반응기반자기조립을 이용한 intercalated 환원 그래핀 응용 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 반응기반자기조립을 이용하여 다양한 폴리머를 환원 그래핀 막에 intercalation시키는 연구와 이를 이용한 고감도 압력센서에 적용하기 위한 연구이다. graphene oxide(GO)의 제조는 hummers' method을 이용하여 graphite로부터 합성하였다. 샘플제조는 반응기반자기조립법으로 환원 그래핀 사이에 폴리머를 intercalation시켜 막을 제조하였다. 폴리머는 PVA (Poly Vinyl Alcohol), PEO (Poly Ethyleneoxide), PVP (Poly Vinyl Pyrrolidone)를 사용하였고, GO 무게 대비 폴리머양은 0.084로 하여 intercalation시켰다. 제조된 막은 AFM, UV-vis, FT-IR, XRD를 이용하여 막의 화학적 물리적 특성을 분석하였다. 센서로서의 전기적 특성을 조사하기 위하여 반응기반자기조립법으로 형성된 막과 이를 패턴된 ITO전극위에 형성시켜 만든 소자에 대하여 압력에 따른 표면저항 값을 각각 측정하였다. 측정 장치로는 진공에서 저항 측정이 가능한 4-point probe장비를 이용 하였고 고온과 저온에서 압력에 따른 표면저항 값을 각각 측정하였다. 상압에서 진공(10-3)까지 압력변화에 대해서 저항 값을 측정 하였으며 그 결과 민감도가 좋은 압력센서를 개발 할 수 있음을 알 수 있었다. 상압에서 10-3 torr 까지 진공을 만들고 일정 시간 후에 순간적으로 대기압까지 리크 시켜서 일정 시간 유지 후 동일한 과정을 반복하여 얻은 낸 결과 여러 번 측정 시 에도 동일한 변화를 나타내어 재현성 역시 매우 우수함을 알 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study is a study for intercalating various polymers into reduced graphene membrane using reaction-based self-assembly and its application to high sensitivity pressure sensor. The production of graphene oxide (GO) was synthesized from graphite using the hummers' method. The sample was prepared by intercalating the polymer between reducing grains by reaction - based self - assembly. The polymer used was PVA (Poly Vinyl Alcohol), PEO (Poly Ethylene Oxide) and PVP (Poly Vinyl Pyrrolidone), GO The amount of polymer relative to the weight was intercalated to 0.084. The membranes were analyzed for chemical and physical properties using AFM, UV-vis, FT-IR and XRD. In order to investigate the electrical characteristics of the sensor, the surface resistivity of the film formed by the reaction - based self - assembly method and the device formed by forming it on the patterned ITO electrode were measured. As a measurement device, a 4-point probe instrument capable of measuring resistance in vacuum was used, and the surface resistance according to pressure was measured at high temperature and low temperature, respectively. The resistance value was measured for the pressure change from normal pressure to vacuum (10-3). As a result, it was found that a sensitive pressure sensor could be developed. It is evident that the vacuum is made at atmospheric pressure up to 10 -3 torr, and then it is instantaneously leaked to the atmospheric pressure after a certain period of time, and the same process is repeated after a certain period of time.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 Gaphene oxide 1
• 1. Gaphene oxide의 역사 1
• 2. Gaphene 합성법 2
• 1) 기계적 박리법 2
• 2) 화학적 박리법 3
• 3) CVD 성장법 3
• 4) 엑피텐셜 합성법 4
• 3. Graphene 응용분야 4
• 제2절 RSA(Reaction-based Self Assembly) 5
• 제3절 압력센서 8
• 1. 진공게이지 분류 8
• 2. Graphene 압력센서 9
• 3. 반데르발스 센서원리 10
• 1)반데르발스 힘 10
• 2)반데르발스 힘을 이용한 압력센서 12
• 제2장 재료 및 방법 14
• 제1절 실험방법 14
• 1. Gaphene oxide합성 14
• 2. RSA(Reaction-based Self Assembly)를 이용한 막 생성 14
• 3. 센서응용을 위한 test 소자 제조 15
• 4. 압력에 대한 표면저항 측정 15
• 제3장 결과 및 고찰 16
• 제1절 RSA방법으로 intercalation된 막의 특징 16
• 1. PVA양에 따라 RSA방법으로 intercalation된 막 16
• 1) PVA양에 따라 RSA방법으로 intercalation된 막의 특징 16
• 2) PVA양에 따라 RSA방법으로 intercalation된 막의 센서 특징 20
• 2. 다양한 폴리머가 RSA법으로 intercalation된 막 23
• 1) 다양한 폴리머가 RSA방법으로 intercalation된 막의 특징 23
• 2) 다양한 폴리머가 RSA방법으로 intercalation된 막의 센서 특징 26
• 제4장 결 론 30
• 참고문헌 31
• Abstract 34
• Academy Activity 36