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I Filmi di nanoscale (NGFS) sò robusti micca dispunibuli di deposizione di vapu catalu, ma e dumande restanu circa à a so facilità di u trasferimentu è chì hè u dispusitivu a prossima di u prossimu genciu. Quì ci raportemu a crescita di NGF da i dui lati di un polu di nickel policrystalline (Area 55 cm2, spessore di 100 nm) è u so trasferimentu senza polemer Per via di a morfologia di u foil di u catalista, i dui filmi di carbone sò diffirenti in e so proprietà fisiche è altre caratteristiche (cum'è a rugosità di a superficie). Demostrate chì NGFS cù una rugiada di rougher sò ben adattati per a rilevazione di no2, mentre più lgfs in fronte (2000 s / cm, a partenza Canale o elettrode di a cellula solare (postu chì trasmette u 62% di luce visibile). In generale, i prucessi di trasportu descrittu è i prucessi di trasportu pò aiutà à rializà cum'è un materiale di carbone alternativu per l'applicazioni tecnologiche induve i filmi di Graphene è Micron-Thick ùn sò micca adattati.
Graphite hè un materiale industriale largamente usatu. Notwillble, Graphite hà e proprietà di a densità relativamente bassa è una conductività elevali è di aviale in aviva, è hè assai stabile in ambienti termali di dura termale è chimica1.2. Graficu di falsa hè un materiale di partenza assai cunnisciutu per a ricerca di Graphene. Quandu trasfurmati in film sottile, pò esse adupratu in una larga gamma di applicazioni per i disparatori di calore cum'è i disparti elettronichi .,5,6, cum'è un materiale attivu in u sensoriu 12 è filmi per Lithografia in estrema Ultraviolet13,14, conduttendu i canali in i celluli solari15,16. Per tutte queste applicazioni, seria un vantaghju significativu se grande aree di filmi di filmi di grafite
I filmi di grafite sò pruduciuti da parechji metudi. In un casu, incrustanza è espansione seguita da esfècazione sò stati usati per pruduce i difetti Graphene10 ,11,17. I fiocchi anu da esse più processati in i filmi di u spessore necessariu, è spessu dura parechji ghjorni per pruduce fogli di grave densa. Un altru approcciu hè di principià cù precursori graditarie. In l'industria, fantiglie di polimitori sò carbonizianizati (à 1000-1500 ° C) è poi grafichizatu (à 2800-3200 ° C) à furmà materiali strati bè strutturati. Ancu se a qualità di questi filmi hè altu, l'cunsigliu enerminicu hè significativu1,18,19 è a grossa minima hè limitata à pocu microns1,18,19,20.
Vaporical di vaghjà chimal (CVD) hè un metudu di catallicà per pruduce Graphene è ultrathin Graphite (<10,2,2,2,2,20,24,25,27. Eppuru, paragunatu cù a crescita di Graalhe è Ultrathin Graphite Films28, Crescita larga è / o applicazione di NGF hè ancu menu esploratu11.1,2,2,33.
I filmi Cvd-Grown Graphene è i filmi di grafite anu da esse trasferiti à u sustenezione funzionale34. Questi trasferimenti magre implicanu dui metudi principali35: (1) Trasferimentu non-etch (37 è (2) Bet Labbia Bet Bet Ogni metudu hà alcuni vantaghji è svantaghji è deve esse selezziunate secondu a dumanda prevista, cum'è discritta in altre parte Per i scrutti Graphene / Graphite sopra i Settoni Catinitatti è u Trasferitu per via di Primteri di Cataleddi (in quale u favurinu polemiliu (PMMA) hè a prima scelta di sustenitore usata) RESTAMMA Tù et al. Hè stata minacciata chì nisuna polimera hè stata aduprata per u trasferimentu ngf (dimensione di mostra) 25.43, ma ùn sò micca stati dettagliati in quantu à a stabilità di mostra; I processi di i Chimichi Wet chì utilizanu i polimeri sò custituri da parechji passe è di cacciata è di eliminazione sutiliziale di un capi sacrificu di un sacrificu di un sacrificu di una capa di polimer .422. Stu prucessu hà da sforzi: Per esempiu, residi polimer ponu cambià e proprietà di u film38. U processu supplementu pò Elimina a Polimer Residuale, ma questi passii advidenti aumentanu u costu è u tempu di a produzzione di u film Production38.40. Durante a crescita Cvd, una capa di Grafene hè dipositu micca solu à u latu di u catalista di u fool di u vapore), ma ancu nantu à a so volta Steam. Tuttavia, l'ulttero hè cunsideratu un pruduttu di scarti è pò esse rimessu rapidamente da Soft Plasma38,41. Riciclà chì stu film pò aiutà à maximizà u rendimentu, ancu s'ellu hè di qualità più bassa cà u film di carbone di faccia.
