Graphene synthesized by Chemical Vapor Deposition(CVD) is a polycrystalline structure having many grains. Monocrystalline graphene has a high sheet resistance because of its low carrier concentration, and polycrystalline graphene has a higher sheet resistance than monocrystalline graphene due to scattering at grain boundaries. Conventional sheet resistance models contain the effect of average grain size, overlapped grain boundary on sheet resistance. Several studies confirmed that improving the sheet resistance of graphene by chemical doping, however, numerical analysis about the effect of the doping on the sheet resistance of graphene have not yet been made. Therefore, in this study, the sheet resistance model of polycrystalline graphene was proposed to predict the sheet resistance of graphene depending on the concentration of metal nanoparticles (MNPs) absorbed on graphene. Using the Monte Calro method, electrical conductivity of graphene was simulated macroscopically with the concentration of MNP. Based on these results, the conventional two-dimensional (2D) sheet resistance model was extended to a model considering the doping effect. The distribution of sheet resistances was determined according to the arrangement of the adsorbed MNPs at the same doping, and the change of the distribution was analyzed according to the doping concentration.
화학기상증착법을 통해 합성된 그래핀은 다수의 결정립을 가지는 다결정 구조를 갖는다. 순수한 단일 결정 그래핀은 매우 낮은 농도의 전하 이동자 때문에 큰 면저항을 갖고, 다결정 구조의 그래핀은 결정립계에서의 산란 때문에 단일 결정의 그래핀보다 높은 면저항을 갖는다. 기존의 면저항 모델들은 평균 결정립 크기, 중첩된 결정립계 등의 인자들이 면저항에 미치는 영향을 나타내고 있다. 그래핀을 도핑 함으로써 면저항을 개선하는 것에 대해선 연구된 바 있으나, 도핑에 따라서 그래핀의 면저항에 영향을 얼마나 미치는 가에 대한 수식적인 연구는 아직까지 이루어지지 않았다. 그러므로 본 연구에서는 금속 나노 입자를 그래핀에 흡착시킨 농도에 따라 그래핀의 면저항을 예측할 수 있도록 다결정 그래핀의 면저항 모델을 제시하였다. 몬테카를로 방법을 이용하여 금속 나노 입자의 농도에 따른 그래핀의 전기전도도를 거시적으로 시뮬레이션 하였고, 이러한 결과를 토대로 기존의 2차원 면저항 모델을 도핑 효과를 고려한 모델로 확장시켰다. 같은 도핑 농도에서 도판트의 배열에 따라서 면저항의 분포 정도를 확인하였고, 이러한 분포의 변화를 도핑 농도에 따라서 분석하였다.
