سنتز گرافن با رسوب شیمیایی بخار
با افزایش استفاده از آن در کاربردهای متعدد، تقاضا برای گرافن به طور پیوسته در طول سال ها افزایش یافته است. این علاقه فزاینده باعث تحقیقات جدید در زمینه روشهای سنتز گرافن شده است که یکی از آنها رسوب شیمیایی بخار است . ببینید چگونه یک تیم تحقیقاتی از مدل سازی برای تجزیه و تحلیل و بهبود مکانیسم رشد گرافن CVD استفاده کردند.
پاسخگویی به تقاضای گرافن
احتمالاً بارها کلمه “گرافن” را در اخبار و اینجا در وبلاگ شنیده اید، معمولاً با اشاره به قابلیت های قدرتمند آن در پیشرفت فناوری در صنایع مختلف. هر روز نیست که ماده ای منحصر به فرد و قدرتمند مانند گرافن از راه می رسد و به جرات می توان گفت که دنیا متوجه آن شده است.
ساختار گرافن تصویر توسط KM Al-Shurman و HA Naseem و از مقاله ای با عنوان ” مکانیسم رشد گرافن CVD در لایه های نازک نیکل ” گرفته شده است.
گرافن یک موضوع مرتبط در ذهن بسیاری از جمله خود ما بوده است. در یک سری از پستهای وبلاگ اخیر ، انقلاب پشت این ماده را برجسته کردیم، از خواص عجیب و غریب و روشهای تولید آن گرفته تا شبیهسازی استفاده از آن در کاربردهای مختلف.
آخرین پست ما در این مجموعه بر تحقیق در مورد “مواد شگفت انگیز” که منجر به کشف تصادفی شیشه دو بعدی شد، تأکید کرد. در حالی که این کشف به خودی خود قابل توجه است، نکته ای که من می خواهم روی آن تمرکز کنم این است که آنها در واقع چگونه گرافن مورد استفاده در تحقیق را رشد دادند – از طریق رسوب شیمیایی بخار (CVD).
علم پشت رسوب بخار شیمیایی
رسوب بخار شیمیایی فرآیند شیمیایی طراحی شده برای ایجاد مواد جامد که عملکرد قوی و بسیار خالص دارند را توصیف می کند. در این روش، مولکول های گاز در یک محفظه واکنش حاوی یک بستر گرم شده ترکیب می شوند. برهمکنش بین گازها و بستر گرم شده باعث می شود که گازها روی سطح زیرلایه واکنش نشان دهند و/یا تجزیه شوند و در نتیجه یک لایه مادی تولید شود.
این روش سنتز به ویژه به دلیل توانایی آن در تولید موادی با کیفیت نسبتاً بالا ارزشمند است. در مقایسه با سایر روش های پوشش، مواد حاصل در رسوب بخار شیمیایی دارای خلوص، سختی و مقاومت بیشتری در برابر هم زدن یا آسیب هستند. مزیت دیگری که در این روش وجود دارد، گستره وسیعی از مواد قابل رسوب گذاری است که یکی از آنها گرافن است.
سنتز گرافن
در میان تکنیکهای سنتز، رسوب شیمیایی بخار در توسعه فیلمهای گرافنی با کیفیت بسیار امیدوارکننده است. این فرآیند شامل رشد لایههای گرافن بر روی انواع مختلف بستر است که از فلزات واسطه استفاده میکنند. یکی از این نمونه ها نیکل (Ni) است. این شامل انتشار اتمهای کربن تجزیه شده به نیکل در دمای بالا و به دنبال آن رسوب اتمهای کربن بر روی سطح نیکل در طول فرآیند خنکسازی است.
به دلیل تعدد شرایط رشد در روش CVD، تولید گرافن تک لایه و حفظ کنترل بر کیفیت فیلم گرافن می تواند بسیار چالش برانگیز باشد. یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه آرکانزاس نیاز به درک بهتر مکانیسم رشد و همچنین شرایط بهینه برای تولید گرافن را تشخیص داد .
درک مکانیسم رشد گرافن CVD
با استفاده از COMSOL Multiphysics، محققان یک مدل سنتز گرافن را برای تجزیه و تحلیل مکانیسم انحلال-رسوب برای رشد گرافن CVD بر روی نیکل ایجاد کردند. در این مطالعه، آنها عوامل مؤثر بر تعداد لایههای گرافن سنتز شده، از جمله زمان رشد و دما، سرعت سرد شدن، حلالیت کربن در نیکل و ضخامت لایه نیکل را تجزیه و تحلیل کردند.
شماتیکی که مکانیسم رشد گرافن CVD روی نیکل را نشان می دهد. تصویر توسط KM Al-Shurman و HA Naseem و از پوستر با عنوان ” مکانیسم رشد گرافن CVD بر روی لایه های نازک نیکل ” گرفته شده است.
در تجزیه و تحلیل انتشار اتمهای کربن، تیم دریافتند که هر چه دمای درون لایه نیکل بیشتر باشد، روند انتشار شتاب بیشتری میگیرد. از نتایج آنها، آنها همچنین به این نتیجه رسیدند که زمان بیشتری برای رسیدن اتمهای کربن به حالت اشباع در فیلم نیکل ضخیمتر مورد نیاز است.
علاوه بر این، محققان با خنک کردن، فوق اشباع را مدل کردند. در فرآیند فوق اشباع، اتم های کربن روی سطح لایه نازک نیکل جدا می شوند. هنگام خنک شدن فیلم از 900 درجه سانتیگراد تا 725 درجه سانتیگراد، 1.7 لایه گرافن روی سطح فیلم به دست آمد. این تعداد لایههای گرافن در مقایسه با دادههای تجربی معقول بود.
نموداری که تعداد لایه های تولید شده را هنگام خنک شدن لایه نیکل از 900 درجه سانتی گراد تا 725 درجه سانتی گراد مشخص می کند. تصویر توسط KM Al-Shurman و HA Naseem و از ارائه با عنوان ” مکانیسم رشد گرافن CVD در لایه های نازک نیکل ” گرفته شده است.
دانلود تحقیق
- مکانیسم رشد گرافن CVD در لایه های نازک نیکل
- لینک دانلود به صورت پارت های 1 گیگابایتی در فایل های ZIP ارائه شده است.
- در صورتی که به هر دلیل موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید به ما اطلاع دهید.
برای مشاهده لینک دانلود لطفا وارد حساب کاربری خود شوید!
وارد شویدپسورد فایل : پسورد ندارد گزارش خرابی لینک
دیدگاهتان را بنویسید