in a fluoro-benzene solution (fluoro-benzene).

본 발명의 실시예에 의한 이온측정 센서용 기준전극 제조방법은 기판 상에 그래핀 시트(sheet)를 형성하는 단계;, 상기 그래핀 시트(sheet) 상의 일부에 금(Au) 전극을 증착시키는 단계; 및 상기 그래핀 시트(sheet) 상에 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액을 도포하여 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 그래핀 시트(sheet)는 비산화그래핀 시트 또는 환원된 산화그래핀 시트이다. A method for manufacturing a reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention includes: forming a graphene sheet on a substrate; depositing a gold (Au) electrode on a portion of the graphene sheet ; and applying a fluoro-benzene solution on the graphene sheet to prepare graphene containing a fluorine functional group treated with fluoro-benzene; including, the graphene The fin sheet is a non-oxidized graphene sheet or a reduced graphene oxide sheet.

본 발명은 용액 내 존재하는 수소 이온 뿐만 아니라 나트륨 이온, 칼슘 이온, 칼륨 이온 등에도 감응성을 나타내지 않으며 재현성 및 신뢰성이 향상된 이온 측정 센서용 기준전극을 제공한다. The present invention provides a reference electrode for an ion measuring sensor with improved reproducibility and reliability without exhibiting sensitivity to not only hydrogen ions present in a solution but also sodium ions, calcium ions, potassium ions, and the like.

본 발명은 한 번의 인쇄 및 도포로 제조되는 이온 측정 센서용 기준전극을 제공한다. The present invention provides a reference electrode for an ion measurement sensor manufactured by one printing and application.

본 발명은 이온 측정 센서를 제조하는 반도체 제조 공정과 호환되어 간단하게 제조되는 이온 측정 센서용 기준전극을 제공한다. The present invention provides a reference electrode for an ion measuring sensor that is easily manufactured by being compatible with a semiconductor manufacturing process for manufacturing the ion measuring sensor.

본 발명은 장비/공간/처리 면적에 제한받지 않고 제조되는 이온 측정 센서용 기준전극을 제공한다. The present invention provides a reference electrode for an ion measuring sensor that is manufactured without being limited by equipment/space/processing area.

본 발명은 소형화 된 이온 측정 센서용 기준전극을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a reference electrode for a miniaturized ion measuring sensor.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 의한 불소 기능기가 포함된 환원된 산화그래핀 파우더 제조 공정을 도시한 것이다.
도 2은 본 발명의 실시예 1에 의한 기준전극이 적용된 이온 측정 센서를 도시한 것이다.
도 3는 본 발명의 비교예 및 실시예 1에 의한 기준전극의 이온에 대한 감응성을 비교한 그래프이다.
도 4은 본 발명의 비교예 및 실시예 1에 의한 기준전극의 이온에 대한 감응성을 비교한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 비교예 및 실시예 1에 의한 기준전극의 이온에 대한 감응성을 비교한 그래프이다.
도 6는 본 발명의 비교예 및 실시예 1에 의한 기준전극의 이온에 대한 감응성을 비교한 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 의한 불소 기능기가 포함된 그래핀 시트 제조 공정을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 의한 기준전극을 도시한 것이다.
도 9은 본 발명의 비교예 및 실시예 2에 의한 그래핀 시트의 라만 분광법 분석 결과 그래프이다.
도 10은 본 발명의 비교예 및 실시예 2에 의한 그래핀 시트의 물에 대한 접촉각을 비교한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 비교예 및 실시예 2에 의한 기준전극의 이온 농도에 대한 특성 변화 결과를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 비교예 및 실시예 2에 의한 기준전극의 이온에 대한 감응성을 비교한 그래프이다.
도 13은 본 발명의 비교예 및 실시예 2에 의한 기준전극의 이온에 대한 감응성을 비교한 그래프이다.
도 14는 본 발명의 실시예 2에 의한 기준전극의 제조 공정을 도시한 것이다.
도 15는 본 발명의 실시예 2에 의한 기준전극 및 이를 G-ISFET에 적용예이다.
도 16은 본 발명의 실시예 2에 의한 기준전극을 G-ISFET에 적용하여 용액 내 이온을 측정하는 방법의 예이다.
도 17은 본 발명의 실시예 2에 의한 기준전극의 이온에 대한 감응성을 평가한 그래프이다.
도 18는 본 발명의 실시예 2에 의한 기준전극의 실시간 이온 농도의 변화를 검출한 예이다.
1 shows a reduced graphene oxide powder manufacturing process including a fluorine functional group according to Example 1 of the present invention.
2 shows an ion measuring sensor to which a reference electrode according to Example 1 of the present invention is applied.
3 is a graph comparing the sensitivity to ions of the reference electrode according to Comparative Example and Example 1 of the present invention.
4 is a graph comparing the sensitivity to ions of the reference electrode according to Comparative Example and Example 1 of the present invention.
5 is a graph comparing the sensitivity to ions of the reference electrode according to Comparative Example and Example 1 of the present invention.
6 is a graph comparing the sensitivity to ions of the reference electrode according to Comparative Example and Example 1 of the present invention.
7 shows a graphene sheet manufacturing process including a fluorine functional group according to Example 2 of the present invention.
8 shows a reference electrode according to Example 2 of the present invention.
9 is a graph showing results of Raman spectroscopy analysis of graphene sheets according to Comparative Examples and Example 2 of the present invention.
10 is a graph comparing the contact angle with water of the graphene sheet according to Comparative Example and Example 2 of the present invention.
11 is a graph showing the result of characteristic change with respect to the ion concentration of the reference electrode according to Comparative Example and Example 2 of the present invention.
12 is a graph comparing the sensitivity to ions of the reference electrode according to Comparative Example and Example 2 of the present invention.
13 is a graph comparing the sensitivity to ions of the reference electrode according to Comparative Example and Example 2 of the present invention.
14 shows a manufacturing process of a reference electrode according to Example 2 of the present invention.
15 is a reference electrode according to Embodiment 2 of the present invention and an example of application thereof to a G-ISFET.
16 is an example of a method for measuring ions in a solution by applying a reference electrode according to Example 2 of the present invention to a G-ISFET.
17 is a graph evaluating the sensitivity to ions of the reference electrode according to Example 2 of the present invention.
18 is an example of detecting a change in the real-time ion concentration of the reference electrode according to Example 2 of the present invention.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. It should not be construed that the scope of the present invention is limited by these examples.

