npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041


Research Paper

New Phys.: Sae Mulli 2020; 70: 137-142

Published online February 28, 2020

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Study on the Temperature Dependence of Graphite Synthesis on the Surface of Al$ _{2}$O$ _{3}$ Nanoparticles by Thermal Chemical Vapor Deposition

열화학기상증착법을 이용한 Al$ _{2}$O$ _{3}$ 나노입자 표면에서의 그래파이트 합성에 대한 온도 의존성 연구

Chang-Duk KIM*, Younjung JO

Department of Physics, Kyungpook National University, Daegu 41566, Korea


Received: December 5, 2019; Revised: December 31, 2019; Accepted: January 6, 2020

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License ( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.


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

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