 Производство графена в больших партиях является критическим, когда дело доходит до промышленной эксплуатации этого уникального двумерного материала. Для этого исследователи разработали новый вариант химического осаждения из паровой фазы, которая дает материал высокого качества в масштабируемой манере. Это достижение должно существенно сократить разрыв в производительности между синтетическим и натуральным графеном.
Как производственный процесс, методика немного не дотягивает. Механический пилинг может привести первозданный графен, но промышленность требует масштабируемых и экономически эффективных производственных процессов с более высокими выходами.
Синтез графена через химическое осаждение из паровой фазы (CVD) газа метана на медной подложке является наиболее распространенным способом получения материала, требуемого для электронных приложений. Это промышленно масштабируемый процесс, но графен, полученный таким образом, имеет тенденцию к загрязнению от химических агентов, используемых для удаления субстраат. Это также сложный и дорогой метод.
Вместо удаления субстрат мокрым химическим травлением, другой подход заключается в отслаивании графена, и сохранения медной фольги для повторного использования в будущем. Электрохимическое и сухое отслоение графена вырос ранее было показано, но материал все еще страдает от загрязнений, связанных с обработкой.
Физики разработали метод для пилинга графеновых чешуек от CVD подложки с помощью межмолекулярных сил. Ключом к процессу является сильное взаимодействие ван дер Ваальса, которое существует между графеном и гексагональным нитридом бора, другой двумерного материала, в котором он инкапсулируется. Сила Ван-дер-Ваальса является привлекательным суммой ближних электрических дипольных взаимодействий между незаряженными молекулами.
Благодаря сильным ван-дер-ваальсовых взаимодействиям между графеном и нитридом бора, CVD графен может быть отделен от меди и перенесен в произвольную подложку. Процесс обеспечивает повторное использование катализатора медной фольги в дальнейших циклах роста, и минимизирует загрязнение графена из-за обработки.
Спектроскопия комбинационного рассеяния и транспортные измерения на гетероструктуре графена / нитрида бора показывает высокую электронную подвижность, сравнимую с теми, которые наблюдаются в подобных собраниях, основанных на отслоившемся графене. Кроме того, никаких заметных изменений производительности не обнаружено между устройствами, разработанных в первом и последующем циклах роста. Это подтверждает медь в качестве ресурса вторичной переработки ресурсов в процессе изготовления графена.
Химическое осаждение паров является масштабируемой и экономически эффективной технологией. Ранее, графен, синтезируемый этим способом, был значительно ниже по качеству, чем при получении с помощью метода скотч-ленты, особенно когда дело доходит до электронных свойств материала. Теперь демонстрируется новый способ изготовления на основе CVD, который дает ультравысокое качество синтетических образцов графена. Процесс, в принципе, подходит для промышленного производства, и сужает разрыв между графеновыми исследованиями и его технологическими применениями.
|
