बहुरूपकीय कार्बन तनु फिल्म

अनुसंधान गतिविधियां:

प्रमुख गतिविधि फ़िल्टर किए कैथोडीक वैक्यूम आर्क द्वारा (FCVA) और माइक्रोवेव प्लाज्मा एन्हांस्ड रासायनिक वाष्प जमाव (MWPECVD) तकनीक ग्रैफीन संश्लेषण हैं: अन्य संबंधित कार्य इस प्रकार हैं:

  • फ़िल्टर्ड कैथोडीक वैक्यूम आर्क (FCVA) और माइक्रोवेव प्लाज्मा एन्हांस्ड रासायनिक वाष्प जमाव (MWPECVD) तकनीक द्वारा ग्राफिन संश्लेषण
  • ग्राफिन कैरेक्टराइजेशन और ग्राफिन आधारित डिवाइसीस की खोज की
  • डिपाज़ित (i) अक्रिस्टलीय कार्बन (a-C) फ़िल्मों FCVA तकनीक द्वारा, (ii) a-C एम्बेडेड नैनोक्रस्टलीय साथ संशोधित आर्क आधारित तकनीक से, (iii) बोरान और फॉस्फोरस डोपड माइक्रो और नैनो सिलिकॉन और सिलिकॉन कार्बाइड फ़िल्म FCVA तकनीक द्वारा और (iv) नैनोडायमण्ड और अन्य नैनो कार्बन संरचनाये MWPECVD तकनीक द्वारा
  • हमारे पास FCVA और MWPECVD डीपॉजिसन सुविधाएँ और लक्षण वर्णन फ़ील्ड उत्सर्जन और नैनो इंडेंटेशन मापन से

ताज़ा हाइलाइट्स:

हमने FCVA तकनीक द्वारा अक्रिस्टलीय कार्बन फ़िल्मों का उपयोग करके बहुपरती ग्राफिन और MWPECVD तकनीक द्वारा ग्राफिन ऑक्साइड फ़िल्म एवं वर्तिकल ग्राफिन संश्लेषित की है

(A) FCVA तकनीक द्वारा संश्लेषित ग्राफिन के परिणाम:


रमन स्पेक्ट्रा

ऑप्टिकल छवि

SEM माइक्रोग्राफ

संप्रेषण स्पेक्ट्रा

(B) MWPECVD तकनीक द्वारा संश्लेषित

(i) ग्राफिन ऑक्साइड के परिणाम:

XRD स्पेक्ट्रा

रमन स्पेक्ट्रा

SEM माइक्रोग्राफ

संप्रेषण स्पेक्ट्रा
(ii)ग्राफिन फिल्म के परिणाम:
 
रमन स्पेक्ट्रा

SEM माइक्रोग्राफ
 

टीम:

प्रमुख:

डॉ. ओ एस पंवार, मुख्य वैज्ञानिक                                      ospanwar@nplindia.org                               

वैज्ञानिक एवं तकनीकी स्टाफ:

डॉ. श्रीकुमार चोकालिगम, वरिष्ठ वैज्ञानिक            sreekuc@nplindia.org
श्री जगदीश चंद, वरिष्ठ तकनीकी अधिकारी-II              chaudhjc@nplindia.org

अन्य सहायक स्टाफ:

श्रीमती सुमन भारद्वाज, वरिष्ठ तकनीशियन                     s_bhardwaj@nplindia.org
श्री राम रजन, लैब सहायक

संपर्क:

डॉ. ओ एस पंवार, फोन:011 45609175, 45608648, Email: ospanwar@nplindia.org

प्रमुख सुविधाएं;

(अ) बयान प्रणालियों:

(अ) फिल्टरड कथोडिक वैक्यूम आर्क डिपोजिसन सिस्टम (FCVA)

