グラフェンの合成プロセスには、主に化学気相成長法（CVD）が用いられる。
この方法は、さまざまな基板、特にニッケルや銅などの遷移金属上に高品質のグラフェン膜を成長させる。
CVD法は、工業用途に適した大面積で均一なグラフェン膜を製造できることから好まれている。
グラフェンの合成プロセスとは？5つの主要ステップ
1.触媒と基板
プロセスは、通常銅かニッケルを基材とする触媒から始まる。
これらの金属が選ばれる理由は、析出プロセスにおいて炭素原子と相互作用する能力があるからである。
例えば、銅は炭素の溶解度が低いため、表面吸着による単層グラフェンの形成が可能である。
ニッケルは炭素溶解度が高く、炭素原子の拡散と偏析を促進する。
2.キャリアガスと原料
触媒は、水素やアルゴンなどのキャリアガスと、メタンなどのフィード材料にさらされる。
これらのガスは反応室に導入され、高温で分解して炭素原子を放出する。
3.成長条件
反応の温度、圧力、時間は、グラフェン膜の品質と均一性を確保するために正確に制御されなければならない重要なパラメーターである。
分解したメタンの炭素原子は金属基板に拡散し、冷却過程でグラフェンとして析出する。
4.冷却と移動
成長段階の後、システムは冷却され、金属表面にグラフェンが形成される。
その後、繊細な膜の汚染や損傷を防ぐ方法を用いて、グラフェンを目的の基板に転写する。
5.産業応用
CVD法、特に銅箔を用いる方法は、グラフェン膜の大量生産用に工業化されている。
バッチ・ツー・バッチ（B2B）やロール・ツー・ロール（R2R）のような技術は、スループットを最適化し、大きな幅と長さのグラフェン膜を実現するために開発された。
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