Kim, Hansun;Jung, Min Wook;Myung, Sung;Jung, Daesung;Lee, Sun Sook;Kong, Ki-Jeong;Lim, Jongsun;Lee, Jong-Heun;Park, Chong Yun;An, Ki-Seok
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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pp.144.2-144.2
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2013
With the synthesis of graphene sheets as large-scale and high quality, it is essentially important to develop suitable graphene patterning process for future industrial applications. Especially, transfer or patterning method of CVD-grown graphene has been studied. We report simple soft lithographic process to develop easily applicable patterning method of large-scale graphene sheets by using chemically functionalized polymer stamp. Also important applications, the prototype capacitors with graphene electrode and commercial polymer dielectrics for the electrostatic-type touch panel are fabricated using the developed soft lithographic patterning and transfer process.
Graphene, two dimensional single layer of carbon atoms, has tremendous attention due to its superior property such as high electron mobility, high thermal conductivity and optical transparency. Especially, chemical vapor deposition (CVD) grown graphene has been used as a promising material for high quality and large-scale graphene film. Unfortunately, although CVD-grown graphene has strong advantages, application of the CVD-grown graphene is limited due to ineffective transfer process that delivers the graphene onto a desired substrate by using polymer support layer such as PMMA(polymethyl methacrylate). The transferred CVD-grown graphene has serious drawback due to remaining polymeric residues generated during transfer process, which induces the poor physical and electrical characteristics by a p-doping effect and impurity scattering. To solve such issue incurred during polymer transfer process of CVD-grown graphene, various approaches including thermal annealing, chemical cleaning, mechanical cleaning have been tried but were not successful in getting rid of polymeric residues. On the other hand, lithographical patterning of graphene is an essential step in any form of microelectronic processing and most of conventional lithographic techniques employ photoresist for the definition of graphene patterns on substrates. But, application of photoresist is undesirable because of the presence of residual polymers that contaminate the graphene surface consistent with the effects generated during transfer process. Therefore, in order to fully utilize the excellent properties of CVD-grown graphene, new approach of transfer and patterning techniques which can avoid polymeric residue problem needs to be developed. In this work, we carried out transfer and patterning process simultaneously with no polymeric residue by using a metal etch mask. The patterned thin gold layer was deposited on CVD-grown graphene instead of photoresists in order to make much cleaner and smoother surface and then transferred onto a desired substrate with PMMA, which does not directly contact with graphene surface. We compare the surface properties and patterning morphology of graphene by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy(AFM) and Raman spectroscopy. Comparison with the effect of residual polymer and metal on performance of graphene FET will be discussed.
우수한 기계적, 전기적 특성을 지닌 그래핀은 기존 재료보다 우수한 물성을 가지고 있기 때문에 전세계의 많은 연구자들에게 각광을 받고 있다. 이러한 그래핀을 전자소자에 응용하기 위해서는 전사 과정 및 패터닝 공정이 반드시 필요하나, 이 과정에서 무수한 결함이 발생되어 그래핀의 특성을 크게 저하시킨다는 문제점이 있다. 그래핀의 우수한 특성 및 상용화를 위해 전사 과정 및 패터닝 공정을 한 번에 진행할 수 있는 공정 개발이 다양한 시도를 통해 행해지고 있다. 본 연구에서는 고분자 나노와이어를 마스크로 사용하여 정밀한 패턴과 동시에 그래핀이 직성장할 수 있는 새로운 성장법을 개발하였다. 개발된 새로운 성장법을 통해 미래의 나노소재 기반 우수한 전자소자를 구현할 수 있을 것이라 기대된다.
Single-layer graphene is grown directly on Ti-buffered SiO2 at 100℃. As a result of the AFM measurement of the Ti buffer layer, the roughness of approximately 0.2 nm has been improved. Moreover, the Raman measurement of graphene grown on it shows that the D/G intensity ratio is extremely small, approximately 0.01, and there are no defects. In addition, the 2D/G intensity ratio had a value of approximately 2.1 for single-layer graphene. The sheet resistance is also 89 Ω/□, demonstrating excellent characteristics. The problem was solved by using graphene and a lift-off patterning method. Low-temperature direct-grown graphene does not deteriorate after the patterning process and can be used for device and micro-patterning research.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제11권4호
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pp.190-193
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2010
This report covers an effective fabrication method of graphene nanoribbon for top-gated field effect transistors (FETs) utilizing electron beam lithography with a bi-layer resists (XR-1541/poly methtyl methacrylate) process. To improve the variation of the gating properties of FETs, the residues of an e beam resist on the graphene channel are successfully taken off through the combination of reactive ion etching and a lift-off process for the XR-1541 bi-layer. In order to identify the presence of graphene structures, atomic force microscopy measurement and Raman spectrum analysis are performed. We believe that the lift-off process with bi-layer resists could be a good solution to increase gate dielectric properties toward the high quality of graphene FETs.
