Графен, представляющий собой один слой атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке, привлек к себе большое внимание благодаря своим замечательным свойствам.
Чтобы использовать эти свойства, были разработаны различные методы его выращивания.
Здесь мы рассмотрим пять основных методов, используемых для получения графена.
Какие существуют методы выращивания графена? (Объяснение 5 ключевых методов)
1. Химическое осаждение из паровой фазы (CVD)
Химическое осаждение из паровой фазы (CVD) является одним из наиболее перспективных методов получения высококачественного монослоя графена на больших площадях.
В CVD используется источник углеводородного газа.
Рост происходит либо за счет диффузии и сегрегации углерода в металлической подложке с высокой растворимостью углерода (например, Ni), либо за счет поверхностной адсорбции в металле с низкой растворимостью углерода (например, Cu).
Метод улавливания паров, специфический метод CVD, предполагает использование большой и малой кварцевых трубок, в большую из которых поступает CH4/H2, а в малую загружается фольга из меди.
Этот метод позволяет выращивать крупнозернистые графеновые цветы за счет создания квазистатического распределения реакционных газов и уменьшения подачи углерода.
2. Жидкофазное отшелушивание
Жидкофазное отшелушивание предполагает отшелушивание объемного графита в растворителе с использованием энергии.
Обычно используются неводные растворители, такие как n-метил-2-пирролидон (NMP) или водные растворы с поверхностно-активным веществом.
Энергия для эксфолиации может быть получена в результате ультразвуковой соники или высоких сдвиговых усилий.
Этот метод подходит для массового производства, но обычно приводит к более низкому качеству электричества по сравнению с CVD.
3. Сублимация карбида кремния (SiC)
Сублимация карбида кремния (SiC) включает в себя термическое разложение подложки SiC в сверхвысоком вакууме для минимизации загрязнения.
Избыток углерода на поверхности перестраивается, образуя гексагональную решетку, в результате чего получается эпитаксиальный графен.
Однако этот метод является дорогостоящим и требует большого количества Si для крупномасштабного производства.
4. Прямой рост на неметаллических подложках
Прямой рост на неметаллических подложках предполагает выращивание графена непосредственно на неметаллических поверхностях, которые обладают более слабой каталитической активностью по сравнению с металлическими поверхностями.
Это можно компенсировать с помощью высоких температур, катализа с использованием металлов или CVD с плазменным усилением.
Хотя качество графена, полученного этим методом, не так высоко, он считается потенциальным методом для будущих промышленных применений.
5. Двумерные гибриды
Двумерные гибриды подразумевают гибридизацию графена с другими двумерными материалами для улучшения технологических приложений.
Например, использование пленок гексагонального нитрида бора (h-BN) в качестве подложки позволяет улучшить вольт-амперные характеристики графеновых FET.
Эти гибриды могут быть созданы путем послойной укладки материалов или путем прямого роста, причем последний метод обеспечивает масштабируемость и меньшее загрязнение.
Каждый из этих методов имеет свои преимущества и проблемы, при этом наиболее широко для производства высококачественного графена на больших площадях используется CVD-метод благодаря его относительной экономичности и масштабируемости.
Продолжайте исследования, обратитесь к нашим экспертам
Откройте для себя передовое материаловедение, лежащее в основе различных методов выращивания графена.
От точного химического осаждения из паровой фазы до инновационного подхода 2D-гибридов - KINTEK SOLUTION предлагает самые современные продукты и экспертные рекомендации.
Раскройте весь потенциал графена в ваших исследованиях и промышленных приложениях.
Окунитесь в мир передовых материалов и поднимите свой проект на новую высоту вместе с KINTEK SOLUTION - вашим партнером по инновациям!
