CVD 그래핀의 메커니즘은 용해와 분리라는 두 단계의 과정을 거칩니다.
CVD 그래핀의 메커니즘은 무엇인가요? 5가지 주요 단계 설명
1. 용해
첫 번째 단계에서는 탄소 원자를 니켈, 구리, 백금 또는 이리듐과 같은 전이 금속 촉매에 희석하거나 통합합니다.
이 과정을 용해라고 합니다.
탄소 원자는 기판 내의 높은 온도에 의해 금속 기판으로 확산됩니다.
온도가 높을수록 확산 과정이 더 빠르게 진행됩니다.
탄소 원자가 두꺼운 금속 필름에서 포화 상태에 도달하려면 추가 시간이 필요하기 때문에 시간도 중요한 역할을 합니다.
2. 분리
분리라고 하는 두 번째 단계에서는 탄소 원자가 빠르게 냉각되어 금속 기판에서 분리되어 그래핀 층을 형성합니다.
이러한 급속 냉각은 온도를 낮추거나 냉각제를 사용하여 달성할 수 있습니다.
금속 기판으로 확산된 탄소 종은 서로 반응하여 작은 탄소 클러스터를 형성합니다.
이러한 클러스터가 임계 크기를 초과하면 그래핀 결정이 핵을 형성하고 촉매 표면에서 성장합니다.
3. 탄소 함유 기체 증착
CVD 그래핀 공정은 가열된 반응 챔버 내의 금속 표면에 탄소 함유 가스를 증착하는 과정을 포함합니다.
금속 촉매는 탄소 종의 분해를 위한 촉매와 그래핀 격자의 핵 형성을 위한 표면 역할을 모두 수행합니다.
4. 임계 조건 모니터링
그래핀의 성공적인 성장을 위해서는 온도, 압력, 시간 및 기타 조건을 주의 깊게 모니터링해야 합니다.
5. 그래핀 결정의 형성
메탄과 같은 탄소 전구체는 구리 같은 금속 촉매 표면에서 탄소 클러스터의 분해와 형성을 통해 그래핀으로 전환됩니다.
CVD 반응은 일반적으로 약 1000°C의 고온에서 발생합니다.
탄소 클러스터가 임계 크기를 초과하면 그래핀 결정이 핵을 형성하고 성장하여 단일 원자 두께의 탄소 원자 층을 형성합니다.
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