تنطوي طريقة الترسيب الكيميائي للبخار CVD (الترسيب الكيميائي للبخار) للجرافين على استخدام متفاعلات غازية يتم ترسيبها على ركيزة معدنية، عادةً ما تكون من النحاس أو الكوبالت أو النيكل، عند درجات حرارة عالية. وتؤدي هذه العملية إلى تكوين طبقة سميكة أحادية الذرة من الجرافين على الركيزة. يمكن التحكم في عملية التفريغ القابل للذرة باستخدام CVD بدرجة كبيرة، مما يسمح بإنتاج صفائح جرافين أحادية أو متعددة الطبقات مع التحكم الدقيق في سماكة الطبقة من خلال تعديلات في معدل تدفق الغاز ودرجة الحرارة ووقت التعرض.
شرح تفصيلي:
-
نظرة عامة على العملية:
-
تبدأ طريقة CVD بوضع ركيزة معدنية، مثل النحاس، في فرن بدرجة حرارة عالية. يتم إدخال غاز هيدروكربوني، غالباً ما يكون الميثان أو الإيثيلين، في غرفة التفاعل. عند درجات حرارة تبلغ عادةً حوالي 1000 درجة مئوية، يتحلل الغاز الهيدروكربوني إلى ذرات كربون فردية.تكوين الجرافين:
-
ترتبط ذرات الكربون المتحللة بسطح الركيزة المعدنية. ومع تفاعل هذه الذرات وترابطها معًا، تشكل طبقة متصلة من الجرافين. تعمل الركيزة المعدنية كمحفز، مما يسهل تحلل الغاز الهيدروكربوني ويوفر سطحًا لتنوي ونمو شبكة الجرافين.
-
معلمات التحكم:
-
تشمل المعلمات الرئيسية التي يمكن ضبطها أثناء عملية التفكيك بالقنوات القابلة للقنوات CVD للتحكم في جودة الجرافين وسماكته معدل تدفق الغاز ودرجة حرارة غرفة التفاعل ومدة التعرض. وتُعد هذه المتغيرات حاسمة لتحقيق الخصائص المرغوبة في فيلم الجرافين، مثل التوصيل الكهربائي والشفافية والقوة الميكانيكية.مزايا تقنية CVD:
تتمثل إحدى المزايا المهمة لطريقة CVD في قابليتها للتوسع والقدرة على إنتاج أفلام الجرافين بمساحة كبيرة. وهذا الأمر مهم بشكل خاص للتطبيقات الصناعية التي تتطلب إنتاج صفائح كبيرة وموحدة من الجرافين. بالإضافة إلى ذلك، تُعد عملية CVD غير مكلفة نسبيًا ويمكنها إنتاج جرافين عالي الجودة، مما يجعلها الطريقة المفضلة للإنتاج التجاري.
