■ 기술의 개요

탄소 원자들로 구성된 저차원의 나노물질로는 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nanotube), 그래핀(Graphene), 그래파이트(Graphite) 등이 있다.

이러한 탄소 원자들로 구성된 나노물질들 중에서, 특히 그래핀은 전기적, 기계적, 화학적 특성이 매우 안정적이고 우수한 전도성 물질로써 다양한 전자 디바이스 등에 이용될 수 있어 최근 크게 주목 받고 있다.

그래핀을 박막화시킨 그래핀 박막은 웨이퍼 기반이나 금속 기반을 통해 대면적 합성이 이루어지고 있으므로, 전자소자 또는 전자기기로의 응용을 위해서는 합성된 그래핀 박막을 원하는 위치로 옮기는 이송 과정이 필수 공정이다.

이와 관련해, 종래 그래핀 박막 이송 과정을 개략적으로 설명하면, ① 기재 상에 그래핀 박막 형성 단계(1a) ② 그래핀 박막 상부에 그래핀 손상을 억제하기 위한 지지박막 부착 단계(1b) ③ 기재를 에칭 등의 방법으로 제거 하는 단계(1c) ④ 지지박막에 부착된 그래핀을 전자소자(내지 전자기기)의 원하는 위치로 이송시키는 단계 ⑤ 마지막으로 지지박막을 제거함으로써 그래핀 박막의 이송이 완료된다.(1d).

▲ 그래핀 전사공정 도식도.

종래 그래핀 박막 이송 과정에 있어서 지지박막을 제거한 후에도 지지박막의 잔류물들이 그래핀 상에 존재할 수 있으며, 이와 같은 잔류물들은 그래핀의 성능 저하를 유발시킨다.

따라서, 그래핀을 응용부품에 적용하기 위해서는 그래핀 품질을 평가(그래핀 제조 공정상에 잔류물들의 존재 내지 생성량을 파악하는 것)가 매우 중요하다.

전자부품연구원에서는 그래핀을 전자부품 등에 적용하기 위한 필수인 이송 공정 중에 그래핀 표면에 형성되는 폴리머 잔류물들을 간단하고 용이하게 확인함으로써 그래핀 표면을 모니터링 가능한 방법을 제공하고자 한다.

■ 기술의 현황

현재 그래핀 제조 공정상에 발생되는 잔류물들의 존재 내지 생성량을 파악하기 위해 SEM(scanning electron microscope) 또는 AFM(atomic force microscope) 등의 장비를 사용하고 있어, 미소 영역의 측정은 가능하나 대면적에 대해 평가방법은 아직 없다.

그래핀을 응용부품에 적용하기 위해서는 대면적에서 간단한 조작으로 정밀하고 빠른 표면 검사 방법이 필요한 실정이나 아직 발표된 것은 없는 현실이다.

전자부품연구원이 보유하고 있는 기술은 고가의 장비를 사용하지 않으면서도 빠른 속도로 대면적 그래핀을 검사할 수 있는 기술로 기술경쟁력을 가지고 있다.

기술의 구현수준- test단계

■ 기술의 장점 (경쟁기술과의 차별성)

그래핀 상에 잔류물들의 존재 내지 생성량을 파악하기 위해서 SEM(scanning electron microscope) 또는 AFM(atomic force microscope) 등의 고가장비를 사용하지 않고 고속으로 그래핀 표면의 상태 관찰이 가능하다.

대면적 그래핀 상에 잔류물들의 정확한 확인 및 그래핀 형성과정에서 발생하는 스폿(spot)과의 구별이 쉽지 않다는 문제점 해결이 가능하며, 더불어 측정 속도가 매우 빨라 실제적 제품 품질 검사 적용이 가능하다.

▲ 염색법을 통한 그래핀 표면 모니터링 방법의 특장점.

■ 활용범위 및 응용분야

IT, BT, NT 등 그래핀을 소재 또는 부품으로 이용하는 전 응용분야에 적용 가능하다.

▲ 그래핀의 응용분야.

■ 시장동향 및 전망

플렉시블 디스플레이를 포함해 플렉서블 전자분야 및 실리콘 기반 반도체 소자의 한계를 극복할 핵심 소재로 부각

2015년 이후 투명전극, 에너지전극, 복합소재 등을 중심으로 시장 본격 형성예상
(*출처: 2013년도 미래산업선도기술개발사업 사업설명회)

■ 지식재산권 면황 및 기술이전 내용
○ 지식재산권 현황

▲ 그래핀 소재 및 부품 시장규모 전망.

기술이전 내용 및 범위