Método sencillo y económico para delaminar y aislar capas de grafeno

Investigadores del CSIC y del laboratorio de investigación biomédica CIBER-BBN (España) han desarrollado un procedimiento sencillo para aislar el grafeno altamente cristalino. El método permite transferir el grafeno del sustrato en el que se ha hecho crecer, a cualquier otro sustrato, como un dieléctrico para aplicaciones de dispositivos electrónicos.

Actualmente, los procesos de síntesis preferidos para la obtención de grafeno altamente cristalino  son el grafeno de deposición química (CVD) y el grafeno epitaxial sobre carburo de silicio (EG-SiC).

En el primero, el CVD, el grafeno se forma sobre por deposición química de vapor sobre una superfície de metal. Después se requiere un paso adicional para eliminar el metal subyacente y transferir el grafeno a sustratos funcionales. Este paso, destinado a destruir el sustrato metálico (llamado por ello metal de 'sacrificio'), requiere el uso de una solución basada en FeCl3, que es corrosiva y contaminante.

Por otra parte, el método GE-SiC hace que el grafeno crezca sobre un sustrato semiconductor o semi aislante, evitando así las desventajas de la destrucción del sustrato metálico. Sin embargo, utiliza carburo de silicio (SiC) como sustrato, que es un material mucho más caro.

Estructura de grafeno. (Foto: CSIC)

En cualquier caso, la exfoliación y la transferencia de grafeno de un sustrato a otro es un paso crítico y delicado. Hasta ahora, ningún método ha conseguido convertir este paso en un proceso robusto, lo que está retrasando la industrialización y comercialización de dispositivos electrónicos con grafeno.

Investigadores del Instituto de Microelectrónica de Barcelona - Centro Nacional de Microelectrónica (IMB-CNM) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la laboratorio de investigación biomédica CIBER-BBN, ha desarrollado recientemente un procedimiento nuevo y sencillo para aislar el grafeno altamente cristalino.

El método se basa en el uso del método EG que usa como sustrato obleas de carburo de silicio dopadas, que son más baratas que las obleas SiC semi-aislantes que a menudo se requieren, y permite transferir posteriormente el grafeno a cualquier otro sustrato, como un dieléctrico para dispositivos electrónicos aplicaciones.

Tras varias pruebas exitosas, el método muestra un buen rendimiento y reproducibilidad. Como ventaja principal, se trata de un proceso de transferencia versátil y sencillo (es un solo paso para aislar el grafeno), y es fácilmente escalable, rápido y modular. La síntesis es asequible y escalable.

Además, preserva la integridad del grafeno de alta calidad, la orientación y tamaño del cristal. No se necesitan adhesivos ni tracción mecánica para films metálicos. Es respetuoso con el medio ambiente, ya que la delaminación no requiere productos químicos corrosivos o materiales de sacrificio. Además, las obleas dopadas de SiC se pueden reutilizar después de la exfoliación.

Ahora, los científicos buscan fabricantes para colaborar en desarrollos posteriores, como por ejemplo, en la escalabilidad del proceso o para explotar los conocimientos existentes mediante un acuerdo de licencia de patente. (Fuente: CSIC)