Esta es una imagen de microscopio óptico de una película de cobre destruida en su mayor parte durante el crecimiento del grafeno. Lo que era una película de cobre continua se ha descompuesto en áreas grises de zafiro desnudo, anillos y parches irregulares de cobre que aparecen en un arco iris de colores debido a la oxidación, y pequeñas islas de grafeno en forma de estrella, que parecen brillantes porque el grafeno protege al cobre de la oxidación. Crédito:David L. Miller, NIST
Para los conocedores de la tecnología, el grafeno es un gran problema certificado. El material a base de carbono de un átomo de espesor provoca descripciones rapsódicas como el más fuerte, material más delgado conocido. También es ligero, flexible, y capaz de conducir tanto la electricidad como el cobre. La electrónica basada en grafeno promete avances como velocidades de Internet más rápidas, células solares más baratas, sensores novedosos, trajes espaciales hechos de hilo de grafeno, y más.
Ahora, un equipo de investigación en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) en Boulder, Colo., puede ayudar a acercar la promesa del grafeno a la realidad. Mientras busca una plataforma de crecimiento ideal para el material, Los investigadores desarrollaron una nueva receta prometedora para un sustrato de grafeno:una película delgada de cobre con granos cristalinos masivos. Los hallazgos del equipo aparecen en la revista. Anticipos de AIP .
El avance clave es el tamaño de grano del sustrato de cobre. Los granos grandes tienen un tamaño de varios centímetros, lunkers según los estándares de la microelectrónica, pero su volumen relativo les permite sobrevivir a las altas temperaturas necesarias para el crecimiento del grafeno. explicó el investigador del NIST Mark Keller.
La incapacidad de la mayoría de las películas de cobre para sobrevivir a esta etapa de crecimiento del grafeno "ha sido un problema que impide la producción a escala de obleas de dispositivos de grafeno". "Dijo Keller.
Las películas delgadas son un componente esencial de muchos dispositivos electrónicos, óptico, y tecnologías médicas, pero los granos en estas películas son típicamente más pequeños que un micrómetro. Para fabricar la nueva superficie de cobre, cuyos granos son alrededor de 10, 000 veces más grande, los investigadores idearon un proceso de dos pasos.
Primero, depositaron cobre sobre una oblea de zafiro mantenida ligeramente por encima de la temperatura ambiente. Segundo, agregaron el paso transformador del recocido, o tratamiento térmico, la película a una temperatura mucho más alta, cerca del punto de fusión del cobre. Para demostrar la viabilidad de su película de grano gigante, Los investigadores cultivaron con éxito granos de grafeno de 0,2 milímetros de diámetro en la nueva superficie de cobre.
