Kontinuierliche Wafer-Schuppe Graphene-Filme Vorbereitet durch Chemisches Bedampfen: Produktion und Anwendungen

Themen Umfaßt

Einleitung
Chemisches Bedampfen (CVD)
Fertigung von Graphene
Anwendungen von Graphene
Andere Anwendungen
     Photovoltaics
     Transparente Leitfähige Beschichtungen
     Transmissions-Elektronenmikroskopie
     integrierte Schaltungen
Verfügbarkeit
Bezüge
Über Graphene-Supermarkt

Einleitung

Graphene, ein Blatt von den Kohlenstoffatomen, die in einer sechseckigen Gitterzelle angeordnet werden, wird als die folgende große Sache in High-Techem angesehen. Um das „Wundermaterial“ zu sein irgendein Anspruch muss es zum wegen seiner Stärke zu sein, Transparenz und leitfähige Qualitäten, es in Serienfertigung hergestellt werden. Graphene wurde ursprünglich unter Verwendung der mechanischen Abblätterung vorbereitet und erfasste es vom Graphit mit einem Stück des einfachen schottischen Klebebands. Jedoch wie die Methoden, die, chemisches Bedampfen entwickelt wurden (CVD) bald, die Methode wurden, die für Fabrikationsgroße gebiete graphene der hohen Qualität am erfolgreichsten ist. Weltweit verwenden Forscher das graphene, das durch CVD vorbereitet wird, da es erlaubt, dass das graphene auf Substratflächen wie Siliciumdioxid, Glas und Plastik übertragen wird.

Chemisches Bedampfen (CVD)

CVD ist kein neuer Prozess, der bereits verwendet wird, um viele verschiedenen Materialien vorzubereiten. Er wird verwendet, um Dünnfilme zu produzieren und thermochemische Dampfphase Reaktionen benötigt, die gewünschte Einlage auf einer Substratfläche zu bilden. CVD-graphene wird durch flüssige Wasserstoff- und Methangase durch einen Ofen gemacht, der ungefähr zu 1000°C mit einem Metallkatalysator wie Kupfer oder Nickel geheizt wird. Das Methan zerlegt dann und lässt Kohlenstoffatome abgegeben auf das Metall. Nachdem der Prozess komplett ist, können das Kupfer oder das Nickel weg geätzt werden und graphene lassen, das auf eine Substratfläche wie Glas oder eine Siliziumscheibe abgegeben werden kann.

Fertigung von Graphene

Graphene, das vorbereitet worden ist, indem man CVD-aufbereitete, ist möglicherweise entweder monomolekulare Schicht oder mehrschichtiges, abhängig von der Metall verwendet wird. Wenn Kupfer verwendet wird, um graphene zu erstellen, ist mehr als 95% des graphene monomolekulare Schicht1. Jedoch wenn es auf Nickel vorbereitet wird, ist das Endergebnis Unterschiedniveaus des mehrschichtigen graphene. Dieses ist, weil Nickel mehr Kohlenstoff, als absorbieren kann Kupfer zu in der Lage ist. Kobalt ist auch verwendet worden, um graphene über CVD zu trennen; jedoch wird es selten als Kupfer oder Nickel verwendet.

Abbildung 1. TEM-Bild verschobenen graphene Filmes gewachsen auf Nickel durch CVD und Höflichkeit: William-Handschuhmacher, Katelyn Murtagh, ZS-Genetik. Heller Bereich - einzelner Bereich. Dunklere Bereiche Wenigschicht starkes graphene

Anwendungen von Graphene

Graphene, multi- und die monomolekularen Schichten, die über CVD-Aufbereiten gemacht werden, haben viele möglichen praktischen Anwendungen. Diese umfassen Solarzellen, als transparente leitfähige Beschichtung und Austausch für Indium Zinnoxid, das (ITO) aktuell in den mit Berührungseingabe Bildschirmen, für Gebrauch in TEM-Gitter verwendet wird, und Hochfrequenzelektronik.

Abbildung 2. Blumen graphene der Monomolekularen Schicht gewachsen durch CVD auf Kupfer und auf Siliciumdioxid/Siliziumscheibe übertragen

Andere Anwendungen

Die anderen grundlegenden Anwendungen kontinuierliche graphene Filme vorbereiteten CVD sind unten, wirth Details aufgeführt, die in den folgenden Kapiteln bereitgestellt werden:

  • Photovoltaics
  • Transparente Leitfähige Beschichtungen
  • Transmissions-Elektronenmikroskopie (TEM)
  • integrierte Schaltungen

Photovoltaics

CVD-graphene hat Potenzial als organische Solarzelle (OPV) und ist ein Ersatz des geringen Gewichts für aktuelle Sonnenkollektoren in bestimmten Anwendungen. Obwohl graphene- basierte Solarzellen nicht fast so effizient wie Silikon (ungefähr 1,3 Watt zu allem 14 Watt erzeugt im Silikon) sind, würden sie robust gekostet sein, flexibel und viel weniger. Dies heißt dass, obgleich für Gebrauch auf einer großen, flachen Zelle, Silikon würden ideale, graphene-erhöhte „Gewebe“ bleiben, die Energie montieren, beim, wie Trennvorhänge ästhetisch gefallen, eintägige Hilfsleistung Ihr Haus können Sie2.

