Дзякуй за наведванне Nature.com. Версія браўзэра, які вы выкарыстоўваеце, мае абмежаваную падтрымку CSS. Для дасягнення найлепшых вынікаў мы рэкамендуем выкарыстоўваць больш новую версію вашага браўзэра (альбо адключыць рэжым сумяшчальнасці ў Internet Explorer). У той жа час, каб забяспечыць пастаянную падтрымку, мы адлюстроўваем сайт без кладкі і JavaScript.
Нанамаштабныя графітныя плёнкі (NGFS)-гэта надзейныя нанаматэрыялы, якія могуць быць атрыманы пры каталітычным адкладзеным хімічным парах, але застаюцца пытанні пра іх прастату пераносу і пра тое, як марфалогія паверхні ўплывае на іх выкарыстанне ў прыладзе наступнага пакалення. Тут мы паведамляем пра рост NGF з абодвух бакоў полікрышталічнай нікчэмнай фальгі (плошча 55 см2, таўшчынёй каля 100 нм) і яго без палімернай перадачы (спераду і ззаду, плошча да 6 см2). З -за марфалогіі фальгі каталізатара, дзве вугляродныя плёнкі адрозніваюцца па сваіх фізічных уласцівасцях і іншых характарыстыках (напрыклад, шурпатасці паверхні). Мы дэманструем, што NGFS з больш грубай задняй часткай добра падыходзіць для выяўлення NO2, у той час як больш гладкі і больш праводныя NGF на пярэдняй частцы (2000 с/см, супраціў ліста - 50 Ом/м2) могуць быць жыццяздольнымі правадырамі. канал або электрод сонечнай батарэі (паколькі ён перадае 62% бачнага святла). У цэлым апісаныя працэсы росту і транспарціроўкі могуць дапамагчы ўсвядоміць NGF як альтэрнатыўны матэрыял для вугляроду для тэхналагічных прыкладанняў, дзе графен і графітныя фільмы з мікра-таўшчынёй не падыходзяць.
Графіт - шырока выкарыстоўваецца прамысловы матэрыял. У прыватнасці, графіт валодае ўласцівасцямі адносна нізкай шчыльнасці масы і высокай цеплавой і электрычнай праводнасці, і вельмі ўстойлівы ў рэзкіх цеплавых і хімічных умовах1,2. Flake Graphite-гэта вядомы зыходны матэрыял для Graphene Research3. Пры перапрацоўцы ў тонкія плёнкі яго можна выкарыстоўваць у шырокім дыяпазоне прыкладанняў, у тым ліку цеплавых радыяцый для электронных прылад, такіх як смартфоны4,5,6,7, у якасці актыўнага матэрыялу ў датчыках 8,9,10 і для электрамагнітнай абароны ўмяшання11. 12 і фільмы для літаграфіі ў экстрэмальных ультрафіялетах13,14, якія праводзяць каналы ў сонечных клетках15,16. Для ўсіх гэтых прыкладанняў было б істотнай перавагай, калі вялікія плошчы графітавых плёнак (NGFS) з таўшчынёй, якія кантралююцца ў нанамаштабе <100 нм, могуць быць лёгка выраблены і транспартаваны.
Графітавыя плёнкі вырабляюцца рознымі метадамі. У адным выпадку ўбудаванне і пашырэнне з наступным отшелушіваніяй былі выкарыстаны для атрымання графенавых шматкоў 10,11,17. Шматкі павінны быць дадаткова апрацаваны ў плёнкі неабходнай таўшчыні, і для атрымання шчыльных графітавых лістоў патрабуецца некалькі дзён. Іншы падыход - пачаць з графічных цвёрдых папярэднікаў. У прамысловасці лісты палімераў карбанізуюцца (пры 1000–1500 ° С), а затым графітызуюцца (пры 2800–3200 ° С), утвараючы добра структураваныя слаістыя матэрыялы. Хоць якасць гэтых плёнак высокая, спажыванне энергіі складае1,18,19, а мінімальная таўшчыня абмяжоўваецца некалькімі мікра -18,18,19,20.
Каталітычныя хімічныя пары (ССЗ)-гэта добра вядомы метад атрымання графена і ультратиновых графітавых плёнак (<10 нм) з высокай структурнай якасцю і разумнай коштам 21,22,23,24,25,26,27. Аднак у параўнанні з ростам графена і ультратинового графітавага фільма28, рост вялікай плошчы і/або прымяненне NGF з выкарыстаннем ССЗ яшчэ менш вывучана11,13,29,30,31,32,33.
Графен і графіт, вырошчваюць з ССЗ і графітавыя плёнкі, часта трэба перадаваць на функцыянальныя субстраты34. Гэтыя тонкія пераклады плёнкі ўключаюць два асноўныя метады35: (1) не трансфер 36,37 і (2) мокрая хімічная перадача на аснове ETCH (падтрымліваецца субстрат) 14,34,38. Кожны метад мае некаторыя перавагі і недахопы і павінен быць выбраны ў залежнасці ад прызначанага прыкладання, як апісана ў іншым выпадку35,39. Для графена/графітавых плёнак, вырашчаных на каталітычных субстратах, перанос з дапамогай вільготных хімічных працэсаў (з якіх полиметилметакрылат (PMMA) з'яўляецца найбольш часта выкарыстоўваным пластом падтрымкі) застаецца першым выбарам 13,30,34,38,40,41,42. Вы і інш. Было адзначана, што для пераносу NGF не выкарыстоўваўся палімер (памер узору прыблізна 4 см2) 25,43, але ніякіх дэталяў не было прадстаўлена ў дачыненні да стабільнасці ўзору і/або апрацоўкі падчас перадачы; Працэсы мокрай хіміі з выкарыстаннем палімераў складаюцца з некалькіх этапаў, уключаючы прымяненне і наступнае выдаленне ахвярнага палімернага пласта 30,38,40,41,42. У гэтым працэсе ёсць недахопы: напрыклад, палімерныя рэшткі могуць змяніць уласцівасці выгадаванага Film38. Дадатковая апрацоўка можа выдаліць рэшткавы палімер, але гэтыя дадатковыя этапы павялічваюць кошт і час вытворчасці плёнкі 38,40. Падчас росту ССЗ пласт графена адкладаецца не толькі на пярэдняй частцы фальгі каталізатара (бакавы паток пара), але і на задняй частцы. Аднак апошні лічыцца адходам і можа быць хутка выдалены мяккай плазмай38,41. Перапрацоўка гэтага фільма можа дапамагчы максімальна павялічыць ураджайнасць, нават калі яна больш нізкай якасці, чым у Carbon Film.
