El mejor sustrato para el grafeno depende de la aplicación específica y del método de producción del grafeno.El cobre, el cobalto y el níquel son sustratos altamente cualificados que suelen utilizarse en la deposición química en fase vapor (CVD) para producir películas de grafeno de una o varias capas.El cobre, en particular, es el material preferido por su capacidad para producir grafeno de gran superficie y alta calidad.Para el crecimiento epitaxial, los sustratos Ge(110) y Cu(111) son adecuados porque se adaptan bien a la red de grafeno y permiten el crecimiento de múltiples granos de grafeno con la misma orientación.Además, el nitruro de boro hexagonal (h-BN) y el dióxido de silicio (Si/SiO2) se utilizan para aplicaciones como los transistores de efecto de campo.En última instancia, la elección del sustrato debe estar en consonancia con las propiedades deseadas del grafeno y el método de producción específico.
Explicación de los puntos clave:
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Cobre, cobalto y níquel como sustratos de CVD:
- Estos metales se utilizan ampliamente en CVD para la producción de grafeno debido a su capacidad para facilitar el crecimiento de películas de grafeno tanto monocapa como multicapa.
- El cobre es especialmente popular porque permite la producción de grafeno de gran superficie y alta calidad, lo que lo convierte en la opción preferida para muchas aplicaciones.
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Crecimiento epitaxial en Ge(110) y Cu(111):
- Los sustratos de Ge(110) y Cu(111) son ideales para el crecimiento epitaxial del grafeno porque sus estructuras reticulares coinciden bien con las del grafeno.
- Esta coincidencia permite el crecimiento de múltiples granos de grafeno con la misma orientación, lo que es crucial para producir películas de grafeno uniformes y de alta calidad.
- Los últimos avances han hecho posible preparar láminas monocristalinas de Cu(111) de gran superficie, superando las limitaciones anteriores en cuanto a disponibilidad de sustratos.
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Sustratos para aplicaciones específicas:
- Para los transistores de efecto de campo se suelen utilizar sustratos como el nitruro de boro hexagonal (h-BN) y el dióxido de silicio (Si/SiO2).
- Estos sustratos ofrecen las propiedades necesarias para las aplicaciones electrónicas, como alta movilidad de portadores y baja dispersión interfacial.
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Fuentes de carbono para la producción de grafeno:
- El gas metano es la fuente de carbono más popular para la producción de grafeno debido a su eficiencia y facilidad de uso.
- El asfalto de petróleo es una alternativa menos popular pero barata, aunque es más difícil trabajar con él.
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Criterios de selección del sustrato:
- La elección del sustrato debe basarse en los requisitos específicos de la aplicación del grafeno, como las propiedades eléctricas, la resistencia mecánica y la conductividad térmica deseadas.
- El método de producción (por ejemplo, CVD, crecimiento epitaxial) también desempeña un papel importante a la hora de determinar el sustrato más adecuado.
Teniendo en cuenta estos factores, uno puede seleccionar el mejor sustrato para la producción de grafeno adaptado a sus necesidades y aplicaciones específicas.
Tabla resumen:
| Sustrato | Características principales | Aplicaciones |
|---|---|---|
| Cobre | Produce grafeno de gran superficie y alta calidad; muy utilizado en CVD. | Producción general de grafeno |
| Cobalto/Níquel | Facilita el crecimiento de grafeno monocapa y multicapa en CVD. | Películas de grafeno multicapa |
| Ge(110)/Cu(111) | La red coincide con el grafeno; permite una orientación uniforme de los granos. | Crecimiento epitaxial |
| h-BN/Si/SiO2 | Alta movilidad de portadores, baja dispersión interfacial. | Transistores de efecto de campo |
| Gas metano | Fuente de carbono eficaz y fácil de usar para la producción de grafeno. | Síntesis de grafeno por CVD |
| Asfalto de petróleo | Barato pero difícil de trabajar. | Fuente alternativa de carbono |
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