제I장 그래핀의 개요 및 전기적 특성
1. 차세대 신소재 그래핀의 개요
1-1 차세대 신소재 그래핀
1-1-1 신소재로 부상하고 있는 그래핀
1-1-2 무한한 가능성의 그래핀
1-2 그래핀의 정의 및 개요
1-2-1 그래핀의 정의
1-2-2 그래핀의 개요
1-3 그래핀의 구조 및 특성
1-3-1 그래핀의 구조
(1) 탄소 나노시스템
가. 다이아몬드
나. 흑연
다. 풀러런
라. 탄소나노튜브(carbon nanotube, CNT)
마. 그래핀
1-3-2 그래핀의 구조 및 기본 특징
(1) 그래핀 전자 모빌리티(Electron Mobility) 및 디락 퍼미온(Dirac Fermion)
(2) 그래핀 종류
(3) 단일층 형성과 그래핀의 특성
1-3-3 그래핀의 제작 방법
(1) 기계적 박리법
(2) 화학적 박리법
(3) 화학 증기 증착법(Chemical Vapour Deposition, 이하 CVD)
(4) 에피택시(epitaxy) 합성법
(5) 유기 합성법
1-3-4 그래핀의 특징
1-3-5 그래핀 활용 가능성
(1) 그래핀을 활용한 IT산업의 응용분야
(2) 산업화 단계를 위한 기술 개발 진행
2. 그래핀과 흑연 화학
2-1 그래핀과 탄소 나노리본
2-1-1 개요
2-1-2 나노구조의 종류
2-1-3 탄소의 성질
(1) 그래핀
(2) 흑연 나노리본
2-1-4 그래핀 및 나노리본의 제조
2-2 그래핀의 특성과 흑연화학
2-2-1 개요
2-2-2 흑연 화학
2-2-3 그래핀의 특성
(1) 전기적/양자 역학적 특성
가. 밴드갭(Band gap)
나. 이동도(Mobility)
다. 높은 전계 전달(High Field Transport)
(2) 기계적 특성
(3) 광학 특성
(4) 열 역학적 특성
2-2-4 그래핀의 응용 가능성
(1) 활성으로서의 그래핀
(2) 투명전극 재료로서의 그래핀
2-2-5 그래핀과 흑연의 결함
3. 그래핀의 화학공정 및 그래핀의 합성
3-1 그래핀의 화학공정
3-1-1 개요
3-1-2 그래핀의 전기적 특성
3-2 그래핀의 합성 기술
3-2-1 박리법에 의한 합성
(1) 기계적 박리(Mechanical Exfoliation)
가. TEM
나. STM
(2) 화학적 박리(Chemical Exfoliation)
3-2-2 금속 표면 위의 그래핀 합성
3-2-3 SiC 기판 위의 그래핀 합성
3-2-4 그래핀 나노리본 공정
3-3 그래핀의 응용
3-3-1 전자 소자(Electronic Devices)
(1) 그래핀 전계효과 트랜지스터
(2) 스핀트로닉 소자(Spintronic Devices)
(3) 그래핀 소자를 이한 고려사항들
3-3-2 광학소자(Optical Devices)/광 전자공학 소자(Optoelectronic Devices)
(1) 투명전도체(Transpatent Conductors)
(2) 광전압 소자(Photovoltaic devices)
(3) 발광소자(LED)
(4) 광 검파기(Photodetectors)
(5) 터치스크린
(6) 유연성 스마트 윈도우와 쌍안정 디스플레이
(7) 기포화 흡수장치 및 초고속 레이저
(8) 광학 제한기
(9) 광 주파수 변환기
(10) 테라헤라츠 소자
3-3-3 화학 센서
3-3-4 그래핀-고분자 복합체
제II장 그래핀의 기술 현황 및 연구개발 동향
1. 그래핀의 기술 현황
1-1 그래핀의 기술 개요 및 현황
1-1-1 개요
1-1-2 그래핀의 전자 구조
1-1-3 그래핀의 구조적인 특징
1-1-4 그래핀의 화학적 활성
1-1-5 그래핀의 작용기화 반응
1-1-6 그래핀의 성장과 분리
1-2 박리그래핀 제조기술
1-2-1 화학적 박리 방법
1-2-2 산화 그래핀 환원 방법
1-3 박리 그래핀 분산 및 박막 제조기술
1-3-1 박리 그래핀 구조 분석
1-3-2 나노 소재의 맞춤형 조립
(1) 그래핀의 용매 분산
가. 그래핀의 공유 기능기화
나. 그래핀의 비공유 기능기화
(2) 그래핀의 맞춤형 조립
가. 다공성 그래핀 필름
나. 중공 구체 또는 튜브
(3) 그래핀과 탄소나노튜브의 하이브리드 조립