Тут мы паведамляем пра падрыхтоўку біфациального росту NGF з высокай структурнай якасцю на полікрышталічнай нікелевай фальзе пры дапамозе CVD. Было ацэнена, як шурпатасць пярэдняй і задняй паверхні фальгі ўплывае на марфалогію і структуру NGF. Мы таксама дэманструем эканамічна эфектыўную і экалагічна чыстую палімерную перадачу NGF з абодвух бакоў фальгі нікеля на шматфункцыянальныя субстраты і паказваюць, як пярэднія і заднія плёнкі падыходзяць для розных прыкладанняў.
У наступных раздзелах разглядаюцца розныя таўшчыні графітавай плёнкі ў залежнасці ад колькасці складзеных графенавых пластоў: (i) адзінкавы графен (SLG, 1 пласт), (ii) некалькі пласта графена (FLG, <10 пласта), (iii) шматслойнага графена (MLG, 10-30 пласта) і (IV) NGF (~ 300 пластамі). Апошняя з'яўляецца найбольш распаўсюджанай таўшчынёй, выражанай у працэнтах ад плошчы (прыблізна 97% плошчы на 100 мкм2) 30. Вось чаму ўвесь фільм проста называюць NGF.
Полікрышталічныя нікелевыя фальгі, якія выкарыстоўваюцца для сінтэзу графена і графітавых плёнак, маюць розныя фактуры ў выніку вырабу і наступнай апрацоўкі. Нядаўна мы паведамілі пра даследаванне, каб аптымізаваць працэс росту NGF30. Мы паказваем, што параметры працэсу, такія як час адпалу і ціск камеры падчас стадыі росту, гуляюць вырашальную ролю ў атрыманні NGF з аднастайнай таўшчыні. Тут мы таксама даследавалі рост NGF на адшліфаванай пярэдняй частцы (FS) і неапаліраванай спіне (BS) паверхняў нікеля (мал. 1А). Былі вывучаны тры тыпы ўзораў FS і BS, пералічаныя ў табліцы 1. Пры візуальным аглядзе раўнамерны рост NGF з абодвух бакоў нікелевай фальгі (NIAG) можа быць заўважаны шляхам змены колеру аб'ёмнай субстрата NI ад характэрнага металічнага шэрага колеру да матавага шэрага колеру (мал. 1А); Мікраскапічныя вымярэнні былі пацверджаны (мал. 1Б, С). Тыповы спектр Рамана FS-NGF, які назіраецца ў яркай вобласці і пазначаны чырвонымі, сінімі і аранжавымі стрэлкамі на малюнку 1b, паказаны на малюнку 1С. Характэрныя пікі Рамана графіта G (1683 см -1) і 2D (2696 см -1) пацвярджаюць рост высока крышталічнага NGF (мал. 1С, табліца SI1). На працягу ўсёй плёнкі назіралася перавага спектраў Рамана з каэфіцыентам інтэнсіўнасці (I2D/IG) ~ 0,3, у той час як спектры Рамана з I2D/IG = 0,8 рэдка назіраліся. Адсутнасць дэфектных пікаў (D = 1350 см-1) ва ўсёй плёнцы паказвае на высокую якасць росту NGF. Падобныя вынікі Рамана былі атрыманы на ўзоры BS-NGF (малюнак SI1 A і B, табліца SI1).
Comparison of NiAG FS- and BS-NGF: (a) Photograph of a typical NGF (NiAG) sample showing NGF growth at wafer scale (55 cm2) and the resulting BS- and FS-Ni foil samples, (b) FS-NGF Images/ Ni obtained by an optical microscope, (c) typical Raman spectra recorded at different positions in panel b, (d, f) SEM images at different Змаганні на FS -NGF/Ni, (E, G) SEM выявы пры розных веліроўках Усталёўвае bs -ngf/ni. Сіняя стрэлка паказвае на вобласць FLG, аранжавая стрэлка паказвае на вобласць MLG (каля вобласці FLG), чырвоная стрэлка паказвае на вобласць NGF, а пурпурная стрэлка паказвае на складку.
Паколькі рост залежыць ад таўшчыні першапачатковага субстрата, памеру крышталяў, арыентацыі і мяжы збожжа, дасягненне разумнага кантролю над таўшчынёй NGF на вялікіх участках застаецца праблемай 20,34,44. У гэтым даследаванні было выкарыстана кантэнт, які мы раней апублікавалі30. Гэты працэс вырабляе яркую вобласць ад 0,1 да 3% на 100 мкМ230. У наступных раздзелах мы прадстаўляем вынікі для абодвух тыпаў рэгіёнаў. Выявы SEM з высокім павелічэннем паказваюць наяўнасць некалькіх яркіх кантрасных абласцей з абодвух бакоў (мал. 1Ф, г), што сведчыць аб наяўнасці рэгіёнаў FLG і MLG30,45. Гэта таксама было пацверджана рассейваннем Рамана (мал. 1С) і вынікамі TEM (разгледжана далей у раздзеле "FS-NGF: структура і ўласцівасці"). У рэгіёнах FLG і MLG, якія назіраюцца на ўзорах FS- і BS-NGF/Ni (спераду і задняя NGF, выгадаваныя на Ni), магчыма, выраслі на вялікіх зернях Ni (111), якія ўтвараюцца падчас папярэдняга ангельскага 22,30,45. Складанне назіралася з абодвух бакоў (мал. 1, б, пазначана фіялетавымі стрэлкамі). Гэтыя зморшчыны часта сустракаюцца ў графена і графітавых плёнках з вырошчвання CVD з-за вялікай розніцы ў каэфіцыенце цеплавога пашырэння паміж графітам і нікелевым субстратам30,38.
Выява AFM пацвердзіла, што ўзор FS-NGF быў больш плоскім, чым узор BS-NGF (малюнак SI1) (малюнак SI2). Сярэдняе значэнне каранёвага квадрата (RMS) значэнні шурпатасці FS-NGF/Ni (мал. SI2C) і BS-NGF/Ni (мал. SI2D) складаюць 82 і 200 нм адпаведна (вымяраецца на плошчы 20 × 20 мкМ2). Больш высокую шурпатасць можна зразумець на аснове павярхоўнага аналізу нікеля (Niar) фальгі ў заяўленым стане (малюнак SI3). Выявы SEM FS і BS-Niar паказаны на малюнках SI3A-D, дэманструючы розныя марфалогіі паверхні: адшліфаваная фальга FS-Ni мае нана- і мікронныя сферычныя часціцы, у той час як неапаліраваны BS-Ni Foil дэманструе вытворчую лесвіцу. як часціцы з высокай трываласцю. і заняпад. Малюнкі з нізкім і высокім дазволам адпаленай нікелявай фальгі (NIA) паказаны на малюнку SI3E - H. У гэтых малюнках мы можам назіраць наяўнасць некалькіх часціц нікеля памерам з абодвух бакоў нікелевай фальгі (мал. SI3E-H). Як паведамлялася раней 30,46. Існуюць значныя адрозненні ў марфалогіі фальгі нікеля паміж FS-nivy і BS-niv. Больш высокая шурпатасць BS-NGF/Ni абумоўлена неапалітай паверхняй BS-Niar, паверхня якой застаецца значна грубай нават пасля адпалу (малюнак SI3). Гэты тып характарыстыкі паверхні перад працэсам росту дазваляе кантраляваць шурпатасць графена і графітавых плёнак. Варта адзначыць, што першапачатковы субстрат перажыў пэўную рэарганізацыю збожжа падчас росту графена, што нязначна знізіла памер збожжа і некалькі павялічыла шурпатасць паверхні субстрата ў параўнанні з адпаленай фальгой і каталізатарам Film22.
