ساخت افزاره‌های گرافنی آسان می‌شود

با توسعه یک روش ترسیب بخار شیمیایی جدید بوسیله محققان در کالیفرنیا، ساخت افزاره‌های
گرافنی آسان می‌شود. همچنین می‌توان از این روش جدید که شامل رشد مستقیم گرافن روی
بستر‌های دی‌الکتریک است، برای مهندسی ریخت‌شناسی سطحی این ماده و کنترل
نانوساختارش استفاده کرد.

این روش که بوسیله یوگانک ژانگ از آزمایشگاه ملی برکلی لاورنس و همکارانش
در دانشگاه کالیفرنیا در برکلی توسعه داده شده است، به این دانشمندان اجازه
می‌دهد که چگونگی رشد گرافن روی سطح را مشاهده کنند. این توانایی این امکان
را برای آنها فراهم خواهد کرد که برای ساخت نانوروبان‌ها و دیگر ساختارها،
کنترل بیشتری روی این فرآیند و بنابراین ریخت‌شناسی گرافن تولیدی، داشته
باشند.

این محققان از روش ترسیب بخار شیمیایی (CVD) که بطور گسترده در صنعت نیمه‌رسانا
بکار می‌رود، استفاده کردند. در روش CVD آنها، گاز متان به صورت گرمایی
تجزیه شده و با کمک یک لایه کاتالیستی مسی، گرافن را تشکیل می‌دهد. سپس این
لایه مسی طی عملیاتی که منجر به انتقال فیلم گرافنی روی یک بستر دی‌الکتریک
لخت می‌شود، تحت دماهای بالای واکنش تبخیر می‌شود.

این روش بهتر از بسیاری از روش‌های دیگر برای تولید گرافن از قبیل تراشیدن
یا ورقه‌ورقه کردن لایه‌های گرافیتی، است. چنین روش‌هایی نمونه‌هایی با
ضخامت‌های یکنواخت تولید نمی‌کنند و افزایش مقیاس آنها نیز مشکل است. در
روش‌ ژانگ و همکارانش که ساده‌تر و آسان‌تر است، نشان‌داده شده است که ورقه
مسی برای رشد لایه‌های منفرد گرافن، کاتالیست خوبی است. آنچه اکنون جدید
است این است که این گرافن برای انتقال به یک سطح غیرفلزی و حذف کاتالیست مس
نیاز به یک مرحله اچینگ مرطوب اضافی ندارد.

زانگ توضیح می‌دهد که تولید گرافنی با مساحت بزرگی(۱۰ میکرومتر مربع) روی
بسترهای دی‌الکتریک، با این فرآیند ترسیب مستقیم جدید، آسان می‌باشد. این
فیلم پیوسته گرافنی می‌تواند برای ساخت افزاره‌هایی با روش‌های لیتوگرافی
مرسوم، استفاده شود. ما انتظار داریم که این کار ساخت افزاره‌های مبتنی بر
گرافن از قبیل آرایه‌های نانوروبان برای کاربردهای نانوالکترونیک یا حسگری-
شیمیایی، را آسان کند.

این محققان اکنون طرح‌هایی برای بهبود کیفیت این فیلم‌های نازک گرافنی
ساخته‌شده، دارند. برای مثال آنها تلاش خواهند کرد که برجستگی‌های موجود
روی این فیلم‌های که تحرک بار در این ماده را بدتر می‌کنند، را کاهش دهند.
همچنین بیشتر این برجستگی‌ها می‌تواند به درک بهتر چگونگی تشکیل
نانوروبان‌ها، کمک کند.

نتایج این تحقیق در مجله‌ی Nano Letters منتشر شده است.