With the steady increase in the demand for flexible devices, mainly in display panels, researchers have focused on finding a novel material that have excellent electrical properties even when it is bended or stretched, along with superior mechanical and thermal properties. Graphene, a single-layered two-dimensional carbon lattice, has recently attracted tremendous research interest in this respect. However, the limitations in the growing method of graphene, mainly chemical vapor deposition on transition metal catalysts, has posed severe problems in terms of device integration, due to the laborious transfer process that may damage and contaminate the graphene layer. In addition, to lower the overall cost, a fabrication technique that supports low temperature and low vacuum is required, which is the main reason why solution-based process for graphene layer deposition has become the hot issue. Nonetheless, a direct deposition method of large area, few-layered, and uniform graphene layers has not been reported yet, along with a convenient method of patterning them. Here, we report an evaporation-induced technique for directly depositing few layers of graphene nanosheets with excellent uniformity and thickness controllability on any substrate. The printed graphene nanosheets can be patterned into desired shapes and structures, which can be directly applicable as flexible and transparent electrode. To illustrate such potential, the transport properties and resistivity of the deposited graphene layers have been investigated according to their thickness. The induced internal flow of the graphene solution during tis evaporation allows uniform deposition with which its thickness, and thus resistivity can be tuned by controlling the composition ratio of the solute and solvent.
Graphene, a sigle atomic layered structure of graphite, has drawn many scientific interests for attractive future electronics and optoelectronics beyond silicon-based technology because of its robust physical, optical, and electrical properties. But high metal-graphene contact resistance prevents the successful integration of high speed graphene devices and circuits, although pristine graphene is known to have a novel carrier transport property. Meanwhile, in the recently reported metal-graphene contact studies, there are many attempts to reduce the metal-graphene contact resistance, such as doping and one-dimensional edge contact. However, there is a lack of quantitative analysis of the edge contact scheme through variously designed patterns with different metal contact. We first investigate the effets of edge contact (metal-graphene interface) on the contact resistance in terms of edge pattern design through patterning (photolithography + plasma etching) and electral measurements. Where the contact resistance is determined using the transfer length method (TLM). Finally, we research the role of metal-kind (Palladium, Copper, and Tianium) on the contact resistance through the edge-contacted devices, eventually minimizing contact resistance down to approximately $23{\Omega}{\cdot}{\mu}m$ at room temperature (approximately $19{\Omega}{\cdot}{\mu}m$ at 100 K).
Jung, Min Wook;Myung, Sung;Kim, Kiwoong;Jo, You-Young;Lee, Sun Suk;Lim, Jongsun;Park, Chong-Yun;An, Ki-Seok
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.165-165
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2014
In this study, we demonstrated that the soft lithographic patterning processing of chemical vapor deposition (CVD) graphene and rGO sheets as large scale, low cost, high quality and simplicity for future industrial applications. Recently, a previous study has reported that single layer graphene grown via CVD was patterned and transferred to a target surface by controlling the surface energy of the polydimethylsiloxane (PDMS) stamp [1]. Using this approach, the surface of a relief-patterned elastomeric stamp was functionalized with hydrophilic dimethylsulfoxide (DMSO) molecules to enhance the surface energy of the stamp and to remove the graphene-based layer from the initial substrate and transfer it to a target surface [2]. Further, we developed a soft lithographic patterning process via surface energy modification for advanced graphene-based flexible devices such as transistors or simple and efficient chemical sensor consisting of reduced graphene oxide (rGO) and a metallic nanoparticle composite. A flexible graphene-based device on a biocompatible silk fibroin substrate, which is attachable to an arbitrary target surface, was also successfully fabricated.
Kim, Sang Jin;Lee, Bora;Choi, Yong Seok;Kim, Philip;Hone, James;Hong, Byung Hee;Bae, Sukang
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.301.1-301.1
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2016
We report an ultraclean, cost-effective, and easily scalable method of transferring and patterning large-area graphene using pressure sensitive adhesive films (PSAFs) at room temperature. This simple transfer is enabled by the difference in wettability and adhesion energy of graphene with respect to PSAF and a target substrate. The PSAF transferred graphene is found to be free from residues, and shows excellent charge carrier mobility as high as ${\sim}17,700cm^2/V{\cdot}s$ with less doping compared to the graphene transferred by thermal release tape (TRT) or poly(methyl methacrylate) (PMMA) as well as good uniformity over large areas. In addition, the sheet resistance of graphene transferred by recycled PSAF does not change considerably up to 4 times, which would be advantageous for more cost-effective and environmentally friendly production of large-area graphene films for practical applications.
Kang, Min-a;Jung, Min Wook;Myung, Sung;Song, Wooseok;Lee, Sun Suk;Lim, Jongsun;Park, Chong-Yun;An, Ki-Seok
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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pp.176.2-176.2
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2014
In this work, we demonstrated that the fabrication of flexible graphene-based chemical sensor with heaters by soft lithographic patterning method [1]. First, monolayer and multilayer graphene were prepared by thermal chemical vapor deposition transferred onto SiO2 / Si substrate in order to fabrication of patterned-sensor and -heater. Second, patterned-monolayer and multilayer graphene were detached through soft lithography process, which was transferred on top and bottom sides of PET film. Third, Au / Ti (Thickness : 100/30 nm) electrodes were deposited end of the patterned-graphene line by sputtering system. Finally, we measured sensor properties through injection of NO2 and CO2 gas on different temperature with voltage change of graphene heater.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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