Nieuwe methode om de groei van grafeen te observeren met behulp van een standaard elektronenmicroscoop

Onderzoekers van de Universiteit van Surrey hebben een nieuwe methode onthuld waarmee gewone scanning-elektronenmicroscopen in laboratoria in realtime kunnen zien hoe grafeen over een microchipoppervlak groeit.

Deze ontdekking, gepubliceerd in ACS Applied Nano Materials, zou een pad kunnen creëren om de groei van grafeen in productiefabrieken te beheersen en zou kunnen leiden tot de betrouwbare productie van grafeenlagen.

De nieuwe techniek maakt niet alleen gebruik van dure op maat gemaakte systemen, maar produceert niet alleen betrouwbaar grafeenvellen, maar maakt het ook mogelijk om snelwerkende katalysatoren te gebruiken die de groeitijd verkorten van enkele uren tot slechts enkele minuten.

Met behulp van videobeelden heeft het team van Surrey’s Advanced Technology Institute (ATI) laten zien dat grafeen groeit over een ijzerkatalysator, met behulp van een siliciumnitridemembraan dat is geproduceerd in een siliciumchip. Het membraan is slechts enkele tientallen nanometers dun en verwarming en koeling kunnen snel worden geregeld door middel van het moduleren van een elektrisch signaal dat naar de ijzerlaag wordt gestuurd. Dit werkt zowel als katalysator als als elektrische weerstand om de warmte te leveren.

De beeldvorming maakt gebruik van contrast op Fermi-niveau om de dopingniveaus van grafeen te visualiseren. Dit contrastmechanisme kan worden gebruikt om het punt van elektrisch contact tussen aangrenzende grafeenvlokken te identificeren. Deze beeldvorming laat ook zien dat fysiek contact alleen tussen vlokken niet voldoende is om elektronisch contact te vormen, wat suggereert dat extra binding nodig is voordat elektronen van vlok naar vlok kunnen springen.

Professor Ravi Silva, directeur van ATI en hoofd van het Nano-Electronics Center aan de Universiteit van Surrey, zei: “Grafeen, het wondermateriaal van de 21e eeuw, heeft de afgelopen tien jaar veel geschreven over zijn unieke en opmerkelijke eigenschappen. zal op grote schaal worden gebruikt als het vakkundig kan worden gehanteerd en gemakkelijk in toepassingen kan worden geplaatst. Om dit te doen, moeten er routes zijn om grafeen te observeren en het nauwkeurig op apparaten te plaatsen. in de meeste goed uitgeruste laboratoria – wordt geïllustreerd. We hopen dat dit werk veel meer toepassingen en ontdekkingen van grafeen voor praktisch gebruik zal aanmoedigen. “

Dr. Jose Anguita, cleanroommanager bij ATI aan de Universiteit van Surrey, zei: “Omdat we het grafeen dat we produceren in realtime kunnen zien en besturen, zijn we een belangrijke stap dichter bij massale commercialisering en productie van grafeen voor elektronische apparaten. ”