Grafen na skalę przemysłową

Czternastu koreańskich naukowców, w tym 10 pracowników Samsung Advanced Institute of Technology, opublikowało w Science artykuł, w którym opisują nową metodę produkcji dużych kawałków grafenu. Zdaniem autorów, mamy do czynienia z przełomem, dzięki któremu możliwa będzie przemysłowa produkcja grafenu wysokiej jakości.

Z artykułu dowiadujemy się, że opisuje on wykorzystującą germanowy bufor zakończony wodorem metodę wzrostu na podłożu krzemowym wolnych od wad pojedynczych jednowarstwowych kryształów grafenu wielkości plastrów używanych w przemyśle.

Koreańczycy najpierw pokrywają tradycyjny krzemowy plaster warstwą germanu, a następnie zanurzają całość w rozcieńczonym kwasie fluorowodorowym, który usuwa z germanu grupy tlenowe, pozostawiając wodór.  Tak przygotowany plaster jest wsadzany do pieca, w którym odbywa się tradycyjne osadzanie z fazy gazowej. W procesie tym grafen osadza się na warstwie germanu zakończonego wodorem. Plaster jest krótko wypiekany i schładzany w próżni, dzięki czemu można z niego zdjąć wolny od defektów jednowarstwowy monokryształ grafenu.

Metoda taka nie tylko pozwala na uzyskanie odpowiedniej jakości materiału, ale jest tańsza od najpopularniejszej techniki produkcji grafenu na miedziowym podłożu. Miedź jest w tej metodzie rozpuszczana w kwasie. Tymczasem Koreańczycy wielokrotnie wykorzystują krzemowy plaster i nałożony nań german.

Na razie inżynierowie Samsunga wykorzystali swój grafen do wyprodukowania tranzystorów o zadowalającej jakości.
Osiągnięcie Koreańczyków, chociaż niezwykle istotne, nie oznacza, że już wkrótce pojawią się grafenowe układy scalone. Ich prace znacząco przybliżają nas do przemysłowej produkcji grafenu wysokiej jakości. Do pokonania pozostało jednak wiele przeszkód, a jedna z najpoważniejszych z nich to brak pasma wzbronionego w grafenie. Oznacza to, że grafenowych urządzeń nie da się wyłączyć, nie można zatem sterować przepływem elektronów w grafenie. Naukowcy pracują jednak i nad tym problemem.

grafen krzem monokryształ produkcja przemysłowa