Quì, esaccamemu a preparazione di crescita di wafer-scala di Ngf cù una alta qualità strutturale in polecrystalline nich a foil da cvd. Hè stata a valutazione chì a rossa di a superficia davanti à u scuola affetta a morfologia è a struttura di a NgF. Avemu ancu dimustratu u trasferimentu di polimeru gratuitu di u costu è l'ambiente da i dui lati di i brokel floil in i bracci multifunzionali è mostranu cumu i filmi di fronte è di spalle.
I seguenti sezzioni discutevanu diverse spessori di film secondu a strata di Graphene: (i) Sicule (SLG, 1 Stima Grophene), VLG, 10- 500 capa). L'ultime hè a spessima più cumuna espressa cum'è un percentuale di l'area (apprussimatamente 97% di l'area per 100 μm2) 30. Hè per quessa chì u film sanu hè simplicemente chjamatu NGF.
I foils di pulci di policrystalline utilizonu per a sintesi di i filmi di Graphe è di Graphite anu diverse texture per u risultatu di a so fabricazione di fabricazione è sussegwenti. Avemu recentemente dichjaratu un studiu per ottimisà u prucessu di crescita di NGF30. Mostremu chì i paràmetri di u prucessu cum'è dighjettanu a pressione è a pressione di a cammera durante u fugliu di a crescita ghjoca un rolu criticu in ottene ngfs di pollunamentu uniforme. Quì, avemu da più investigatu a crescita di NGF nantu à u fronte di fronte lucida (FS) è inutile (BS) superfici di foil di nichel (Fig. 1a). Trè tippi di battelli FS è bs sò stati esaminati, listati in a tavulinu 1. Dopu inspezione visuale, crescita di u nichelicu da un culore mostallicu matertu (Fig. 1a); E misure microscopiche sò stati cunfirmati (Fig. 1b, c). Un tipicu Raman Spettru di FS-NGF osservatu in a regione luminosa è indicatu da a freccia rossu, blu è aranci in a Figura 1B hè mostrata in Figura 1C. A Caratteristica Cne di Grazie G (1683 cm-1) è 2D (2696 cm-1) Confirmate a crescita di NGF assai cristallinu (Fig. 1C, Tavola Si1). In tuttu u filmu, una predominanza di Raman Spectra cù un rèalio di intensità (I2d / IG) ~ 0,3 hè statu osservatu, mentre Raman Spectra cù I2D / igi = 0.8 sò stati osservati. L'absenza di i cimi difetti (D = 1350 cm-1) in tuttu u film indica a alta qualità di a crescita ngf. I risultati raman simili sò stati ottenuti nantu à a mostra BS-NGF (Figura Si1 A è B, Tabella Si1).