Дадатковая налада шурпатасці паверхні падкладкі, час адпалу (памер збожжа) 30 47 і кантроль выпуску43 дапаможа знізіць рэгіянальную аднастайнасць таўшчыні NGF да маштабу мкм2 і/ці нават NM2 (г.зн. варыяцыі таўшчыні некалькіх нанаметраў). Каб кантраляваць шурпатасць паверхні субстрата, можна разглядаць такія метады, як электралітычная паліроўка атрыманай нікелевай фальгі. Затым папярэдне апрацаваная нікелевая фальга можа адпачыць пры меншай тэмпературы (<900 ° С) 46 і час (<5 мін), каб пазбегнуць адукацыі вялікіх (111) збожжа (што выгадна для росту FLG).
Графен SLG і FLG не ў стане супрацьстаяць павярхоўнаму нацяжэнню кіслот і вады, патрабуючы механічных слаёў падтрымкі падчас мокрай хімічнай перадачы 22,34,38. У адрозненне ад вільготнай хімічнай перадачы аднаслаёвай графене38, які падтрымліваецца палімерам, мы выявілі, што абодва бакі AS вырошчваюць NGF могуць быць перададзены без палімернай апоры, як паказана на малюнку 2А (больш падрабязна глядзіце малюнак SI4A). Перадача NGF на дадзены субстрат пачынаецца з мокрага тручэння асноўнай плёнкі NI30.49. Вырослыя ўзоры NGF/Ni/NGF былі размешчаны на працягу ночы ў 15 мл 70% HNO3, разведзенага 600 мл деионизированной (DI) вады. Пасля таго, як фальга Ni цалкам раствараецца, FS-NGF застаецца роўным і плавае па паверхні вадкасці, як і ўзор NGF/Ni/NGF, у той час як BS-NGF апускаецца ў ваду (мал. 2, Б). Затым ізаляваны NGF быў перанесены з адной шклянкі, якая змяшчае свежую деионизированную ваду ў іншую шклянку, і ізаляваны NGF старанна прамываюць, паўтараючы чатыры -шэсць разоў праз ўвагнутую шкляную страву. Нарэшце, FS-NGF і BS-NGF былі размешчаны на патрэбным субстраце (мал. 2С).
Polymer-free wet chemical transfer process for NGF grown on nickel foil: (a) Process flow diagram (see Figure SI4 for more details), (b) Digital photograph of separated NGF after Ni etching (2 samples), (c) Example FS – and BS-NGF transfer to SiO2/Si substrate, (d) FS-NGF transfer to opaque polymer substrate, (e) BS-NGF з таго ж узору, што і панэль D (падзеленая на дзве часткі), перанесены на паперу C і Nafion (гнуткі празрысты субстрат, краю, пазначаныя чырвонымі куткамі).
Звярніце ўвагу, што перадача SLG, праведзеная з выкарыстаннем метадаў мокрай хімічнай перадачы, патрабуе агульнага часу апрацоўкі 20–24 гадзін 38. З дапамогай методыкі пераносу без палімера, прадэманстраванай тут (малюнак SI4A), агульны час апрацоўкі перадачы NGF значна зніжаецца (прыблізна 15 гадзін). Працэс складаецца з: (крок 1) Падрыхтуйце тручэнне раствора і змесціце ў яго ўзор (~ 10 хвілін), затым пачакайце на працягу ночы, каб прарэзаць (~ 7200 хвілін), (крок 2) змыйце деионизированной вадой (крок - 3). Захоўвайце ў деионизированной вадзе альбо пераносіце ў мэтавы субстрат (20 мін). Вада, якая трапляе паміж NGF і масавай матрыцай, выдаляецца пры дапамозе капілярнага дзеяння (з выкарыстаннем промотнай паперы) 38, пасля чаго астатнія кроплі вады выдаляюцца натуральным сушкай (прыблізна 30 мін), і, нарэшце, узор сушаць на працягу 10 мін. Мін у вакуумнай духоўцы (10–1 мбар) пры 50–90 ° С (60 мін) 38.
Як вядома, графіт вытрымлівае наяўнасць вады і паветра пры даволі высокіх тэмпературах (≥ 200 ° С) 50,51,52. Мы пратэставалі ўзоры з выкарыстаннем Рамана -спектраскапіі, SEM і XRD пасля захоўвання ў деионизированной вадзе пры пакаёвай тэмпературы і ў запячатаных бутэльках на працягу ад некалькіх дзён да аднаго года (малюнак SI4). Няма прыкметнай дэградацыі. На малюнку 2С паказаны стаялы FS-NGF і BS-NGF у деионизированной вадзе. Мы захапілі іх на субстраце SiO2 (300 нм)/Si, як паказана ў пачатку малюнка 2С. Акрамя таго, як паказана на малюнку 2D, E, бесперапынны NGF можа быць перададзены ў розныя субстраты, такія як палімеры (Thermabright полиамид з Nexolve і Nafion) і вугляродны паперу з пакрыццём золата. Плавае FS-NGF быў лёгка змешчаны на мэтавым субстраце (мал. 2С, г). Аднак узоры BS-NGF больш за 3 см2 былі цяжка справіцца, калі цалкам пагрузіліся ў ваду. Звычайна, калі яны пачынаюць коціцца ў вадзе, з -за неасцярожнага звароту яны часам ламаюцца на дзве -тры часткі (мал. 2,). У цэлым нам удалося дасягнуць без палімернай перадачы PS- і BS-NGF (бесперапынны бесперашкодны перанос без росту NGF/Ni/NGF на 6 см2) для ўзораў да 6 і 3 см2 у зоне адпаведна. Любыя вялікія ці невялікія кавалачкі можна (лёгка заўважыць у тручэнні раствора або деионизированной вадзе) на патрэбным субстраце (~ 1 мм2, малюнак SI4B, см. Узор, перададзены ў медную сетку, як у "FS-NGF: структура і ўласцівасці (абмяркоўваюцца) у раздзеле" Структура і ўласцівасці ") альбо захоўваюць для будучага выкарыстання (малюнак SI4). да 98-99% (пасля росту для перадачы).
