Na síntese de grafeno por deposição química em fase vapor (CVD), a escolha dos precursores é crucial. Estes precursores são essenciais para o processo de decomposição que forma as camadas de grafeno em substratos metálicos.
3 Tipos principais de precursores utilizados na síntese de grafeno por CVD
1. Precursores sólidos
São normalmente utilizadas fontes de carbono sólido como o hexaclorobenzeno e resíduos de plástico sólido.
O hexaclorobenzeno é aquecido a 360°C em substratos de folha de cobre para se decompor e formar grafeno de camada única.
Os resíduos de plástico sólido são pirolisados a altas temperaturas (até 500°C) e depois depositados como fonte de carbono.
Estes precursores sólidos permitem a decomposição a temperaturas mais baixas, o que os torna adequados para processos de CVD à pressão atmosférica.
2. Precursores líquidos
As fontes líquidas de carbono, como o hexano, são evaporadas e introduzidas no reator CVD por meio de borbulhadores.
A concentração do vapor é controlada através da borbulhagem de gás inerte no líquido.
No entanto, o controlo dos precursores líquidos pode ser difícil, o que limita a sua utilização generalizada na síntese de grafeno por CVD.
3. Precursores gasosos
Os precursores gasosos são os mais amplamente utilizados nas técnicas CVD para a síntese de grafeno.
Os precursores gasosos comuns incluem o metano (CH4), o acetileno e o etileno.
Estes gases são introduzidos na câmara de reação através de um sistema de distribuição de gás.
A decomposição destes gases a altas temperaturas em substratos metálicos leva à formação de camadas de grafeno.
A presença de outros componentes, como o oxigénio e o hidrogénio, pode ter um impacto significativo na deposição e no crescimento do grafeno, afectando a morfologia e o tamanho dos grãos de grafeno.
No processo CVD, estes precursores sofrem pirólise para formar átomos de carbono dissociados, que depois se juntam na estrutura do grafeno na superfície de substratos metálicos.
A escolha do precursor e as condições em que é processado (como a temperatura e a pressão) são factores críticos que influenciam a qualidade e as propriedades do grafeno resultante.
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