Investigadores de Japón y Taiwán han creado recientemente un nuevo método CVD que utiliza fuentes de vapor de grafeno y catalizadores de galio fundido para cultivar grafeno a temperaturas tan bajas como 50 ° C. Este estudio es una preocupación importante para la síntesis de grafeno a baja temperatura. El progreso, los investigadores por primera vez el crecimiento de grafeno directamente al sustrato de plástico, y el futuro se pueden integrar en una variedad de equipos electrónicos de grafeno.
Es bien sabido que el método CVD es el método más efectivo para preparar películas de grafeno de gran superficie de una sola capa en la actualidad. Sin embargo, el proceso actual requiere alta temperatura, alto costo y un proceso complicado a temperaturas superiores a 1000 C. Recientemente, investigadores de Japón y Taiwán han creado Se usó un nuevo método CVD para cultivar grafeno a temperaturas tan bajas como 50 ° C usando una fuente diluida de vapor de metano y un catalizador de galio fundido, y los resultados se publicaron en la edición reciente de Scientific & quot;
Reducir la temperatura de síntesis de CVD del grafeno El grafeno se puede integrar de manera óptima en diversas aplicaciones, como el grafeno producido por CVD integrado directamente en el dispositivo electrónico.
El equipo explicó que en electrónica basada en silicio, el conjunto puede soportar el límite superior de la temperatura de integración de grafeno de unos 400 ° C. Dispositivos semiconductores de plástico incluso umbral más bajo, en el proceso de crecimiento de grafeno que solo puede soportar hasta 100 ° C. En condiciones normales de CVD, el crecimiento de grafeno ocurre cerca de 1000 ° C y no es adecuado para la integración directa en dispositivos electrónicos.
Este nuevo método puede romper esta limitación mediante el uso de galio CVD como catalizador para el crecimiento de grafeno CVD en sustratos de zafiro y policarbonato con la ayuda de una dilución de la atmósfera de metano, y la temperatura requerida se puede reducir a aproximadamente 50 ° C. Seleccione galio como Catalizador porque es un catalizador que ha demostrado ser eficaz en procesos recientes de crecimiento de grafeno y puede eliminarse fácilmente mediante chorro de gas después de la síntesis de grafeno. La fuente de carbono es una mezcla de aire y nitrógeno y argón mezclado con gas metano al 5% El
Resultados de la caracterización de grafeno
Los investigadores que utilizan espectroscopia Raman, microscopía electrónica de barrido y microscopía electrónica de transmisión de crecimiento grafeno calidad alta resolución. Los resultados mostraron el nuevo proceso CVD capaz de crecer de alta calidad a temperatura ambiente cerca de grafito (relativamente) , el crecimiento de grafeno a 50 deg.] C, respectivamente, y en 100 °.] C en el sustrato de policarbonato y el sustrato Lan Baoshi.
Síntesis puede conseguirse a baja temperatura por los núcleos de carbono unidos a la pre-crecimiento de los bordes de grafeno, sin dañar el sustrato o componentes circundante. Núcleos preexistentes per se por un proceso CVD convencional o por una baja temperatura utilizando una mezcla de 12C y 13C preparado una técnica especial de la transferencia nuclear.
La presencia de catalizador fundido de galio promueve la absorción de metano a temperaturas más bajas, resultando en una barrera de potencial de reacción muy baja de menos de 300 ° C y 0.16 eV. El estudio también encontró que el estado fundido de galio era suficiente para promover un mayor transporte de átomos de carbono y Crecer
El estudio encontró que la rápida cinética de crecimiento asociada con la menor barrera de reacción y el proceso de transferencia nuclear a baja temperatura promovió el crecimiento de grafeno a 50 ° C y fue el resultado de la ruta de competencia, es decir, la descomposición del metano primero en la superficie del galio; El galio líquido adsorbe metano, seguido de deposición de metano en galio.
El estudio también encontró que los dos métodos eran favorables a alta temperatura y baja temperatura, respectivamente, y explicaba las razones de la existencia de dependencia de temperatura débil y baja barrera de reacción en el proceso. La vía de absorción de metano también se consideró una característica única del galio fundido, Porque cuando se usan otros metales, se encuentra que el proceso es ineficaz e incluye catalizadores de grafeno convencionales como cobre y níquel.
El estudio fue un avance significativo en la síntesis de grafeno criogénico, y los investigadores primero cultivaron grafeno directamente sobre sustratos de plástico. Cualquier persona en el campo del grafeno comprenderá el impacto potencial de la síntesis a baja temperatura y puede usarse en el futuro. Las olefinas se integran en una variedad de dispositivos electrónicos.
