중첩된 결정립계를 고려한 다결정 그래핀의 2차원 면저항 모델

Abstract

중첩된 결정립계는 화학기상증착법을 통해 합성된 그래핀에서 나타나는 구조로, 3차원 박막 물질에서는 나타나지 않는 2차원 물질의 고유 특성이다. 이러한 중첩된 결정립계는 기존의 일반적인 결정립계와 전기적, 기계적, 열적 특성이 다르다. 미시적 연구를 통해 중첩된 결정립계의 개별 특성에 대해 연구된 바 있으나, 거시적 특성에 대한 그 영향성은 아직까지 많은 연구가 이루어지지 않았다. 따라서 2차원 물질에서 중첩된 결정립계가 면저항 및 모빌리티 등에 미치는 영향을 확인하고, 이를 수식화하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 결함 및 중첩된 결정립계를 포함한 다결정 그래핀의 2차원 면저항 및 모빌리티 모델을 제시하였다. 몬테카를로 방법을 이용하여 화학기상증착법으로 합성된 그래핀의 구조 및 면저항을 시뮬레이션 하였고, 이러한 결과를 제시한 방정식과 비교하였다. 평균 결정립 크기에 따른 면저항 및 모빌리티 변화를 확인하였고, 이러한 특성이 포화되는 평균 결정립 크기의 임계 값을 제시하였다. 기존 모델을 2차원으로 확장시킴에 따라 동일한 성장 조건에서 발생하는 면저항 및 모빌리티 편차를 구조적으로 설명할 수 있었다. 이 모델은 일반적인 2차원 물질에 적용될 수 있으며, 따라서 2차원 물질 성장에 가이드라인을 제시해 줄 것이라 기대한다.