Перадача ўзораў без палімера былі падрабязна прааналізаваны. Марфалагічныя характарыстыкі паверхні, атрыманыя на FS- і BS-NGF/SiO2/Si (мал. 2С) з выкарыстаннем аптычнай мікраскапіі (OM) і SEM-малюнкаў (мал. SI5 і мал. 3), паказалі, што гэтыя ўзоры былі перададзены без мікраскапіі. Бачныя структурныя пашкоджанні, такія як расколіны, дзіркі або разгорнутыя ўчасткі. Склады на расце NGF (мал. 3б, г, адзначаныя фіялетавымі стрэлкамі), заставаліся цэлымі пасля перадачы. І FS-, і BS-NGF складаюцца з рэгіёнаў FLG (яркія рэгіёны, пазначаныя блакітнымі стрэлкамі на малюнку 3). Дзіўна, але ў адрозненне ад нешматлікіх пашкоджаных абласцей, якія звычайна назіраюцца падчас пераносу палімерных ультратинных графітавых плёнак, некалькі рэгіёнаў FLG памеру і MLG, якія падключаюцца да NGF (пазначаныя блакітнымі стрэлкамі на малюнку 3D), без расколін і разрываў (мал. 3D). 3). . Механічная цэласнасць была дадаткова пацверджана з выкарыстаннем малюнкаў TEM і SEM NGF, якія перадаюцца на карункавыя вугляродныя медныя сеткі, як абмяркоўвалася пазней ("FS-NGF: структура і ўласцівасці"). Перададзены BS-NGF/SiO2/Si больш грубы, чым FS-NGF/SiO2/Si са значэннямі RMS 140 нм і 17 нм адпаведна, як паказана на малюнку SI6A і B (20 × 20 мкм2). Значэнне RMS NGF, перанесенае на субстрат SiO2/Si (RMS <2 нм), значна ніжэй (каля 3 разоў), чым у NGF, вырашчанага на Ni (малюнак SI2), што сведчыць аб тым, што дадатковая шурпатасць можа адпавядаць паверхні Ni. Акрамя таго, выявы AFM, якія праводзяцца на краях узораў FS- і BS-NGF/SIO2/Si, паказалі таўшчыню NGF 100 і 80 нм адпаведна (мал. SI7). Меншая таўшчыня BS-NGF можа быць вынікам, калі паверхня не падвяргаецца непасрэднаму ўздзеянню газу-папярэдніка.
Перададзены NGF (NIAG) без палімера на пласціне SiO2/Si (гл. Малюнак 2C): (A, B) SEM выявы перададзеных FS-NGF: нізкае і высокае павелічэнне (адпаведнае аранжавым квадратам на панэлі). Тыповыя вобласці) - а). (C, D) SEM Выявы перададзенага BS-NGF: нізкае і высокае павелічэнне (адпаведнае тыповым плошчы, паказаным аранжавым квадратам на панэлі C). (E, F) AFM выявы перададзеных FS- і BS-NGFS. Блакітная стрэлка ўяўляе сабой вобласць FLG - яркі кантраст, блакітная стрэлка - чорны кантраст MLG, чырвоная стрэлка - Чорны кантраст уяўляе сабой вобласць NGF, Magenta Arrow ўяўляе сабой складку.
Хімічны склад выгадаванага і перададзенага FS- і BS-NGF быў прааналізаваны рэнтгенаўскай фотаэлектроннай спектраскапіяй (XPS) (мал. 4). Слабы пік назіраўся ў вымяраных спектрах (мал. 4А, б), які адпавядае субстрату Ni (850 эВ) выгадаванага FS- і BS-NGFS (NIAG). У вымяраных спектрах перададзеных FS- і BS-NGF/Sio2/Si няма пікаў (мал. 4С; падобныя вынікі для BS-NGF/SiO2/Si не паказаны), што сведчыць пра тое, што пасля перадачы няма рэшткавага забруджвання NI. На малюнках 4D-F паказаны спектры высокага дазволу C 1 S, O 1 S і Si 2P энергіі ўзроўню FS-NGF/SiO2/Si. Энергія звязвання C 1 S графіту складае 284,4 EV53.54. Лінейная форма пікаў графіта, як правіла, лічыцца асіметрычнай, як паказана на малюнку 4D54. Спектр C 1 S высокага дазволу C 1 S (мал. 4D) таксама пацвердзіў чыстую перадачу (г.зн., адсутнасць палімерных рэшткаў), што адпавядае папярэднім даследаванням38. Лінвід спектраў C 1 S свежа выгадаванага ўзору (NIAG) і пасля перадачы складае 0,55 і 0,62 эВ адпаведна. Гэтыя значэнні вышэй, чым у SLG (0,49 эВ для SLG на падкладцы SIO2) 38. Аднак гэтыя значэнні меншыя, чым паведамлялася раней, для высока арыентаваных узораў піралітычных графена (~ 0,75 эВ) 53,54,55, што сведчыць аб адсутнасці дэфектных участкаў вугляроду ў сучасным матэрыяле. У спектраў узроўню зямлі C 1 S і O 1 S адсутнічаюць плечы, ухіляючы неабходнасць пікавага DeConvolution54 з высокім дазволам54. Існуе π → π* Сатэлітны пік каля 291,1 эВ, які часта назіраецца ў узорах графіта. Сігналы 103 EV і 532,5 EV у спектрах асноўнага ўзроўню Si 2P і O 1 (гл. Мал. 4E, F) прыпісваюцца субстрату SIO2 56 адпаведна. XPS-гэта методыка, адчувальная да паверхні, таму сігналы, якія адпавядаюць Ni і SiO2, выяўленыя да і пасля пераносу NGF адпаведна, мяркуецца, што паходзіць з вобласці FLG. Аналагічныя вынікі назіраліся для перададзеных узораў BS-NGF (не паказана).
Вынікі NIAG XPS: (AC) Спектры абследавання розных элементарных атамных кампазіцый выгадаваных FS-NGF/NI, BS-NGF/NI і перададзеныя FS-NGF/SiO2/Si адпаведна. (D-F) Спектры высокага дазволу асноўных узроўняў C 1 S, O 1S і Si 2P узору FS-NGF/SIO2/Si.
Агульная якасць перададзеных крышталяў NGF ацэньвалася пры дапамозе рэнтгенаўскай дыфракцыі (XRD). Тыповыя мадэлі XRD (мал. SI8) перададзеных FS- і BS-NGF/SiO2/Si паказваюць наяўнасць дыфракцыйных пікаў (0 0 0 2) і (0 0 0 4) пры 26,6 ° і 54,7 °, падобна на графіт. . Гэта пацвярджае высокую крышталічную якасць NGF і адпавядае адлегласці праслойку d = 0,335 нм, што падтрымліваецца пасля этапу перадачы. Інтэнсіўнасць піка дыфракцыі (0 0 0 2) прыблізна ў 30 разоў, чым у піка дыфракцыі (0 0 0 4), што сведчыць аб тым, што крыштальная плоскасць NGF добра выраўнавана з паверхняй пробы.