Transparente Leitfähige Beschichtungen

Graphenes-Flexibilität gibt ihm einen Vorteil über Indium Zinnoxid auch (ITO) nicht nur als OPV, aber in anderen Arenas auch. ITO ist aktuell das Material der Wahl für die Herstellung Bildschirmanzeigen von des von Bildschirm- auf Handys, Tabletten und anderen Einheiten. Jedoch, sobald Sie eine dieser Einheiten einmal fallenlassen, zerbrechen die Bildschirme häufig, weil ITO nicht flexibel ist und die Auswirkung nicht absorbieren kann. Andererseits die Stärke der graphenes und Flexibilitätsmittelwert konnten Sie Ihren Bildschirm verbiegen sowie lassen ihn fallen, ohne ihn zu beschädigen3.

Transmissions-Elektronenmikroskopie

Das graphene kann für Transmissions-Elektronenmikroskopie Gitter auch (TEM) verwendet werden. Wegen seiner Wenigatom Stärke ist das Gitter zum Elektronenstrahl praktisch transparent, also wird ein Hauer, weiter entwickeltes Bild der Person erreicht. Insbesondere graphene TEM sind Gitter für die Untersuchung von nanostructures und von biologischen Molekülen nützlich, die nicht mit herkömmlichen Gitter angesehen werden können4.

integrierte Schaltungen

Da IBM gezeigt hat, wird graphene auch in den Schaltungen verwendet möglicherweise, indem man graphene Transistoren mit anderen Bauteilen integriert. Die integrierten Schaltungen kombinieren den Transistor mit einem Paar Induktoren auf einen Silikonkarbidwafer. Um dies zu tun, musste IBM ein bandgap im graphene erschließen, das eine der größten Hürden war wenn es graphene Elektronik erstellte die mit Silikon konkurrieren kann5.

Abbildung 3. Ein Ultrahochbild des kontrastes TEM von scheibenförmigen Lipoproteinen Mit Hoher Schreibdichte auf einem graphene Film. Höflichkeit von Profs. Bolotin und Jerome, Vanderbilt-Universität, Dr. Polyakova, Graphene Laboratories, Inc.

Verfügbarkeit

Es gibt Herausforderungen jedoch wenn man CVD verwendet, der für graphene Großserienfertigung aufbereitet. Graphene auf Kupfer oder Nickel ist von wenig Gebrauch für die meisten wirtschaftlichen Zwecke; es muss im Allgemeinen auf einer Substratfläche wie Plastik, Siliciumdioxid oder Glas für praktische Anwendungen sein. Leider ist es nicht aktuell möglich, CVD zu verwenden, um graphene direkt auf diese Substratflächen wegen der benötigten hohen Temperaturen abzugeben, die die Substratfläche und das graphene schädigen würden. Vor Kurzem wurden chemische Verfahren entwickelt, um sich den graphene Film von der Metalloberfläche zu trennen und ihn auf die erforderliche Substratfläche zu übertragen. Jedoch benötigt übertragendes graphene zu diesen Substratflächen Sachkenntnis und ist schwierig zu tun.

Glücklicherweise gibt es kontinuierliche Berichte über Fortschritt in diesem Bereich. Vor Kurzem ist hochwertiges umfangreiches CVD-graphene handelsüblich geworden. Graphene-Supermarkt hat ihre graphene Produktion eingestuft und graphene Blätter jetzt verkauft, die x4 so groß sind wie 4"“. Darüber hinaus wird graphene Filme, die auf Substratflächen wie Siliziumscheiben, Plastik und Glas übertragen werden, auch angeboten. Diese Fortschritte lassen hoch entwickelte Forschung zu und helfen, kommerzielle Anwendungen von graphene zu ermöglichen.

Um das graphene zu bestellen, das durch chemisches Bedampfen vorbereitet wird, besichtigen Sie Graphene-Supermarkt.

Bezüge

1. „Synthese des Großen Gebiets von hochwertigen und einheitlichen graphene Filmen auf kupfernen Folien. “ Li, Wissenschaft X. et al., 324 (2009), S. 1312-1314.
2. „Kontinuierlich, In Hohem Grade Flexible und Transparente Graphene-Filme durch Chemisches Bedampfen für Organisches Photovoltaics. “ Lewis Gómez De ACRO et al. ACS Nano, Volumen 4, Punkt 5 (2010), S. 2865-2873
3. „Rationale Auslegung von Hybriden Graphene-Filmen für Leistungsstarke Transparente Elektroden. “ Yu Zhu et al. ACS Nano, Volumen 5, Punkt 8 (2011), S. 6472-6479
4. „Eine direkte Übertragung von Schichtbereich graphene.“ William Regan et al. Appl. Phys. Lett., Volume96 (2010)
5. „Wafer-Schuppe graphene integrierte Schaltung.“ Wissenschaft Yus-Ming Lin et al., Nr. 6035 des Volumens 332 (2011) S. 1294-1297
6. „Graphene-basierte flexible transparente Leitfilme des Großen Gebiets. “ FethullahGunes et al. Nano: Kurze Berichte und ReviewsVolume 4, Nr. 2 (2009), S. 83-90

Über Graphene-Supermarkt

Das Ziel von Graphene-Supermarkt ist, Laborzubehör für graphene Gemeinschaft zur Verfügung zu stellen. Die Philosophie Graphene-Supermarktes ist, Qualitätsprodukte, das mühelose Einkaufen, die einfache aufspürende Ordnung und schnelle Lieferung anzubieten. Sie haben Geradeauspreiskalkulation, Onlineverschiffenzitat und Abmeldung. Sie haben auch, keine minimale Ordnungsanforderung für Ihre Bequemlichkeit zu haben.

Quelle: Graphene-Labors

Autoren: Corey McCarren und Dr. Elena Polyakova

Zu mehr Information über diese Quelle besichtigen Sie bitte Graphene-Supermarkt.

Date Added: Nov 28, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 09:21

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