एक भौतिक वाष्प जमाव सुविधा को "फिल्टरड कैथोडिक वैक्यूम आर्क" (FCVA) कहा जाता है, जो कि कस्टम डिजाइन और राष्ट्रीय भौतिक प्रयोगशाला (NPL) (सीएसआईआर समाचार खंड 56, संख्या 9, 15 मई 2006) में देश में ही विकसित की गई है। इस प्रणाली (अ) पानी से ठंडा कैथोड और एनोड, मैक्रो कणों को हटाने के लिए, (ब) एस मोड़ चुंबकीय फिल्टर और 8 इंच का एसएस डिपोजिसन कक्ष होते हैं। डिपोजिसन कक्ष में ~ 1x10-6 मिलीबार का एक आधार के दबाव को प्राप्त करने के लिए सक्षम है जोकि रोटरी पंप द्वारा समर्थित दो टर्बो आणविक पंप से प्राप्त करते है। डीसी बिजली की आपूर्ति से चुंबकीय फिल्टर में 350 गौस का एक चुंबकीय क्षेत्र हासिल करते है। एक डीसी 0-30 वी आर्क आपूर्ति के उपयोग से~ 200 की आर्क धारा देने में सक्षम हैं जिसकी शुरुआत एक यांत्रिक स्ट्राइकर से करते है। इस तकनीक में, फिल्म को कमरे के तापमान पर कम गलनांक प्लास्टिक सहित किसी भी सब्सट्रेट पर अत्यधिक आयनित प्लाज्मा के संघनन से डिपाजीत कर सकते है। प्रक्रिया उच्च निर्वात में या कम दबाव गैसीय वातावरण में कार्बन, कुछ अर्धचालकों, सुपरकडक्टर जैसे धातु, सिरेमिक, हीरे जैसे कार्बन फिल्मों का डिपोजिसन किया जा सकता है। इस प्रणाली को एनपीएल में विकसित किया गया हैं जिसे शुद्ध और हाइड्रोजन या नाइट्रोजन डोपेड़ टेटराहेडरल अक्रिस्टलीय कार्बन फिल्म बनाने के लिए उपयोग किया जाता हैं। इस सिस्टम में दो परिवर्तन किए गए हैं और अब इसी सिस्टम मे “कथोडिक जेट कार्बन आर्क” और “एनोदिक जेट कार्बन आर्क” जैसी अनोखी विधियों का भी समावेश किया गया हैं। इस नवीन सिस्टेम से नैनोक्रिस्टलित अक्रिस्टलीय कार्बन फिल्मे बनाई जाती हैं । एफ़सीवीए सिस्टम से धातु सब्सट्रेट पर अक्रिस्टलीय कार्बन फिल्म बनाने के पश्चात उच्च निर्वात मे गरम कर बहुपरतीय ग्राफिन फिल्म बनाते हैं।


फिल्टरड कथोडिक वैक्यूम आर्क डिपोजिसन सिस्टम की तस्वीर

(ब) माइक्रोबेब प्लाज्मा एन्हांस्ड रासायनिक वाष्प जमाव (MWPECVD)

अभी हाल ही में ग्राफीन को पारदर्शी एलेक्ट्रोड के रूप में इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक आशाजनक उम्मीदवार के रूप में स्वीकार किया गया है. हालांकि, अर्धचालक प्रौद्योगिकियों के साथ संगत ट्यून करने योग्य मोटाई के साथ बड़े पैमाने पर ग्राफीन फिल्म का संश्लेषण बहुत चुनौतीपूर्ण है. ग्राफीन संश्लेषण के लिये बहुत सी विधियाँ हैं जैसे कि मैकेनिकली एक्सफ्लोएसन, रासायनिक एक्सफ्लोएसन, सिलिकॉन कार्बाइड का तापीय विघटन, तापीय रासायनिक वेपर संश्लेषण आदि। हालांकि ग्राफीन फिल्म के संश्लेषण हेतु एक कम तापीय प्रक्रिया, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में ग्राफीन के अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है। माइक्रोवेव प्लाज्मा सी. वी. डी. (MWPECVD), डाइमण्ड जैसे कार्बन (डी. एल. सी.) फिल्मों, कार्बन नैनोट्यूब (CNTs), नैनोवाल्स, नैनोपरत , डाइमण्ड और नैनो डाइमण्ड की फिल्मों के संश्लेषण हेतु सफल विधि है। माइक्रोवेव प्लाज्मा सी. वी. डी. (MW PECVD), इस प्रकार दोष मुक्त एकल और बहु परतीय ग्राफीन फिल्मों के संश्लेषण के लिए एक संभावित विधि है। एकल और बहु परतीय ग्राफीन फिल्मों के संश्लेषण हेतु माइक्रोवेव प्लाज्मा सी. वी. डी. (MWPECVD) डिजाइन और विकसित किया गया है। सिस्टम में 3x10-7 टौर तक निर्वात करने की और 50 टौर तक संश्लेषण करने की क्षमता है। सब्सट्रेट को 900 डिग्री सेल्सियस के अधिकतम तापमान पर गर्म किया जा सकता है।


माइक्रोबेब प्लाज्मा एन्हांस्ड रासायनिक वाष्प जमाव सिस्टम की तस्वीर

(ब) केरेक्ट्राइजेसन सिस्टम

             (i)फील्ड उत्सर्जन मापन सेटअप


चित्र: फील्ड उत्सर्जन मापन सेटअप की तस्वीर

             (ii) नैनोइंडेंटर


चित्र: नैनोइंडेंटर सेटअप की तस्वीर

हाल के प्रकाशनों:

संपर्क जानकारी