| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2014년 봄 (05/15 ~ 05/16, 창원컨벤션센터) |
| 권호 | 20권 1호 |
| 발표분야 | B. 나노 재료(Nanomaterials) |
| 제목 | 최적화된 이온 에너지를 통한 그래핀 표면 클리닝 |
| 초록 | 그래핀은 뛰어난 전기 전도도 와 열전도도, Young’s modulus 를 가진 물질로써 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 훨씬 빠르게 전자를 이동시킬 수 있어 차세대 소재로 각광받고 있다. 이러한 그래핀을 소자로 사용하기 위해서는 양질의 그래핀이 반드시 필요하지만, transfer 공정 과 lithography 공정 과정에서 발생되는 PMMA(Poly methyl methacrylate) 잔류물들이 그래핀 표면 위에 background 도핑 되어 페르미 준위를 변화시키고, 높은 전자 이동도를 하락시켜 그래핀 고유의 성질에 악영향을 주게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 대안으로 최근 연구에서는 화학적 클리닝, 열처리를 통한 클리닝, 전류 인가에 의한 클리닝, 플라즈마 클리닝 과 같은 방법들이 보고되었지만, 화학적 클리닝 방법에서 사용하는 chloroform 은 독성으로 산업적으로 응용이 어렵고, 열처리 방법은 전극 등의 금속이 높은 온도에서 쉽게 손상을 입으며, 전류 인가에 의한 클리닝 방법은 국부적으로 효과를 볼 수 있고, 플라즈마 클리닝 방법은 그래핀 표면에 쉽게 손상을 주거나, 손상을 주지 않는 5 W 이하의 낮은 Power 에서는 플라즈마가 불안정하여 PMMA 잔류물을 효과적으로 제거하기에는 한계를 보이고 있다. 본 연구에서는 Ion beam 시스템에서 ion의 energy 와 dose 양을 QMS(Quadrupole Mass Spectrometer) 로 분석함으로써 PMMA 잔류물을 효과적으로 제거하는 연구를 진행하였다. 그래핀을 클리닝 하기 위한 플라즈마 발생 조건은 QMS 를 통해 250 W 에서 최적화된 ion energy distribution 영역이 존재한다는 것을 확인할 수 있었고, magnetic field 25 Gauss 를 함께 인가하여 ion energy 를 10 eV 이하로 낮추어 클리닝을 통해 발생하는 손상을 최소화하여 효과적인 PMMA 제거가 가능하였다. PMMA 잔류물의 클리닝 여부는 Raman spectrometer 에서 G peak (1580 cm-1) 의 blue shift 와 2D peak (2670 cm-1) 의 red shift 를 통해 확인할 수 있었고, AFM (Atomic Force Microscopy) 을 이용하여 클리닝 공정 후에 RMS roughness 가 5.92 nm 에서 1.29 nm 로 감소하는 것을 관찰하였다. 마지막으로 XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy) 를 이용하여 sp2 C-C bonding 이 75.96 % 에서 87.66 % 로 증가함을 통해 PMMA 잔류물의 클리닝 정도를 정량적으로 분석할 수 있었다. |
| 저자 | 김기석, 염근영 |
| 소속 | 성균관대 |
| 키워드 | 그래핀; PMMA(Poly methyl methacrylate); Ion beam; QMS(Quadrupole Mass Spectrometer); AFM(Atomic Force Microscopy); XPS(X-ray Photon Spectroscopy) |