Paragone di Niag Fs- È BS-NGF: (a) Fotografia di una crescita tipica (Niag) à a Scala NGF (55 cman spettle (55 cm-foil arregistrata in pannelli rami in Panel B, (D. F) Semp Images À sfarenti magneti nantu à FS-NgF / Ni, g) sem images à diversi ingrandimenti si stabilisce bs -ngf / ni. Arroda blu A indica a regione di FlG, a regione arancia indica a regione MLG (vicinu à a regione MLG), freccia R FlG indatta A regione di a NgF, è a magenta freccia indatta
Dapoi u crescenu di u grossu sustrato iniziale, orientazionezza, orientazione, è grani casali, a secunce u pane grande, suchi ,,44. Stu studiu hà usatu cuntenutu chì avemu prima publicatu30. Stu prucessu pruduce una regione luminosa di 0,1 à 3% per 100 μm230. In e seguenti sezzioni, presentemu risultati per i dui tipi di regioni. L'imagine di ingaghjamentu sem images mostra a prisenza di parechje armi di cuntrastu brillanti nantu à i dui lati (fig. 1f, indici di regioni flg è mlg. Ciò era ancu cunfirmatu da scattering Raman (Fig. 1C) è u TigItà più tardi in a sezione "fs-ngf: struttura è proprietà"). I Regioni FLG è MLG osservati nantu à u FS- è BGF-NGF / NI SHOT GIARD ON NG) PODE GIRATTU PRIMERE NI (111) GRANDE U plegamentu hè statu osservatu da i dui lati (Fig. 1b, marcatu cù frecce purpura). Queste plegate sò spessu trovate in i filmi di CVD-Grown in a prima diferenza in u coefficiente di l'espansione termica trà u grillu sottu u 30.8.
L'imaghjini AFM hà cunfirmatu chì a mostra FS-NGF era più flat chì a mostra BS-NGF (Figura Si1) (Figura Si2). U Square Root Mediu (RMS) RUE REDE DI FIC-NGF / NI (Fig. Si2c / ni (Fig. Si2d) sò 82 è 200 NM, rispettivamente (misurata 20 μm2). A rugosità più alta pò esse capitu in a durata di a superficia di u foil di nickel (Niar) in u Statu chì hà ricevutu (Figura Si3). SEM ImmagI di FCS è BS-Niar sò affissati in Figures Si3a-D particoieri sprici di a superficie: è micronia a scala difficiu. cum'è particelle cù alta forza. è decadenza. I stampi di risoluzione bassa è alta di a foil di nichel veloci (Nia) sò mostrati in Figura Si3e-h. In queste figuri, pudemu osservà a presenza di parechje particelle di nicel di microne da i dui lati di u foil di nichel (Fig. Si3e-h). Grandi granuli puderanu avè una orientazione di a superficia ni (111), cum'è prima riportatu à 30.46. Ci sò differenzi significativi in Morfologia di foil nichel trà FS-Nia è BS-Nia. A rugosità più alta di BGF / NI hè dovutu à a superficia micca impulita di BS-Niar, a superficia di ciò chì resta significativamente aspettate puru dopu l'annunziu si3). Stu tipu di carattarizazione di superficie prima di u prucessu di crescita permette à a rugosità di i filmi di Graphee è di Graphite per esse cuntrullati. Ci hè deve esse nutatu chì l'sustrate originale ind'unciariu alcune di a crescita durante u minore ligeramente e so timbica di a superficia di a scuparazione di a superficia è catalònicu film22.
A rugosità di a superficia finta, tamanta tenda di 30,47 è liberazione di una uniformità di u sciccarazione regiunale à u μm2 è / o ancu e variazioni di spessimazione di pochi nanometri). Per cuntrullà a rugosità di a superficia, i metudi cume lucidi elettrolitici di u locu di nichel chì rispettativa pò esse cunsiderata48. U foil di nichel pretendatu pò allora annullatu in una temperatura più bassa (<900 ° C) 46 è u tempu (<5 min) per evità a grana ni (chì hè benefica per a crescita Flg).
