Tutkijat hyödynsivät lämmön lähteenä halogeenilamppuja yleisesti käytetyn resistiivisen lämpövastuksen sijasta. Tämä mahdollistaa tuotantoprosessin kokonaiskeston merkittävän lyhentämisen: kun lämpömassa on minimoitu, saavutetaan erityisen nopeat kuumennus- ja jäähdytysvaiheet. Menetelmän kustannustehokkuutta lisää se, että valmistuspinta-alan laajentaminen on suoraviivaista, koska prosessi mahdollistaa lämpötilan reaaliaikaisen kontrolloinnin suurilla alueilla. Piiteollisuudessa on jo käytössä menetelmään soveltuva tuotantoautomatiikka tuotantokapasiteetin nostamiseksi.
Grafeenia on hyödynnetty useissa erilaisissa sovelluksissa esimerkiksi herkkänä sensorimateriaalina, lasereiden moodilukituksessa, joustavana ja läpinäkyvänä kontaktina sekä transistoreissa piin sijasta.
 |
|
Taiteellinen näkemys avatusta PTCVD-laitteesta. Kuva: Juha Riikonen. |
Hiiliatomit järjestäytyvät grafeeniksi itsestään kuumalla kuparipinnalla
Kemiallisia kaasufaasipinnoitusmenetelmiä (CVD, chemical vapour deposition) käytetään paljon puolijohdeteollisuudessa monien erilaisten ohutkalvorakenteiden kasvattamiseen. Prosessissa pinnoitettava kappale eli substraatti altistetaan kaasumaiselle lähtöaineelle, joka reagoi substraatin pinnalla muodostaen halutun ohutkalvon.
– CVD on yksi lupaavimmista korkealaatuisen grafeenin valmistusmenetelmistä, koska se mahdollistaa pinta-alaltaan laajojen, vain yhdestä atomikerroksesta koostuvien kalvojen valmistuksen. Kun esimerkiksi käytetään katalyyttinä toimivaa kuparia substraattina ja metaanikaasua hiilen lähtöaineena, noin tuhannen asteen lämpötilassa hiiliatomit järjestyvät itsestään grafeeniksi suoraan kuparin pinnalle, tutkija Juha Riikonen kertoo.
PTCVD-menetelmällä grafeenin valmistus sujui nopeammin kuin perinteisiä CVD-menetelmiä käyttäen, mutta täysin vastaavalla laatutasolla.
Tutkijat julkaisivat aiheesta artikkelin “Photo-thermal chemical vapor deposition of graphene on copper” Carbon-lehdessä.
Tutkimustyö on tehty yhteistyössä VTT:n kanssa.
Katso myös:
Monien mahdollisuuksien ihmeaine grafeeni (Yle aamu-tv 31.1.2013)
Lisätietoa:
Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulun mikro- ja nanotekniikan laitos
tutkija Juha Riikonen
p. +358 50 347 6388
juha.riikonen@aalto.fi
