Графен был впервые получен в 2004 году, а в уже 2010 за передовые опыты с ним была присуждена Нобелевская премия. Однако на этом интерес к графену не иссяк, и множество исследователей не оставляет попытjк сделать из него что-нибудь хорошее. В настоящее время всё еще стоит проблема разработки удобных методов получения больших листов графена. Учёные из университета Райса показали, что высококачественный графен с контролируемой толщиной может быть легко и просто получен из твёрдых углеродных материалов, например, полимеров.
Схема типичного эксперимента приведена на рисунке 1. На медную поверхность, выступающую в дальнейшем в роли катализатора, методом spin-coating наносят 100 нм слой полиметилметакрилата (ПММА, оргстекло). Всё это помещают в печь и выдерживают при температуре 800°С в течение 10 минут. Там при низком давлении в токе смеси H2/Ar и образуется однородный графеновый слой, который можно легко перенести на различные подложки и, например, изготавливать транзисторы или прозрачные электроды для дисплеев.
Исследователи показали, что количество слоёв графена можно варьировать, изменяя скорость потока водорода. Полученные графеновые плёнки однослойного, двухслойного и многослойного графена оказались однородны на площади до 75 мкм2. Чем сильнее поток газа, тем больше атомов углерода уносится прочь при разложении полимера, и получается более тонкий слой. При медленном потоке на поверхности остаётся больше углерода. Стоит отметить, что в широко распространённом методе роста графена из газообразных источников (CVD), как правило, удаётся получить только один слой, т.к. концентрация углерода в этом случае мала, а его растворимость в меди, наоборот, велика. Кроме того, использованная температура синтеза (800°С) ниже, чем в методе CVD, и оказывается совместима с большинством процессов в полупроводниковой промышленности.
Помимо ПММА в качестве источников углерода были использованы флуорен (C13H10) и сахар (C12H22O11), которые наносились на медную плёнку в виде тонких порошков. Вместо меди были опробованы также никель, кремний и оксид кремния. На никеле графен образовался, а на кремнии и оксиде кремния нет. Таким образом, появляется возможность формировать графеновые узоры на предварительно текстурированных подложках, а не нарезать их из цельного графенового слоя, как это широко распространено сейчас. Кроме того, если к исходному ПММА подмешать меламин C3N6H6, то удаётся получить графен, допированный азотом. По словам учёных, графен сам по себе уже не так интересен, потому что он, являясь полуметаллом, имеет нулевую запрещённую зону, а вот допирование позволяет изменять его электронные свойства.
Обо всём этом можно почитать в статье Growth of graphene from solid carbon sources.
Насчет 800°С немного не понял. Зачем новой технологии ориентироваться на что-то там бывшее?
) получения графенов?