본 명세서에서 사용되는 "포함하는"과 같은 표현은, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.Expressions such as "comprising" as used herein should be understood as open-ended terms, including the possibility of including other embodiments.

본 명세서에서 사용되는 "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정 환경 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 지칭한다. 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.As used herein, “preferred” and “preferably” refer to embodiments of the invention that may provide certain advantages under certain circumstances. The recitation of one or more preferred embodiments does not imply that other embodiments are not useful, nor is it intended to exclude other embodiments from the scope of the invention.

본 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 '상에' 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접하여 있는 경우뿐만 아니라, 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. In the present specification, when a member is said to be positioned 'on' another member, this includes not only a case in which a member is in contact with another member but also a case in which another member exists between the two members.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서용 기준전극은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 포함한다. A reference electrode for an ion measuring sensor according to an embodiment of the present invention includes graphene including a fluorine functional group treated with fluorine-benzene.

상기 기준전극은 그래핀을 불소 기능화한 것으로, 이온 농도 변화에 대하여 감응성이 나타나지 않으므로 일정한 전위를 유지할 수 있어 이온 측정 센서에 대한 기준 감도를 제공한다. The reference electrode is a fluorine-functionalized graphene, and since it does not show sensitivity to changes in ion concentration, it can maintain a constant potential, thereby providing reference sensitivity for the ion measurement sensor.

상기 불소 기능화된 정도는 탄소 원자 대비 C-F 결합을 형성하는 불소 원자의 원자비가 증가할수록 증가하며, 불소 기능화된 정도가 증가할수록 기준전극으로서 재현성 및 신뢰성이 증가한다. The fluorine functionalization degree increases as the atomic ratio of fluorine atoms forming a C-F bond to carbon atoms increases, and as the fluorine functionalization degree increases, reproducibility and reliability as a reference electrode increase.

본 발명의 실시예에 의한 상기 그래핀은 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀(rGo)일 수 있다. The graphene according to an embodiment of the present invention may be non-oxidized graphene or reduced graphene oxide (rGo).

상기 그래핀이 환원된 산화그래핀인 경우, 일 예로서, 산화그래핀을 환원시킨 후 불소 작용기를 환원된 산화 그래핀 표면에 도입하여 제조하는 것일 수 있다. 또는, 불소 작용기를 산화그래핀 표면에 도입 후 환원시키거나, 작용기의 부착과 환원을 동시에 진행하여 제조하는 것일 수 있다. When the graphene is reduced graphene oxide, as an example, it may be prepared by reducing graphene oxide and then introducing a fluorine functional group to the surface of the reduced graphene oxide. Alternatively, the fluorine functional group may be introduced to the graphene oxide surface and then reduced, or may be prepared by simultaneously attaching and reducing the functional group.

본 발명의 실시예에 의한 불소 기능기가 포함된 그래핀은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리되어 형성되는데, 이는 다음의 메커니즘에 의한다. The graphene containing a fluorine functional group according to an embodiment of the present invention is formed by fluorine-benzene treatment, which is performed by the following mechanism.

벤젠기 유도체는 π-π 상호작용으로 정전기적 인력에 의한 비공유적 결합으로 그래핀 표면을 손상 없이 기능화할 수 있다. 그래핀은 sp2 혼성화된 탄소 구조로 각각의 탄소 원자는 π 전자를 지니고 있으며 비편재화(delocalized)로 인한 전자구름을 지니고 있다. 벤젠기 또한 그래핀과 같이 육각형 형태의 벤젠고리가 갖는 π 전자로 인한 전자구름을 지니고 있다. 따라서, 연속적인 π bond 구조를 갖는 그래핀 표면의 전자구름과 플루오르벤젠의 전자구름 간의 π-π 상호작용에 의한 비공유적 결합이 형성된다. Benzene group derivatives can be functionalized without damage to the graphene surface by non-covalent bonding by electrostatic attraction through π-π interaction. Graphene has an sp2 hybridized carbon structure, and each carbon atom has π electrons and has an electron cloud due to delocalization. The benzene group also has an electron cloud due to the π electrons of the hexagonal benzene ring like graphene. Therefore, a non-covalent bond is formed by the π-π interaction between the electron cloud on the surface of graphene having a continuous π bond structure and the electron cloud of fluorbenzene.

상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene)은 벤젠의 수소 대신에 불소 원자가 치환된 것으로서, 이때 치환된 개수는 1개 내지 6개이다. In the fluorine-benzene (Fluoro-benzene), a fluorine atom is substituted for the hydrogen of benzene, and the number of substitutions is 1 to 6.