Slg è flg Graphene ùn hè micca pussuta perde a tensione di dimagna è acqua, dumandendu una liberata di sustenitore meccanica durante i upi scritti u mo. In cuntrastu à u trasferimentu chimicu umitu di a capa di polemer - sustegnu pyriche38, avemu truvatu i dui lati di u ngf di aumento senza esse trasferitu senza sustegnu di polemeru, cum'è mostra in a Figura SI4A per più dettagli). Trasferimentu di NGF à un sustrato determinatu principia cù l'incisione umida di u film sottostante ni30.49. I mostri Grown NGF / NG / NGF sò stati posti à a notte in 15 ml di 70% HNO3 diluitu cù 600 ml di deionizzati (di) acqua. Dopu chì a folla nì hè completamente dissolta, Fs-ngf ferma piatta è galleggiate nantu à a superficia, cum'è a sample ngf / ni / ngf hè immersi in acqua (Fig. 2a, b). U NGF isolatu hè statu trasfurmatu da un beaker chì cuntene acqua fresche à un altru beaker è u ngf isolatu hè statu lavatu bè, ripetendu quattru à sei volte à u piattu di u vetru cuncavu. Infine, FS-NGF è BG-NGF sò stati posti nantu à u sustrato desideratu (Fig. 2C).
U prucessu di trasferimentu di u trasportu di u motivu di u PULIMER per NGF Ghiaccio: (A) Processu di Flussu di Fucile (B) FLEFT (2 SAMPES NGF Trasferitu, (e) BS-NGF da u listessa mostra cum'è Panel D (divisu in dui parti), trasferitu à u paper di l'oru è u nifone trasparente, flessibili trasparenti, bordi marcati cù i cantoni rossi).
Innota chì u Trasferimentu SLG hà fattu utilizà i metudi di trasferimentu chimicu umidi richiede un tempu di trasfurmazioni tutali di 20-24 ore 38. Cù a tecnica di trasferimentu polierale dimustratu quì (figura Si4a), u tempu di trasferimentu di trasferimentu in generale ngf hè significativamente ridutta (circa 15 ore). U prucessu hè cumpostu di: (Passu 1) Preparate una suluzione di l'equitazione è mette a mostra (~ 10 minuti), dopu à a notte (~ 7200 minuti), (Passu 2) Rinterete (Passu - 3). magazzinu in acqua deionizata o trasferimentu à u sustrato di destinazione (20 min). L'acqua intrappulata trà u NgF Matrix hè cacciatu da l'azzione capillaria (aduprendu carta blutt) 38, Allora i goccioli d'acqua restante (apprussimatamente 30 min), è finalmente u mostra hè seccu per 10 min. min in un fornu vacuum (10-1 mbar) à 50-90 ° C (60 min) 38.
U graditu hè cunnisciutu di rispetta a presenza d'acqua è aria in abbastanza temperature (≥ 200 ° C) 50,51,52. Avemu testatu mostri chì utilizendu Raman Spettroscopy, Sem, è XRD dopu à l'acqua deionizata à l'acqua deionizata in a temperatura ambienti è in buttigli sigillati per qualchi locu da un annu (Figura Si4). Ùn ci hè micca degradazione notevule. A Figura 2C mostra FS-NGF gratuitu è BS-NGF in acqua deionizata. Avemu catturatu nantu à un sio2 (300 NM) / SI sustrato, cum'è mostra à l'iniziu di a Figura 2c. Inoltre, cum'è mostratu in Figura 2d, e, u ngf cuntinuu pò esse trasferitu in diverse sustrati cum'è polemici (pulianzia di carbone è nafione U Falat Fals hè statu facilmente postu nantu à u sustrato di u destinatu (Fig. 2C, D). Eppuru, mostri BS-NGF più grande di 3 cm2 sò stati difficili da gestisce quandu completamente immerse in acqua. Di solitu, quand'elli cumincianu à arrubbulà in acqua, per via di manipulazione trascuratate chì a volte si rompenu in duie o trè parti (Fig. 2e). In generale, era capace di ottene u trasferimentu senza ps-free di PS- è BS-NGF (Trasferimentu senza ngf / ngf / ni / ng2) per i mostri finu à u 6 cm2 in zona, rispettivamente. Qualchese pezzi di grande o chjucu pò esse (facilmente vistu in a suluzione di l'equitazione o di u sustratore desideratu (a figura si4) 98-99% (dopu a crescita per u trasferimentu).
