Sciencemag.cz
Doporučujeme
Průmyslové využití grafenu je stále limitováno technologiemi jeho výroby – cenou i kvalitou. Kvalitou se myslí jak vrstvy připravené bez defektů, tak i materiál o dostatečných rozměrech. Rod Ruoff z Institute for Basic Science a jeho kolegové nyní dokázali vypěstovat velkoplošný monokrystalický grafen bez kazů (což obnáší nečistoty ve vrstvě, záhyby i nánosy), který označují za vůbec nejdokonalejší dosud připravený grafen.
Samotná nová metoda je založena na běžném postupu, chemické depozici par (chemical vapor deposition, CVD) na měděné fólii. Nicméně samotná fólie byla měď obohacená niklem (Cu-Ni 111), uhlík vznikal reakcí ethylenu s vodíkem v proudu argonu.
Předcházející postupy zahrnovaly použití metanu namísto ethanu a fólii pouze z mědi. Reakce probíhala asi při 1 050 °C, při ochlazování na pokojovou teplotu se však povrch zvlnil a tranzistory vyrobené z tohoto grafenu měly v důsledku toho nižší výkon. (Konkrétně šlo o grafenový tranzistor řízený polem, FET, ale záhyby a trhliny snižují také mechanickou odolnost grafenu, takže na konkrétní aplikaci asi zase tolik nezáleží.) Další výzkumy ukázaly, že kritická teplota při chladnutí je asi 750 °C
Podle průvodní tiskové zprávy má být důležité, že tato metoda výroby grafenu je dobře škálovatelná. Grafen se podařilo úspěšně vypěstovat na 5 fóliích (o rozměrech 4 x 7 cm) současně, pouze v křemenné peci postavené na koleně. Na každé fólii vznikly dva identické kusy vysoce kvalitních grafenových filmů na obou stranách. Grafen bylo možné dále elektrochemicky „odlaminovat“ přibližně za jednu minutu a fólii Cu-Ni(111) rychle připravit na další kolo výrobního cyklu. Po pěti cyklech růstu a přenosu byl úbytek hmotnosti fólie zanedbatelný, takže reakci by mělo jít provádět téměř donekonečna.
„Velkoplošná bezzáhybová monokrystalická vrstva grafenu umožňuje jednoduchou výrobu integrovaných vysoce výkonných zařízení orientovaných v libovolném směru po celé ploše grafenové vrstvy. … Téměř dokonalý grafen je také vhodný pro stohování, a to buď sám na sebe a/nebo s jinými 2D materiály,“ praví tisková zpráva Institute for Basic Science.
Single-crystal, large-area, fold-free monolayer graphene, Nature, DOI: 10.1038/s41586-021-03753-3 , www.nature.com/articles/s41586-021-03753-3
Zdroj: Institute for Basic Science / Phys.org
