Chương 4: Thực nghiệm
4.4.4. Transfer fraphene:
Graphene (Gr) có nguồn gốc từ graphite (than chì), nó có cấu trúc đơn lớp của graphite. Graphene là những tấm phẳng, đơn lớp hai chiều, trên đó các nguyên tử carbon nối với nhau thành một mạng lưới hình tổ ong (lục giác đều) bằng liên kết sp2, độ dài 0.142nm. Có thể xem graphene như thành phần cơ bản tạo nên các cấu trúc khác nhau của carbon như fullerene, carbon nanotube, graphite. Graphene được hình dung như là một ống nano dàn mỏng, do cùng một nguyên liệu chính là các phân tử carbon. Trong phòng thí nghiệm có thể tạo ra các phiến graphene có đường kính 25µm và dày chỉ 1nm. [16].
Gần đây graphene thu hút rất lớn sự chú ý của các nhà khoa học do tính chất điện và tính chất quang độc đáo của nó. Graphene có độ linh động hạt tại cao, độ dẫn điện lớn, linh hoạt, có độ ổn định nhiệt/hóa mạnh và độ truyền qua cao [ 17-21]. Graphene có công thoát điện tử (~ 4,6 eV) gần với công thoát điện tử của ITO (~ 4,8 eV) nhưng độ linh hoạt cao hơn và giá thành thành rẻ hơn ITO [22]. Do đó, graphene có tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị quang điện tử, chẳng hạn như LED hữu cơ và PMT hữu cơ, trong đó graphene đóng vai trò là vật liệu điện cực trong suốt thay thế cho màng mỏng (ITO) [23].
47
Có nhiều phương pháp để phát triển màng graphene, như lắng đọng hơi hóa học (CVD) trên một lớp kim loại xúc tác ( Ni, Co ) hoặc trên Cu, phương pháp phủ quay và phun lắng đọng. Trong đó, CVD là một phương pháp thành công nhất trong việc tạo ra các tấm graphene chất lượng cao. Tuy nhiên, trong ngành công nghiệp điện tử, màng graphene trên đế cách điện là một cấu hình mong muốn. Do đó, màng graphene tạo bằng phương pháp CVD trên đế kim loại phải được chuyển (transfer) sang đế cách điện (thủy tinh), đây là một bước khó khăn đã và đang được các nhà khoa học tập trung nghiên cứu.
Trong đề tài này chúng tôi sử dụng vật liệu graphene/Cu được chế tạo bằng phương pháp CVD tại phòng thí nghiệm Carbon Nanotube Research thuộc trường đại học Sungkyunkwan – Hàn Quốc. Sau khi tham khảo quy trình transfer graphene lên các đế của các nhóm nghiên cứu khác trên thế giới, chúng tôi đã điều chỉnh một số bước ví dụ khi có sự tác động của nhiệt độ cao hơn nhiệt độ phòng, các tấm graphene khi transfer sẽ dễ dàng bị bong tróc và nhăn, chính vì vậy, chúng tôi đã loại bỏ các bước xử lý nhiệt trong quá trình transfer graphene. Các bước transfer graphene như sau:
Phủ PMMA lên Gr/Cu bằng phương pháp phủ quay với tốc độ 1000r/m trong 60 giây. Sau đó đem sấy trong 15 phút với nhiệt độ là 60oC.
Cho ăn mòn đế đồng bằng dung dịch FeCl3 1.4M vì Cu đứng sau Fe nên muối Fe có thể khử Cu.
Sau khi Cu đã bị ăn mòn hết, rửa PMMA/Gr bằng nước cất khoảng 3 lần
Tiếp theo, chuyển PMMA/Gr lên đế thủy tinh (glass).
Cho ăn mòn PMMA bằng axeton, 2 lần. Sấy Gr/glass khoảng 15 phút trong 60oC.