Questa è un'immagine al microscopio ottico di una pellicola di rame per lo più distrutta durante la crescita del grafene. Quello che era un film continuo di rame si è scomposto in aree grigie di nudo zaffiro, anelli e macchie irregolari di rame che appaiono in un arcobaleno di colori a causa dell'ossidazione, e piccole isole di grafene a forma di stella, che appaiono brillanti perché il grafene protegge il rame dall'ossidazione. Credito:David L. Miller, NIST
Per gli addetti ai lavori, il grafene è un grosso affare certificato. Il materiale a base di carbonio spesso un atomo suscita descrizioni rapsodiche come il più forte, materiale più sottile conosciuto. è anche leggero, flessibile, e in grado di condurre elettricità così come il rame. L'elettronica basata sul grafene promette progressi come velocità di Internet più elevate, celle solari più economiche, nuovi sensori, tute spaziali filate da filato di grafene, e altro ancora.
Ora un gruppo di ricerca presso il National Institute of Standards and Technology (NIST) di Boulder, col., può aiutare ad avvicinare la promessa del grafene alla realtà. Durante la ricerca di una piattaforma di crescita ideale per il materiale, i ricercatori hanno sviluppato una nuova ricetta promettente per un substrato di grafene:una sottile pellicola di rame con massicci grani cristallini. I risultati del team appaiono nel diario I progressi dell'AIP .
Il vantaggio chiave è la dimensione dei grani del substrato di rame. I grani grandi hanno una dimensione di diversi centimetri - lunkers secondo gli standard della microelettronica - ma la loro mole relativa consente loro di sopravvivere alle alte temperature necessarie per la crescita del grafene, ha spiegato il ricercatore del NIST Mark Keller.
L'incapacità della maggior parte dei film di rame di sopravvivere a questa fase di crescita del grafene "è stato un problema che ha impedito la produzione su scala di wafer di dispositivi al grafene, " ha detto Keller.
I film sottili sono un componente essenziale di molti dispositivi elettronici, ottico, e tecnologie mediche, ma i grani in questi film sono tipicamente più piccoli di un micrometro. Per fabbricare la nuova superficie in rame, i cui grani sono circa 10, 000 volte più grande, i ricercatori hanno escogitato un processo in due fasi.
Primo, depositarono il rame su un wafer di zaffiro tenuto leggermente al di sopra della temperatura ambiente. Secondo, hanno aggiunto la fase trasformativa della ricottura, o trattamento termico, il film a una temperatura molto più alta, vicino al punto di fusione del rame. Per dimostrare la fattibilità del loro film a grana gigante, i ricercatori hanno coltivato con successo grani di grafene di 0,2 millimetri di diametro sulla nuova superficie di rame.
