SYSTEM AND METHOD FOR SYNTHESIS OF GRAPHENE QUANTUM DOTSThe embodiments herein provide a system and a method for the synthesis of Graphene Quantum Dots (GQDs) for use in applications like nano-electronics, photonics, bio-imaging, energy storage, quantum computing, etc. Cu substrate is placed inside the CVD tube, and the CVD Chamber is sealed. The process parameters for CVD process are set up. Precursor gases injected inside the tube are dissociate to form carbon dimers and trimmers. Upon cooling semi-cyrstalline carbon film deposits inside the CVD tube. Oxidizing gas mixture is injected to convert amorphous C in semi-cyrstalline carbon film to CO2/CO. Graphene Quantum Dots (GQDs) so formed are carried with the gas flow and deposited at the cooler end of tube. The scrapper assembly is inserted in the CVD Tube and the reagent is sprayed inside the tube to disperse these GQDs in the reagent. This dispersion is pumped out of the CVD Chamber.A method for synthesis of Graphene Quantum Dots (GQD) using a Chemical Vapour Deposition (CVD) apparatus, the method comprises steps of: placing a catalytic substrate inside a Chemical Vapor deposition (CVD) tube/chamber in the CVD apparatus, and wherein the catalytic substrate is a copper substrate or Nickel substrate;sealing both ends of the CVD tube/chamber after placing the catalytic substrate;pre-processing CVD tube/chamber to set up process parameters inside CVD tube/chamber for conducting a CVD process, and wherein the process parameters include a temperature of 1000° C.-1100° C. and a pressure of 0.1-0 torrs;injecting a carbon precursor gas inside the sealed CVD tube/chamber, and wherein the carbon precursor gas is a mixture of Carbonaceous gases, and wherein the carbonaceous gases is selected from a group consisting of Methane, Acetylene, propane mixed with Hydrogen and Argon;disassociating the mixture of Carbonaceous gases under temperature and pressure to form carbon dimers and carbon trimmers;cooling the CVD tube/chamber to deposit semi-crystalline carbon film inside the CVD tube/chamber, and wherein the carbon dimers and carbon trimmers are condensed on the Cu or Ni substrate to form a semi-crystalline carbon film/coating upon the cooling of the CVD tube/chamber;heating the CVD tube/chamber again to initiate a partial oxidation of semi-crystalline carbon film formed inside the CVD tube/chamber;injecting an oxidizing gas mixture into the CVD tube/chamber to partially oxidize the amorphous regions of the semi-crystalline carbon film using a reduced flow rate of oxygen under vacuum to convert amorphous Carbon in semi-crystalline carbon film into Carbon dioxide and/or Carbon monoxide to deposit crystalline portions of the semi-crystalline carbon film as GQD at a cooled region/end of the CVD tube/chamber, and wherein the oxidizing gas mixture comprises a mixture of Oxygen gas and Argon gas;inserting a scrapper assembly into a Gas Exit End of the CVD tube/chamber during a film dispersion process to disperse the deposition of GQD particles, and wherein the scrapper assembly comprises a scrapper coupled with a reagent hose and a dispersion hose, and wherein the reagent hose and the dispersion hose are coupled to the scrapper coaxially, and wherein the reagent hose and the dispersion hose are coupled to a reagent tank and to a GQD dispersion tank respectively;pumping a dispersion reagent into the CVD tube/chamber from the reagent tank through the reagent hose to spray the reagent on the GQD Film;rotating the scrapper to disperse the GQDs in the reagent solution pumping out the dispersed GQD particles from the CVD tube/chamber into the GQD dispersion tank through the dispersion hose; andrepeating the entire process comprising the film formation process, the partial film oxidation process and the film dispersion process to obtain a continuous supply of GQDs, and wherein a purity level of the GQD obtained is more than 90%.