У адпаведнасці з вынікамі SEM, Раман-спектраскапія, XPS і XRD, якасць BS-NGF/Ni была такой жа, як і ў FS-NGF/Ni, хоць яго шурпатасць RMS была крыху вышэй (лічбы SI2, SI5) і Si7).
SLG з палімернымі апорнымі пластамі таўшчынёй да 200 нм можна плаваць па вадзе. Гэтая ўстаноўка звычайна выкарыстоўваецца ў працэсах мокрай хімічнай перадачы з пры дапамозе палімера22,38. Графен і графіт з'яўляюцца гідрафобнымі (вільготны кут 80–90 °) 57. Паведамляецца, што патэнцыйныя энергетычныя паверхні як графена, так і FLG былі даволі плоскімі, з нізкай патэнцыяльнай энергіяй (~ 1 кДж/моль) для бакавога руху вады на паверхні58. Аднак разлічаныя энергіі ўзаемадзеяння вады з графенам і тры пласта графена прыблізна - 13 і - 15 кДж/моль, 58 адпаведна, што сведчыць аб тым, што ўзаемадзеянне вады з NGF (каля 300 слаёў) ніжэй у параўнанні з графенам. Гэта можа быць адной з прычын таго, што аўтазапчасткі NGF застаецца плоскім на паверхні вады, у той час як аўтаномны графен (які плавае ў вадзе) скручваецца і разбураецца. Калі NGF цалкам пагружаны ў ваду (вынікі аднолькавыя для грубага і плоскага NGF), яго краю выгінаюцца (малюнак SI4). У выпадку поўнага апускання чакаецца, што энергія ўзаемадзеяння NGF-Water амаль удвая (у параўнанні з плавае NGF) і што краю згіну NGF для падтрымання высокага кута кантакту (гідрафобнасці). Мы лічым, што стратэгіі могуць быць распрацаваны, каб пазбегнуць кёрвання краёў убудаваных NGF. Адным з падыходаў з'яўляецца выкарыстанне змешаных растваральнікаў для мадуляцыі ўвільгатнення рэакцыі графітавага фільма59.
Раней паведамлялася пра перадачу SLG на розныя тыпы субстратаў з дапамогай вільготных хімічных працэсаў. Звычайна прызнана, што паміж графенам/графітычнымі плёнкамі існуюць слабыя сілы Ван -дэр -Ваальса (няхай гэта будзе жорсткія субстраты, такія як SiO2/SI38,41,46,60, SIC38, AU42, SI Pillars22 і Lacy Carbon Films30, 34 або гнуткі субстраты, такія як паліймід 37). Тут мы мяркуем, што пераважаюць узаемадзеянне аднаго тыпу. Мы не назіралі ніякіх пашкоджанняў і лупіны NGF для любога з субстратаў, прадстаўленых тут падчас механічнай апрацоўкі (падчас характарыстыкі ў вакууме і/або атмасферных умовах альбо падчас захоўвання) (напрыклад, малюнак 2, SI7 і SI9). Акрамя таго, мы не назіралі піка SIC у спектры XPS C 1 S асноўнага ўзроўню ўзору NGF/SiO2/Si (мал. 4). Гэтыя вынікі паказваюць, што паміж NGF і мэтавай субстратам няма хімічнай сувязі.
У папярэднім раздзеле "Перадача без палімера FS- і BS-NGF" мы прадэманстравалі, што NGF можа расці і пераносіць з абодвух бакоў фальгі нікеля. Гэтыя FS-NGFS і BS-NGF не аднолькавыя ў плане шурпатасці паверхні, што падштурхнула нас вывучыць найбольш прыдатныя прыкладанні для кожнага тыпу.
Улічваючы празрыстасць і больш плаўную паверхню FS-NGF, мы больш падрабязна вывучылі яе лакальную структуру, аптычныя і электрычныя ўласцівасці. Структура і структура FS-NGF без пераносу палімера характарызаваліся візуалізацыяй перадачы электроннай мікраскапіі (TEM) і абранай дыфракцыяй электронных дыфракцыі (SAED). Адпаведныя вынікі прыведзены на малюнку 5. Нізкае павелічэнне плоскай візуалізацыі TEM выявіла наяўнасць абласцей NGF і FLG з рознымі характарыстыкамі кантраснасці электронаў, гэта значыць больш цёмныя і яркія ўчасткі адпаведна (мал. 5, а). Агульная плёнка праяўляе добрую механічную цэласнасць і стабільнасць паміж рознымі рэгіёнамі NGF і FLG, з добрымі перакрыццямі і без пашкоджанняў і разрыву, што таксама было пацверджана SEM (мал. 3) і даследаванні TEM высокага павелічэння (мал. 5С). У прыватнасці, на мал. На малюнку 5D паказана структура моста ў сваёй самай вялікай частцы (становішча, адзначанае чорнай пункцірнай стрэлкай на малюнку 5D), якая характарызуецца трохкутнай формай і складаецца з пласта графена з шырынёй каля 51. Склад з міжпланарным інтэрвалам 0,33 ± 0,01 нм яшчэ больш памяншаецца да некалькіх слаёў графена ў самай вузкай вобласці (канец цвёрдай чорнай стрэлкі на малюнку 5 D).
Выява плоскай TEM з полімернай пробы NIAG на меднай сетцы вугляроду: (A, B) Мала з нізкім павелічэннем малюнкаў TEM, уключаючы NGF і FLG, (CE) высокае павелічэнне малюнкаў розных абласцей у панэлі-A і панэлі-B, адзначаюцца стрэлкамі такога ж колеру. Зялёныя стрэлкі на панэлях A і C паказваюць на кругавыя ўчасткі пашкоджанняў падчас выраўноўвання прамянёў. (F - I) у панэлях ад А -С, узоры SAED у розных рэгіёнах пазначаны сінімі, блакітнымі, аранжавымі і чырвонымі кругамі адпаведна.
Структура стужкі на малюнку 5С паказвае (пазначаная чырвонай стрэлкай) вертыкальнай арыентацыяй плоскасцей графітавай рашоткі, што можа быць звязана з адукацыяй нанафолдах уздоўж плёнкі (устаўлены на малюнку 5С) з -за лішняга нагрузкі на зрух30,61,62. У адпаведнасці з TEM з высокім дазволам, гэтыя нанафоды 30 маюць іншую крышталаграфічную арыентацыю, чым у астатняй частцы рэгіёну NGF; Базальныя плоскасці графітавай рашоткі арыентаваны амаль вертыкальна, а не гарызантальна, як астатняя частка плёнкі (устаўлены на малюнку 5С). Сапраўды гэтак жа, вобласць FLG час ад часу дэманструе лінейныя і вузкія паласы, падобныя на паласы (пазначаныя блакітнымі стрэлкамі), якія з'яўляюцца пры нізкім і сярэднім павелічэнні на малюнках 5B, 5E адпаведна. Устаўка на малюнку 5E пацвярджае наяўнасць двух- і трохслаёвых графенавых пластоў у сектары FLG (міжпланарная адлегласць 0,33 ± 0,01 нм), што добра адпавядае нашым папярэднім вынікам3030. Акрамя таго, запісаныя SEM выявы без палімера, якія не пераносяцца на медныя сеткі з карункавымі вугляроднымі плёнкамі (пасля выканання вымярэнняў TEM зверху прагляду) паказаны на малюнку SI9. Добра прыпыненая вобласць FLG (пазначаная сіняй стрэлкай) і разбітай вобласці на малюнку SI9F. Сіняя стрэлка (на краі перададзенага NGF) наўмысна прадстаўлена, каб прадэманстраваць, што вобласць FLG можа супрацьстаяць працэсу перадачы без палімера. Такім чынам, гэтыя выявы пацвярджаюць, што часткова падвешаны NGF (у тым ліку вобласць FLG) падтрымлівае механічную цэласнасць нават пасля строгай апрацоўкі і ўздзеяння высокага вакууму падчас вымярэнняў TEM і SEM (малюнак SI9).
З -за выдатнай плоскасці NGF (гл. Малюнак 5А), не складана арыентаваць шматкі па восі [0001] дамена, каб прааналізаваць структуру SAED. У залежнасці ад мясцовай таўшчыні плёнкі і яе размяшчэння, для даследаванняў дыфракцыі было выяўлена некалькі цікавых рэгіёнаў (12 балаў). На малюнках 5А - С, чатыры з гэтых тыповых абласцей паказаны і пазначаныя каляровымі кругамі (сіні, блакітны, аранжавы і чырвоны закадаваны). Малюнкі 2 і 3 для рэжыму SAED. Малюнкі 5F і G былі атрыманы з вобласці FLG, паказаных на малюнках 5 і 5. Як паказана на малюнках 5b і C адпаведна. Яны маюць шасцігранную структуру, падобную на скручаную Graphene63. У прыватнасці, на малюнку 5F паказаны тры накладзеныя ўзоры з аднолькавай арыентацыяй восі [0001] зоны, паварочанай на 10 ° і 20 °, пра што сведчыць вуглавая неадпаведнасць трох пар (10-10) адлюстраванняў. Сапраўды гэтак жа на малюнку 5G паказаны два накладзеныя шасцігранныя ўзоры, якія круціліся на 20 °. Дзве-тры групы шасцігранных малюнкаў у вобласці FLG могуць узнікнуць з трох планаў у плоскасці або па-за плоскасці графена 33, якія паварочваюцца адносна адзін аднаго. У адрозненне ад гэтага, мадэлі дыфракцыі электронаў на малюнку 5h, i (адпаведная вобласці NGF, паказанай на малюнку 5А), паказваюць адзін [0001] малюнка з агульнай дыфракцыяй большай кропкі, што адпавядае большай таўшчыні матэрыялу. Гэтыя мадэлі SAED адпавядаюць больш тоўстай графітнай структуры і прамежкавай арыентацыі, чым FLG, як выводзіцца з індэкса 64. Характарыстыка крышталічных уласцівасцей NGF выявіла суіснаванне двух -трох накладзеных графітаў (або графена) крышталітаў. Асабліва характэрна ў рэгіёне FLG, гэта тое, што крышталіты маюць пэўную ступень участка або па-за плоскасцю. Часціцы/пласты графіту з кутамі павароту ў плоскасці 17 °, 22 ° і 25 ° раней паведамлялася для NGF, вырашчаных на плёнках Ni 64. Значэнні кута кручэння, якія назіраюцца ў гэтым даследаванні, адпавядаюць раней назіраным кутамі кручэння (± 1 °) для закручанага графена BLG63.
Электрычныя ўласцівасці NGF/SiO2/Si вымяраліся пры 300 К на плошчы 10 × 3 мм2. Значэнні канцэнтрацыі, мабільнасці і праводнасці электронаў складаюць 1,6 × 1020 см-3, 220 см2 V-1 C-1 і 2000 S-CM-1 адпаведна. Значэнні мабільнасці і праводнасці нашага NGF падобныя на натуральны графіт2 і вышэй, чым у продажы, высока арыентаваны піралітычны графіт (вырабляецца пры 3000 ° С) 29. Назіраныя значэнні канцэнтрацыі носьбіта электронаў на два парадкі вышэйшыя, чым у нядаўна паведамляліся (7,25 × 10 см-3) для графітавых плёнак, падрыхтаваных з выкарыстаннем высокатэмпературных (3200 ° С) лістоў полііміду 20.
Мы таксама правялі ўльтрафіялетавыя вымярэнні перадачы на FS-NGF, перададзеныя ў кварцавыя субстраты (мал. 6). Атрыманы спектр паказвае амаль пастаяннае прапусканне 62% у дыяпазоне 350–800 нм, што сведчыць аб тым, што NGF з'яўляецца напаўпразрыстым да бачнага святла. На самай справе назва "Kaust" можна ўбачыць на лічбавай фатаграфіі ўзору на малюнку 6b. Нягледзячы на тое, што нанакрышталічная структура NGF адрозніваецца ад структуры SLG, колькасць слаёў можа быць прыблізна ацэненая, выкарыстоўваючы правіла 2,3% страты перадачы на дадатковы Layer65. Згодна з гэтай сувяззю, колькасць графенавых слаёў з 38% стратай перадачы складае 21. Вырошчванне NGF у асноўным складаецца з 300 пластоў графена, гэта значыць таўшчынёй каля 100 нм (мал. 1, SI5 і SI7). Такім чынам, мы мяркуем, што назіраная аптычная празрыстасць адпавядае рэгіёнам FLG і MLG, паколькі яны распаўсюджваюцца па ўсёй плёнцы (мал. 1, 3, 5 і 6С). У дадатак да вышэйзгаданых структурных дадзеных, праводнасць і празрыстасць таксама пацвярджаюць высокую крышталічную якасць перададзенага NGF.
(A) Ультрафіялетавае вымярэнне перадачы, (б) тыповы перанос NGF на кварцы з выкарыстаннем рэпрэзентатыўнага ўзору. (C) Схема NGF (цёмная скрынка) з раўнамерна размеркаванымі рэгіёнамі FLG і MLG, пазначанымі як шэрыя выпадковыя формы па ўсім узоры (гл. Малюнак 1) (прыблізна 0,1–3% плошчы на 100 мкм2). Выпадковыя формы і іх памеры на дыяграме прызначаны толькі для ілюстрацыйных мэтаў і не адпавядаюць рэальным абласцей.
