Графен - в массы

По своим уникальным физическим характеристикам (хорошая электрическая проводимость, оптическая прозрачность, упругость) графен обладает огромным потенциалом для практического применения в самых различных сферах, включая сверхбыстродействующие транзисторы для компьютеров и мобильных устройств, солнечные батареи, экраны дисплеев, «электронные газеты» и пр.

Долгое время все упиралось в отсутствие технологии массового производства графена. Теперь такая технология есть. Она заключается в следующем. Сначала монослой графена наносят на медную фольгу, используя для этой цели химическое осаждение из паровой фазы. Потом, прокатывая фольгу между валиками, покрывают графен полимерной пленкой. Затем медь удаляют электрохимическим травлением и, наконец, переносят графен (опять же путем прокатки) на подложку из полиэтилентерефталата (рис. 1).

Рис. 1. Основные этапы изготовления графеновой пленки

Образцы имеют форму вытянутых прямоугольников с диагональю около 75 см (рис. 2). Никаких принципиальных ограничений на дальнейшее увеличение их размеров нет - были бы под рукой медная фольга соответствующего формата да достаточно вместительная камера для химического осаждения. О высочайшем качестве полученного по такой технологии (см. выше) графена говорит хотя бы факт наблюдения в нем квантового эффекта Холла. Сопротивление монослоя графена составило R » 125 Ом/см, что не намного превышает R пленок In2O3/SnO2(indium-tin oxide, ITO) - промышленного стандарта для прозрачных электродов солнечных батарей и жидко-кристаллических мониторов. Изготовив по той же методике 4-слойный графен (несколько раз повторяя описанную выше процедуру), авторы данной технологии понизили R до » 30 Ом/см - в три раза меньше, чем у ITO при коэффициенте пропускания оптического излучения » 90 % (как и у ITO). При всем при этом графен значительно превосходит ITO по своим механическим характеристикам (прочности и гибкости), да и производство ITO не дешевое.

Рис. 2. Теперь графен можно не только рассматривать в микроскоп, но и подержать в руках

Если учесть чрезвычайно высокую производительность предложенной выше методики, ее сравнительную простоту и возможность быстрого внедрения, то в скором времени можно ожидать замены ITO графеном в очень многих устройствах (рис. 3). Заметим, что изготовленный графен не является монокристаллическим: в нем имеются дефекты упаковки, границы зерен и прочие дефекты структуры. Дальнейшее совершенствование технологии приведет, несомненно, к улучшению качества графена.

Рис. 3. Сенсорный экран из графена