कोरियाई वैज्ञानिकों ने ग्राफीन के उत्पादन के लिए एक क्रांतिकारी तकनीक विकसित की है

हालांकि ग्राफीन में कार्बन होता है जो व्यापक रूप से प्रकृति में वितरित किया जाता है, यह बहुत महंगा है, क्योंकि औद्योगिक पैमाने पर इसके उत्पादन के तरीकों का अभी तक आविष्कार नहीं हुआ है। अपेक्षाकृत सरल, आप केवल सबसे छोटे ग्रेफीन के गुच्छे प्राप्त कर सकते हैं। माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक में आगे उपयोग के लिए उपयुक्त एकल-क्रिस्टल ग्रेफीन की एक बड़ी परत-परत एक अप्राप्य लक्ष्य है।

हालांकि, ऐसा लगता है कि एक सफलता दूर नहीं है। थोड़े महीने पहले, थॉमस वाटसन आईबीएम रिसर्च सेंटर में, उन्होंने सीखा कि ग्राफीन की 10 सेंटीमीटर शीट कैसे प्राप्त करें । और इस साल 3 अप्रैल को, जर्नल साइंस में, सैमसंग इंस्टीट्यूट ऑफ एडवांस्ड टेक्नोलॉजीज और सोंगयुंगवान विश्वविद्यालय (दक्षिण कोरिया) के वैज्ञानिकों के एक संयुक्त अध्ययन के परिणाम प्रकाशित किए गए थे, जो एक आदर्श संरचना के साथ बड़े शीट के उत्पादन के लिए एक और विधि का वर्णन करता है, जो संभवतः बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त है।

बढ़ते ग्राफीन में मुख्य समस्या क्रिस्टल जाली के विभिन्न झुकाव वाले क्षेत्रों की उपस्थिति है, जिसके जोड़ों में दोष बनते हैं। इस समस्या से बचा जा सकता था यदि ग्रेफीन की एक बड़ी शीट को एक एकल क्रिस्टलीकरण केंद्र से उगाया जाता था, लेकिन इसे व्यवहार में लाना बहुत मुश्किल है। कोरियाई वैज्ञानिकों ने ग्राफीन को क्रिस्टलीकृत करने का एक तरीका खोजा है ताकि सभी क्षेत्रों में जो क्रिस्टलीकरण शुरू हुआ, उसी तरह उन्मुख हो और दोषों के बिना एक साथ बढ़े। नई तकनीक का एक प्रमुख तत्व एक विशेष रूप से उपचारित सब्सट्रेट है।


ग्राफीन के अलग-अलग क्षेत्रों को एक शीट (शीर्ष पर - एक आरेख, नीचे - एक माइक्रोस्कोप से चित्र) में फ्यूज किया जाता है

यह एक पारंपरिक सिलिकॉन वेफर है जो माइक्रोचिप्स के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है। यह एकल-क्रिस्टल जर्मेनियम की एक पतली परत के साथ लेपित है, और फिर इसकी सतह को हाइड्रोजन फ्लोराइड (हाइड्रोफ्लोरिक एसिड) के 10% जलीय घोल के साथ इलाज किया जाता है। एसिड जर्मेनियम की सतह पर ऑक्साइड फिल्म को भंग कर देता है और इसके बजाय हाइड्रोजन परमाणुओं की एक परत बनाता है। इस तरह के एक सब्सट्रेट में दो बहुत महत्वपूर्ण गुण हैं।

सबसे पहले, जर्मेनियम क्रिस्टल जाली जमा कार्बन परमाणुओं के लिए एक प्रकार के टेम्पलेट के रूप में कार्य करता है - सभी क्रिस्टलीकरण केंद्र पहचान के रूप में उन्मुख होते हैं, और बाद में आदर्श रूप से एक साथ फ्यूज हो जाते हैं। दूसरे, इसमें ग्राफीन के साथ कम आसंजन होता है - इससे ग्राफीन के अलग-अलग क्षेत्रों के जंक्शनों पर या फिर ग्राफीन और जर्मेनियम के थर्मल विस्तार के गुणांक में अंतर के कारण गठित सिलवटों को चिकना करना आसान हो जाता है। कम आसंजन भी बिना नुकसान पहुंचाए ग्रेफीन शीट को सब्सट्रेट से अलग करना आसान बनाता है। ग्राफीन के उत्पादन के लिए कई अन्य तरीकों में, सब्सट्रेट को भंग करना पड़ता है। यह उत्पादन को लाभहीन बनाता है, क्योंकि पूरी तरह से समान और स्वच्छ सब्सट्रेट बनाना अपने आप में महंगा है।


ए) कार्बन बयान की शुरुआत; बी) ग्राफीन के व्यक्तिगत क्षेत्रों का गठन; सी) क्षेत्रों को एक साथ जुड़े हुए हैं; डी) समाप्त ग्राफीन शीट। ब्लैक कार्बन परमाणु, नारंगी - जर्मेनियम, नीला - हाइड्रोजन।

कार्बन परमाणुओं का स्रोत मीथेन है। सब्सट्रेट पर कार्बन का जमाव 900 - 930 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर और 5 से 120 मिनट की अवधि में लगभग 13% वायुमंडलीय का दबाव होता है। इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी ने ग्राफीन शीट की संरचना में दोषों और अनियमितताओं की अनुपस्थिति की पुष्टि की। वैज्ञानिकों ने इस तरह से ग्राफीन संश्लेषित से एक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर को सफलतापूर्वक बनाया है। सैमसंग लैब के अधिकारियों ने कहा कि विकसित की गई तकनीक "ग्राफीन अनुसंधान के इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण सफलताओं में से एक थी।" उनका मानना ​​है कि इस खोज से इलेक्ट्रॉनिक्स में एक नए युग में ग्राफीन और अशर के औद्योगिक विकास में काफी तेजी आएगी।