أفضل ركيزة للجرافين هي النحاس، خاصةً للإنتاج على نطاق واسع باستخدام الترسيب الكيميائي للبخار (CVD). ويتفوّق النحاس لأنه يسمح بالترسيب الحصري لطبقات الجرافين الأحادية، وهو أمر ضروري لتحقيق جرافين عالي الجودة بأقل قدر من العيوب.
النحاس كركيزة متفوقة لإنتاج الجرافين
يُعتبر النحاس على نطاق واسع أفضل ركيزة لإنتاج الجرافين في عمليات التفريغ القابل للذوبان على مدار السنة نظرًا لقدرته على تسهيل النمو الحصري لطبقات الجرافين الأحادية. ويُعد هذا التفرد أمرًا بالغ الأهمية لأنه يقلل من تكوين الجرافين متعدد الطبقات أو الهياكل الكربونية الأخرى التي يمكن أن تقلل من الخصائص الكهربائية للجرافين. يسمح استخدام الركائز النحاسية في تقنية CVD بنمو أغشية الجرافين ذات المساحة الكبيرة مع تجانس عالٍ وعيوب أقل، وهو أمر ضروري للعديد من التطبيقات الإلكترونية والإلكترونية الضوئية.الركائز الأخرى وحدودها
على الرغم من استخدام معادن أخرى مثل النيكل والكوبالت كركائز في عملية التفريغ القابل للذوبان على القالبالب CVD لإنتاج الجرافين، إلا أنها لا تضاهي كفاءة وجودة النحاس. فالنيكل، على سبيل المثال، يدعم تشكيل طبقات الجرافين المتحكم بها ولكنه يميل إلى تشكيل الجرافين متعدد الطبقات بسهولة أكبر من النحاس. وقد تم استكشاف الكوبالت والمعادن الانتقالية الأخرى ولكن غالبًا ما تعاني من مشاكل تتعلق بالتكلفة والجودة وصعوبة نقل الجرافين إلى ركائز أخرى دون إتلافه.
الركائز غير المعدنية والهجينة
يشكّل النمو المباشر للجرافين على ركائز غير معدنية تحديًا بسبب نشاطها التحفيزي الأضعف لانقسام سلائف الكربون. ويمكن لتقنيات مثل المعالجة بدرجة حرارة عالية، أو الحفز بمساعدة المعادن، أو الحفز بمساعدة المعادن، أو الحفز بالقطع القابل للذوبان المعزز بالبلازما أن تعوض عن ذلك، ولكن جودة الجرافين المزروع على ركائز غير معدنية أقل بشكل عام. وتوفر الركائز الهجينة، مثل تلك التي تتضمن الجرافين ونتريد البورون السداسي (h-BN)، خصائص محسنة لتطبيقات محددة ولكنها تتطلب عمليات تصنيع معقدة.
الاعتبارات الصناعية والتكنولوجية
