초록 ▼

※ 연구개요
□ 그래핀 옥사이드는 화학적 박리 방법을 활용하여 합성된 물질로, 그래핀 옥사이드 시트 내에 존재하는 산소 기능기들로 인해 다른 화합물질과 반응하여 화학적 개질이 가능하고 분산성이 좋아서 용액 및 페이스트 제조가 가능함.
■ 미국 및 유럽지역 업체는 그래핀을 첨가한 방열 재료 분야 및 기능성 복합 소재, 에너지 저장 및 변환 장치 등에 사용하여 상용화 중임.
■ 최근 국내에서 일본 수입 의존도가 높았던 전도성 금속잉크를 대체할 만한 기술을 그래핀으로 확보하였다고 보고하고 있음.
□ 그래핀 옥사이드는

※ 연구개요
□ 그래핀 옥사이드는 화학적 박리 방법을 활용하여 합성된 물질로, 그래핀 옥사이드 시트 내에 존재하는 산소 기능기들로 인해 다른 화합물질과 반응하여 화학적 개질이 가능하고 분산성이 좋아서 용액 및 페이스트 제조가 가능함.
■ 미국 및 유럽지역 업체는 그래핀을 첨가한 방열 재료 분야 및 기능성 복합 소재, 에너지 저장 및 변환 장치 등에 사용하여 상용화 중임.
■ 최근 국내에서 일본 수입 의존도가 높았던 전도성 금속잉크를 대체할 만한 기술을 그래핀으로 확보하였다고 보고하고 있음.
□ 그래핀 옥사이드는 산소 기능기들을 제어하며 전기적 성질을 쉽게 조절할 수 있는 표면 처리 혹은 화학적 도핑 방법을 통하여 전기 전도도 향상 및 일함수 구조 제어 등을 개선할 수 있는 가능성이 있음.
■ 현재 그래핀 옥사이드에 N, B, Cl, F 원소들 및 금속 나노입자 (Au, Ag, Pt 등)를 활용하여 일함수 및 밴드갭 조절을 통해 특성 변화 연구 결과를 보고하고 있음.
■ 소재 합성 과정에서 도핑 원소들을 이용한 원소재 자체적으로의 도핑 특성을 나타내고 있는 연구들이 보고되고 있으며, 도핑량에 따른 일함수 구조 제어의 특성을 활용한 소재 연구를 주력으로 하고 있음.

※ 연구 목표대비 연구결과
□ 1차년도 : 다양한 도펀트를 활용한 sheet size에 따른 도핑된 열적 환원 그래핀 옥사이드의 특성 평가
▷ 수소 분위기 내의 sheet size가 다른 열적 환원 그래핀 옥사이드 특성 분석
▷ 도핑 원소 (B, N, Ga, Al)에 따른 열적 환원 그래핀 옥사이드 특성 분석
▷ 도핑된 열적 환원 그래핀 옥사이드의 Fermi-level 변화 특성 분석
□ 2차년도 : 도핑된 열적 환원 그래핀 옥사이드의 일함수 구조 제어를 통한 Shocttky/ohmic contact을 활용한 반도체 접목 소자 특성 연구
▷ 유기 금속 화합물 (Ga)을 활용한 단원소 도핑 기술 최적화 연구
▷ 유기 금속 화합물 (B, Ga, N)을 활용한 co-doping 방법 연구 및 전기적 특성 분석
▷ 일함수 특성 제어에 따른 Schottky/Ohmic 특성 분석
▷ 실리콘 기반 광전자 소자 제작 및 특성 평가 연구
□ 3차년도 : 도핑을 통한 p-/n-형 열적 환원 그래핀 옥사이드로 구성된 유연한 소자 특성 연구
▷ 도핑된 열적 환원 그래핀 옥사이드 박막형 제조 최적화
▷ 유연소자 제작을 위한 트랜스퍼 공정 연구 및 그래핀 옥사이드 접합 공정 연구
▷ 열적 환원 그래핀 옥사이드를 활용한 유연소자 제작 확인 소자 특성 평가 분석
-총 SCI급 논문 3편 게재 및 특허 출원 1편 등록함.

※ 연구개발결과의 중요성
○ 종료 과제에서 그래핀 옥사이드 물질을 활용하여 sheet size에 따른 기초 물성 특성 변화 관측 및 도핑 방법에 따른 일함수 구조 제어 특성 및 p형 소재 개발에 따른 결과 도출로 그래핀 옥사이드 물질의 활용도를 높임.
○ 도핑된 열적 환원 그래핀 옥사이드 물질을 이용하여 트랜스퍼 공정을 통해 큰 면적의 활성층을 가지는 유연소자 제작 가능성을 보였으며, n형 소재 나노구조 물질과 접합을 통한 소자 제작 가능성을 높였음.
○ 본 기술 개발로 광검출기, gas sensor 등 소자 응용이 가능하므로 연구가 필요하며, 무기물 반도체 소자를 접목 및 방열 특성 개선한 유연 광전자소자, 휘어지는 전극용 소재 개발에 따른 투명전극 전자피부 및 웨어러블 전자장치 등에 활용할 수 있음.
○ 본 과제를 바탕으로 용액 기반 나노소재 물질을 이용함에 따라 유연박막층 기판에 적용하여 후속 연구를 할 필요성이 있다고 판단함.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구개발의 필요성 ... 4
• 나. 연구자 수행 목표 ... 4
• 다. 연구범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 가. 수행과제 연구 목표 및 수행 내용 ... 5
• 나. 연구수행내용 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 13
• 4. 참고문헌 ... 14
• 5. 연구성과 ... 15
• 끝페이지 ... 20