상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 그래핀을 불소 기능화함으로서 용액 내 수소 이온 뿐만 아니라 나트륨 이온, 칼슘 이온 및 칼륨 이온 등에 대하여도 감응성을 나타내지 않으며, 장기간 사용에도 안정적으로 유지된다. By functionalizing the fluorine-benzene-treated graphene with fluorine, it does not exhibit sensitivity to not only hydrogen ions in the solution but also sodium ions, calcium ions and potassium ions, and is stably maintained even after long-term use.

또한, 플루오르-벤젠 처리에 의해 불소 기능기가 포함된 그래핀을 제조하는 방법은 플루오린 플라즈마(Fluorine plasma) 처리 기법과 대비하여 짧은 시간 내에 불소 기능화가 가능하며, 대면적의 그래핀을 간편하게 불소 기능화할 수 있다. In addition, the method of manufacturing graphene containing fluorine functional groups by fluorine-benzene treatment enables fluorine functionalization within a short time compared to fluorine plasma treatment techniques, and fluorine functionalization of large-area graphene is convenient. can do.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서용 기준전극은 일 예로서, 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀 파우더를 포함하거나, 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀 시트(sheet)를 포함할 수 있다. The reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention is, as an example, a graphene powder containing a fluorine functional group treated with fluorine-benzene, or a fluorine-benzene treated It may include a graphene sheet (sheet) containing a fluorine functional group.

일 예로서, 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 플루오르-벤젠 용액(Fluoro-benzene)에 비산화그래핀 파우더 또는 환원된 산화그래핀 파우더가 분산되어 형성된 것일 수 있다(도 2 참조). As an example, the fluorine-benzene (Fluoro-benzene)-treated graphene containing a fluorine functional group is formed by dispersing non-oxidized graphene powder or reduced graphene oxide powder in a fluoro-benzene solution (Fluoro-benzene). can be (see FIG. 2).

이와 같이 불소 기능기가 포함된 그래핀이 파우더 형태로 존재하는 경우, 이를 잉크 형태로 사용하여 한번의 인쇄 및 도포 공정으로 기준전극 기능을 가질 수 있다. As such, when the graphene containing the fluorine functional group exists in the form of powder, it can be used in the form of ink to have a reference electrode function through a single printing and application process.

본 발명은 불소 기능기가 포함된 환원된 산화그래핀을 제조하기 위해 환원된 산화그래핀 파우더를 플루오르-벤젠 용액에 분산시킬 수 있고, 상기 공정을 도 1에 도시하였다. In the present invention, the reduced graphene oxide powder can be dispersed in a fluorine-benzene solution to prepare reduced graphene oxide containing a fluorine functional group, and the process is shown in FIG. 1 .

이 때, 일 실시예로서, 상기 그래핀 파우더는 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액1ml에 30 내지 70mg, 또는 1ml에 40 내지 60mg 으로 분산될 수 있다. 이때, 상기 중량 범위 미만이면 반복 도포로 전극을 제조해야 하고, 상기 중량범위 초과이면 점도로 인해 도포가 어렵다. 또한, 상기 중량 범위에서 기준전극으로서 재현성 및 신뢰성이 증가하고, 이온 감응성이 효과적으로 제어될 수 있다. At this time, as an embodiment, the graphene powder may be dispersed in an amount of 30 to 70 mg in 1 ml of a fluoro-benzene solution, or 40 to 60 mg in 1 ml. At this time, if it is less than the above weight range, the electrode must be manufactured by repeated application, and if it exceeds the above weight range, application is difficult due to viscosity. In addition, as a reference electrode in the above weight range, reproducibility and reliability are increased, and ion sensitivity can be effectively controlled.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서용 기준전극은 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화 그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 파우더 형태로 기판 상에 도포된 것일 수 있다. The reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention may further include a substrate, and the fluorine-benzene-treated non-oxidized graphene or reduced graphene oxide containing a fluorine functional group is powder It may be applied to the substrate in the form of.

상기 기판은 실리콘, 유리, 금속, 플라스틱, 및 세라믹으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 일 예로서, 상기 기판은 실리콘, 유리, 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리카르보네이트 및 세라믹으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. The substrate may be a material selected from the group consisting of silicon, glass, metal, plastic, and ceramic, but is not particularly limited thereto. As an example, the substrate may be selected from the group consisting of silicon, glass, polystyrene, polymethylacrylate, polycarbonate, and ceramic.

상기 도포층의 두께는 상기 그래핀 파우더가 분산된 용액의 농도에 따라 달라질 수 있다. 일 예로서, 상기 도포층의 두께는 10μm 내지 1,000μm 일 수 있으며, 상기 중량 범위에서 불소 기능화된 정도가 증가하여 기준전극으로서 재현성 및 신뢰성이 증가하고, 이온 감응성이 효과적으로 제어될 수 있다. The thickness of the coating layer may vary depending on the concentration of the solution in which the graphene powder is dispersed. As an example, the thickness of the coating layer may be 10 μm to 1,000 μm, and the degree of fluorine functionalization increases in the weight range to increase reproducibility and reliability as a reference electrode, and ion sensitivity can be effectively controlled.

본 발명의 일 실시예는 비산화 그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 파우더 형태로 기판 상에 도포되어 기준전극이 형성되므로, 한번의 도포 또는 인쇄 공정만으로도 불소 기능기가 포함된 비산화 그래핀 또는 환원된 산화그래핀 기준전극을 형성할 수 있다. In an embodiment of the present invention, since non-oxidized graphene or reduced graphene oxide is applied on a substrate in powder form to form a reference electrode, non-oxidized graphene or reduced graphene containing a fluorine functional group is applied only by one application or printing process. It is possible to form a graphene oxide reference electrode.

