En la síntesis de grafeno por deposición química en fase vapor (CVD), la elección de los precursores es crucial. Estos precursores son esenciales para el proceso de descomposición que forma las capas de grafeno sobre sustratos metálicos.
3 tipos clave de precursores utilizados en la síntesis de grafeno por CVD
1. Precursores sólidos
Se suelen utilizar fuentes de carbono sólido como el hexaclorobenceno y los residuos de plástico sólido.
El hexaclorobenceno se calienta a 360°C sobre sustratos de lámina de cobre para descomponerlo y formar grafeno monocapa.
El plástico sólido de desecho se piroliza a altas temperaturas (hasta 500 °C) y luego se deposita como fuente de carbono.
Estos precursores sólidos permiten la descomposición a temperaturas más bajas, lo que los hace adecuados para los procesos de CVD a presión atmosférica.
2. Precursores líquidos
Las fuentes de carbono líquido, como el hexano, se evaporan y se introducen en el reactor CVD mediante burbujeadores.
La concentración del vapor se controla burbujeando gas inerte a través del líquido.
Sin embargo, el control de los precursores líquidos puede resultar complicado, lo que limita su uso generalizado en la síntesis de grafeno por CVD.
3. Precursores gaseosos
Los precursores gaseosos son los más utilizados en las técnicas de CVD para la síntesis de grafeno.
Entre los precursores gaseosos más comunes se encuentran el metano (CH4), el acetileno y el etileno.
Estos gases se introducen en la cámara de reacción a través de un sistema de suministro de gas.
La descomposición de estos gases a altas temperaturas sobre sustratos metálicos da lugar a la formación de capas de grafeno.
La presencia de otros componentes como el oxígeno y el hidrógeno puede influir significativamente en la deposición y el crecimiento del grafeno, afectando a la morfología y el tamaño de los granos de grafeno.
En el proceso de CVD, estos precursores se someten a pirólisis para formar átomos de carbono disociados, que luego se ensamblan en la estructura del grafeno sobre la superficie de sustratos metálicos.
La elección del precursor y las condiciones en las que se procesa (como la temperatura y la presión) son factores críticos que influyen en la calidad y las propiedades del grafeno resultante.
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