Nitrogen Doped Graphene Film Synthesis and Characterization

Karbon atomlarının hekzagonal örgüde bir araya gelerek oluşturduğu tek atom kalınlığındaki grafen son yılların en yoğun araştırılan konularından bir tanesi olmasının yanı sıra yüksek elektrik ve ısı iletkenliği, yüksek ışık geçirgenliği, yüksek dayanım ve geniş yüzey alanı gibi birçok üstün özellikleri ile geniş bir yelpazede kullanım alanına sahiptir. Bu üstün özelliklere karşın grafenin sahip olduğu yüksek tabak direnci ve yasak enerji aralığının olmaması grafenin optoelektronik uygulamalarda kullanımını sınırlamaktadır. Grafenin bu dezavantajları grafen yapısına yapılan katkılamalarla aşılabilmektedir. Ancak, katkılı grafen sentez sürecince katkıcı seçimi ve sentez yöntemi çok önemli olmakla birlikte özellikle katkılamanın kalıcılığı ve homojenliği daha değerlidir. Bu çalışmada CVD sistemi kullanılarak bakır folyo üzerinde katkısız ve nitrojen katkılı grafen sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Katkılı grafen sentezi için piridin kullanılmış olup, piridin hem karbon hem de nitrojen kaynağı olarak kullanılmıştır. CVD tekniğinin kullanımı hem homojen hem de kalıcı katkılama gerçekleştirilebilmesine imkan vermiştir. Çalışma kapsamında ayrıca piridine ek olarak sentez sırasında CVD sistemine düşük miktarda metan gaz akışı sağlanarak film kalınlığı optimize edilmiştir. Katkılı filmlerin karakterizasyonu kapsamında Raman spektroskopisi, Enerji Dağılımlı X-ışını spektroskopisi ve X-ışını foto elektron spektroskopisi teknikleri kullanılmış olup, film kalitesi, kalınlığı, homojenliği, katkılama oranı ve türü belirlenmiştir.