Использование графена в электронных устройствах обретает все более конкретные очертания. Однако остается проблема снижения стоимости производства слоев графена крупных размеров. Привычные методы химического осаждения, даже не принимая во внимание высокую стоимость в промышленном производстве, имеют существенные недостатки – невозможность переноса слоев графена размером более нескольких сантиметров и неоднородную температуру в CVD-реакторе.
Свое решение данной проблемы предложил коллектив корейских ученых (рис.1). Подложка SiO2/Si , с нанесенным на нее слоем никеля или меди, нагревается в кварцевой трубке при температуре 1000 0С при повышенном давлении и при пропускании смеси инертного газа и метана. Спустя пять минут образец быстро охлаждается до комнатной температуры. Число слоев графена, полученных таким образом, варьируются от 3 до 8 в зависимости от продолжительности реакции и скорости охлаждения. Затем к поверхности графена прикрепляется слой полидиметилсилоксана. После этого, система погружается в воду для отделения от кремниевой подложки... Теперь слой графена готов для переноса на любую необходимую подложку. После того, как графен перенесен на подходящую подложку, методами литографии и реактивного ионного травления графен структурируется для применения в различных устройствах (рис.2). Необходимо отметить, что при использовании медных слоев удается получить в основном моно- и двухслойные слои графена, а в случае никелевых слоев образуется преимущественно многослойный графен (рис.3). Поверхностное сопротивление пленки графена с 95% прозрачностью равно 510 Ом/ед2, а для 80% 280 Ом/ед2.
Чтобы продемонстрировать потенциал предложенного учеными метода, исследователи изготовили массив полевых транзисторов (16200 транзисторов) на 3-дюймовой подложке SiO2/Si, используя слои графена как материал дорожек (рис.4). Дырочная и электронная подвижность изготовленного устройства составляет 1100 и 550 см2/(В с) при напряжении сток-исток -0.75В. Среди 1600 транзисторов в массиве выбранных случайным образом 90% транзисторов стабильно функционирует. Исследователи предполагают, что относительно низкая подвижность носителей и отказ части транзисторов в основном связаны с дефектами пленок графена в процессе их синтеза и переноса на подложку.
Кроме того, полученные графеновые пленки могут использоваться в качествее тензодатчиков (рис.5). Для этого использовался графеновый электрод с краевой структурой типа "зигзаг" толщиной 300 мкм и проводящими дорожками длиной 140 мм. При увеличении механического напряжения до 1% сопротивление увеличивает от 492 до 522 кОм. Чувствительность такого тензорезистора значительно лучше, чем у привычных тензорезисторов, изготовленных из металлических сплавов.
