단일벽 탄소나노튜브로부터 펄스 전류에 의해 제조된 그래핀을 이용한 투명전도막의 제작

Abstract

20세기 후반부터 발견되기 시작된 새로운 탄소동소체들은 그 응용분야에 많은 관심이 집중되고 있다. 지난 1985년에 발견된 플러렌 (fullerene, C60)과 1991년에 발견된 탄소나노튜브 (carbon nanotube, CNT)와 더불어 2004년에는 흑연 (graphite)으로부터 그래핀 (graphene)의 성공적인 분리로 이제 탄소로만 이루어진 물질을 이용하여 0차원, 1차원 및 2차원 공간에서 전자 및 여러 입자들의 물리적 성질을 연구할 수 있게 되었다. 그래핀은 2차원 결정구조가 존재할 수 없다는 기존의 학설에 의문을 낳게 하였고, 상온에서 quantum hall effect가 나타나는 등 새로운 물리학적 발견들이 이어지고 있다. 또한 200,000 cm2/Vs이 넘는 높은 전자이동도 (electron mobility)는 미래 전자회로 소재로서의 가능성을 높이고 있다. 구조적으로는 He 원자조차 투과할 수 없는 완벽한 결정성을 가지고 있고, Young’s modulus가 탄소 나노튜브와 마찬가지로 1TPa에 이르러 기계적으로도 우수한 물성을 보여 나노 복합소재로의 활용도 기대되고 있다. 또한 높은 전기 전도도와 더불어 그래핀이 가지고 있는 광학적 투명성은 미래 투명전극 재료로서의 뛰어난 잠재력을 갖고 있다. 본 연구에서는 graphene의 동소체인 단일벽 탄소나노튜브 (sigle- walled carbon nanotubes, SWCNTs)로부터 펄스 고전류를 이용하여 graphene을 제조하여 SEM (scanning electron microscope), TEM (transmission electron microscope), Raman spectroscope, XRD (X-ray diffractometer), XPS (X-ray photoelectron spectroscope) 등의 장비를 이용하여 구조적인 분석을 하였다. 제조된 그래핀은 스프레이 코팅과 스핀코팅법을 이용하여 graphene과 PEDOT:PSS (poly ethyldioxyl thiophene; poly sulfuric sulfate) 복합재 필름을 유리기판 위에 형성한 후, 투명전극으로써 응용되기 위해 중요한 특성인 면저항 (sheet resistance)과 투과율 (transmittance)을 측정하였다.