Напаўпразрысты NGF, выгадаваны з дапамогай ССЗ, раней быў перанесены на голыя крэмніевыя паверхні і выкарыстоўваецца ў сонечных клетках15,16. Атрыманая эфектыўнасць пераўтварэння магутнасці (PCE) складае 1,5%. Гэтыя NGF выконваюць некалькі функцый, такіх як актыўныя складаныя пласты, шляхі транспарціроўкі зарада і празрыстыя электроды15,16. Аднак графітавая плёнка не аднастайная. Далейшая аптымізацыя неабходная, старанна кантралюючы супраціў ліста і аптычнае перадача графітавага электрода, паколькі гэтыя два ўласцівасці гуляюць важную ролю ў вызначэнні значэння PCE сонечнай ячэйкі 15,16. Звычайна графенавыя плёнкі 97,7% празрыстага да бачнага святла, але маюць супраціў ліста 200-3000 Ом/кв.16. Павярхоўны супраціў графенавых плёнак можа быць зніжаны за кошт павелічэння колькасці слаёў (шматлікія пераносы графенавых пластоў) і допінг з HNO3 (~ 30 Ом/кв.) 66. Аднак гэты працэс займае шмат часу, і розныя пласты перадачы не заўсёды падтрымліваюць добры кантакт. Наш пярэдні бок NGF мае такія ўласцівасці, як праводнасць 2000 S/CM, супраціў фільма 50 Ом/кв. і 62% празрыстасці, што робіць яго жыццяздольнай альтэрнатывай для праводных каналаў або лічыльнікаў электродаў у сонечных клетках 15,16.
Хоць структура і хімія паверхні BS-NGF падобныя на FS-NGF, яе шурпатасць адрозніваецца ("рост FS- і BS-NGF"). Раней мы выкарыстоўвалі ультра-тонкі фільм Graphite22 у якасці датчыка газу. Такім чынам, мы пратэставалі мэтазгоднасць выкарыстання BS-NGF для задач зандзіравання газу (малюнак SI10). Па-першае, часткі BS-NGF памерам MM2 былі перанесены на міждыгітацыйны чып датчыка электрода (малюнак SI10A-C). Раней паведамлялася пра вытворчыя дэталі чыпа; Яго актыўная адчувальная вобласць складае 9 мм267. На малюнках SEM (малюнак SI10B і C) асноўны залаты электрод добра бачны праз NGF. Зноў жа, відаць, што для ўсіх узораў было дасягнута раўнамернае пакрыццё чыпаў. Вымярэння датчыкаў газу розных газаў былі зафіксаваны (мал. SI10D) (мал. SI11), а атрыманыя хуткасці рэакцыі паказаны на мал. SI10G. Верагодна, з іншымі перашкаджаючымі газамі, уключаючы SO2 (200 праміле), H2 (2%), CH4 (200 праміле), CO2 (2%), H2S (200 праміле) і NH3 (200 праміле). Адной з магчымых прычын з'яўляецца NO2. Электрафільны характар газу22,68. Пры адсарбаванні на паверхні графена ён памяншае бягучае паглынанне электронаў сістэмай. Параўнанне дадзеных часу адказу датчыка BS-NGF з раней апублікаванымі датчыкамі прадстаўлена ў табліцы SI2. Механізм рэактывацыі датчыкаў NGF з выкарыстаннем ультрафіялетавага плазмы, плазмы O3 або цеплавога (50–150 ° С) лячэння адкрытых узораў працягваецца, у ідэале, пасля чаго ўкараненне ўбудаваных сістэм69.
У працэсе ССЗ рост графена адбываецца з абодвух бакоў падкладкі каталізатара41. Аднак BS-Gphrappene звычайна выкідваецца ў працэсе перадачы41. У гэтым даследаванні мы дэманструем, што якасны рост NGF і без палімера перадачы NGF можна дасягнуць з абодвух бакоў падтрымкі каталізатара. BS-NGF танчэй (~ 80 нм), чым FS-NGF (~ 100 нм), і гэтая розніца тлумачыцца тым, што BS-NI непасрэдна не падвяргаецца патоку газу папярэдніка. Мы таксама выявілі, што шурпатасць субстрата Niar ўплывае на шурпатасць NGF. Гэтыя вынікі паказваюць, што дарослы плоскі FS-NGF можа быць выкарыстаны ў якасці папярэдніка для графена (метадам отшелушівацыі70) альбо ў якасці праводнага канала ў сонечных клетках15,16. У адрозненне ад гэтага, BS-NGF будзе выкарыстоўвацца для выяўлення газу (мал. SI9) і, магчыма, для сістэм захоўвання энергіі71,72, дзе яго шурпатасць паверхні будзе карыснай.
Улічваючы вышэйсказанае, карысна спалучыць бягучую працу з раней апублікаванымі графітнымі фільмамі, выгадаванымі CVD, і з дапамогай нікеля. Як відаць у табліцы 2, больш высокі ціск мы скароцілі час рэакцыі (стадыя росту) нават пры адносна нізкіх тэмпературах (у дыяпазоне 850–1300 ° С). Мы таксама дасягнулі большага росту, чым звычайна, што сведчыць пра патэнцыял для пашырэння. Ёсць і іншыя фактары, якія трэба ўлічваць, некаторыя з якіх мы ўключылі ў табліцу.
Двухбаковы якасны NGF вырошчваўся на нікелевай фальзе каталітычным ССЗ. Ухіляючы традыцыйныя палімерныя субстраты (напрыклад, тыя, якія выкарыстоўваюцца ў графене ССЗ), мы дасягаем чыстых і без дэфектаў мокрага пераносу NGF (вырошчваюцца на задняй і пярэдняй частцы фальгі нікеля) на розныя працэсы, важныя субстраты. У прыватнасці, NGF ўключае ў сябе рэгіёны FLG і MLG (звычайна 0,1% да 3% на 100 мкм2), якія структурна добра інтэграваны ў больш тоўстую плёнку. Планарная TEM паказвае, што гэтыя вобласці складаюцца з штабеляў ад двух -трох часціц графіту/графена (крышталі або пласты адпаведна), некаторыя з якіх маюць кручэнне 10–20 °. Рэгіёны FLG і MLG адказваюць за празрыстасць FS-NGF да бачнага святла. Што тычыцца задніх лістоў, іх можна пераносіць паралельна пярэднім лістам і, як паказана, можа мець функцыянальную мэту (напрыклад, для выяўлення газу). Гэтыя даследаванні вельмі карысныя для зніжэння адходаў і выдаткаў у працэсах CVD у прамысловых маштабах.