또한, 그래핀 파우더를 이용하는 상기 공정은 스텐실(stencil)기법과 같은 반도체 제조 공정과 호환될 수 있어 간단하고 경제적인 공정으로 이온 측정 센서용 기준전극을 제조할 수 있다. In addition, the process using graphene powder is compatible with semiconductor manufacturing processes such as a stencil technique, so that a reference electrode for an ion measurement sensor can be manufactured in a simple and economical process.

또한, 그래핀 파우더를 이용하는 상기 공정은 그래핀 시트를 이용한 공정과 비교하여, 상온에서 반응시키는 것만으로 불소 기능화가 가능므로, 불소 기능화를 위한 별도의 공정이 요구되지 않는다. 상기 기판 상에 금 전극이 증착될 수 있고, 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화 그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 파우더 형태로 상기 금 전극 상에도 형성될 수 있다. 상기 금 전극은 불소 기능기가 포함된 그래핀을 포함하는 기준전극에 전압 인가 시 오믹(Ohmic) 접촉을 형성하기 위한 것이다. In addition, in the process using graphene powder, since fluorine functionalization is possible only by reacting at room temperature compared to the process using graphene sheets, a separate process for fluorine functionalization is not required. A gold electrode may be deposited on the substrate, and non-oxidized graphene or reduced graphene oxide containing a fluorine functional group treated with fluoro-benzene may also be formed on the gold electrode in the form of powder. . The gold electrode is for forming an ohmic contact when a voltage is applied to a reference electrode including graphene including a fluorine functional group.

또한, 상기 금 전극 상에 이온 용액으로부터 상기 금 전극을 보호하기 위한 보호막 또는 절연막이 형성될 수 있다. 일 예로서, 상기 보호막은 에폭시 수지 또는 유사 고분자 재질로 형성될 수 있다. In addition, a protective layer or an insulating layer for protecting the gold electrode from an ion solution may be formed on the gold electrode. As an example, the protective layer may be formed of an epoxy resin or a similar polymer material.

또한, 일 예로서, 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 비산화그래핀 시트 또는 환원된 산화그래핀 시트 상에 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액이 도포되어 형성된 것일 수 있다(도 8 참조). In addition, as an example, the fluorine-benzene (Fluoro-benzene)-treated graphene containing a fluorine functional group is coated with a fluorine-benzene solution on a non-oxidized graphene sheet or a reduced graphene oxide sheet. It may be formed as a result (see FIG. 8).

보다 바람직하게는, 상기 그래핀은 비산화그래핀일 수 있다. 그래핀 표면이 산화되면 그래핀의 육각형 고리에서 전자를 잃게되어 자유 전자 구름이 감소하므로, 비산화그래핀에서 π-π 상호작용이 보다 활발하게 작용할 수 있기 때문이다.More preferably, the graphene may be non-oxidized graphene. This is because, when the graphene surface is oxidized, electrons are lost in the hexagonal rings of graphene and the free electron cloud is reduced, so that the π-π interaction can be more active in the non-oxidized graphene.

본 발명의 실시예에 의한 이온 측정 센서용 기준전극은 기판을 더 포함할 수 있고, 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 시트 형태로 기판 상에 형성된 것일 수 있다. The reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention may further include a substrate, and the fluorine-benzene-treated non-oxidized graphene or reduced graphene oxide-containing fluorine functional group is a sheet. It may be formed on the substrate in the form.

일 예로서, 상기 불소 기능기가 포함된 그래핀이 시트 형태로 존재하는 경우, 이는 기판 상에 형성되는 그래핀 시트가 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리에 의해 불소 기능화된 것이다. As an example, when the graphene including the fluorine functional group exists in the form of a sheet, the graphene sheet formed on the substrate is fluorine-functionalized by fluorine-benzene treatment.

상기 불소 기능기가 포함된 그래핀 시트(sheet)는 기판 상에 형성된 그래핀 시트 상에 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액이 포함된 것일 수 있다. The graphene sheet including the fluorine functional group may include a fluoro-benzene solution on the graphene sheet formed on the substrate.

이는 기판 상에 형성되는 그래핀 시트에 플루오르-벤젠 용액(Fluoro-benzene)을 도포하는 등의 공정에 의해 불소 기능화된 것일 수 있다(도 7 참조). This may be fluorine-functionalized by a process such as applying a fluoro-benzene solution to the graphene sheet formed on the substrate (see FIG. 7 ).

이 때, 상기 기판은 실리콘, 유리, 금속, 플라스틱, 및 세라믹으로 구성되는 군으로부터 선택되는 물질일 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다. 일 예로서, 상기 기판은 실리콘, 유리, 폴리스티렌, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리카르보네이트 및 세라믹으로 구성되는 군으로부터 선택될 수 있다. In this case, the substrate may be a material selected from the group consisting of silicon, glass, metal, plastic, and ceramic, but is not particularly limited thereto. As an example, the substrate may be selected from the group consisting of silicon, glass, polystyrene, polymethylacrylate, polycarbonate, and ceramic.

이와 같이 기판 상에 형성되는 그래핀 시트에 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액을 도포하여 불소 기능화하는 방법은 플루오린 플라즈마(Fluorine plasma) 처리 기법과 대비하여 단 시간 내에 불소 기능화가 가능하며, 대면적의 그래핀을 간편하게 불소 기능화할 수 있다. As described above, the method of applying fluorine-benzene solution to the graphene sheet formed on the substrate for fluorine functionalization is possible in a short period of time compared to the fluorine plasma treatment technique. Graphene of the area can be easily functionalized with fluorine.

