초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
결정성이 제어된 그래핀의 열전 특성 구현 및 고성능 열전소자 개발을 위한 원천기술 연구
• 연속적 화학 기상 증착법을 통한 그래핀 내 나노 도메인 형성 및 전기·열 전도성 제어
• 그래핀을 포함한 하이브리드 열전 소재 구현을 위한 다양한 절연체 기판 위에서의 그래핀 성장 기술 개발
• 흑린의 박리 및 복합체 제조 공정을 이용한 고분자 물질의 열전특성 향상 기술 개발

□ 연구결과
○ 1차년도
• 그래핀의 결정립 및 결정립 내 나노 도메인 제어 연구
- Mob

□ 연구의 목적 및 내용
결정성이 제어된 그래핀의 열전 특성 구현 및 고성능 열전소자 개발을 위한 원천기술 연구
• 연속적 화학 기상 증착법을 통한 그래핀 내 나노 도메인 형성 및 전기·열 전도성 제어
• 그래핀을 포함한 하이브리드 열전 소재 구현을 위한 다양한 절연체 기판 위에서의 그래핀 성장 기술 개발
• 흑린의 박리 및 복합체 제조 공정을 이용한 고분자 물질의 열전특성 향상 기술 개발

□ 연구결과
○ 1차년도
• 그래핀의 결정립 및 결정립 내 나노 도메인 제어 연구
- Mobile Hot Wire-화학 기상 증착 시스템 내 그래핀 성장 변수 조절을 이용한 그래핀 결정립 크기 및 나노 도메인 크기 제어.
- 성장 변수와 그래핀의 결정성 간의 상관관계 규명 및 최적화 조건 확립.
• 결정립 경계 형성 및 조절을 통한 그래핀의 전기 및 열 전도성 제어
- 결정립 크기 제어를 통한 그래핀의 전기 전도성 제어 / 결정립 내 나노 도메인 크기 및 형태 제어를 통한 열 전도성 제어 연구.
- 전기 및 열 전도성이 제어된 그래핀의 열전 특성 분석

○ 2차년도
• 그래핀의 선택적 도핑 및 열전 소자 구현
- 나노 도메인이 형성된 그래핀 상에 질소(N) 도핑 공정을 진행하여 특성 분석
- 제조된 그래핀의 열전 효율 평가를 위한 전기 전도도, 열전도도, 제벡계수 측정
- 열전 특성이 제어된 그래핀을 활용하여 실제 열전 단위 소자를 제작, 평가.
• 전사 공정이 생략된 절연체 기판 위에서의 그래핀 제조 기술 개발
- 기체상 촉매 및 Mobile Hot-Wire 시스템을 이용한 절연체 기판 위에서의 고품질 그래핀 성장 연구
- 탄소를 포함한 고분자 물질을 이용한 절연체 기판상 그래핀 직접 제조 기술 개발
• 흑린의 박리 및 고분자 복합체 제조 공정을 이용한 열전특성 향상 기술 개발 (추가)
- 흑린의 박리 공정 최적화를 통한 박리 효율 향상
- 흑린과 기존의 열전 물질의 복합체 제조 및 열전 성능 측정

□ 연구결과의 활용계획
• 나노 도메인이 형성된 그래핀 내에서의 포논 산란과 도핑 및 기능기화를 통해 제어된 밴드갭에 의한 열전특성에 대한 분석과 향상된 열전소재 개발을 통한 차세대 열전발전 기술의 개발이 가능하다.
• 결정성 및 전자구조가 제어된 그래핀의 개발은 우수한 원천기술의 확보와 열전소재 분야에 새로운 방향 제시할 수 있으며 소재의 한계로 인해 제한되어 있던 열전소재의 IT, 에너지, 우주항공산업 등 다양한 기술에 대한 응용에 대안으로서 활용이 가능하다.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
Realization of Thermoelectric Property in Cystallinity-Controlled Graphene and Its Application in High-Performance Thermoelectric Device
• Control of electrical thermal conductivity of graphene via formation of nano crystalline domains by using sequential chemical vapor dep

□ Purpose& contents
Realization of Thermoelectric Property in Cystallinity-Controlled Graphene and Its Application in High-Performance Thermoelectric Device
• Control of electrical thermal conductivity of graphene via formation of nano crystalline domains by using sequential chemical vapor deposition
• Enhancement of Seebeck coefficient through controlled doping and functionalization on graphene.
• Graphene based thermoelectric device fabrication for thermoelectric performance assessment and development of graphene-metal oxide thermoelectric device.

□ Result
○ 1^st year
• Controlling the size and distribution of nanodomain in graphene grain
- Controlling the nanodomain by manipulating the growth parameter in Mobile Hot-Wire-Assisted CVD system
- Optimization of graphene growth and investigation of the relationship between the growth parameter and crystallization of graphene
• Controlling the electrical and thermoelectrical properties of graphene by grain boundaries and nanodomains in graphene
- Controlling the electrical and thermoelectrical properties of graphene
- Analysis of the thermoelectric properties of graphene

○ 2^nd year
• Graphene doping and realization of graphene thermoelectric device
- Nitrogen doping of nanodomain-formed graphene
- Measurement of the electrical and thermal conductivity, and Seebeck coefficient of graphene
- Fabrication of graphene thermoelectric devices
• Transfer-free growth of graphene on dielectric substrate
- Transfer-free growth of graphene on dielectric substrate by vapor-phase catalyst
- Transfer-free growth of polymer-derived graphene on dielectric substrate
• Intercalation of black phosphorus and enhancing the thermoelectric properties by BP-polymer composite (addition)
- Optimization of the intercalation process of black phosphorus
- Synthesis of thermoelectrical materials of BP-polymer composite

□ Expected Contribution
• Phonon scattering through the nanodomain in the grapehene and selectional doping technology will realize the development of next-generation thermoelectric materials.
• Investigation of crystallinity and electrical property of graphene propose the new direction of thermoelectric research field and secure the basic technology

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 11
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 25
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 26
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 27
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 28
• 8. 참고문헌 ... 28
• 9. 연구성과 ... 29
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 36
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 36
• 12. 기타사항 ... 38
• [별첨1] 대 표 연 구 실 적 ... 39
• [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 54
• 끝페이지 ... 59