금 나노 입자 증착에 따른 그래핀의 특성 변화 연구

Abstract

그래핀(Graphene)은 2차원의 물질로 얇고 가벼우며, 내구성이 좋고, 매우 높은 전도성과 전자이동도, 높은 열전도도, 유연성, 빛 투과성 등 다양한 특성을 가지고 있다. 이처럼, 매력적인 특성들 때문에 그래핀을 이용하여 태양전지의 투명전극 소재, 초고속 트랜지스터, 유기 발광 다이오드, 발광소자 등 여러 방면에서 응용이 가능하며 발전가능성이 매우 큰 물질이다. 따라서, 본 연구에서는 단일층 그래핀의 성장과 성장된 그래핀을 채널로 하는 그래핀 전계형 트랜지스터를 제작하여 다양한 연구 분야에 기초가 될 수 있도록 연구를 진행하였다. APCVD를 사용하여 구리 금속막에 다양한 조건으로 단일층의 그래핀의 성장조건과 최적화를 연구하였다. 또한, 성장 후 PMMA를 이용해 전사시킨 그래핀에 E-beam evaporator, Thermal evaporator와 같은 장비로 금 나노 입자들을 증착시켜 SEM으로 관찰하였고, 증착된 금 나노 입자의 어닐링 온도에 따른 변화와 금 입자에 따른 그래핀의 라만 분광 특성변화에 대해 확인하였다. 마지막으로, 그래핀을 채널로 하는 그래핀 전계형 트랜지스터를 금 나노입자가 증착된 소자와 그래핀만으로 채널을 형성한 소자의 전기적 특성을 연구하였다. 일반적인 그래핀 전계형 트랜지스터에 경우 전형적으로 p-type의 성질을 가지는데 금 입자가 증착된 소자의 경우 n-doping 되는 효과를 확인하였다. 이는 그래핀과 금 나노입자의 화학적 상호작용과 일함수 차이에 의해 생기 는 전자이동에 기인하는 것을 확인하였다. 그래핀의 성장과 금 나노 입자 증착에 따른 그래핀의 특성 변화에 관한 본 연구는 그래핀 성장연구에 기초가 될 수 있고, 금 나노 입자에 다른 다양한 물질을 결합하여 바이오 센서로 발전가능성을 열고 연구가 가능하다.