그래핀의 화학 기상 증착(CVD) 합성에서는 전구체의 선택이 매우 중요합니다. 이러한 전구체는 금속 기판 위에 그래핀 층을 형성하는 분해 공정에 필수적입니다.
그래핀의 CVD 합성에 사용되는 3가지 주요 전구체 유형
1. 고체 전구체
헥사클로로벤젠과 폐고체 플라스틱과 같은 고체 탄소 공급원이 일반적으로 사용됩니다.
헥사클로로벤젠은 구리 호일 기판에서 360°C로 가열하여 단층 그래핀을 분해하고 형성합니다.
폐고체 플라스틱은 고온(최대 500°C)에서 열분해한 다음 탄소원으로 증착합니다.
이러한 고체 전구체는 더 낮은 온도에서 분해가 가능하므로 대기압 CVD 공정에 적합합니다.
2. 액체 전구체
헥산과 같은 액체 탄소 공급원은 버블러를 사용하여 증발되어 CVD 반응기로 유입됩니다.
증기의 농도는 액체를 통해 불활성 가스를 버블링하여 제어합니다.
그러나 액체 전구체를 제어하는 것은 까다로울 수 있어 그래핀의 CVD 합성에 널리 사용되는 데 제한이 있습니다.
3. 기체 전구체
기체 전구체는 그래핀 합성을 위한 CVD 기술에서 가장 광범위하게 사용됩니다.
일반적인 기체 전구체에는 메탄(CH4), 아세틸렌 및 에틸렌이 포함됩니다.
이러한 가스는 가스 전달 시스템을 통해 반응 챔버로 도입됩니다.
이러한 가스가 금속 기판에서 고온으로 분해되면 그래핀 층이 형성됩니다.
산소 및 수소와 같은 다른 성분의 존재는 그래핀의 증착과 성장에 큰 영향을 미쳐 그래핀 입자의 형태와 크기에 영향을 줄 수 있습니다.
CVD 공정에서 이러한 전구체는 열분해를 거쳐 분리된 탄소 원자를 형성한 다음 금속 기판 표면의 그래핀 구조로 조립됩니다.
전구체의 선택과 처리 조건(예: 온도 및 압력)은 결과물인 그래핀의 품질과 특성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다.
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