用于测试石墨烯传导性的装置和方法制造方法及图纸

根据本发明专利技术，能够使用太赫兹波在短的时间内准确地检测石墨烯的氧化和还原区域，以测量所述石墨烯的传导性，从而能够减少测试石墨烯传导性所需的时间。此外，当在石墨烯中存在氧化区域时，氧化区域能够通过将电磁波照射到其上而立即被还原，以增加石墨烯传导性并且由此使恢复石墨所需的时间最少化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于测试石墨烯传导性的装置和方法，更具体地说，涉及一种用于通过检测石墨烯的氧化或还原区域来测试石墨烯传导性的装置和方法。
技术介绍
石墨烯是以六边形晶格排列的碳原子的二维结构。尽管石墨烯的厚度较小但是其具有较高导电率、较高热导率和较高机械刚度。由于这样的特性，石墨烯已经作为用于半导体器件的材料而备受关注，在不久的将来有可能替代硅。石墨烯的高导电率和高机械刚度使得更容易生产柔性基板。基于这些物理性能，石墨烯已经作为能够替代铟锡氧化物(ITO)的透明电极材料而受到关注。石墨烯氧化物由于其高溶解度而是稳定的。因此，石墨烯以其氧化物形式被储存和运输，并且石墨烯氧化物被还原以用于需要导电石墨烯的场合。但是，石墨烯氧化物没有完全被还原。在一些情况下，被还原的石墨烯氧化物再次被氧化。因此，用于石墨烯的检测方法被认为是重要的。根据用于检测大批量生产的大面积石墨烯的常规方法，通过在将电流施加到石墨烯后观察温度分布的变化来确定在石墨烯中存在或者不存在缺陷。大面积的石墨烯在部分氧化时失去了其传导性。在这种情况下，电流的施加导致石墨烯的氧化和还原区域之间的电阻差。不同的电阻值导致在施加电流时的发热量的差异，因此，缺陷区域(氧化区域)的热分布与无缺陷区域(还原区域)的不同。通过使用热成像摄像机观察不同的热分布，能够确定石墨烯是否有缺陷。但是，在通过其热分布监测缺陷区域时，不可能确定缺陷区域的实际
位置和尺寸。没有对用于测试大批量生产的石墨烯以确定石墨烯中的缺陷区域的位置和尺寸的更精确的装置和方法的报告。在这一点上，韩国专利公开第10-2013-0114617号公开了使用紫外光测试石墨烯基板的方法。然而，该方法需要暗室来使用紫外光，这对使用者而言是不便的，并且通过石墨烯层的形成差异而不是石墨烯本身的导电率而利用石墨烯的紫外光透射，限制了其精确性。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题因此，本专利技术的目的在于提供一种用于测试石墨烯传导性的装置和方法，其中使用太赫兹(terahertz)波来测量石墨烯的传导性。用于解决问题的手段本专利技术的一个方面提供了一种用于测试石墨烯传导性的装置，包括光处理单元、确定单元和显示单元，所述光处理单元用于将太赫兹波照射到石墨烯上并且接收被所述石墨烯反射或者透射穿过所述石墨烯的太赫兹波，所述确定单元用于检测来自光处理单元的太赫兹波，以检测石墨烯的氧化和还原区域，所述显示单元用于对在确定单元中处理的数据进行成像。从光处理单元照射的太赫兹波可以垂直地透射穿过石墨烯。用于太赫兹波的光源可以是脉冲或连续类型的并且可以设置有多个，所述太赫兹波可以具有30μm到3mm的波长。光处理单元包括适配为固定石墨烯的固定部、布置在石墨烯固定部之上的光发射器，并且包括适配为照射太赫兹波的光源和布置在石墨烯固定部之下以接收透射穿过所述石墨烯的太赫兹波的光传感器。本专利技术的装置还包括可以恢复单元，所述恢复单元用于将电磁波照射到在确定单元中检测到的石墨烯的氧化区域上，以还原所述氧化区域。所述电磁波可以包括紫外线、可见光和红外线区域中的所有波长。具
体地，所述电磁波可以具有160nm到2.5μm的波长。本专利技术的另一方面提供了一种用于测试石墨烯传导性的方法，包括：(a)将石墨烯固定到样品台，(b)将太赫兹波照射到石墨烯上，(c)检测石墨烯对太赫兹波的透射率，(d)分析对所检测的太赫兹波的透射率以获得图像，和(e)通过图像检测石墨烯的氧化区域。用于太赫兹波的光源可以是脉冲或者连续类型的，并且可以设置有多个。所述太赫兹波可以具有30μm到3mm的波长。本专利技术的装置还可以包括将电磁波照射到在步骤(e)中检测到的石墨烯的氧化区域上，以还原所述氧化区域。所述电磁波可以包括紫外线、可见光和红外线区域中的所有波长。具体地，所述电磁波可以具有160nm到2.5μm的波长。检测的目标石墨烯可以是电极器件或者透明电极。本专利技术的效果根据本专利技术，将太赫兹波照射到大面积的石墨烯上，以检测石墨的透射率。这允许快速地测量石墨烯的氧化和还原区域，实现了对石墨烯的导电率的检测。此外，石墨烯的氧化区域在检测后立即被还原。这能够缩短恢复石墨烯的氧化区域所需的时间，导致整体的测试时间和成本减小。附图说明图1图示了根据本专利技术的一个实施例的、用于测试石墨烯传导性的装置的构成。图2是图示了图1所示装置的光处理单元的配置的框图。图3是图示了根据本专利技术的一个实施例的、用于测试石墨烯传导性的方法的步骤的流程图。