Группа ученых из Китая разработала технологию, которая позволяет в 150 раз ускорить производство монокристаллов графена методом химического осаждения из газовой фазы (CVD). Результаты исследования опубликованы в Nature Nanotechnology.
CVD — процесс, используемый для получения высокочистых твердых материалов, в том числе моно- и поликристаллов, аморфных тел. При CVD подложка — из медной фольги в случае графена — помещается в пары метана при температуре более 800 градусов по Цельсию. Разрывая связь с водородом, атомы углерода оседают на подложке и образуют атомный слой материала. Для получения слоя монокристаллов графена на площади в 1 квадратный сантиметр требуется около суток.
В новом исследовании ученые ускорили процесс производства с помощью пленки на основе оксида вольфрама толщиной в 15 микрометров. Она помещалась под медную фольгу, что обеспечило непрерывную подачу кислорода и, как следствие, упростило разложение молекул метана. Скорость осаждения атомов углерода на подложке при этом увеличилась с 0,4 микрометра до 60 микрометров в секунду и до 0,3 миллиметра в пять секунд.
Подчеркивается, что в ходе CVD объем высвобождаемого кислорода оказался минимальным. Но для целей исследования его оказалось достаточно. Авторы связали результат с эффектом захвата, который умножил влияние кислорода и был обусловлен незначительным расстоянием между медной и оксидной подложками. Предположение подтвердила электронная спектроскопия.
Между тем рост скорости осаждения монокристаллических графеновых пленок не способен стимулировать распространение материала в промышленных масштабах. В 2013 году стало известно, что производство графена в мире приостановилось на уровне 25 процентов коэффициента использования. Оснований полагать, что спрос на графен как основу более производительной электроники вырастет в короткие сроки нет.
