표제지
목차
ABSTRACT 10
제1장 서론 12
제2장 이론적 배경 14
2.1. UV 건식 식각 이론적 배경 14
2.1.1. UV 건식 식각 Mechanism 14
2.1.2. 층간 결합력 (Van der Waals 힘) 15
2.1.3. 라만 분광학 16
2.1.4. 기판 효과 (Electron-hole puddle) 18
2.1.5. Edge Contact 소자 19
2.1.6. Contact, Proximity Printing 20
제3장 실험적 배경 22
3.1. 시료 제작 22
3.1.1. 물리적 박리법 (Mechanical Exfoliation) 22
3.1.2. 화학 기상 증착법 (Chemical Vapor Deposition) 23
3.1.3. UV 조사 25
3.1.4. AAO(Anodic Aluminum Oxide) 26
3.1.5. 전자빔 증착기 (E-beam Evaporator) 27
3.2. 샘플 분석 28
3.2.1. 라만 분광법 28
3.2.2. 원자 힘 현미경 (Atomic Force Microscope) 29
3.2.3. 주사 전자 현미경 (Scanning Electron Microscope) 30
3.2.4. Keithley 4200과 진공 챔버 31
제4장 실험 결과 및 토의 32
4.1. UV 식각 전후 그래핀 특성 변화 32
4.1.1. 그래핀 식각 전후 비교 32
4.1.2. UV Cleaning 36
4.1.3. hBN 마스크 건식 식각 전후 비교 38
4.1.4. UV 식각 전후 라만 스펙트럼 분포 분석 40
4.2. hBN 마스크 활용 44
4.2.1. Edge Contact 소자 44
4.3. 메탈 마스크 활용 46
4.3.1. 메탈 마스크를 이용한 대면적 단일층 그래핀 식각 46
4.3.2. 메탈 마스크를 이용한 그래핀 적층 패터닝 48
4.4. AAO 마스크 활용 50
4.4.1. AAO 마스크를 활용한 그래핀 나노 패터닝 50
제5장 결론 51
참고문헌 52
국문 초록 55
〈표 4-1〉 UV 전후 라만 스펙트럼 지표값 33
〈표 4-2〉 UV 조사 후 그래핀 도핑 및 인장력 변화값 41
〈표 4-3〉 그림 4-8 (c)의 라만 스펙트럼 지표값 46
〈그림 1-1〉 Polymer 오염과 그래핀 소자 전기적 특성 12
〈그림 2-1〉 UV 건식 식각 모식도 - (위) 초기, 그래핀 표면에 형성된 Epoxy Group 모식도, (아래) 공란(Vacancy)가 형성되었을 때 생성되는... 14
〈그림 2-2〉 UV에반응한 그래핀 - (좌) UV/오존 처리 후 단일층 그래핀만 식각된 모습을 담은 광학 현미경 사진, (우) 그래핀 표면의... 15
〈그림 2-3〉 라만 분광학 원리 모식도 16
〈그림 2-4〉 라만 분포 분석법 - (좌) G peak 위치-2D peak 위치 관계 그래프, (우) G, 2D peak 위치 변화를 이용한 도핑 및 인장력 변화 계산식 17
〈그림 2-5〉 기판 효과와 그래핀 라만 스펙트럼 18
〈그림 2-6〉 hBN-G-hBN 적층 Edge Contact 소자 19
〈그림 2-7〉 Contact, Proximity Printing 모식도 20
〈그림 2-8〉 OPC와 Proximity Printing - (상) 기존의 Proximity Printing 인화 결과물, (하) OPC 처리된 마스크를 활용한 Proximity Printing 결과물 21
〈그림 3-1〉 그래핀 물리적 박리과정 22
〈그림 3-2〉 CVD그래핀 Fold 생성 원리 - (좌) Cooling과정에서 발생하는 서로 다른 열팽창 계수를 가진 구리와 그래핀의 변화, (우) - 생성된 Fold... 23
〈그림 3-3〉 LP-CVD 24
〈그림 3-4〉 UV 식각 모식도 25
〈그림 3-5〉 AAO 주사 전자 현미경 이미지 26
〈그림 3-6〉 전자빔 증착기 27
〈그림 3-7〉 WITec Alpha 300r 라만 분광기 28
〈그림 3-8〉 원자 힘 현미경 - (좌) Park systems NX10, (우) Seiko Instruments SPA 300HV 29
〈그림 3-9〉 TESCAN MiRA/LMH-CSFESEM 30
〈그림 3-10〉 Keithley 4200 - (좌) Keithley 4200,(우) 진공 챔버 31
〈그림 4-1〉 박리 및 CVD 그래핀의 UV 건식 식각 전후 비교 1 - (a),(c) 각각 박리 및 CVD 그래핀의 UV 조사 전후 광학 현미경 사진, 라만 G, 2D... 32
〈그림 4-2〉 박리 및 CVD 그래핀의 UV 건식 식각 전후 비교 2 - (a) 박리 그래핀 (스케일바 - 4㎛), (b) CVD 그래핀 Fold (스케일바 -1㎛), (c) CVD... 34
〈그림 4-3〉 UV 빛에 제거되는 Polymer residue- (a) UV 조사 후 제거되는 Polymerresidue를 관측한 광학 현미경 사진 (스케일바 - 200㎛),... 36
〈그림 4-4〉 hBN 마스크 건식 식각 전후비교 - (a) hBN 마스크 건식 식각 모식도, (b), (c) 각각 UV 조사 이전, 이후의 광학 현미경 사진 및... 38
〈그림 4-5〉 박리 그래핀 및 hBN 적층 그래핀의 라만 스펙트럼 분포 분석 - (a) G peak 위치 - G peak 반치전폭 관계 그래프, (b) G peak 위치 -... 41
〈그림 4-6〉 hBN을 마스크로사용한 그래핀 Edge Contact 소자 - (a) Edge Contact 소자의 광학 현미경 사진 (스케일바 - 10㎛), (b) Edge... 44
〈그림 4-8〉 메탈 마스크를 이용한 UV, 산소 플라즈마 식각 전후 비교 - (a) 메탈 마스크로 식각되어패터닝된 단일층 그래핀, (b) 메탈 마스크를... 46
〈그림 4-9〉 메탈 마스크를 이용한 그래핀 적층 구조 - (a) 적층 패터닝 모식도, (b) 적층 패터닝된 그래핀 광학 현미경 사진 (스케일바:20㎛), (c)... 48
〈그림 4-10〉 AAO 마스크를 이용한 UV 건식 식각 - (a) AAO가 증착된 그래핀 광학 현미경 사진, (b) 증착된 AAO 표면의 원자 힘 현미경... 50