또한 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액으로 직접적으로 그래핀을 기능화처리 하므로, 플라즈마 처리 기법과 대비하여 장비, 공간 및 처리 면적에 제한받지 않는다. In addition, since graphene is functionalized directly with a fluoro-benzene solution, it is not limited in equipment, space, and processing area compared to plasma processing techniques.

또한, 플루오린 플라즈마(Fluorine plasma) 처리 기법과 대비하여 단 시간 내에 불소 기능화가 가능하며, 대면적의 그래핀을 간편하게 불소 기능화할 수 있다. In addition, in comparison with the fluorine plasma treatment technique, fluorine functionalization is possible within a short time, and graphene of a large area can be conveniently functionalized with fluorine.

또한, 상기 기판 또는 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀 시트(sheet) 상에 금(Au) 전극이 증착될 수 있다. 상기 금 전극은 불소 기능기가 포함된 그래핀을 포함하는 기준전극에 전압 인가 시 오믹(Ohmic) 접촉을 형성하기 위한 것이다. In addition, a gold (Au) electrode may be deposited on the substrate or on the non-oxidized graphene or reduced graphene oxide sheet including the fluorine functional group. The gold electrode is for forming an ohmic contact when a voltage is applied to a reference electrode including graphene including a fluorine functional group.

또한, 상기 금 전극 상에 이온 용액으로부터 상기 금 전극을 보호하기 위한 보호막 또는 절연막이 형성될 수 있다. 일 예로서, 상기 보호막은 에폭시 수지 또는 유사 고분자 재질로 형성될 수 있다. In addition, a protective layer or an insulating layer for protecting the gold electrode from an ion solution may be formed on the gold electrode. As an example, the protective layer may be formed of an epoxy resin or a similar polymer material.

본 발명의 실시예에 의한 기준전극이 적용된 이온 측정 센서의 이온은 수소 이온, 나트륨 이온, 칼슘 이온, 칼륨 이온일 수 있다. 본 발명은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액으로 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀을 불소 기능화 처리하므로, H+ 뿐만 아니라 K+, Na+, 및 Ca2 + 이온 등에 대해서도 감응성을 나타내지 않으며 장시간 사용에도 안정적인 기준전극을 제공할 수 있다. The ion of the ion measuring sensor to which the reference electrode according to the embodiment of the present invention is applied may be a hydrogen ion, a sodium ion, a calcium ion, or a potassium ion. Since the present invention treats non-oxidized graphene or reduced graphene oxide with a fluorine-benzene solution for functionalization with fluorine, it does not show sensitivity to H + as well as K + , Na + , and Ca 2 + ions. It is possible to provide a stable reference electrode even for long-term use.

보다 바람직한 일 예로서, 상기 이온 측정 센서는 이온감지 전계효과 트랜지스터(ISFET) 기반 이온 측정 센서일 수 있다. As a more preferred example, the ion measuring sensor may be an ion sensing field effect transistor (ISFET) based ion measuring sensor.

일 예로서, 상기 이온감지 전계 효과 트랜지스터는 기판; 절연층; 서로 이격되어 있는 소스 전극 및 드레인 전극; 상기 소스 전극과 상기 드레인 전극 사이에 배치된 채널층을 포함하는 것일 수 있다(도 15 및 16참조). As an example, the   ion sensing field   effect transistor may include a substrate; insulating layer; a source electrode and a drain electrode spaced apart from each other; It may include a channel layer disposed between the source electrode and the drain electrode (see FIGS. 15 and 16 ).

본 발명의 실시예에 의한 이온측정 센서용 기준전극 제조방법은 기판 상에 금(Au) 전극을 증착시키는 단계; 및 상기 기판 또는 상기 기판 상에 증착된 금(Au) 전극 상에 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 도포하는 단계;를 포함하고, 상기 불소 기능기가 포함된 그래핀을 도포하는 단계는 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 파우더 형태로 기판 상에 도포되는 것이고, 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액에 비산화그래핀 파우더 또는 환원된 산화그래핀 파우더가 분산되어 형성된 것이다. 이의 제조방법은 전술하였다. A method for manufacturing a reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention includes depositing a gold (Au) electrode on a substrate; and coating the graphene containing the fluorine functional group treated with the fluoro-benzene on the substrate or a gold (Au) electrode deposited on the substrate; including, wherein the fluorine functional group is included In the step of applying the graphene, the non-oxide graphene or reduced graphene oxide containing the fluorine functional group treated with the fluorine-benzene is applied on the substrate in powder form, and the fluorine-benzene (Fluoro-benzene) is applied on the substrate. -benzene)-treated graphene containing functional groups is formed by dispersing non-oxidized graphene powder or reduced graphene oxide powder in a fluoro-benzene solution. Its preparation method has been described above.

또한, 본 발명의 본 발명의 실시예에 의한 이온측정 센서용 기준전극 제조방법은 기판 상에 그래핀 시트(sheet)를 형성하는 단계;, 상기 그래핀 시트(sheet) 상의 일부에 금(Au) 전극을 증착시키는 단계; 및 상기 그래핀 시트(sheet) 상에 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액을 도포하여 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 그래핀 시트(sheet)는 비산화그래핀 시트 또는 환원된 산화그래핀 시트이다(도 14 참조). 이의 제조방법은 전술하였다. In addition, the method for manufacturing a reference electrode for an ion measurement sensor according to an embodiment of the present invention includes forming a graphene sheet on a substrate; gold (Au) on a part of the graphene sheet depositing an electrode; and applying a fluoro-benzene solution on the graphene sheet to prepare graphene containing a fluorine functional group treated with fluoro-benzene; including, the graphene The fin sheet is a non-oxidized graphene sheet or a reduced graphene oxide sheet (see FIG. 14 ). Its preparation method has been described above.