그래핀 양자점의 합성을 위한 시스템 및 방법본 발명은 나노전자, 광전자, 바이오 이미지, 에너지 보존, 광자 컴퓨팅 등과 같은 적용분야에서 사용하기 위한 그래핀 양자점의 합성을 위한 시스템 및 방법을 제공한다. Cu 기판이 CVD 튜브 내부에 위치되고, CVD 챔버가 밀폐된다. CVD 공정용 공정 파라미터들이 설정된다. 튜브의 내부로 주입된 전구체 기체들이 해리되어 탄소 이량체 및 탄소 삼량체를 형성한다. 냉각에 의하여 반결정 탄소박막이 CVD 튜브 내에 퇴적된다. 산화 기체 혼합물이 주입되어 반결정 탄소 박막 내의 비정질 C 를 CO2/Co로 변환한다. 그와 같이 형성된 그래핀 양자점들은 기류와 함께 운반되고 튜브의 냉각 끝단에 퇴적된다. 스크레이퍼 조립체가 CVD 튜브 내로 삽입되고 시약이 튜브의 내부에 분무되어 시약 내에 양자점을 분산한다. 이러한 분산액이 CVD 챔버의 밖으로 펌핑되어 나온다.화학적 증착(CVD) 장치를 사용하는 그래핀 양자점 (Graphene Quantum Dots: GQD)의 합성 방법으로서, 상기 방법은,CVD 장치의 CVD 튜브/챔버 내부에 촉매 기판을 위치시키고, 상기 촉매 기판은 구리 기판 또는 니켈 기판인 단계;상기 촉매 기판을 위치시킨 후에 상기 CVD 튜브/챔버의 양 끝단을 밀폐하는 단계;CVD 공정을 수행하기 위하여 CVD 튜브/챔버 내부에 공정 파라미터를 설정하도록 CVD 튜브/챔버를 전처리하고, 공정 파라미터는 1000℃ 내지 1100℃의 온도 및 0.1 내지 100 torr의 압력을 포함하는 단계;밀폐된 CVD 튜브/챔버 내부에 탄소 전구체 기체를 주입하고, 상기 탄소 전구체 기체는 탄소질 기체의 혼합물이고, 상기 탄소 전구체 기체는 수소 및 아르곤과 혼합된 메탄, 아세틸렌, 프로판으로 구성되는 군으로부터 선택되는 단계;온도 및 압력하에 탄소질 기체의 혼합물을 해리하여 탄소 이량체 및 탄소 삼량체들을 생성하는 단계;CVD 튜브/챔버 내부에 반결정 탄소박막을 퇴적시키기 위하여 CVD 튜브/챔버를 냉각하고, 상기 탄소 이량체 및 탄소 삼량체들은 Cu 또는 Ni 기판 상에서 응축되어 CVD 튜브/챔버의 냉각에 따라 반결정 탄소박막/피막을 형성하는 단계;CVD 튜브/챔버를 다시 가열하여 CVD 튜브/챔버 내부에 형성된 반결정 탄소박막의 부분산화를 개시하는 단계;진공하에서 산소의 유량을 감소하여 상기 반결정 탄소박막의 비정질 영역을 부분적으로 산화하기 위하여 산화기체 혼합물을 CVD 튜브/챔버 내로 주입하고, 반결정 탄소박막 내의 비정질 탄소를 일산화 탄소 및/또는 이산화 탄소로 변환하여 CVD 튜브/챔버의 냉각된 영역/끝단에서 반결정 탄소박막의 결정부를 양자점으로서 퇴적하고, 상기 산화기체 혼합물은 산소 기체 및 아르곤 기체의 혼합물을 포함하는 단계;박막 분산 공정시에 CVD 튜브/챔버의 기체 출구 끝단으로 스크레이퍼 조립체를 삽입하여 양자점 입자의 퇴적을 분산하고, 상기 스크레이퍼 조립체는 시약 호스 및 분산 호스와 결합된 스크레이퍼를 포함하고, 상기 시약 호스 및 분산 호스는 상기 스크레이퍼에 동축적으로 결합되고, 상기 시약 호스 및 분산호스는 시약 탱크 및 양자점 분산 탱크에 각각 결합되는 단계;시약 호스를 통하여 시약 탱크로부터 CVD 튜브/챔버 내로 분산 시약을 펌핑하여 상기 시약을 양자점 박막 상에 분무하는 단계;스크레이퍼를 회전하여 시약 용액 내에서 양자점을 분산하는 단계;분산된 양자점 입자들을 분산 호스를 통하여 CVD 튜브/챔버로부터 양자점 분산 탱크 내로 펌핑하는 단계; 및박막 형성 공정, 부분 산화 공정 및 박막 분산 공정을 포함하는 전체 공정을 반복하여 연속적인 양자점의 공급을 얻고, 얻어진 양자점의 순도 레벨은 90% 이상인 단계;를 포함하는, 화학적 증착 장치를 사용하는 그래핀 양자점의 합성 방법.