Neue elektronische Geräte wie Touchscreens, flexible Displays, druckbare Elektronik, Photovoltaik oder Solid-State Beleuchtungen haben zu einem schnellen Anstieg des Marktwachstums flexibler, transparenter elektrischer Leiter geführt. Dass ITO (Indiumzinn Oxid) schon lange keine Lösung mehr ist, wissen unsere Leser bereits. Auch, dass die Nachfrage nach Graphen als ITO-Ersatzstoff in den letzten Jahren stark angestiegen ist. Denn die jüngsten Fortschritte in der Synthese und Charakterisierung von Graphen zeigen, dass es für viele elektronische Anwendungen als transparenter Leiter interessant ist.
Graphen Herstellungsmethoden
Weil sich Graphen eben als brauchbar in diesem Bereich erwiesen hat, werden auch immer mehr skalierbare Möglichkeiten einer qualitativ hochwertigen und gleichzeitig günstigen Herstellungsmethode gesucht. Die nachfolgende Tabelle listet die bisher wichtigsten Syntheseverfahren für Graphen auf.
| Synthesemethode | Prinzip |
|---|---|
| Mechanisches Exfolieren | Mit Hilfe einer Klebefolie Abzug der obersten Schicht eines Graphitkristalls und Übertrag auf geeigneten Träger |
| Chemisches Exfolieren | Durch Interkalation geeigneter Reagenzien zwischen einzelnen Schichten eines Graphitkristalls werden mit Hilfe von Ultraschallbehandlung Graphenflocken in Lösung erhalten |
| Reduktion von Graphenoxid | Exfolierung von Graphitoxid in Wasser zu Graphenoxid, gefolgt von chemischer Reduktion zur Entfernung sauerstoffhaltiger Gruppen |
| Epitaktisches Wachstum auf Siliziumcarbid | Thermische Zersetzung eines Siliziumcarbid-Kristalls bei ca. 1000 Grad C. |
| Gehmische Gasphasenabschneidung (CVD) | Katalytische Zersetzung einer gasförmigen Kohlenstoffquelle (z.B. Methan) zu Graphenmonolagen auf metallischem Träger (Cu oder Ni) |
CVD Graphen
Übrigends zählt CVD (englisch: chemical vapour deposition) zu den interessantesten Verfahren der Graphen-Synthese (siehe nachfolgende Tabelle), weil es nahezu perfektes Graphen erzeugt.
| Graphen Material | Elektr. Faktor | Transparenz |
|---|---|---|
| CVD-G | 280 Ω/sq | 80% |
| CVD-G | 350 Ω/sq | 90% |
| CVD-G | 700 Ω/sq | 80% |
Bei dieser Synthesemethode war die resultierende Transparenz bei gleichzeitig geringem elektrischem Widerstand recht hoch (80%).
