최근 graphene의 높은 분자 이동도와 열전도도와 같은 뛰어난 물리적 특성들이 보고되면서, graphene을 전자소자의 channel로써 활용하고자 하는 연구들이 활발히 진행되고 있다. 이에 따라 graphene의 길이에 따른 graphene 내부의 열전달 현상을 측정하고 분석하는 것이 매우 중요해지고 있다. graphene 기반의 나노전자소자의 특성길이(characteristic length)가 graphene의 phonon mean free path에 근접하거나 작아지게 되면, graphene 내부에서는 ballistic 열전달 현상이 지배적으로 작용하게 된다. 이는 결과적으로 graphene의 열전도도를 변화시켜 전자소자의 발열특성과 이에 따른 전기적 동작특성 변화에 직접적인 영향을 주게 된다.

현재까지 graphene의 열전도도 측정에 대한 연구들은 대부분의 경우 optothermal Raman spectroscopy를 활용하고 있다. 하지만 이 방법은 상대적으로 낮은 공간해상도(>1mm)를 가지기 때문에 graphene의 특성길이가 graphene의 phonon mean free path (250 ~ 800 nm) 보다 작아지는 영역에서 graphene의 열전도도를 정량적으로 측정하기에는 적합하지 않다.




  본 연구에서는 e-beam lithography를 이용하여 제작된 nano trench 위에 CVD-grown graphene을 PDMS (Polydimethylsiloxane)를 이용하여 전사함으로써 graphene bridge를 제작한다. Figure 2는 nano trench 위에  그래핀이 전사된 샘플의 SEM 이미지다. graphene bridge를 전기적으로 줄가열(Joule heating)하고, 본 연구진이 개발한 널포인트주사탐침열현미경(null point scanning thermal microscopy, NP SThM)를 활용하여 graphene bridge의 온도분포를 정량적으로 측정한다. 이 때 4-point measurement를 통해 정확하게 계측한 graphene bridge에 인가된 파워와 NP SThM을 통해 측정한 온도분포를 이용하여, graphene의 특성길이의 변화에 따른 열전도도의 변화를 실험적으로 계측하고, 이를 통해 graphene 내부에서의 ballistic한 열전달 현상을 분석한다.