グラフェンの成長温度は通常、800～1050 °Cである。この温度範囲は、炭素前駆体の分解とグラフェン層の形成を促進するために必要である。
4 主要因の説明
1.触媒に依存する成長メカニズム
銅触媒： 銅は炭素の溶解度が低いため、表面ベースの成長メカニズムになる。この場合、グラフェンは高温、具体的には銅表面の炭化水素分解温度で形成される。このメカニズムでは、炭素前駆体を効果的に分解してグラフェンを形成するために、1000 °C前後の温度が必要となる。
ニッケル触媒： 炭素溶解度の高いニッケルは、表面偏析と沈殿を伴うメカニズムを促進する。炭素は高温でニッケルバルク中に拡散し、冷却過程でグラフェンシートを形成する。このメカニズムに必要な温度もまた高く、炭素の拡散と析出を十分に確保するために、通常約1000℃である。
2.熱分解とCVDプロセス
グラフェン合成の初期段階では、熱分解が行われる。熱分解とは、炭素系物質を熱によって分解することである。このプロセスには通常、非常に高い温度（1000℃以上）が必要である。しかし、金属触媒を使用すれば、必要な反応温度を下げることができる。
化学気相成長法（CVD）では、炭素前駆体が触媒表面に吸着し、分解してさまざまな炭素種が形成される。これらの炭素種は、グラフェン成長のための構成要素である。CVD中の温度は、前駆体の分解速度とグラフェン層の形成に影響するため、非常に重要である。
3.グラフェンの品質に及ぼす温度の影響
温度は反応速度だけでなく、生成するグラフェンの品質にも影響する。高温は反応速度を高めるが、安全上のリスクやエネルギーコストも高くなる。さらに、不要な反応を防ぎ、基板上のグラフェン析出の厚みを均一にするためには、温度を制御する必要がある。
4.環境要因
グラフェンの成長は、周囲の圧力、キャリアガス、チャンバーの材質などの環境要因にも影響される。これらの要因は、グラフェンの核生成と成長に影響を与える可能性があり、特に、油やガスによる汚染がグラフェン形成を促進または阻害する可能性のある低温では、その影響が大きい。
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