A síntese de grafeno por CVD é um método que envolve o crescimento de grafeno a partir de fontes de carbono, como o metano, em substratos metálicos como a folha de cobre.
Este processo permite a produção de folhas de grafeno de grande área e monocamada, tornando-o numa tecnologia de fabrico comercial significativa para o grafeno.
5 pontos-chave explicados
1. Visão geral do processo
Precursor gasoso: O processo começa com uma fonte de carbono gasoso, normalmente hidrocarbonetos como o metano, que são introduzidos numa câmara de reação a alta temperatura.
Substrato metálico: Um substrato metálico, normalmente uma folha de cobre, é colocado na câmara. O substrato serve de catalisador para a decomposição das espécies de carbono e proporciona uma superfície para a nucleação do grafeno.
2. Mecanismo de CVD
Decomposição e deposição: A temperaturas elevadas (~1000°C), o gás hidrocarboneto decompõe-se em átomos de carbono individuais que se ligam à superfície do metal. Estes átomos juntam-se então numa película contínua de grafeno, com uma espessura de um só átomo.
Parâmetros de controlo: O processo é controlado por parâmetros como o caudal de gás, a temperatura e o tempo de exposição, que influenciam a espessura e a qualidade das camadas de grafeno.
3. Tipos de CVD
CVD térmica: Este processo envolve a exposição a altas temperaturas, em que o substrato é exposto a precursores termicamente decompostos, levando à deposição de grafeno.
CVD enriquecida com plasma: Esta variante utiliza o plasma para reforçar as reacções químicas do gás numa câmara de vácuo, permitindo a deposição de grafeno a temperaturas mais baixas, o que é vantajoso nos casos em que não são desejáveis temperaturas elevadas.
4. Vantagens e aplicações
Vantagens: A CVD permite o controlo preciso das propriedades do grafeno, incluindo a espessura e a uniformidade da camada, tornando-o adequado para várias aplicações em eletrónica, compósitos e armazenamento de energia.
Aplicações: A capacidade de produzir folhas de grafeno de grande área e de alta qualidade faz da CVD um método preferido para aplicações comerciais, incluindo películas condutoras transparentes, sensores e materiais compósitos.
5. Processo de transferência
Depois de o grafeno ter crescido no substrato metálico, é frequentemente transferido para outros substratos onde será utilizado, como bolachas de silício ou polímeros flexíveis, dependendo da aplicação pretendida.
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