The effect of temperature on the synthesis of graphite on the surfaces of aluminum oxide (Al$ _{2}$O$ _{3}$) nanoparticles by using thermal chemical vapor deposition was investigated. Graphite coated the entire surfaces of the Al$ _{2}$O$ _{3}$ nanoparticles. The effect of temperature on the graphite was confirmed by varying the temperature from 800 to 1100 $ ^{\circ}$C in 100 $ ^{\circ}$C increments. Changing the synthesis temperature induced changes in the properties of the surface graphite and the Al$ _{2}$O$ _{3}$ nanoparticles. X-ray photoelectron spectroscopic (XPS) analysis confirmed that Al$ _{2}$O$ _{3}$ nanoparticles reacted with carbon gas as the synthesis temperature was increased. Carbon gas with Al$ _{2}$O$ _{3}$ nanoparticles was observed began at 900 $ ^{\circ}$C and to stop at 1100 $^{\circ}$C. These differences confirmed that the formation of graphite on the Al$ _{2}$O$ _{3}$ nanoparticles’ surfaces was temperature dependent. Analyses using Raman spectroscopy and transmission electron microscopy (TEM) were conducted to compare the states of the synthesized graphite.

Keywords: Graphene, Graphite, Carbon material, Al$ _{2}$O$ _{3}$, Thermal-chemical vapor deposition

열화학기상증착법 (thermal chemical vaper deposition, thermal-CVD) 을 이용하여 산화 알루미늄 (Al$ _{2}$O$ _{3}$) 나노입자 표면에서의 그래파이트 합성에 대한 온도 의존성을 확인하였다. Al$ _{2}$O$ _{3}$ 나노입자 표면의 그래파이트는 Al$ _{2}$O$ _{3}$ 나노입자를 둘러싼 형태로 형성되어 있다. 온도에 따른 그 의존성은 합성 온도를 800, 900, 1000, 1100 $ ^{\circ}$C 로 바꾸어 가며 합성된 그래파이트와 그 내부에 위치한 Al$ _{2}$O$ _{3}$ 나노입자의 변화를 통하여 확인하였다. 엑스선 광전자 분광법 (X-ray photoelectron spectroscopy, XPS) 을 통하여 Al$ _{2}$O$ _{3}$ 나노입자는 합성온도가 올라감에 따라 탄소 가스와 반응이 진행됨을 확인하였다. 800 $ ^{\circ}$C에서 반응이 확인되지 않던 Al$ _{2}$O$ _{3}$ 나노입자는 900 $ ^{\circ}$C의 합성 온도에서 탄소 가스와의 반응 시작이 확인되었고, 1100 $ ^{\circ}$C에서는 Al$ _{2}$O$ _{3}$ 나노입자와의 반응은 다시 확인되지 않았다. 이러한 XPS 분석을 통하여 온도가 올라감에 따라 그 반응성의 변화는 확연하게 확인될 수 있었다. 이러한 변화를 통하여 Al$ _{2}$O$ _{3}$ 나노입자 표면에 형성되는 그래파이트의 합성 온도 의존성을 확인할 수 있었다. 또한 라만 분광법 (RAMAN spectroscopy, RAMAN) 과 투과전자현미경 (transmission electron microscope, TEM) 분석을 통하여 합성된 그래파이트의 특성을 분석하였다.

Keywords: 그래핀, 그래파이트, 탄소재료, Al$ _{2}$O$ _{3}$, 열화학기상증착