Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist eine weit verbreitete Methode zur Synthese von hochwertigem Graphen, die sich besonders für die großtechnische Produktion eignet. Bei dieser Methode werden Kohlenwasserstoffvorläufer auf einem Übergangsmetallsubstrat zersetzt, was zur Bildung von Graphenschichten führt. Die Wahl des Substrats, z. B. Kupfer, Nickel oder Kobalt, hat einen erheblichen Einfluss auf die Qualität und Gleichmäßigkeit des erzeugten Graphens.
1. Auswahl des Substrats:
Die Wahl des Substrats bei der CVD ist von entscheidender Bedeutung, da sie die Eigenschaften des Graphens und die Leichtigkeit seiner Übertragung beeinflusst. Kupfer wird häufig bevorzugt, da es die ausschließliche Abscheidung von Graphen-Monolagen ermöglicht. Nickel hingegen ermöglicht eine kontrollierte Bildung von Graphenschichten, kann aber zu einem mehrschichtigen Wachstum führen. Kobalt und andere Übergangsmetalle wie Ruthenium, Iridium, Platin, Rhodium, Gold, Palladium und Rhenium wurden ebenfalls erforscht, erreichen aber im Allgemeinen nicht die Effizienz von Kupfer, Nickel und Kobalt in Bezug auf Kosten, Qualität und Skalierbarkeit.2. Prozessparameter:
Das CVD-Verfahren erfordert eine sorgfältige Kontrolle von Parametern wie Gasmengen, Druck, Temperatur und Zeitdauer, um eine hochwertige Graphenproduktion zu gewährleisten. Die Kohlenwasserstoffvorläufer zersetzen sich bei hohen Temperaturen und setzen Kohlenstoffradikale frei, die dann auf der Substratoberfläche Graphenschichten bilden. Das Metallsubstrat wirkt als Katalysator, senkt die Energiebarriere der Reaktion und beeinflusst den Abscheidungsmechanismus.
3. Anwendungen und Vorteile:
CVD-produziertes Graphen wird wegen seiner geringen Anzahl von Defekten und seiner guten Gleichmäßigkeit für Anwendungen in der Hochleistungselektronik und in Sensoren sehr geschätzt. Die Fähigkeit des Verfahrens, großflächiges Graphen zu produzieren, macht es besonders geeignet für industrielle Anwendungen, bei denen Skalierbarkeit eine wichtige Rolle spielt.
4. Vergleich mit anderen Methoden:
