Produção de grafeno com poucas camadas a partir de filmes de carbono amorfo sobre substratos isolantes a temperatura ambiente - Hammes, Ingrid (2016)
Os métodos mais utilizados para a produção de grafeno, como a deposição química em fase vapor (CVD, do inglês Chemical Vapor Deposition), necessitam da utilização de um substrato metálico, como Ni ou Cu. A utilização de grafeno em dispositivos semicondutores ou isolantes exige então a transferência do grafeno produzido. Uma alternativa é a obtenção de grafeno diretamente a partir de fontes sólidas de carbono, como filmes finos. O propósito desta tese é estudar a produção de carbono a partir de filmes finos de carbono amorfo por meio de tratamento por irradiação com laser pulsado de alta potência, ou por tratamento térmico em atmosfera inerte. O estudo por irradiação com laser foi feito utilizando lasers de Nd:Yag de 532 e 1064 nm de comprimento de onda, com duração de pulso da ordem de poucos nanosegundos. Os filmes estudados neste processo foram obtidos com espessuras diversas, por deposição por laser pulsado de alvos de grafite, em alto vácuo, sobre substratos de quartzo e vidro. A irradiação resultou no aumento da fração de carbono sp2 e na recristalização de regiões do filme, como evidenciado por espectroscopia Raman, e microscopia eletrônica de transmissão. Em alguns casos foram obtidos materiais com espectros Raman típicos de grafeno de poucas camadas. O estudo de tratamento térmico foi realizado em forno tubular de quartzo com fluxo de Ar, com temperaturas de até 1050°C. Os filmes de carbono amorfo hidrogenado estudados neste processo foram obtidos por meio de Deposição Química em Fase Vapor Assistida por Plasma (PECVD, do inglês Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) em metano, sobre substratos de SiO2/Si e Si. O tratamento térmico de filmes de 10 nm sobre substratos de SiO2/Si resultou em um aumento significativo da fração de C sp2 como mostrado por espectroscopia Raman, mas sem evidenciar recristalização dos mesmos. No caso de filmes depositados sobre Si e tratados a 700°C observou-se por meio de espectroscopia Raman, XPS, MEV e EDS, que o tratamento resultou na difusão do filme de carbono no substrato de Si.