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Descripción del producto/tecnología que integra grafeno
El CSIC ha desarrollado un nuevo método para la síntesis directa de películas de grafeno sobre sustratos aislantes, evitando la transferencia del grafeno desde un sustrato catalizador, generalmente cobre, a sustratos de interés práctico, como el silicio o el vidrio. Es un método fácilmente escalable que permite aplicar el propio grafeno como film sobre un sustrato para múltiples aplicaciones.
Actualmente, el grafeno cristalino y policristalino de alta calidad está siendo obtenido mediante técnicas de deposición química en fase de vapor (CVD) sobre cobre, con buenos resultados para muchas aplicaciones. Pero este método precisa un posterior proceso de transferencia del grafeno a sustratos funcionales, lo que encarece el proceso al tener que eliminar la capa metálica y además de ser poco reproducible, requiere gran consumo energético (temperaturas de 1000 °C).
En la presente tecnología se obtienen películas de grafeno sin la intervención de sustrato catalizador. Se utiliza la técnica de deposición química en fase de vapor asistida por plasma (r-ECR-CVD), directamente sobre el sustrato a temperaturas menores de 700 °C durante todo el proceso. El método es fácilmente escalable, evita la transferencia del grafeno, y permite aplicar el propio grafeno como film de un sustrato.
Por ejemplo, en la superficie de un vidrio, el tamaño de grano del grafeno resultante puede controlarse en el rango de 10-400 nm para cristales aislados y es mayor de 500 nm para películas continuas. El material obtenido tiene una conductividad media (900 Ω·sq-1) y una elevada transparencia (>92%).
Tiene aplicaciones en numerosas áreas, desde las ventanas inteligentes, lunetas térmicas, la incorporación de grafeno a la electrónica basada en silicio, recubrimientos funcionales con características como hidrofobicidad, antireflejantes, actividad antibacteriana, resistencia a la corrosión. También aplicaciones en sensores químicos y en nanoelectrónica.
- No precisa uso de catalizador metálico evitando los daños y costes del proceso de transferencia de grafeno.
- Se obtienen filmes de grafeno directamente sobre diferentes sustratos como vidrio, otros dieléctricos, metálicos, semiconductores…
- Tiene un menor consumo energético con temperaturas inferiores a 700 °C
- Método fácilmente escalable y reproducible
Se quiere evitar la trasferencia de grafeno desde el catalizador y las altas temperaturas que limitan el crecimiento directo en muchos sustratos utilizados en las aplicaciones.
Indicadores
El tamaño de grano del grafeno resultante puede controlarse en el rango de 10 to 400 nm para cristales aislados y es mayor de 500 nm para películas continuas. El material obtenido tiene una conductividad media ( 900 Ω·sq-1) y una elevada transparencia (>92%).
Figura 1: Esta imagen de microscopía de fuerzas atómicas (AFM) muestra los cristales de grafeno crecidos sobre una superficie de vidrio, en un momento del proceso de crecimiento previo a que el film cubra completamente la superficie.
- Graphene Flagship Program: Graphene based revolution for ICT and beyond
- Patent application: «Deposition of graphene layers by electron cyclotron resonance plasma-assisted chemical vapour deposition“. PCT1641.1084, R. Muñoz, C. Gómez- Aleixandre, M. García-Hernández, 2015.
- R. Muñoz, C. Munuera, J. I. Martínez, J. Azpeitia, C. Gómez-Aleixandre, M. García-Hernández, 2D Mat. 2017, 4, 015009.
