Graphene is thought be a new candidate for water vapor barrier film because of its dens honeycomb structure of carbons with only one atom thick and high optical transmit-tance. However, the barrier property reported in previous researches is not good enough to be applied in organic electronic devices due to the nano-capillary effect between graphene layers and intrinsic, extrinsic defects on graphene plane. In this study, two separate approaches were tested to solve this issues and to use graphene as a barrier film material. One approach was using graphene oxide (GO) flake stacked with hydrophobic polymer alternately to block the water penetration and to prevent the formation of inter-layer capillary. The polymer was deposited via initiated chemical vapor deposition (iCVD) method, which offers a conformal coverage on a GO layer without any damage. The water vapor transmission rate (WVTR) of 2 dyads (polymer-GO layer 1 dyad) was measured to be as low as $10^{-1} g/m^2day$. The other approach is using chemical vapor deposition (CVD) graphene with aluminum ox-ide. The graphene defect sites have more reactivity than graphene surface, so it is possible that aluminum oxide film forms selectively on the defect sites via atomic layer deposition (ALD). The results of the deposition of aluminum oxide layer on a transferred CVD graphene was measured to be as low as $10^{-3} g/m^2day$. The results showed high potential of graphene as a moisture barrier film and further optimization could reduce the WVTR results.
그래핀은 원자 단층의 탄소 구조체로, 그 조밀한 결정 구조와 높은 광-투과도, 유연성으로 인해 새로운 봉지막 재료로 각광받고 있다. 이전 그래핀 기체 투습 방지막 연구에서 그래핀은 기체 방지막으로써의 우수성은 확인 되었지만, 유독 수증기에 대한 그래핀 봉지막 연구에서는 그 특성은 실제 유기 전자소자 등에 쓰일 수 있는 수준에 미치지 못하였다. 이는 수분 침투에 따른 그래핀 층 간의 나노 캐필러리 형성 현상과 그래핀 표면 자체의 결함으로부터 기인한 것으로 보인다. 본 연구에서는 두 가지 다른 접근 방법으로 그래핀 기반의 봉지막을 제작하고 수분에 대한 기체 투습도를 평가해 보았다. 첫 번째로 그래핀 옥사이드 플레이크와 소수성 고분자의 교차 적층을 통해, 그래핀의 방지 특성을 유지하면서도, 소수성 고분자로 수분의 침투를 지연시키는 방법이다. 개시제를 이용한 화학적 기상 증착 방법은 스핀 코팅된 그래핀 옥사이드 표면에 손상을 주지 않으면서도 소수성 고분자를 균일하게 증착 시킬 수 있었으며, 이러한 그래핀 옥사이드/고분자의 적층 구조를 통해 $10^{-1} g/m^2day$ 수준의 수증기 투습도를 가지는 봉지막을 얻을 수 있었다. 다른 방법으로는 금속 촉매 위에 화학적 기상 증착 방법으로 합성된 그래핀을 전사하고, 그 과정에서 발생하는 표면 결함을 산화 알루미늄으로 막아주는 방식이 이용되었다. 그래핀은 표면의 반응성이 적어 원자층 증착 공정에서 전구체가 흡착되지 못하고, 결함 부분에만 선택적으로 반응이 진행될 수 있다. 이러한 점을 이용하여 그래핀 표면에 원자층 증착 공정으로 의도적으로 불균일한 산화 알루미늄을 증착하였고, 그 결과 $10^{-3} g/m^2day$ 수준의 봉지특성을 확인하였다. 이러한 실험 결과로 수분 투습 방지막으로써 그래핀의 가능성을 확인하였고, 추후 공정의 최적화를 통해 더 우수한 봉지특성을 기대할 수 있을 것이다.
