Производственный скачок: графен "растет" на водороде

Новый подход к выращиванию графена, разработанный специалистами Национальной лаборатории в Оак Ридж, открывает путь к массовому производству кристаллической формы графена для сложных электронных устройств будущего.

Американские ученые установили, что не углерод, а водород, определяет форму и размер кристалла графена, позволяя выращивать безупречные шестиугольные кристаллы, необходимые для производства микрочипов.

В последние два года выращивание графена ведется разложением углеродсодержащих газов, таких как метан, на подложке из медной фольги при высоких температурах (метод химического осаждения из газовой фазы). Детально этот процесс не изучен, но ученые понимают, что для производства высококачественной графеновой пленки необходимо понять механизм роста графена.

До сих пор выращиваемые графеновые пленки состоят из кристаллов графена неправильной формы и разного размера. Исследователи из Оак Ридж обнаружили, что не только углерод и подложка определяют темпы роста, форму и размеры кристаллов графена. Как оказалось, водород, который, как считалось ранее, играет довольно пассивную роль, имеет решающее значение для роста графена. Это способствует активизации адсорбированных молекул, инициирующих рост графена и ликвидации слабых связей на краях кристаллов, которые контролируют качество графена.

Используя это открытие, ученые создали способ надежного синтеза графена в больших количествах. При этом новая методика позволяет контролировать форму и размер кристалла, что дает возможность создать материалы с улучшенной функциональностью для транзисторов, полупроводников и сотен различных электронных устройств. Важность новой технологии трудно переоценить, поскольку она позволяет выращивать сверхбольшие кристаллы графена, которые можно применять в реальных устройствах.

(На иллюстрации: кристалл графена в нескольких различных формах, которые удалось получить с помощью водорода)