실시예 1 : 플루오르-벤젠 처리에 의해 불소 기능기가 포함된 환원된 산화그래핀 파우더가 포함된 물질을 포함하는 기준전극의 제조. Example 1 : Preparation of a reference electrode including a material containing reduced graphene oxide powder containing a fluorine functional group by fluorine-benzene treatment.

플루오르-벤젠 1 ml 에 50 mg 이하의 환원된 산화그래핀 파우더를 혼합하여 상온에서 1 h의 초음파 처리하여 환원된 산화그래핀이 분산된 잉크를 제작하였다. 초음파 처리 후 제조된 10 ul의 그래핀 파우더 기반 잉크를 피펫(pipette) 또는 잉크젯(inkjet) 프린터와 같은 장비를 사용하여 금 전극 상에 인쇄 또는 도포하였다. In 1 ml of fluorine-benzene, 50 mg or less of reduced graphene oxide powder was mixed and sonicated at room temperature for 1 h to prepare an ink in which reduced graphene oxide was dispersed. 10 ul of graphene powder-based ink prepared after sonication was printed or applied on the gold electrode using equipment such as a pipette or inkjet printer.

이 때 금 전극의 형태에 따라 절연막 형성 과정이 요구될 수 있다. 도 2와 같은 형태는 별도의 절연막 형성 과정이 요구되지 않지만, 도 14와 같은 구조와 같은 형태로 제작 시 에폭시 또는 유사 고분자 재질로 절연막 영역이 형성될 수 있다. In this case, an insulating film forming process may be required depending on the shape of the gold electrode. Although a separate insulating film forming process is not required for the form shown in FIG. 2 , the insulating film region may be formed of an epoxy or similar polymer material when manufactured in the same form as the structure shown in FIG. 14 .

비교예 1-1 :. Comparative Example 1-1:.

통상적으로 사용되는 표준 Ag/AgCl 전극을 기준전극으로 사용하였다. A commonly used standard Ag/AgCl electrode was used as a reference electrode.

비교예 1-2 : 불소 기능기가 포함되지 않은 순수 환원된 산화그래핀 파우더를 포함하는 기준전극의 제조. Comparative Example 1-2 : Preparation of a reference electrode comprising pure reduced graphene oxide powder not containing a fluorine functional group.

불소 기능기가 포함되지 않은 순수 환원된 산화그래핀 파우더는 유기 용매를 기반으로 분산된 그래핀 잉크를 제작하였다. Pure reduced graphene oxide powder that does not contain fluorine functional groups was prepared as a dispersed graphene ink based on an organic solvent.

50 mg의 순수 환원된 산화그래핀 파우더를 1 ml의 테트라하이드로푸란(Tetrahydrofuran)에 넣어 1 h의 초음파 처리하여 잉크를 제작하였다. 이때 순수 환원된 산화그래핀 파우더를 분산시키기 위한 용액은 아세톤, 에탄올, 메탄올, 디메틸포름알데하이드(dimethylformamide)와 같은 유기 용매가 사용될 수 있다. 50 mg of pure reduced graphene oxide powder was put in 1 ml of tetrahydrofuran and ultrasonicated for 1 h to prepare an ink. In this case, as a solution for dispersing the pure reduced graphene oxide powder, an organic solvent such as acetone, ethanol, methanol, or dimethylformamide may be used.

초음파 처리 후 제조된 10 ul의 그래핀 파우더 기반 잉크를 피펫(pipette) 또는 잉크젯(inkjet) 프린터와 같은 장비를 사용하여 금 전극 상에 인쇄 또는 도포하였다. 10 ul of graphene powder-based ink prepared after sonication was printed or applied on the gold electrode using equipment such as a pipette or inkjet printer.

이 때, 금 전극의 형태에 따라 절연막 형성 과정이 요구될 수 있다. 도 2와 같은 형태는 별도의 절연막 형성 과정이 요구되지 않지만, 도 14와 같은 구조와 같은 형태로 제작 시 에폭시 또는 유사 고분자 재질로 절연막이 형성될 수 있다.In this case, an insulating film forming process may be required depending on the shape of the gold electrode. Although a separate insulating film forming process is not required for the form shown in FIG. 2 , an insulating film may be formed of an epoxy or similar polymer material when manufactured in the same form as the structure shown in FIG. 14 .

실험예Experimental example 1 One

상기 비교예 1-1(a), 비교예 1-2(b), 실시예 1(c)에 의한 기준전극의 나트륨 이온에 대한 감응성(a)을 비교한 결과를 도 3 내지 6에 나타내었다. The results of comparing the sensitivity (a) to sodium ions of the reference electrode according to Comparative Example 1-1 (a), Comparative Example 1-2 (b), and Example 1 (c) are shown in FIGS. 3 to 6 . .

상기 도 3내지 도 6을 참조하면, Ag/AgCl을 사용한 비교예 1-1의 경우, 용액 내 나트륨 이온 농도 증감에 따라 매주 적은양의 VGS 편차를 나타낸다. 또한 측정된 감도는 비선형적으로 나타나 나트륨 이온 농도 변화에 대해 감도를 가지지 않음을 확인할 수 있다.3 to 6 , in the case of Comparative Example 1-1 using Ag/AgCl, a small amount of V GS deviation is shown every week according to the increase or decrease of the sodium ion concentration in the solution. In addition, it can be confirmed that the measured sensitivity is non-linear and does not have sensitivity to a change in sodium ion concentration.

