Role of intrinsic carbon in copper and its hydrogen-assisted depletion during growth of graphene by chemical vapor deposition
Grafen büyütmede bakırdaki içsel karbonun ve hidrojen yardımıyla tüketilmesinin rolü
- Tez No: 536227
- Danışmanlar: Assoc. Prof. Dr. İSMET İNÖNÜ KAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Science and Technology, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fitoterapi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Kimyasal buhar biriktirme (KBB) yöntemi ile grafen büyütülmesi çok boyutlu bir süreçtir. Bu nedenle tekrarlanabilir ve en uygun büyütme reçetesinin elde edilebilmesi için süreçte rol alan parametrelerin kapsamlı olarak anlaşılması önemlidir. Bu çalışmada, bakır bünyesinde bulunan içsel karbonun grafen çekirdeklenmesindeki rolü keşfedilmiş ve KBB ile Cu üzerinde grafen büyütmenin sadece yüzeyde gerçekleşen bir süreç olmadığı açıkça ortaya konulmuştur. Bakırın hidrojen atmosferi altında tavlanmasının, hidrojen destekli karbon tüketimi etkisiyle karbonun Cu içerisinden yüzeye difüzyonuna yol açtığını ve bunun grafen kristallerinin çekirdeklenmesi için kritik bir mekanizma olduğunu ortaya koymuş bulunuyoruz. Buna ek olarak, tavlama sırasında karbonun Cu yüzeyine difüzyonunda hidrojenin rolünü de araştırdık. Bu etkileşimin doğrusal bir bir mekanizma olmadığı, ama yoğunluğuna bağlı olarak hidrojenin, karbon atomlarının içeriden yüzeyde birikmesini arttırdığı ya da baskıladığını gösterdik. Bundan yola çıkarak hidrojen altında tavlama esnasında, karbon kaynağı olmaksızın Cu folyö üzerinde grafitsel film büyütmeyi gerçekleştirdik ve daha önemlisi grafen kristallerinin kendiliğinden çekirdeklenmesini gösterdik. Bilgimiz dahilinde, bu tür bir büyütme ilk kez bu çalışmada gösterilmiştir. Bu bulgu, içsel karbonun KBB süreci sırasında grafen çekirdeklenme mekanizmasındaki rolünün aydınlatılmasını sağlayabilir. Ayrıca, bakırdaki içsel karbonun, büyütülmüş grafen katmanlarının altındaki ek katmanların oluşumunu etkileyebileceğini de gösterdik.
Özet (Çeviri)
Growth of graphene on Cu by chemical vapor deposition (CVD) method is a multidimensional process. Therefore, a comprehensive understanding of the parameters involved in this process is essential to achieve a reproducible and optimized growth recipe. In this work, the role of intrinsic carbon in the bulk of Cu on nucleation of graphene is revealed and it is disclosed that CVD growth of graphene on Cu foil is not a pure surface process. We uncovered that hydrogen-assisted carbon depletion (HACD) effect causes carbon content within Cu bulk to diffuse out during annealing under hydrogen atmosphere and is a critical mechanism in the nucleation of graphene crystals. Additionally, we investigated the role of hydrogen on the diffusion of carbon toward the Cu surface during annealing. We showed that this interplay is not a linear mechanism, but depending on its concentration hydrogen either can boost or diminish the surface density of segregated carbon atoms from bulk. From that, we managed not only to grow a graphitic film on Cu foil but also and more importantly, illustrate spontaneous nucleation of graphene crystals during hydrogen annealing in the absence of external carbon precursor. To our knowledge, this is the first time such a growth has been realized. This finding can clarify the role of intrinsic carbon on the nucleation mechanism of graphene in the CVD process. We also showed that intrinsic carbon in Cu can effect the formation of ad-layers under as-grown graphene layer.
Benzer Tezler
- Crafting wooden-framed bioplastic composite panels through a diy materials design approach
Kendin-yap malzeme tasarımı yaklaşımıyla ahşap çerçeveli biyoplastik kompozit panellerin üretimi
DENİZ TÜMERDEM
Doktora
İngilizce
2024
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEMAN FİGEN GÜL
- Membranlarla gaz ayırma
Gas separation by membranes
İSMAİL BÜLBÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
1994
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDOÇ.DR. BİRGÜL TANTEKİN ERSOLMAZ
- Comparison of dna repair kinetics after radio- and particle-therapy in P53 relevant B-cell lymphoma cell models
Radyoterapi ve partikül terapisi ile P53 ilişkili B-hücreli lenfoma hücre modellerinde DNA tamir mekanizması kinetiğinin karşılaştırılması
FATMA PINAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiPROF. DR. İKBAL AGAH İNCE
- Kömürün mineral içeriğinin yanma özelliklerine etkisi
The Effect of mineral matter content of coal on its combustion properties
HANZADE AÇMA
- Sabit yataklı yakma sistemlerinde yanmada kömür neminin emisyonlara etkisinin deneysel incelenmesi
Experimental investigations of effect of moisture on the emissions in fixed bed compustion appliances
NALAN ERDÖL AYDIN