Les revêtements de graphène, bien que prometteurs, présentent plusieurs difficultés qui peuvent avoir une incidence sur leurs performances et leur utilisation.
5 défis majeurs à relever
1. Défis liés à la production
Contrôle de la qualité de la production par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) : La qualité du graphène produit par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) dépend fortement des conditions de refroidissement et de la qualité du substrat.
Les variations des vitesses de refroidissement et des concentrations d'hydrocarbures peuvent entraîner des comportements différents en matière de nucléation et de croissance, ce qui affecte l'uniformité et la qualité de la couche de graphène.
La mauvaise qualité du substrat, comme les substrats en cuivre qui n'ont pas été correctement traités pour éviter l'oxydation, peut également dégrader la qualité du graphène.
Impuretés et contamination : Le processus de dépôt d'atomes de carbone sur le substrat peut être influencé par la présence de gaz d'hydrogène et d'autres gaz de réaction, qui peuvent affecter la qualité du graphène.
Cela souligne la nécessité d'un contrôle précis de l'environnement chimique pendant la production.
2. Problèmes liés au processus de transfert
Introduction de défauts : Le transfert de films de graphène de substrats métalliques catalytiques vers des substrats d'application implique un processus complexe qui comprend l'utilisation de PMMA comme support temporaire, la gravure du substrat métallique et des étapes de nettoyage.
Chacune de ces étapes peut introduire des défauts ou une contamination dans le graphène, ce qui peut dégrader ses propriétés électriques et mécaniques.
Uniformité et performance : Le processus de transfert doit être méticuleusement contrôlé pour s'assurer que le graphène conserve les propriétés souhaitées, telles qu'une faible résistance de feuille et une mobilité élevée des porteurs, en particulier pour les applications en électronique et en optoélectronique.
Cependant, le graphène "réel" contient souvent des défauts et des impuretés, ce qui peut limiter ses performances par rapport au graphène "idéal".
3. Utilisation du graphène réel
Adaptation des techniques de fabrication des dispositifs : La présence de défauts et de contaminations dans le graphène nécessite le développement de nouvelles techniques de fabrication de dispositifs qui peuvent optimiser l'utilisation des propriétés du graphène malgré ces imperfections.
Il s'agit notamment de comprendre comment ces défauts affectent les interactions interfaciales et les propriétés de transport.
Identification des applications appropriées : Il est essentiel d'identifier les applications où les propriétés du graphène "réel", plutôt que celles du graphène "idéal", peuvent être utilisées efficacement.
Par exemple, les applications qui exigent une faible résistance des feuilles et une bonne uniformité peuvent tolérer plus de défauts que celles qui nécessitent un graphène de haute qualité avec une structure cristalline parfaite et une mobilité élevée des porteurs.
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