Graphen ist das neue Wundermaterial für großflächige flexible Elektronik. Besonders hart und belastbar, da es ein chemischer Verwandter von Diamanten, Kohle oder dem Grafit von Bleistiftminen ist - nur besser, denn es leitet extrem gut Elektrizität und Wärme und ist äußerst biegsam. Außerdem ist es mit nur einer Atomschicht eines der dünnsten Materialien im Universum – weniger als einen Millionstel Millimeter dick. Und somit für zahlreiche mögliche Einsatzzwecke geeignet.
Verfahren der chemischen Dampfabscheidung (CVD)
Allerdings fehlt es oft noch an erprobten Herstellungsverfahren für diesen Einsatzzweck. Für die großflächige Synthese von Graphen gibt es jedoch jetzt schon verschiedener Verfahren. Als zukunftsträchtig hat sich die chemische Dampfabscheidung (engl.: Chemical vapour deposition) erwiesen. Das Ausgangsmaterial, Kohlenstoffhaltiges Gas (sog. Precursoren) wird über ein Substrat geleitet und chemisch zerlegt, wobei sich Graphen als Festkörperfilm abscheidet, also eine neue Schicht bildet.
Die sogenannten Precursoren werden meist thermisch zerlegt. Durch Heizen des Substrates. Was jedoch zu der Einschränkung führt, dass es sich um ein Substrat handeln muss, dass der Wärmebelastung stand hält. Allerdings existieren mittlerweile verschiedene Varianten des CVD Verfahrens um diese negativehn Effekte zu verringern.
Gebräuchliche CVD-Methoden
Hier ein kleiner Überblick über die gebräuchlichen CVD Methoden.
- APCVD: Atmospheric Pressure CVD. Hier liegt die typische Arbeitstemperatur bei 400–1300 °C
- LPCVD: Low Pressure CVD. Hier liegt die typische Arbeitstemperatur bei 500–1000 °C
- PECVD: Plasma Enhanced CVD. Hier liegt die typische Arbeitstemperatur bei 200–500 °C
- ALD: Atomic Layer deposition. Ein zyklisches Verfahren, welches aufgrund der verschiedenen Zyklen eine exakte Schichtdicke einfacher macht.
- HFCVD-Verfahren. Hier liegt die typische Arbeitstemperatur bei 150–1100 °C
Die chemische Dampfabscheidung (CVD) ist immer noch der zielführenste Weg zur Erzeugung von Graphen. Dennoch nicht 100 Prozent optimal. Deswegen werden auch weiterhin verschiedene CVD Methoden entwickelt um den Prozess zu verbessern und eine zuverlässige Großserienfertigung zu ermöglichen.