실시예1의 경우도 Ag/AgCl을 사용한 비교예 1-1와 마찬가지로 나트륨 이온 농도 증감에 매주 적은양의 VGS 편차를 나타낸다. 따라서, 플루오르-벤젠을 처리한 불소 기능기가 포함된 환원된 순수그래핀 기준전극은 나트륨 이온 농도 변화에 대해 감도를 가지지 않음을 확인할 수 있다.In the case of Example 1, as in Comparative Example 1-1 using Ag/AgCl, a small amount of V GS deviation was exhibited weekly in the increase and decrease of the sodium ion concentration. Therefore, it can be confirmed that the reduced pure graphene reference electrode containing fluorine functional groups treated with fluorine-benzene does not have sensitivity to changes in sodium ion concentration.

이에 반해, 비교예 1-2의 경우 나트륨 이온 농도 증가에 대하여 VGS 변화량이 큰 것을 확인할 수 있어, 플루오르-벤젠을 처리하지 않은 환원된 산화그래프는 이온에 대한 감도를 가지고 있어 기준전극 소재로서 활용되기 어려운 것을 알 수 있다. In contrast, in the case of Comparative Example 1-2, V GS with respect to the increase in sodium ion concentration It can be confirmed that the amount of change is large, and it can be seen that the reduced oxidation graph without fluorine-benzene has sensitivity to ions and is difficult to be used as a reference electrode material.

실시예 2 : 플루오르-벤젠 처리에 의해 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 시트(sheet)를 포함하는 기준전극의 제조. Example 2 : Preparation of a reference electrode including a non-oxidized graphene sheet including a fluorine functional group by fluorine-benzene treatment.

불소 처리 전 그래핀 시트 상에서 500 * 5000 um 의 크기를 제외한 영역에 금 증착을 통해 전극을 형성하였다. 이 때, 용액에 노출되는 상기 시트의 크기는 측정 조건 및 제조 공정에 따라 변경될 수 있다. Before fluorine treatment, an electrode was formed on the graphene sheet by depositing gold in an area except for the size of 500 * 5000 um. In this case, the size of the sheet exposed to the solution may be changed according to measurement conditions and manufacturing processes.

금 전극이 증착된 그래핀 시트 상에 99%의 플루오르-벤젠 용액을 피펫 또는 마이크로 액적 방식을 통해 도포하였다. 표면의 플루오르-벤젠을 완전히 건조시킨 후 (수 분 소요) 금 전극 부분을 에폭시 또는 유사 고분자 재질로 절연막을 형성하였다. A 99% fluorine-benzene solution was applied on the graphene sheet on which the gold electrode was deposited through a pipette or micro-droplet method. After the fluorine-benzene on the surface was completely dried (it takes several minutes), an insulating film was formed on the gold electrode part using an epoxy or similar polymer material.

제조 공정에 따라 플루오르-벤젠 처리는 절연막 형성 후 진행될 수 있다. Depending on the manufacturing process, the fluorine-benzene treatment may be performed after forming the insulating layer.

비교예 2 : 불소 기능기가 포함되지 않은 순수 비산화그래핀 시트를 포함하는 기준전극의 제조 Comparative Example 2 : Preparation of a reference electrode comprising a pure non-oxidized graphene sheet not containing a fluorine functional group

그래핀 시트상에 500 * 5000 um 의 크기를 제외한 영역에 금 증착을 통해 전극을 형성하였다. 이후 금 전극 부분을 에폭시 또는 유사 고분자 재질로 절연막을 형성하였다. 이 때, 용액에 노출되는 상기 시트의 크기는 측정 조건 및 제조 공정에 따라 변경될 수 있다. An electrode was formed on the graphene sheet by depositing gold in the region except for the size of 500 * 5000 um. Thereafter, an insulating film was formed on the gold electrode part using an epoxy or similar polymer material. In this case, the size of the sheet exposed to the solution may be changed according to measurement conditions and manufacturing processes.

실험예Experimental example 2 2

도 9를 참조하면 라만 분광법에 의해 실시예 2 및 비교예 2의 탄소 구조를 확인할 수 있다. Referring to FIG. 9 , the carbon structures of Example 2 and Comparative Example 2 can be confirmed by Raman spectroscopy.

도 10을 참조하면, 실시예 2는 비교예 2 대비 물 접촉각이 큰 것을 확인할 수 있는데, 이는 순수 그래핀에 불소 기능화함으로서 소수성이 증가하기 때문이다. Referring to FIG. 10 , it can be seen that Example 2 has a larger water contact angle compared to Comparative Example 2, because hydrophobicity is increased by functionalizing pure graphene with fluorine.

도 11을 참조하면, 실시예 2의 경우, 비교예 2와 비교하여 산도의 변화에 따르는 감응성이 없음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11 , in the case of Example 2, as compared to Comparative Example 2, it can be confirmed that there is no sensitivity according to the change in acidity.

도 12 및 13을 참조하면, 실시예 2의 경우, 비교예 2 와 비교하여, 나트륨 이온, 칼륨 이온 및 칼슘 이온 모두에 대하여 농도 변화에 따르는 감응성이 없는 것을 확인할 수 있다. 12 and 13, in the case of Example 2, compared with Comparative Example 2, it can be confirmed that there is no sensitivity according to the concentration change to all of the sodium ion, potassium ion and calcium ion.

