Graphene: large area synthesis by Chemical Vapor Deposition
Rossella Giorgi, Nicola Lisi, Theodoros Dikonimos, Mauro Falconieri, Serena Gagliardi, Elena Salernitano, Piero Morales - ENEA, Unità Tecnica Tecnologie dei Materiali, Laboratorio Tecnologia delle Superfici; Luciano Pilloni - ENEA, Unità Tecnica Tecnologie dei Materiali, Laboratorio Chimica e Tecnologia dei Materiali
The synthesis of graphene by Chemical Vapor Deposition (CVD) process is one of the most promising way for device applications since it allows producing large area films on suitable substrates. In this work graphene films of about 1cm2 were grown on copper foil substrates by CVD using hydrogen/methane or hydrogen/argon/ethanol mixtures as gas precursors. The growth processes were performed at 1000 °C, both at atmospheric and low pressures. A system for the fast cooling of the sample was implemented, allowing for a rapid decrease of the sample temperature below 600 °C in few seconds. Samples grown under different conditions were analyzed by SEM, Raman spectroscopy and XPS with the aim to assess their characteristics and to refine the growth process. Under the optimized conditions continuous films consisting of very few graphene layers (<5) were grown and transferred to SiO2/Si substrates after Cu dissolution
Grafene: sintesi su larga area mediante Deposizione Chimica da fase Vapore
Il processo di Deposizione Chimica da fase Vapore (CVD) è uno dei metodi più promettenti per la crescita di film di grafene in vista delle applicazioni in dispositivi, in quanto permette di ottenere campioni di grande area. In questo lavoro viene descritto il processo utilizzato per la sintesi di film di grafene di circa 1 cm2, cresciuti su substrati costituiti da sottili fogli di rame, utilizzando miscele di idrogeno/metano o idrogeno/argon/etanolo come precursori gassosi. Le crescite sono state eseguite a 1000 °C variando la pressione. Il reattore è dotato di un sistema per il raffreddamento rapido dei campioni, basato sull’estrazione del campione dalla zona calda del forno, che permette di ridurre in pochi secondi la temperatura sotto i 600 °C. I campioni cresciuti variando i parametri di processo sono stati analizzati con diverse tecniche di caratterizzazione: SEM, Spettroscopia Raman e XPS. I film cresciuti nelle condizioni ottimali, trasferiti successivamente su substrati di SiO2/Si dopo la dissoluzione del Cu, risultano continui sull’intera area e costituiti da pochissimi (<5) strati di grafene