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문제 정의
- 열에너지에 더해 고밀도 플라즈마에 의해 보다 활성화되고 고밀도로 생성된 탄소원자나 반응기는 수 초내에 Cu 전체 기판 위에 그래핀 생성을 하는 것으로 알려져 있고 그 생성 메커니즘 또한 열적 화학기상증착법과는 다른 것으로 보고되고 있다.14) Ni을 기판재료로 사용한 본 연구에서도 그래핀 생성 메커니즘이 기존의 침탄과 석출에 의한 것 보다는 Ni 기판 위에서 기상증착 반응에 의한 직접적인 그래핀 형성이 우세한 결과를 보이고 있으며, 이를 다양한 형상을 하고 있는 Ni 기판을 사용하여 얻은 결과를 통해 논의하고자 한다. 또한 이러한 기상증착반응에 의한 직접적인 그래핀 성장이 Ni 기판에서 1-2 층의 고품질 그래핀 성장 제어가 가능함을 보인다.
- 본 연구에서는 유도결합 플라즈마 화학기상증착법으로 각기 다른 형상의 Ni/SiO2/Si 기판에서 그래핀을 성장하고 이를 통해 성장 메커니즘을 연구하였다. 100 nm 두께의 Ni 박막은 900℃에서 결정립 성장에 의해 Ni에 의해 덮여지지 않은 기판의 빈 표면적이 30 % 이상이었다.
가설 설정
- 최근의 Cu 기판에서의 그래핀 성장 연구결과를 보면, 본 연구와 같은 매우 희석된 CH4 가스(CH4 가스1 SCCM과 더불어 Ar/H2 99 SCCM 공급)를 사용하였음에도 불구하고 유도결합 플라즈마가 인가된 경우 Cu 기판에서 5 초의 매우 짧은 반응시간에 기판 전체 표면에서 그래핀이 형성되는 것을 확인할 수 있었다.14) 반면에 플라즈마가 인가되지 않은 경우 1 시간 이상의 반응 시간에도 불구하고 그래핀 성장이 이루어지지 않았다.14)이는 유도결합 플라즈마가 표면반응에 의한 그래핀 성장에 필요한 고밀도로 활성화된 탄소 원자나 반응기 생성에 절대적인 영향을 미친다는 것을 반증하는 결과이다.
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