图4示出了(a)作为检测目标的石墨烯的图像和(b)根据本专利技术的方法测试后的石墨烯的图像。图5图解地示出了图4的(b)中所示的石墨烯的一些区域的反射值。图6是图示了图1所示的光处理单元的配置的部分框图。具体实施方式下文中，会参照附图更详细地描述本专利技术。对于本领域技术人员而言显而易见的是，这些附图仅以示例性的目的示出，并且本专利技术的范围不限于此。图1图示了根据本专利技术的一个实施例的、用于测试石墨烯传导性的装置的构成。本专利技术的装置包括光处理单元100、确定单元200和显示单元300。本专利技术的装置的特征在于使用太赫兹波来测量石墨烯的传导性。光处理单元100将太赫兹波照射到石墨烯上，接收被石墨烯反射或者透射穿过石墨烯的太赫兹波，将所接收的太赫兹波转换成电信号并且输出所述电信号。照射到石墨烯上的太赫兹波为波长为30μm到3mm、频率为0.1到10THz的电磁波。太赫兹波具有很强的透射穿过石墨烯的能力，这是因为其波长长于可见光和红外线的波长。与其他光波不同，太赫兹波即使在存在外界光的情况下也是可用的。因此，太赫兹波的使用能够消除对阻隔外界光步骤的需要。太赫兹波的光源可以是脉冲的或者连续类型的光源。脉冲光源由于其穿过石墨烯的高透射性而是更优选的。用于太赫兹波的光源被包括在光发射器101中。用于太赫兹波的光源可以设置有多个。使用多个太赫兹波的光源使得能够对石墨烯进行二维测
试，导致测试石墨烯所需的时间的显著减少。图2是图示了光处理单元的配置的框图。如图2所示，除了光发射器101之外，光处理单元100还包括光传感器102和固定部103。光发射器101被布置在固定部103之上。在将石墨烯固定到固定部103之后，光发射器101将太赫兹波照射到固定的石墨烯上。从光发射器101照射的太赫兹波透射穿过石墨烯的还原区域，但是被石墨烯的氧化区域吸收或者反射。从光发射器101照射并且入射到石墨烯上的太赫兹波中的一些被石墨烯反射，而另一些太赫兹波透射穿过石墨烯。光传感器102接收所反射或透射的太赫兹波，将所反射或透射的太赫兹波转换成电信号，并且将所述电信号传输给确定单元200。图6是图示了光处理单元的配置的部分框图。如图6所示，光传感器102布置在固定部103之上，以检测从石墨烯反射的太赫兹波(图6的a)。可替代地，光传感器102布置在固定部103之下，以检测透射穿过石墨烯的太赫兹波(图6的b)。固定部103可以包括室104和样品台105。室104可以被构造为使外界环境因素的影响最小化，以提高检测准确性。样品台105可以位于室104中。室104可以包括分别用以供样品台105进入和离开的入口和出口。但是，室104的构造不限于此。室104是固定部103的一部分，但是也可以包括光发射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测试石墨烯传导性的装置，包括：光处理单元、确定单元和显示单元，所述光处理单元用于将太赫兹波照射到石墨烯上并且接收被所述石墨烯反射或者透射穿过所述石墨烯的太赫兹波，所述确定单元用于检测来自所述光处理单元的太赫兹波以检测所述石墨烯的氧化和还原区域，并且所述显示单元用于对在所述确定单元中处理的数据进行成像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.20 KR 10-2014-00196501.一种用于测试石墨烯传导性的装置，包括：光处理单元、确定单元和显示单元，所述光处理单元用于将太赫兹波照射到石墨烯上并且接收被所述石墨烯反射或者透射穿过所述石墨烯的太赫兹波，所述确定单元用于检测来自所述光处理单元的太赫兹波以检测所述石墨烯的氧化和还原区域，并且所述显示单元用于对在所述确定单元中处理的数据进行成像。2.根据权利要求1所示的装置，其中，所述太赫兹波是从脉冲或连续光源照射出的。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述光源设置有多个。4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述太赫兹波具有30μm到3mm的波长。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述光处理单元包括适配为固定所述石墨烯的固定部、布置在石墨烯固定部之上的光发射器，并且包括适配为照射太赫兹波的光源和适配为接收被所述石墨烯反射或者透射穿过所述石墨烯的太赫兹波的光传感器。6.根据权利要求1所述的装置，还包括恢复单元，所述恢复单元用于将电磁波照射到在所述确定单元中检测到的石墨烯的氧化区域上，以还原所述氧化区域。7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述电磁波是脉冲的或者连续的，并且具有160nm到2...

【专利技术属性】
技术研发人员：金学成，朴晟见，金度亨，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国;KR