グラフェンの作製法は、「トップダウン法」と「ボトムアップ法」の2種類に大別できる。
トップダウン法」はグラファイトの剥離を伴う。
ボトムアップ法」では、主に化学気相成長法(CVD)によって、気体炭素源からグラフェンを成長させる。
主な4つの方法
1.トップダウン法
トップダウン法では、主にグラファイトを機械的または化学的に剥離してグラフェン層を分離する。
この方法は、グラフェンパウダーやナノ粒子の製造によく用いられる。
これらの製品は、エネルギー貯蔵、ポリマー複合材料、コーティング、熱管理などの用途に広く使用されている。
トップダウン」アプローチは、その単純さと、さまざまな媒体に容易に分散できる粉末状のグラフェンを製造できる点で有利である。
2.ボトムアップ法
ボトムアップ法」、特にCVD法は、高品質のグラフェンを製造するための最も一般的で工業的な技術である。
CVD法では、金属基板上で炭素含有ガスを高温で分解し、その後冷却することによって、炭素原子が表面にグラフェン層を形成する。
この方法は、エレクトロニクス分野での応用に不可欠な、大面積で均一なグラフェン膜を作ることができる。
CVDプロセスでは、生成されるグラフェンの品質を確保するために、ガス量、圧力、温度、時間などのパラメーターを注意深く制御する必要がある。
銅箔の使用やロール・ツー・ロール(R2R)プロセスなど、最近のCVDの進歩により、実質的に長さが無制限で幅が限定されたグラフェン膜の大量生産が可能になり、大規模な工業用途に適している。
3.炭化ケイ素(SiC)の昇華
SiCの昇華は、SiCを高温に加熱してシリコンを除去し、グラフェン層を残す高コストの方法である。
4.機械的剥離
機械的剥離は、GeimとNovoselovによって実証されたことで有名であるが、拡張性に限界があるため、主に基礎研究や研究に用いられている。
まとめると、グラフェンの調製にはさまざまな方法があり、それぞれに利点と限界がある。
どの方法を選択するかは、希望する用途と必要な生産規模によって決まる。
CVD法は、特にエレクトロニクス用途において、高品質グラフェンの大量生産に最も有望な方法である。
トップダウン」法は、粉末またはナノ粒子状のグラフェンを必要とする用途に適している。
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