İki boyutlu bir karbon formu olan grafen pek çok uygulama için önemli bir malzeme olmasını sağlayan çok iyi özelliklere sahiptir. Ancak, grafenin üretilmesinde özellikle dokunmatik ekranlar gibi elektronik endüstri için üretilmesinde birçok zorlukla karşılaşılmaktadır. Singapur Ulusal Üniversitesi araştırmacılarının doğayı taklit ederek geliştirdikleri yeni bir yaklaşım ile bu değişebilir.
Böcekler ve ağaç kurbağalarının yapraklara nasıl ayaklarıyla tutunduklarından esinlenerek, Singapurlu araştırmacılar bir silikon wafer üzerine grafenin büyütülmesi ve aktarım adımlarının her ikisine izin veren yeni bir yöntemle ilgili bulgularını Nature dergisinde yayınladılar. Bu teknik optoelektronik modülatörler, transistörler, biyosensörler gibi fotonik ve elektronikte uygulama alanı bulan aygıtlar için grafenin kullanılmasına olanak sağlamaktadır.
Singapur Ulusal Üniversitesi Kimya Bölümü başkanı Profesör Loh Kian Ping liderliğinde silikon üzerine yüksek kaliteli grafenin büyütülmesi ve aktarılmasını geliştirdikleri yöntemle tek bir adımla gerçekleştirdiler. Bu da grafenin yüksek ölçeklerde kullanılmasına dair umut verici bir adım oldu. Günümüzde yarıiletkenlerdeki gibi minimal kusurlar ile grafenin büyütülmesi ve aktarılmasını sağlayan bir teknik yoktu. Bu açıdan baktığımızda, bu çalışmanın önemin farkına varabiliriz.
Singapur Grafen Araştırma Merkezi’nden Dr. Gao Libo bu yöntemde “yüz yüze aktarımı” adını verdikleri süreçte bir bakır katalizör tabakası ile kaplı bir silikon alttaş üzerine grafeni büyüttüklerini ifade ediyor. Büyütmeden sonra, tıpkı böcekler ve ağaç kurbağalarının yapraklara ayakları ile tutunması gibi grafen buna benzer kılcal köprülerün oluşturduğu kabarcıklar tarafından yerinde tutulurken bakır da etch ediliyor (etch etmek, kimyasal bir işlemdir ve kimyasal olarak aşındırılır burada bakır). Bu kılcal köprüler de grafenin silikon yüzeyine eklenmesine yardımcı olur ve böyle bakır katalizörünün kimyasal olarak aşındırılması sırasında grafenin ince tabakalara ayrılması önlenmiş olunur.
Bu yeni teknik silikon waferlar üzerine büyük ölçekli entegre devrelerin fabrikasyonu gibi toplu işlenmiş yarıiletken üretim hatlarında da kullanılma potansiyeline sahiptir.
Neden silikon üzerine grafeni aktarmak bu denli önemli? Çünkü günümüz elektronik dünyası silikon temelli ve bu elektronik endüstriye grafenin tam anlamıyla ayak uydurması için silikonla bir şekilde entegre olmalı. Bunun için de ilk önce geniş ölçek de grafen büyütmenin veya elde etmenin bir yolunun bulunması ardından da silikon temelli elektronik devrelerle entegrasyonunun sağlanması gerekiyor.
Araştırmacıların silikon üzerine geniş çaplı grafenin yüksek verimlilikli üretimini en iyileştirme süreci devam edecektir. Bu yeni yöntem de bu sürece katılan yeni çalışmalardan biri ve bu yöntemin diğer grafen gibi iki boyutlu filmlere uygulanması da bekleniyor.
Gökhan Atmaca, MSc. twitter.com/kuarkatmaca | facebook.com/anadoluca
Kaynak:
http://www.materialstoday.com/carbon/news/bioinspiration-for-growing-graphene