도 17내지 18를 참조하면, 실시예 2의 경우 시간이 지나도 VGS 편차가 일정하게 감소하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIGS. 17 to 18 , in the case of Example 2, it can be seen that the V GS deviation constantly decreases over time.

Claims (10)

플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀;을 포함하는,
이온 측정 센서용 기준전극.
Graphene containing a fluorine functional group treated with fluorine-benzene; including,
Reference electrode for ion measurement sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 그래핀은 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀(rGo)인,
이온 측정 센서용 기준전극.
The method of claim 1,
The graphene is non-oxidized graphene or reduced graphene oxide (rGo),
Reference electrode for ion measurement sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액에 비산화그래핀 파우더 또는 환원된 산화그래핀 파우더가 분산되어 형성된 것인,
이온 측정 센서용 기준전극.
The method of claim 1,
The fluorine-benzene (Fluoro-benzene)-treated graphene containing a fluorine functional group is formed by dispersing non-oxidized graphene powder or reduced graphene oxide powder in a fluorine-benzene (Fluoro-benzene) solution.
Reference electrode for ion measurement sensors.
제 1 항에 있어서,
기판을 더 포함하고,
상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 파우더 형태로 기판 상에 도포된 것인,
이온 측정 센서용 기준전극.
The method of claim 1,
further comprising a substrate;
The fluorine-benzene (Fluoro-benzene) that the non-oxidized graphene or reduced graphene oxide containing the treated fluorine functional group is applied on the substrate in the form of powder,
Reference electrode for ion measurement sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 비산화그래핀 시트 또는 환원된 산화그래핀 시트 상에 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액이 도포되어 형성된 것인,
이온 측정 센서용 기준전극.
The method of claim 1,
The fluorine-benzene (Fluoro-benzene)-treated graphene containing a fluorine functional group is formed by coating a fluorine-benzene (Fluoro-benzene) solution on a non-oxidized graphene sheet or a reduced graphene oxide sheet,
Reference electrode for ion measurement sensors.
제 1 항에 있어서,
기판을 더 포함하고,
상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 시트 형태로 기판 상에 형성된 것인,
이온 측정 센서용 기준전극.
The method of claim 1,
further comprising a substrate;
The fluorine-benzene (Fluoro-benzene) that the non-oxidized graphene or reduced graphene oxide containing the treated fluorine functional group is formed on the substrate in the form of a sheet,
Reference electrode for ion measurement sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 이온 측정 센서의 이온은 수소 이온, 나트륨 이온, 칼슘 이온, 칼륨 이온, 마그네슘 이온, 질산 이온, 황산 이온, 염소 이온, 할로겐 이온, 암모늄 이온인,
이온 측정 센서용 기준전극.
The method of claim 1,
The ions of the ion measuring sensor are hydrogen ions, sodium ions, calcium ions, potassium ions, magnesium ions, nitrate ions, sulfate ions, chlorine ions, halogen ions, ammonium ions,
Reference electrode for ion measurement sensors.
제 1 항에 있어서,
상기 이온 측정 센서는 이온감지 전계효과 트랜지스터(ISFET) 기반 이온 측정 센서인,
이온 측정 센서용 기준전극.
The method of claim 1,
The ion measuring sensor is an ion sensing field effect transistor (ISFET) based ion measuring sensor,
Reference electrode for ion measurement sensors.
기판 상에 금(Au) 전극을 증착시키는 단계; 및
상기 기판 또는 상기 기판 상에 증착된 금(Au) 전극 상에 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 도포하는 단계;를 포함하고,
상기 불소 기능기가 포함된 그래핀을 도포하는 단계는 상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 비산화그래핀 또는 환원된 산화그래핀이 파우더 형태로 기판 상에 도포되는 것이고,
상기 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀은 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액에 비산화그래핀 파우더 또는 환원된 산화그래핀 파우더가 분산되어 형성된 것인,
이온측정 센서용 기준전극 제조방법.
depositing a gold (Au) electrode on the substrate; and
Applying the graphene containing the fluorine functional group treated with the fluoro-benzene on the substrate or the gold (Au) electrode deposited on the substrate;
In the step of applying the graphene containing the fluorine functional group, the non-oxide graphene or the reduced graphene oxide containing the fluorine functional group treated with the fluorine-benzene is applied on the substrate in powder form,
The fluorine-benzene (Fluoro-benzene)-treated graphene containing a fluorine functional group is formed by dispersing non-oxidized graphene powder or reduced graphene oxide powder in a fluorine-benzene (Fluoro-benzene) solution.
A method for manufacturing a reference electrode for an ion measurement sensor.
기판 상에 그래핀 시트(sheet)를 형성하는 단계;
상기 그래핀 시트(sheet) 상의 일부에 금(Au) 전극을 증착시키는 단계; 및
상기 그래핀 시트(sheet) 상에 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 용액을 도포하여 플루오르-벤젠(Fluoro-benzene) 처리된 불소 기능기가 포함된 그래핀을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 그래핀 시트(sheet)는 비산화그래핀 시트 또는 환원된 산화그래핀 시트인,
이온측정 센서용 기준전극 제조방법.

forming a graphene sheet on a substrate;
depositing a gold (Au) electrode on a portion of the graphene sheet; and
Preparing a graphene containing a fluorine functional group treated with fluorine-benzene by applying a fluoro-benzene (Fluoro-benzene) solution on the graphene sheet;
The graphene sheet is a non-oxidized graphene sheet or a reduced graphene oxide sheet,
A method for manufacturing a reference electrode for an ion measurement sensor.

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