Dans la synthèse du graphène par dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le choix des précurseurs est crucial. Ces précurseurs sont essentiels pour le processus de décomposition qui forme les couches de graphène sur les substrats métalliques.
3 Principaux types de précurseurs utilisés dans la synthèse du graphène par dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
1. Précurseurs solides
Les sources de carbone solide telles que l'hexachlorobenzène et les déchets plastiques solides sont couramment utilisées.
L'hexachlorobenzène est chauffé à 360°C sur des substrats de feuilles de cuivre pour se décomposer et former du graphène monocouche.
Les déchets de plastique solide sont pyrolysés à haute température (jusqu'à 500°C) et déposés comme source de carbone.
Ces précurseurs solides se décomposent à des températures plus basses, ce qui les rend adaptés aux procédés CVD à pression atmosphérique.
2. Précurseurs liquides
Les sources de carbone liquides, telles que l'hexane, sont évaporées et introduites dans le réacteur CVD à l'aide de bulleurs.
La concentration de la vapeur est contrôlée en faisant barboter du gaz inerte dans le liquide.
Toutefois, le contrôle des précurseurs liquides peut s'avérer difficile, ce qui limite leur utilisation dans la synthèse du graphène par CVD.
3. Précurseurs gazeux
Les précurseurs gazeux sont les plus utilisés dans les techniques CVD pour la synthèse du graphène.
Les précurseurs gazeux courants comprennent le méthane (CH4), l'acétylène et l'éthylène.
Ces gaz sont introduits dans la chambre de réaction par l'intermédiaire d'un système de distribution de gaz.
La décomposition de ces gaz à haute température sur des substrats métalliques conduit à la formation de couches de graphène.
La présence d'autres composants tels que l'oxygène et l'hydrogène peut avoir un impact significatif sur le dépôt et la croissance du graphène, en affectant la morphologie et la taille des grains de graphène.
Dans le processus CVD, ces précurseurs subissent une pyrolyse pour former des atomes de carbone dissociés, qui s'assemblent ensuite pour former la structure du graphène à la surface des substrats métalliques.
Le choix du précurseur et les conditions dans lesquelles il est traité (telles que la température et la pression) sont des facteurs critiques qui influencent la qualité et les propriétés du graphène obtenu.
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