Síntese a baixa temperatura de materiais bi-dimensionais de carbono: impacto da simetria do precursor sobre a morfologia dos materiais

• Autor(a) principal: Oliveira, Danilo Franco de
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFJF
• Texto Completo: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/9065
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA; Grafeno; Nanofitas de carbono; Crescimento CVD; Graphene; Carbon Nano-ribbons; Chemical vapor deposition – CVD

Em 2010, quando Geim e Novoselov ganharam o Nobel, mostraram que, dentro da rede do grafeno, os elétrons se comportam como partículas sem massa - férmions de Dirac - podendo se movimentar à velocidade próximas á velocidade da luz dentro deste material. Esta propriedade atraiu a atenção da comunidade científica para a importância desse material. O grafeno é formado por uma rede hexagonal de carbono com hibridização sp2. Com espessura de um átomo, é considerado um material bidimensional. Uma das técnicas de obtenção do grafeno é a deposição química em fase vapor (chemical vapor deposition - CVD), com a qual obtemos grafeno quase que perfeitamente cristalino em monocamada. Este grafeno pode ser utilizado em aplicações na eletrônica orgânica por manter a sua alta mobilidade eletrônica. Uma desvantagem do uso do grafeno para transistores de efeito de campo (FETs) é que eles não podem ser desligados, pois o grafeno é um semicondutor de GAP zero. Um jeito de resolver este problema é a abertura do GAP deste material, controlando o formato e a estrutura de bandas eletrônicas do mesmo. Dois anos depois do Nobel sobre grafeno, surgem os trabalhos que propõem a obtenção do mesmo com precursores líquidos com geometria molecular. De fato, conseguiu-se sintetizar o grafeno a baixas temperaturas, da ordem de centenas de graus Celsius (100~300 °C). Nesses trabalhos, porém, não se obteve uma correlação entre geometria do precursor utilizado com o fato de que há uma possível quebra de simetria na direção de crescimento dos cristais de grafeno. Neste trabalho, o objetivo central é investigar se o formato do precursor líquido utilizado afeta a síntese de grafeno e o formato dos cristalitos de tal forma que possamos controlá-los. Sendo assim, estudamos um mecanismo de síntese de grafeno muito mais simples que os obtidos na literatura, utilizando baixas temperaturas. A técnica CVD pode ser realizada em baixas pressões (Low Pressure CVD - LPCVD), da ordem de 10−2 ou 10−4 torr. Neste trabalho utilizamos pressões de 1 atm (Ambient Pressure CVD - APVCD), que possui a vantagem de ser um processo mais barato que o LPCVD. Além disso, pode-se crescer grafeno a baixas temperaturas com APCVD, o que facilita a fabricação de dispositivos orgânicos, pois a maior parte das moléculas orgânicas são destruídas a temperaturas da ordem de 1050ºC. Através do controle da morfologia do grafeno crescido, esperamos controlar as suas propriedades eletrônicas, ampliando seu uso em dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos.