그래핀 기반 플렉시블 전송선로의 RF 특성에 관한 연구

유연한 그래핀 기반 전송선로의 RF 특성 연구. 또한, 특히 유연한 그래핀 기반 전송선의 RF 특성.

표 목 차

Gold 기반의 플렉시블 선로

초고주파 신호가 전송되는 전송선로를 분석하려면 별도의 분석 방법이 필요합니다. 이러한 방정식을 시간 영역 형상 방정식 또는 전송선에 대한 전신 방정식이라고 합니다. 감쇠 상수라고 하며 전자파가 전송선을 따라 이동할 때 발생하는 손실과 관련이 있습니다.

우리는 위의 방정식을 바탕으로 구성된 유연한 선로의 RF 특성을 연구하고자 합니다. 트랙 구성이 골드로 설정되었기 때문입니다. 금계 유연선로의 위상상수 값이 기존 전송선로에 비해 낮은 것을 알 수 있다.

지금까지 유연한 금 기반 라인의 RF 특성을 살펴보았습니다. 유연한 금 기반 라인이 일반 마이크로스트립 라인에 비해 더 나은 RF 특성을 나타내는 것으로 나타났습니다. 그러나 금을 사용한 유연한 라인에는 한계가 있습니다.

그림 2.2 (a) Transmission line, (b) Equivalent circuit of transmission line.

그래핀 기반의 플렉시블 전송선로

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 PET 유전체에 그래핀 기반의 유연한 전송선이 연구되었습니다. 본 논문에서는 금을 이용한 라인 제작을 위해 PES 플레이트를 사용하였다. 제3장 그래핀 기반 유연전송선 제조공정.

본 논문에서는 화학적 박리법으로 그래핀 라인을 제작하였고, 한국전기연구원에서 개발한 rGO(reduced Graphene Oxide) 페이스트를 사용하였다. 유연한 그래핀 기반 전송선은 포토리소그래피를 통해 제작되었습니다. 본 논문에서는 포지티브 포토리소그래피 공정을 이용하여 전송선로를 제작하였으며, 구체적인 공정단계는 다음과 같다.

문제가 있어 본 논문에서는 PET 기판을 이용하여 트랙을 제작하였다. 4장 그래핀 기반 유연 전송선의 RF 특성. 본 장에서는 제작된 라인의 RF 특성 측정 결과를 분석하고 금 기반의 유연한 전송선과 Si 기판에 제작된 그래핀 전송선과 RF 특성을 비교하였다.

그림 2.5 Molecular structure of graphene

그래핀 기반의 플렉시블 전송선로의 손실특성

그래핀의 RF 특성은 정확히 알려져 있지 않기 때문에 특정 주파수를 대상으로 측정한 것이 아니고, 널리 사용되는 S밴드(2~4GHz)를 포함해 0.5~5GHz 주파수 대역에서 측정했다. 통신 장치와 금 를 이용한 전송선로와의 비교를 통해 본 논문에서 제안한 전송선로가 전송선로로 사용될 수 있는지를 고려하였다. 아직 상용화는 어렵지만 삽입 손실을 획기적으로 줄이는 것이 필수다. CVD를 이용해 제작한 그래핀과 달리 rGO 페이스트입니다.

Si 기판 위의 그래핀 전송선의 경우 이 값은 참고문헌 [13]의 사양 및 삽입 손실을 참조하여 계산됩니다. 방정식 2.23에 따르면 감쇠 상수 는 삽입 손실과 관련이 있습니다. 본 논문에서 제안하는 전송선로의 삽입손실은 금계 유연 전송선로의 삽입손실보다 크므로 감쇠상수  역시 높은 값을 나타낸다. 그러나 Si 기판에 생성된 그래핀 전송선의 감쇠상수 와 비교하면 감쇠상수 도 크게 감소하였다.

그림 4.1 Insertion loss of various transmission line.

그래핀 기반의 플렉시블 전송선로의 전송특성

그래핀 기반의 플렉시블 전송선로의 특성 임피던스

21세기 정보통신과 무선통신의 급속한 발전으로 인류는 유례없는 편리한 삶을 영위하고 있으며, 일상생활에서 자연스럽게 휴대할 수 있는 휴대용 기기와 플렉서블 디바이스에 대한 소비자 수요가 증가하고 있습니다. 이에 우리 연구팀은 플렉서블 디바이스에 사용하기 위해 금 기반의 플렉서블 라인을 개발했으나, 우수한 전송 특성과 유연성에도 불구하고 반복적으로 구부리면 와이어와 유전체가 분리되는 문제가 있었다. 본 논문에서는 위의 문제점을 해결하기 위해 PET 유전체 위에 그래핀 기반의 유연한 전송선을 연구하였다.

그래핀 기반 유연 전송선의 특성과 제조방법을 구체적으로 살펴보고, 그래핀 기반 유연 전송선의 RF 특성을 조사하였다. 위상상수 는 기존 송전선로와 큰 차이를 보이지 않았다. 삽입손실과 감쇠상수는 기존 전송선로에 비해 거의 2배에 가깝기 때문에 아직은 실제 선로로 활용하기 어렵다고 할 수 있으나 연구 초기 단계에서는 개선의 여지가 있는 의미 있는 결과이다.

그래핀 기반의 유연 전송선은 여러 번 구부려도 파손되거나 떨어지는 등의 단점이 없지만, 선로를 구부렸을 때 RF 특성이 어떻게 변화하는지에 대한 연구와 측정은 계속되어야 한다.

표 4.1 Impedance of graphene-based transmission line on PES substrate.

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