[국가R&D연구보고서]그래핀 및 유사 원자층-소재를 모기판으로 하는 나노소재의 합성과 원자단위 구조 분석 및 물성 연구 Synthesis of nanomaterials on graphene, on atomic-layered materials and their Electron Microscopic characterizations원문보기
그래핀은 전기적, 광학적, 기계적, 열적 특성이 우수하여 관련 고유물성뿐만 아니라 응용연구가 활발하게 진행되고 있으며[1], 최근에는 ZnO[2,] GaN[3] 등의 나노소재의 합성 분야에서 기판으로도 활용하는 등에 관한 연구보고가 증가하고 있다. 아울러, Bi2Te3는 전기적, 열적 특성 등이 아주 흥미로운 소재로, 열전소자 응용 및 위상절연체(Topologycal insulator: TI)로써의 연구가 활발히 진행되고 있는 소재이다. 이에, 본 연구에서는 비정질 SiO2 기판과 그래핀이 전사된 그래핀/ SiO2 기판 위에
그래핀은 전기적, 광학적, 기계적, 열적 특성이 우수하여 관련 고유물성뿐만 아니라 응용연구가 활발하게 진행되고 있으며[1], 최근에는 ZnO[2,] GaN[3] 등의 나노소재의 합성 분야에서 기판으로도 활용하는 등에 관한 연구보고가 증가하고 있다. 아울러, Bi2Te3는 전기적, 열적 특성 등이 아주 흥미로운 소재로, 열전소자 응용 및 위상절연체(Topologycal insulator: TI)로써의 연구가 활발히 진행되고 있는 소재이다. 이에, 본 연구에서는 비정질 SiO2 기판과 그래핀이 전사된 그래핀/ SiO2 기판 위에 Bi2Te3 나노소재를 합성하여 기판에 따른 구조 변화를 분석하였다. 라만 스펙트럼 및 XRD를 측정분석을 통해 각각의 시료로부터 Bi2Te3 구조를 확인하였고, 비정질 SiO2기판과 결정질 그래핀/SiO2기판 그리고 구리호일과 그래핀/구리 호일 위에서 합성된 Bi2Te3 나노구조를 주사전자현미경(SEM)을 활용하여 표면 양상을 확인하고, 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 내부의 층상구조 분포를 면밀히 비교 분석 하였다. 결과적으로 Bi2Te3 나노구조 합성시 그래핀의 유무에 따라서 크게 달라짐을 확인하였고, 이는 나노소재의 합성분야에서 그래핀이 기판 인터페이스에서 아주 중요한 역할을 한다는 것에 대한 증거이다.
Abstract▼
Graphene is rising as hot material due to its electrical, optical, mechanical and thermal characteristics[1]. To take advantage of graphene as a substrate and application, the synthesis of nano-materials such as ZnO[2], GaN[3] has been actively performed throughout the world. In addition, bismuth te
Graphene is rising as hot material due to its electrical, optical, mechanical and thermal characteristics[1]. To take advantage of graphene as a substrate and application, the synthesis of nano-materials such as ZnO[2], GaN[3] has been actively performed throughout the world. In addition, bismuth telluride (Bi2Te3) is a compound of bismuth and tellurium. When alloyed with antimony or selenium, it is an efficient thermoelectric material for cooling or portable power generation. Topologically protected surface states have been observed in bismuthtelluride. We have synthesized the hybridized Bi2Te3 nanostructures on patterned graphene/SiO2 and graphene/Cu-foil substrate using thermal CVD and vapor phase growth. As grown samples are clearly show the Raman-modes (~103,~133 cm-1) of Bi2Te3 under low-power laser[4] and also show the G(~1583cm-1)& 2D(~2690cm-1) modes of graphene at the high-powerlaser (λ = 532 nm). According to SEM images, the shapes of Bi2Te3 nanostructures are different under the different growth conditions, but hexagonal layeredstructures (sub-μmareaandsub-nmthickness) are dominant. Under the ED Sstudy, the samples have the elements of Bi, Te and carbon and also our samples are clearly shown the layered structures from TEM characterization.
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