وتتأثر آلية نمو الجرافين في المقام الأول بنوع المحفز المعدني المستخدم، حيث يعتبر النحاس (Cu) والنيكل (Ni) الأكثر شيوعًا. يسهّل النحاس، بفضل قابليته المنخفضة للذوبان في الكربون، آلية النمو السطحي حيث يتكوّن الجرافين عند درجات حرارة عالية على سطح النحاس من خلال التحلل الهيدروكربوني. وعلى العكس من ذلك، يتيح Ni، نظرًا لقابليته العالية للذوبان في الكربون، آلية تنطوي على فصل السطح والترسيب. في هذه الحالة، ينتشر الكربون في الجزء الأكبر من النيكل عند درجات حرارة عالية وينفصل عند التبريد، مما يؤدي إلى تكوين صفائح الجرافين على سطح المعدن.
نمو السطح على النحاس:
ينطوي نمو الجرافين على النحاس على عملية تتحلل فيها الهيدروكربونات عند درجات حرارة عالية، مما يؤدي إلى إطلاق ذرات الكربون التي تتجمع بعد ذلك على سطح النحاس. وهذه الآلية مفضلة لأن النحاس لا يذيب الكربون بسهولة، مما يجبر الكربون على البقاء على السطح وتشكيل الجرافين. وعادةً ما يكون النمو عملية ثنائية الأبعاد، حيث تضيف أنواع الكربون إلى حواف جزر الجرافين النامية، وتتجمع في النهاية في طبقة أحادية متصلة. وبمجرد أن تتشكل طبقة كاملة، يصبح السطح أقل تفاعلاً، مما يمنع المزيد من نمو طبقات إضافية.الفصل والترسيب على النيكل:
في المقابل، تكون آلية النمو على النيكل أكثر تعقيدًا بسبب قدرته على إذابة الكربون. أثناء التخليق في درجة حرارة عالية، تنتشر ذرات الكربون في الجزء الأكبر من النيكل. وعندما يبرد النظام، تنفصل ذرات الكربون هذه وتترسب خارج النيكل، مكونةً طبقات من الجرافين على السطح. وتتأثر هذه العملية بمعدل التبريد وتركيز الكربون الأولي في النيكل، مما قد يؤثر على عدد طبقات الجرافين المنتجة وجودتها.
تأثير ظروف التوليف:
يعتمد تنوي الجرافين ونموه اعتمادًا كبيرًا على ظروف التوليف المختلفة مثل درجة الحرارة والضغط وتدفق السلائف وتكوينها وخصائص المحفز بما في ذلك تبلوره وتكوينه ووجه البلورة وخشونة السطح. ويمكن لهذه العوامل أن تؤثر بشكل كبير على شكل بلورات الجرافين واتجاهها وتبلورها وكثافة التنوي وكثافة العيوب وتطورها.
البحث والتطوير:
