Grafeeni on uusi ihmemateriaali suuren alueen joustavaan elektroniikkaan. Erityisen kova ja joustava, koska se on timanttien, hiilen tai lyijykynän grafiitin kemiallinen sukulainen - vain parempi, koska se johtaa sähköä ja lämpöä erittäin hyvin ja on erittäin joustava. Lisäksi vain yhdellä atomikerroksella se on yksi maailmankaikkeuden ohuimmista materiaaleista - alle millimetrin miljoonasosa paksu. Ja siksi sopii lukuisiin mahdollisiin sovelluksiin.
Kemiallinen höyrypinnoitusprosessi (CVD)
Tätä sovellusta varten ei kuitenkaan usein ole vielä todistettuja valmistusprosesseja. Grafeenin laajamittaiseen synteesiin on kuitenkin jo olemassa erilaisia menetelmiä. Kemiallinen höyrypinnoitus on osoittautunut lupaavaksi. Lähtöaine, hiilipitoinen kaasu (ns. prekursorit), johdetaan substraatin päälle ja hajotetaan kemiallisesti, jolloin grafeeni kerrostuu kiinteän olomuodon kalvona eli muodostuu uusi kerros.
Niin sanotut lähtöaineet puretaan yleensä termisesti. Kuumentamalla alustaa. Tämä johtaa kuitenkin rajoitukseen, että sen on oltava substraatti, joka kestää lämpökuorman. CVD-menettelystä on kuitenkin nyt olemassa erilaisia muunnelmia näiden kielteisten vaikutusten vähentämiseksi.
Yleiset CVD-menetelmät
Tässä on lyhyt katsaus yleisiin CVD-menetelmiin.
- APCVD: Ilmakehän paine CVD. Tällöin tyypillinen käyttölämpötila on 400–1300 °C
- LPCVD: matalapaineinen CVD. Tällöin tyypillinen käyttölämpötila on 500–1000 °C
- PECVD: plasmalla tehostettu CVD. Tällöin tyypillinen käyttölämpötila on 200–500 °C
- ALD: Atomikerroksen kerrostuminen. Syklinen prosessi, joka helpottaa tarkan kerrospaksuuden saavuttamista eri syklien ansiosta.
- HFCVD-menettely. Tällöin tyypillinen käyttölämpötila on 150–1100 °C
Kemiallinen höyrypinnoitus (CVD) on edelleen tehokkain tapa tuottaa grafeenia. Silti ei 100-prosenttisesti optimaalinen. Siksi erilaisia CVD-menetelmiä kehitetään edelleen prosessin parantamiseksi ja luotettavan laajamittaisen tuotannon mahdollistamiseksi.
