グラフェン合成は、グラフェンのユニークな特性と潜在的な応用の可能性から、非常に重要な研究分野である。
高品質のグラフェンを大規模に合成する最も有望な方法は、化学気相成長法（CVD）である。
この手法では、基板上にグラフェン膜を成長させるが、多くの場合、ニッケルや銅などの遷移金属を使用する。
このプロセスは、生成されるグラフェンの品質を保証するために、ガス量、圧力、温度、時間などのパラメータによって制御される。
4つの主要技術
1.化学気相成長法（CVD）
CVDは、高品質な膜を大規模に生産できる可能性があることから、グラフェンの合成法として広く用いられている。
このプロセスでは通常、金属基板上でメタンなどの炭素含有ガスを高温で分解する。
例えば、ニッケルを使用する場合、炭素原子は高温で金属中に拡散し、冷却中に表面に析出してグラフェンを形成する。
また、銅基板も一般的に使用されており、特に大規模生産では、2009年にLiらによって実証されている。
銅を使用することで、大面積で均一なグラフェン膜を成長させることができる。
2.最適化とスケーラビリティ
CVD のスケーラビリティを高めるために、さまざまな技術が開発されてきた。
たとえば、バッチ・ツー・バッチ（B2B）プロセスでは、銅箔の積載量を最適化し、不活性スペーサーで積み重ねたり巻き上げたりして生産スループットを向上させる。
この方法では、小さなサイズの反応チャンバーでも、大きな幅と長さのグラフェン膜を作ることができる。
ロール・ツー・ロール（R2R）プロセスでは、さらに高度な自動化が可能であり、後続のR2R搬送プロセスとも互換性があるため、実質的に長さ無制限のグラフェン膜を製造することができる。
3.その他の方法
CVD が最も有望な方法である一方で、グラフェンの製造には、グラファイトの機械的剥離や酸化グラフェンの液相剥離・還元など、他の技術も存在する。
これらの方法にはそれぞれ長所と短所があるが、一般に拡張性が低く、CVD に匹敵する品質のグラフェンは得られない。
4.まとめ
まとめると、化学気相成長法は、その拡張性、高品質グラフェンの生産能力、工業プロセスとの適合性から、グラフェン合成の主要な方法である。
他の方法も存在するが、一般的に効率や大規模生産への拡張性は低い。
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