O Grafeno tem sido estudado há 60 anos, mas só foi desde sua primeira obtenção mediante esfoliação de grafite em 2004 por Novoselov, que obteve grande interesse por parte de pesquisadores, pois tem uma série de notáveis propriedades físicas e químicas que dificilmente são encontradas num mesmo material, o que o torna uma ferramenta de primeira ordem em muitas aplicações de diversos campos. Além disso, sua produção se limita a pequenas folhas, com defeitos e empilhadas formando multicamadas, o qual não permite seu uso em nível industrial. Isso demanda não só que o grafeno seja produzido em grande escala, mas também conservando suas propriedades. O presente trabalho reporta o estudo e estabelecimento de condições para o crescimento de folhas de grafeno, utilizando técnicas de deposição química na fase de vapor a pressão ambiente (APCVD) catalítica, e deposição química na fase vapor assistida por plasma (PECVD), também catalítica, com filmes finos de Níquel e Cobre como metais catalisadores, visto que são as técnicas e metais que tem reportado melhores resultados. Desta forma, esta pesquisa foi encaminhada a um ajuste das variáveis que intervém nas duas técnicas, tais como os gases, seus fluxos e relação entre eles, a temperatura, o tempo de deposição e as espessuras do catalisador. No caso do PECVD, a potência de RF para a geração do plasma e a pressão. Os filmes foram caracterizados por microscopia Raman, que permite ter uma avaliação aproximada do número de camadas e os defeitos presentes no material, e por microscopia eletrônica de varredura (MEV), que permite observar a morfologia das amostras e a possível presença de grafeno, e assim ter certeza da qualidade do grafeno enquanto a continuidade e tamanho das folhas. Além disso, mediante Espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), instrumento associado ao MEV, é possível identificar os elementos presentes na amostra em pontos específicos e sua porcentagem. Estes análises revelaram que o grafeno obtido foi de grande área (1 cm2) com alta cristalinidade e poucos defeitos pontuais. / Graphene has been studied for 60 years, but was only since its first achievement by graphite exfoliation in 2004 by Novoselov that got great interest by researches, because it has remarkable physical and chemical properties which are hardly found in a single material, which makes it a first-order tool for many applications in several fields. Besides that, its production is limited to small sheets with defects and stacked in multilayers, which does not allow its use at industrial level, that requires not only a large scale production of graphene but also conservation of its properties. This work reports the study and find suitable conditions for the growth of graphene sheets, using catalytic atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) and plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) techniques and thin nickel and copper films as catalysts. This choice is based on the fact that both, these techniques and the metals had lead to better reported results. Thus, this research is focused on the adjustment of the parameters that intervene in the two techniques, such as precursor gases, their flows and the relationship among them, temperature, deposition time and the catalyst thickness. In the case of the PECVD, the RF power to generate the plasma and the deposition pressure. The films were characterized by Raman spectroscopy, which allows an approximate evaluation of the number of layers and the defects in the material, and by Scanning Electron Microscopy (SEM), which allows to observe the morphology of the deposited layers, and thus to ensure the quality of the graphene as far as the continuity and size of the sheets are concerned. In addition, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) associated to the SEM instrument was utilized to identify the elements present in particular locations of the sample as well as their percentage. These group of analyses revealed that the obtained graphene achieved areas about 1 cm2 with high crystallinity and low punctual defects.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-08012018-105347 |
| Date | 24 November 2017 |
| Creators | Feria Garnica, Deissy Johanna |
| Contributors | Carreno, Marcelo Nelson Paez, Pereyra, Inês |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Dissertação de Mestrado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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