2. 그래핀의 연구 개발 동향
2-1 센서 개발 동향
2-1-1 그래핀 이용 센서 개발 동향
2-1-2 탄소 나노튜브 이용 센서 개발 동향
2-2 그래핀 응용소자 기술 동향
2-2-1 초고속 트랜지스터
2-2-2 플렉시블 메모리 소자
2-2-3 그래핀 생체모방 소자
2-2-4 광 검출기
2-2-5 광 메타물질
2-3 그래핀 활용에 관한 기술 동향
2-3-1 그래핀 FET
(1) IBM과 삼성종합기술원의 기술 개발
(2) 그래핀 레이저 소자
(3) 밴드갭 연구
2-3-2 투명박막전극
2-3-3 이차전지, 슈퍼캐패시터 및 전계방출소자
2-3-4 박막 트랜지스터 및 센서
2-4 나노바이오 융합 기술
2-4-1 바이오 분석을 위한 그래핀 기반의 MALDI-TOF 질량분석기
2-4-2 그래핀 기반의 Surface Enhanced Raman Spectroscopy
2-4-3 그래핀 기반의 약물전달
2-4-4 그래핀 Field-Effect Transistor 기반의 바이오센서 개발
2-4-5 그래핀 광학적 특성 기반의 바이오센서 응용
2-5 국내외 연구 개발 동향
2-5-1 국내 연구 개발 동향
(1) 투명하고 휘어지는 트랜지스터 및 메모리 소자 개발
(2) 투명 디스플레이
(3) 탄소나노튜브 비휘발성 메모리
(4) 필드 발광 그래핀 소자
(5) 초박형 평판 그래핀 슈퍼커패시터 개발
(6) 새로운 나노 구조체
(7) 초용량 축전지 제조기술 개발
2-5-2 해외 연구 개발 동향
(1) 미국
가. 그래핀 대량 생산 방법 개발
나. 나노리본의 가장자리 상태
다. 초 고순도의 긴 그래핀 박막을 만들 수 있는 새로운 방법
라. 니켈을 이용한 그래핀 합성
마. 그래핀의 품질을 향상시키는 새로운 방법 발견
(2) 일본
(3) 중국
가. 그래핀 전자부품 연구개발에서 중대성과 달성
나. 저온 그래핀 성장법 개발
다. 광촉매 반응을 통한 그래핀 패터닝
(4) 인도
(5) 독일
(6) 캐나다
가. 연속적인 그래핀 합성 기술
나. 알코올을 이용한 그래핀 합성
3. 그래핀의 개발 현황 및 특허 동향
3-1 그래핀의 개발 현황
3-1-1 그래핀 결함을 측정할 수 있는 새로운 기술
3-1-2 전자적 특성 조절
3-1-3 도핑을 변화시킬 수 있는 방법
3-2 국내외 특허 동향
3-2-1 국내 특허 동향
(1) 투명 박막트랜지스터의 특허출원 동향
(2) 투명 디스플레이 분야 출원 동향
3-2-2 해외 특허 동향
(1) 일본
(2) 미국
(3) 유럽
제III장 그래핀의 시장 전망 및 응용 분야 기술 개발 동향
1. 그래핀의 시장 전망
1-1 그래핀의 상용화
1-2 그래핀의 활용 가능성
1-3 그래핀의 응용 분야의 신시장 창출 효과
2. 그래핀의 응용 분야 기술 개발 동향
2-1 투명전극 활용
2-1-1 개요
2-1-2 투명전극 소재 개발
2-1-3 플렉시블 투명전극 기술 개발 동향
(1) 플렉시블 인듐 주석 산화물(ITO) 투명 전극
(2) ITO를 대치하기 위한 새로운 플렉시블 투명전극 기술
(3) 다층 플렉시블 투명 전극
2-2 투명전극 기술 응용 분야 현황
2-2-1 태양전지 분야
(1) 개요
(2) 그래핀을 활용한 유기 태양전지
가. 그래핀을 광활성층으로 이용한 유기 태양전지
나. 그래핀 투명전극을 이용한 유기 태양전지
(3) 향후 시장 전망
2-2-2 디스플레이 산업
(1) 투명 디스플레이
가. 개요
나. 현황
(2) OLED
가. 개요
나. 현황
(3) 현황 및 향후 시장 전망
2-2-3 리튬 2차전지 분야
(1) 개요
(2) 그래핀의 이차전지 전극으로 활용
가. 리튬-이온 이차전지용 SnO₂/그래핀 전극
나. 리튬-이온 이차전지용 Si/그래핀 전극
다. 리튬-이온 이차전지용 TiO2/그래핀 전극
(3) 향후 시장 전망
2-2-4 기타 응용분야
(1) 차세대 반도체
(2) 그래핀의 플래쉬 메모리
(3) 에너지용 전극 소재
(4) 초경량/고강도 복합소재
(5) 방열소재
2-3 향후 시장 전망
2-3-1 업계 현황
2-3-2 시장 전망
2-3-3 시사점
