Systematiek voor hoger rendement

Grafeen is een dunne koolstoflaag van 1 atoom dik, die elektrisch goed geleidt en ongevoelig is voor hitte. Daarmee zijn extreem snelle transistoren met een ongewoon laag stroomverbruik te realiseren. Op ‘klassieke’ wafers wordt nog zuiver silicium gebruikt en geen grafeen, omdat de kristallijne structuur van siliciumstaven (ingots) danzij de goed beheerste productietechniek nog onovertroffen is. Maar het proces van Yong P. Chen biedt nu de mogelijkheden om grafeenkristallen in arrays te produceren en daarmee serieproductie binnen handbereik te brengen.

De hexagonale afzonderlijke grafeenkristallen worden vanuit koolstofkernen – zogeheten ‘seeds’ – door Chemical Vapor Deposition aangebracht op een koperfolie in een kamer met methaangas. CVD is een gangbaar proces in de halfgeleidertechnologie. Dit groeien vanuit seeds is uitgevonden door professor Qinkai Yu van de Texas State University.

Momenteel wordt grafeen in de regel als polykristallijne laag opgebouwd, met dienovereenkomstig onregelmatige en stochastisch variërende zones die de elektronenstroom hinderen, vooral bij de overgang naar naastgelegen kristallen. Met de afzonderlijke kristallen wordt het mogelijk om doelgericht reproduceerbare elektronicacomponenten te realiseren. De hexagonale vorm komt overeen met het natuurlijke kristalrooster van grafeen. Daarmee kunnen volgens Yu duizenden, ja zelfs miljoenen afzonderlijke kristallen in een laag worden vervaardigd als het principe door de industrie wordt ingezet voor massaproductie.