Das beste Substrat für Graphen ist Kupfer, insbesondere für die großtechnische Herstellung durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Kupfer ist überlegen, weil es die ausschließliche Abscheidung von Graphen-Monolagen ermöglicht, was für die Herstellung von hochwertigem Graphen mit minimalen Defekten entscheidend ist.
Kupfer als hervorragendes Substrat für die Graphenproduktion
Kupfer wird weithin als das beste Substrat für die Graphenproduktion in CVD-Verfahren angesehen, da es das ausschließliche Wachstum von Graphen-Monolagen ermöglicht. Diese Ausschließlichkeit ist von entscheidender Bedeutung, da sie die Bildung von mehrlagigem Graphen oder anderen Kohlenstoffstrukturen minimiert, die die elektrischen Eigenschaften des Graphens beeinträchtigen können. Die Verwendung von Kupfersubstraten bei der CVD ermöglicht das Wachstum von großflächigen Graphenschichten mit hoher Gleichmäßigkeit und weniger Defekten, die für viele elektronische und optoelektronische Anwendungen unerlässlich sind.Andere Substrate und ihre Beschränkungen
Zwar werden auch andere Metalle wie Nickel und Kobalt als CVD-Substrate für die Graphenherstellung verwendet, doch erreichen sie nicht die Effizienz und Qualität von Kupfer. Nickel zum Beispiel unterstützt die Bildung von kontrollierten Graphenschichten, neigt aber eher zur Bildung von mehrlagigem Graphen als Kupfer. Kobalt und andere Übergangsmetalle wurden erforscht, leiden aber häufig unter Problemen im Zusammenhang mit Kosten, Qualität und der Schwierigkeit, Graphen auf andere Substrate zu übertragen, ohne es zu beschädigen.
Nicht-metallische und hybride Substrate
Das direkte Wachstum von Graphen auf nichtmetallischen Substraten ist aufgrund ihrer schwächeren katalytischen Aktivität für die Spaltung von Kohlenstoffvorläufern eine Herausforderung. Techniken wie Hochtemperaturverarbeitung, metallunterstützte Katalyse oder plasmaunterstützte CVD können dies kompensieren, aber die Qualität von Graphen, das auf nichtmetallischen Substraten wächst, ist im Allgemeinen geringer. Hybridsubstrate, wie z. B. solche aus Graphen und hexagonalem Bornitrid (h-BN), bieten verbesserte Eigenschaften für bestimmte Anwendungen, erfordern jedoch komplexe Herstellungsprozesse.
Industrielle und technologische Erwägungen