Увогуле, сярэдняя таўшчыня графена і прамысловага (мікраметра) графіту (мікраметра) графена і прамысловага (мікраметра) з нізкім і шматслойным). Асартымент іх цікавых уласцівасцей у спалучэнні з простым метадам, які мы распрацавалі для іх вытворчасці і транспарту, робіць гэтыя фільмы асабліва прыдатнымі для прымянення, якія патрабуюць функцыянальнай рэакцыі графіту, без выдаткаў на энергаспажывальныя працэсы прамысловай вытворчасці.
У камерцыйным рэактары CVD была ўстаноўлена, што нікель з таўшчынёй 25 мкм (чысціня 99,5%, Goodfellow) была ўсталявана (4-цалевы BMPRO Aixtron). Сістэма была ачышчана аргонам і эвакуіравана на базавы ціск 10-3 мбар. Потым была змешчана нікельская фальга. У AR/H2 (пасля папярэдняга аздараўлення з фальгі на працягу 5 мін, фальга падвяргалася ціску 500 мбар пры 900 ° С. NGF адкладалі ў паток CH4/H2 (100 см3 у кожным) за 5 мін. Узор астуджаецца да тэмпературы ніжэй за 700 ° C, выкарыстоўваючы AR паток (4000 см3) пры 40 ° C/Мін. Падрабязнасці ў аптымізацыі працэсу NGF адрастаюць рост NGF, рост NGF адрастае рост NGF, рост NGF адрастае рост NGF, рост росту н.э. у іншым месцы30.
Марфалогія паверхні ўзору была візуалізавана SEM з выкарыстаннем мікраскопа Zeiss Merlin (1 кВ, 50 ПА). Шырокасць паверхні ўзору і таўшчыня NGF вымяраліся пры дапамозе AFM (SPM Icon SPM, Bruker). Вымярэнні TEM і SAED праводзіліся з выкарыстаннем кубічнага мікраскопа FEI Titan 80–300, абсталяванага пісталетам высокай яркасці (300 кВ), манахроматором Fei Wien і сферычным аб'ёмам лінзаў генеральных рэчываў, каб атрымаць канчатковыя вынікі. Прасторавае дазвол 0,09 нм. Узоры NGF былі перанесены ў медныя сеткі з вугляродным пакрыццём для плоскай візуалізацыі ТЭМ і аналізу структуры SAED. Такім чынам, большасць пробных флокаў падвешана ў пары апорнай мембраны. Перададзеныя ўзоры NGF былі прааналізаваны XRD. Рэнтгенаўскія дыфракцыйныя заканамернасці былі атрыманы з выкарыстаннем парашковага дыфрактометра (Brucker, D2 Fase Shipter з крыніцай Cu Kα, 1,5418 Å і дэтэктарам Lynxeye) з выкарыстаннем крыніцы выпраменьвання Cu з дыяметрам прамяня 3 мм.
Было зафіксавана некалькі вымярэнняў Raman Point з выкарыстаннем інтэграцыйнага канфокальнага мікраскопа (Alpha 300 RA, Witec). Для пазбягання тэрмічна выкліканых эфектамі быў выкарыстаны 532 нм з нізкай магутнасцю ўзбуджэння (25%). Рэнтгенаўская фотаэлектронная спектраскапія (XPS) праводзілася на ультра-спектраметры Kratos Axis на плошчу ўзору 300 × 700 мкм2 з выкарыстаннем аднатонных выпраменьванняў Al Kα (hν = 1486,6 эВ) пры магутнасці 150 В. Спектры дазволу былі атрыманы пры энергіі перадачы 160 EV і 20 EV адпаведна. Узоры NGF, перанесеныя на SiO2, разразалі на кавалкі (па 3 × 10 мм2 у кожным) пры дапамозе лазернага валакна PLS6MW (1,06 мкМ) валакна YTTERBIUM пры 30 Вт медных кантактах (таўшчынёй 50 мкМ) былі выраблены з выкарыстаннем срэбнай пасту пад аптычным мікраскопам. Эксперыменты з электрычным транспартам і залямі былі праведзены на гэтых узорах пры 300 К і змяненнем магнітнага поля ± 9 Tesla ў сістэме вымярэння фізічных уласцівасцей (PPMS Evercool-II, Quantum Design, ЗША). Спектры ўльтрафіялетавага выпраменьвання былі зафіксаваны з выкарыстаннем спектрафатометра Lambda 950 ультрафіялетавага выпраменьвання ў дыяпазоне 350–800 нм NGF, перададзенага ў кварцавыя субстраты і эталонныя ўзоры кварца.
Датчык хімічнага супраціву (міжрэгітаваны чып электрода) быў падключаны да заказнай друкаванай платы 73, а супраціў быў здабыты часова. Друкаваная плата схемы, на якой размешчана прылада, падключана да кантактных тэрміналаў і размешчаны ўнутры газавай камеры 74. Вымярэнні супраціву былі праведзены пры напружанні 1 V пры бесперапынным сканаванні ад чысткі да ўздзеяння газу, а затым зноў чысціць. Першапачаткова камера была ачышчана, чысціўшы азот пры 200 см3 на працягу 1 гадзіны, каб забяспечыць выдаленне ўсіх іншых аналітыкаў, якія прысутнічаюць у камеры, у тым ліку вільгаці. Затым асобныя аналітыкі былі павольна выпушчаны ў камеру пры той жа хуткасці патоку 200 см3, закрыўшы цыліндр N2.
Перагледжаная версія гэтага артыкула была апублікаваная і яе можна атрымаць па спасылцы ўверсе артыкула.
Inagaki, M. and Kang, F. Carbon Materials Science and Engineering: асновы. Другое выданне рэдагавана. 2014. 542.
Пірсан, HO Handbook of Carbon, Graphite, Diamond і Fullerenes: уласцівасці, апрацоўка і прыкладанні. Першае выданне было адрэдагавана. 1994, Нью -Джэрсі.
Цай, У. і інш. Вялікая плошча шматслаёвай графена/графітавай плёнкі ў якасці празрыстых тонкіх праводных электродаў. прыкладанне. фізіка. Райт. 95 (12), 123115 (2009).
БАЛАНДЫН АА цеплавыя ўласцівасці графена і нанаструктураваных вугляродных матэрыялаў. Нат. Мэт. 10 (8), 569–581 (2011).
Чэн Кі, карычневы PW і Cahill DG цеплаправоднасць графітавых плёнак, вырашчаных на Ni (111) пры дапамозе хімічнай пары з нізкай тэмпературай. прыслоўе. Мэт. Інтэрфейс 3, 16 (2016).
Hesjedal, T. Пастаянны рост графенавых плёнак пры дапамозе хімічнага пары. прыкладанне. фізіка. Райт. 98 (13), 133106 (2011).
Час паведамлення: 23.23-2024 гады