일본과 대만의 연구원은 최근에 50 ℃의 낮은 온도에서 그라 핀을 성장시키기 위해 그라 핀 증기 소스와 용융 갈륨 촉매를 사용하는 새로운 CVD 방법을 개발했다.이 연구는 저온 그라 핀 합성 진행, 최초의 플라스틱 기판에 직접 graphene의 성장에 대한 연구자, 그리고 미래의 전자 장비 graphene의 다양한 통합 할 수 있습니다.
CVD 법은 현재 고품질의 단층 대 면적 그라 펜 필름을 제조하는 가장 효과적인 방법이지만, 현재의 공정은 1000 ℃ 이상의 온도에서 고온, 고비용 및 복잡한 공정이 요구된다. 최근에 일본과 대만의 연구자들은 희석 메탄 증기 소스 및 용융 갈륨 촉매를 사용하여 50 ℃의 낮은 온도에서 그래 핀을 성장시키기 위해 새로운 CVD 방법이 사용되었으며, 그 결과는 Scientific & quot; Scientific & quot;
그라 핀의 CVD 합성 온도 감소 그라 핀은 전자 장치에 직접 통합 된 CVD 성장 그래 핀 (graphene)과 같은 다양한 응용 분야에 최적으로 통합 될 수 있습니다.
연구진은 실리콘 기반 전자 장치에서 어셈블리가 약 400 ° C의 그래 핀 통합 온도의 상한을 견딜 수 있다고 설명했다. 플라스틱 반도체 장치는 임계 값을 훨씬 낮추지 만 그래 핀 성장 프로세스에서는 최대 100 °까지만 견딜 수 있다고 설명했다 보통의 CVD 조건에서, 그라 핀 성장은 1000 ° C 근처에서 일어나며 전자 장치에 직접 통합하기에 적합하지 않습니다.
이 새로운 방법은 CVD 갈륨을 촉매로 사용하여 사파이어 및 폴리 카보네이트 기판에 CVD 그래 핀을 메탄 대기의 희석으로 성장시켜이 요구 조건을 약 50 ° C까지 낮출 수있다. 갈륨을 다음과 같이 선택한다. 촉매는 최근 그라 핀 성장 과정에서 효과가 입증 된 촉매이기 때문에 그라 핀 합성 후 가스 제트로 쉽게 제거 할 수 있습니다. 탄소원은 공기와 질소의 혼합물이며 아르곤은 5 % 메탄 가스와 혼합되어 있습니다 그
그래 핀 특성화 결과
연구진은 라만 분광법, 스캐닝 전자 현미경 및 고해상도 투과 전자 현미경을 사용하여 성장한 그래 핀의 품질을 조사했다. 결과는 새로운 CVD 공정이 실온 (상대적으로 말하면) 근처에서 고품질의 흑연을 성장시킬 수 있으며, Ene과 graphene은 각각 50 ℃와 100 ℃에서 폴리 카보네이트 기판과 사파이어 기판 위에 성장시켰다.
저온 합성은 예비 성형 된 그래 핀 핵의 가장자리에 탄소를 붙임으로써 달성 될 수 있으며 기판 또는 주변 부품을 손상시키지 않는다. 선재 핵 자체는 종래의 CVD 공정에 의해 또는 저온에서 혼합물 12C 및 13C를 사용하여 제조된다 준비된 특별한 핵 전달 기술.
용융 된 갈륨 촉매가 존재하면 저온에서 메탄 흡수가 촉진되어 반응 포텐셜 장벽이 300 ° C와 0.16 eV 미만으로 매우 낮아지게된다. 또한 갈륨의 용융 상태가 탄소 원자의 이동을 촉진시키는 데 충분한 것으로 나타 났으며 자라.
이 연구는 낮은 반응 장벽과 저온 핵 전이 과정과 관련된 급속 성장 동력이 그라 핀의 성장을 50 ° C로 낮추고 갈륨 표면에서 먼저 메탄의 분해 경로 인 경쟁 경로의 결과라고 밝혔다. 액체 갈륨은 메탄을 흡수 한 다음 갈륨에 메탄을 증착합니다.
이 연구는 또한 두 가지 방법이 각각 고온 및 저온에서 유리하다는 것을 발견했으며 공정에서 약한 온도 의존성과 낮은 반응 장벽이 존재하는 이유를 설명했다. 메탄 흡수 경로는 또한 용융 갈륨의 독특한 특징으로 여겨졌 고, 다른 금속이 사용될 때, 그 공정이 효과적이지 않고 구리 및 니켈과 같은 종래의 그래 펜 촉매를 포함하는 것으로 밝혀졌습니다.
이 연구는 극저온의 그래 핀 합성에서 중요한 진전이었으며, 연구자들은 먼저 그라 핀을 플라스틱 기판 위에 직접 성장 시켰습니다. 그래 핀 분야의 사람들은 저온 합성의 잠재적 영향을 이해하고 앞으로 사용될 수 있습니다. 올레핀은 다양한 전자 장치에 통합되어 있습니다.
