Crescimento de grafeno puro e dopado com nitrogênio por CVD

Desde sua descoberta em 2004, o grafeno tem sido um candidato promissor na substituição do silício no futuro da microeletrônica. Ele consiste em uma única camada de carbono com espessura atômica e hibridização sp2, que gera a rede hexagonal do tipo favo de mel (honeycomb) e um orbital π, que é responsável por suas propriedades eletrônicas peculiares [1]. Suas propriedades elétricas são muito sensíveis às mudanças estruturais, como por exemplo a dopagem e defeitos na rede. Inspirados por sua aplicação eletrônica, nós escolhemos produzir grafeno dopado com nitrogênio (N-grafeno) visando alterar suas propriedades eletrônicas uma vez que a substituição de um átomo de carbono por um de nitrogênio em sua rede altera a sua estrutura criando um gap de energia, diferença de energia entre as bandas de valência e condução [2]. Vários métodos foram utilizados para produzir N-grafeno e o mais utilizado é a deposição química por vapor (CVD) usando gás metano (CH4) e amônia (NH3) [3]. Nesse trabalho, nós produzimos N-grafeno usando acetonitrila (C2H3N) como precursor líquido no CVD. Além disso, nós produzimos grafeno puro por CVD usando metano ou etanol como precursores. Também desenvolvemos um método de transferência do grafeno para um substrato arbitrário. Para caracterizar as amostras produzidas, nós utilizamos alguns métodos como a espectroscopia Raman e a espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X (XPS). A espectroscopia Raman nos dá informação estrutural e eletrônica [4] e o XPS nos dá uma análise química da amostra. Essas técnicas são muito utilizadas pois não destroem as amostras e nos permitem determinar a qualidade do grafeno produzido, de modo que o nitrogênio está ligado na rede do grafeno e sua concentração na amostra. Os nossos resultados de XPS revelam os ambientes químicos nos quais o nitrogênio é incorporado e as modificações estruturais decorrente dessa incorporação, como mostram os resultados de Raman.