Корейські вчені розробляють революційні технології виробництва графена

Незважаючи на те, що графен виготовлений з натурального вугілля, він дуже дорогий, тому що не промислово-масштабні методи виробництва ще були винайдені. Відносно просто ви можете отримати тільки найменші ваги графена. Великий одношаровий лист монокристалічного графена, придатний для подальшого використання в мікроелектроніках, є невід'ємною метою.

Однак, здається, що прорив не далеко. Протягом декількох місяців тому Центр досліджень IBM Томас Ватсон дізнався, як зробити 10-сантиметрові аркуші графена. А 3 квітня цього року журнал «Наука» опублікувала результати спільного дослідження науковців з Інституту технологій Samsung та пісневу Університету (Південна Корея), що описує інший метод виготовлення великих аркушів графена з ідеальною структурою, потенційно підходить для масового виробництва.

Основною проблемою вирощування графена є наявність регіонів з різними орієнтаціями кристальної решітки, на суглобах яких утворюються дефекти. Ця проблема може бути уникнена шляхом вирощування великого аркуша графена з єдиного центру кристалізації, але дуже важко реалізувати на практиці. Корейські вчені знайшли спосіб кристалізувати графен, щоб всі регіони, в яких почалася кристалізація, орієнтовані таким же чином і зловживати в єдиний без дефектів. Ключовим елементом нової технології є спеціально оброблена підкладка.




Окремі регіони графенової запобіжки в один аркуш (вгорі - схема, внизу - зображення з мікроскопа)

На основі звичайного вафель кремнію, що використовується для виробництва мікрочипів. Він покривається тонким шаром монокристалічного німецького, а потім його поверхня обробляється 10% водневим розчином фтору (мелева кислота). Кислота розчиняє оксидову плівку на поверхні німецького і утворює шар атомів водню. Такий субстрат має два дуже важливі властивості.

По-перше, германський кристал решітки служить своєрідним шаблоном для точності вуглецевих атомів – всі центри кристалізації орієнтовані таким же чином, а потім відмінно запобіжник. По-друге, вона має низьку адгезію з графеном - це дозволяє розгладити складки, що утворюються при з'єднанні різних регіонів графена або за рахунок відмінностей при коефіцієнті температурного розширення графену і германію. Низька адгезія також дозволяє легко відокремити графеновий лист від субстрату без пошкодження його. У багатьох інших методах отримання графена, субстрат повинен бути розчинений. Це робить виробництво некомерційним, так як створення ідеальної плоскої та чистої підкладки дорого.



А) Ініціація карбонової депозиції; Б) утворення окремих регіонів графену; С) областей, що випливають разом; D) готового аркуша графена. Чорний - вуглецеві атоми, помаранчевий - німецький, синій - водень.

Джерело вуглецевих атомів є метаном. Вуглецеве відкладення на субстраті відбувається при температурі 900 - 930 градусів Цельсієм і тиском близько 13% атмосфери протягом 5 до 120 хвилин. Мікроскопія Електрон підтвердила відсутність дефектів і нерівностей в структурі листа графена. З графену синтезовано таким чином, вчені успішно зробили польовий транзистор. Співробітники лабораторії Samsung заявили, що розроблена технологія «одна з найбільш значущих проривів в історії графенових досліджень». Вони вважають, що це відкриття значно прискорить промисловий розвиток графена і відкриває нову епоху в електроніці.



Джерело: habrahabr.ru/post/218357/