[신소재공정실험]저차원물질의 기계적 박리 및 라만스펙트럼 분석

소개글

서울권 대학 신소재공정실험 A 받은 레포트 입니다.

목차

1. 실험 목적
1.1. 저차원 물질 (그래핀, h-BN(hexagonal-Boron Nitride))의 기계적 박리.
1.2. AFM 장비를 이용한 나노 물질의 두께를 측정
1.3. 두께 별 라만 스펙트럼 분석

2. 실험 원리
2.1. 저차원(2차원) 물질: 그래핀,h-BN
2.2. AFM(Atomic Force Microscope) 장비
2.3. 라만 스펙트럼(라만 분광법)

3. 필요한 재료 및 기구

4. 실험 방법

5. 실험 결과 및 토의
5.1. 그래핀/ h-BN 의 기계적 박리 (Mechanical Exfoliation)
5.2. 그래핀/ h-BN 의 AFM(Atomic Force Microscopy)을 통한 두께 측정
5.3. 그래핀/ h-BN의 두께 별 라만 스펙트럼 분석

6. 결론

7. 참고문헌및출처

8. Appendix

본문내용

5. 실험 결과 및 토의
5.1. 그래핀/ h-BN 의 기계적 박리 (Mechanical Exfoliation)
스카치 테이프의 접착력을 이용하여 그래핀을 흑연으로부터 기계적으로 분리하는 방법을 사용했다. 적은 층수의 그래핀을 얻기 위해서는 테이프를 붙였다 떼는 작업을 반복하여야 한다. 그런 후에 그래핀을 원하는 실리콘 기판에 옮기면 그래핀을 얻어낼 수 있다. 이 박리법을 통해 얻은 그래핀은 다른 박리법에 비해 결정성이 좋으며 작은 조각을 얻을 수 있기 때문에 기본적인 특성을 이해하는데 좋다. 하지만 다양한 응용을 위한 제조방법으로는 한계가 있다.

5.2. 그래핀/h-BN 의 AFM(Atomic Force Microscopy)을 통한 두께측정
(1) Graphene 의 두께 측정
AFM 을 통해 박리한 그래핀의 두께를 측정하였다. AFM 의 경우, 기판의 수직방향으로 0.1nm 정도의 분해능을 가져 0.34nm 에 불과한 그래핀 한 층의 두께를 측정할 수 있다. 하지만 팁과 그래핀, 팁과 실리콘 기판의 상호작용 차이 등의 외적인 요인에 의해 단층 그래핀을 확인하는데 어려움이 따르기도 한다. [그림 4]에서는, 측정되는 색이 달라 두께가 다를 것으로 추정되는 세 지점 A, B, C 에 해당하는 그래핀의 두께를 측정하였다. 박리된 여러 그래핀은 그래핀의 한 층의 두께의 정수배를 두께로 갖는다. 사용한 그래핀의 한 층이 0.34nm 라고 할 때, A 에 해당하는 그래핀의 두께는 7.5nm 이므로 약 22 층(7.5/0.34)의 그래핀으로 이루어져 있다. B 의 두께는 32.5nm 로 약 95 층(32.5/0.34), C 의 두께는 45nm 로 약 132 층(45/0.34)의 그래핀으로 이루어져 있다.
보다 얇게 박리된 그래핀을 찾기 위해 Appendix 의 [그림 5]~ [그림 7]과 같이 다른 곳을 측정해 보았지만, 가운데 옅은 판이 가장 얇은 그래핀 층을 가졌다.

참고 자료

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B7%B8%EB%9E%98%ED%95%80
원자현미경의 원리, Park Atomic Force Microscopy, Youtube
http://www.kias.re.kr/etc_img/bbs_file/KN_2013_47/KN_2013_47_23.pdf, 라만분광법을 이용한 그래핀의 다양한 특성 측정, 연구의 현장 3, Newsletter Vol. 47, 최선명
화학적 박리그래핀의 제조와 응용, 한국전기연구원 나노카본연구그룹
Optical thickness determination of hexagonal Boron Nitride flakes, 22 March 2013