Store kobberkorn fremmer bedre grafenvækst

Til teknologiinsidere, grafen er en certificeret big deal. Det et-atom tykke kulstofbaserede materiale fremkalder rapsodiske beskrivelser som det stærkeste, det tyndeste kendte materiale. Det er også let, fleksibel, og i stand til at lede elektricitet såvel som kobber. Grafenbaseret elektronik lover fremskridt såsom hurtigere internethastigheder, billigere solceller, nye sensorer, rumdragter spundet af grafengarn, og mere.

Nu et forskerhold ved National Institute of Standards and Technology (NIST) i Boulder, Colo., kan hjælpe med at bringe grafens løfte tættere på virkeligheden. Mens du leder efter en ideel vækstplatform for materialet, efterforskere udviklede en lovende ny opskrift på et grafensubstrat:en tynd kobberfilm med massive krystallinske korn. Holdets resultater vises i journalen AIP fremskridt .

Det vigtigste fremskridt er kornstørrelsen af ​​kobbersubstratet. De store korn er flere centimeter store - lunkere efter mikroelektronikstandarder - men deres relative bulk gør det muligt for dem at overleve de høje temperaturer, der er nødvendige for grafenvækst, forklarede NIST-forsker Mark Keller.

De fleste kobberfilms manglende evne til at overleve dette stadium af grafenvækst "har været et problem, der forhindrede produktion af grafenenheder i wafer-skala, " sagde Keller.

Tynde film er en væsentlig komponent i mange elektroniske, optisk, og medicinske teknologier, men kornene i disse film er typisk mindre end en mikrometer. For at fremstille den nye kobberoverflade, hvis korn er omkring 10, 000 gange større, forskerne kom frem til en to-trins proces.

Først, de afsatte kobber på en safirwafer holdt lidt over stuetemperatur. Sekund, de tilføjede det transformative trin af udglødning, eller varmebehandling, filmen ved en meget højere temperatur, nær smeltepunktet for kobber. For at demonstrere levedygtigheden af ​​deres kæmpekornede film, forskerne dyrkede med succes grafenkorn på 0,2 millimeter i diameter på den nye kobberoverflade.