Trasferimenti Squli senza polimeru sò stati analizati in dettaglio. Caratteristiche morfologiche di a superficia ottenuta nantu à FS- è BS-NGF / Sioo2 / SI (Fig) è l'immagini ottichi (Fig. SI5 anni sò stati trasferiti senza microscopia. Danni strutturali visibili cum'è cracks, buchi, o zoni scuri. I pieghe nantu à a crescente NGF (Fig. 3b, D, marcatu da i freccia purpura) ferma intactu dopu u trasferimentu. I dui FS- è BS-NGFS sò cumposti di e Regioni FLG (regioni luminose indicate da frecce Blu in Figura 3). Sorpresa, in cuntrastu à pochi regions danni tipicamenti osservati durante a trasferimentu di u polemeru è u region di uccatore. Sò spariti 3). . L'integrità meccanica era ancu cunfirmata utilizendu Tem images di NGF Trasferitu nantu à Lace-Carbon Copper Grids, cum'è discututu dopu ("FS-NGF: Struttura"). U BS-NGF trasferitu / sio2 / SI hè un rougher di FS-NGF / sio2 cù i valori di 140 nm è 17 nm, cum'è b (20 × 20 μm2). U valore di u rms di NGF trasferitu nantu à u sustrato di SIO2 / SI <2 NM) hè significativamente più bassa (circa 3 di ngf), indicendu chì a rugosa addiziale pò currisponde à a superficia di u ni. Inoltre, l'imagine AFM realizata nantu à i bordi di FS- è BS-NGF / SIO2 / SI mostra i spessori NGF di 100 è 80 NM, SI7). U grossu più chjucu di BS-NGF pò esse un risultatu di a superficia ùn hè micca esposta direttamente à u gas di precursore.
Trasferitu NGF (Niag) Senza Polimer nantu à SIO2 / Si di Figura 2c): (A, b) SEM Immagini di FADSCerd FS-NGF (currispondente à a piazza aranciu in u pannellu). Aree tipiche) - a). (C, D) Sem images di BS-NGF trasferitu: A magnificazione bassa è alta (currispondente à l'area tipica mostrata da u quadru aranciu in u pannellu c). (e, f) imaghjini AFM di fs- trasferiti FS- è BS-NGFS. A freccia Blue rapprisenta a regione FlG - cuntrastu illuminoso - cuntrastu cyan - cuntrastu neru - riprestazione negra, a regione di a magenta, ripresenta a piega.
A cumpusizioni chimica di u fsotu è trasferitu fs- è BGFS hè statu analizatu da X-Ray PhotoCretter Spectroscopy (XPS) (Fig. 4). Un picculu debule hè statu osservatu in u spettru misuratu (Fig. 4a, b), currispondente à u sustrato di u ni (850 ev) di u fsotu (niag). Ùn ci sò cime in la spetta misurata di trasferiti fs- è bs-ngf / sio (fase 4C; risultati simili chì ùn ci sò micca usati a contaminazione di i rè residuali dopu a trasferimentu. Figures 4d Mostra a spetta alta risoluzione di u C 1 S, O SI 2E livelli d'energia energet'innier di FS-NgF / Sio2 / Si. L'energia di u ligna di c 1 s di grafite hè 284,4 EV53,54. A forma lineale di cimi di graffi hè generalmente cunsideratu cum'è asimmetricu, cum'è mostra in a Figura 4D54. Spectru di alta risoluzione Core-Livellu C 1 S di spettru (Fig. 4D) hà ancu cunfermatu Trasferimentu Pura (vale à dì ancu, senza reside pu puriger), chì hè cunzistente cù studi previ38. E file linee di a spettra di a C 1 di a mostra appena cultivata (Niag) è dopu u trasferimentu sò 0,55 è 0,62 ev, rispettivamente. Questi valori sò più altu ch'è quelli di SLG (0.49 EV per SLG nantu à una sustrata di i suie) 38. Tuttavia, questi valori sò più chjuchi di lineficii previsti previamente signali (~ 0,75 eV) 53,545, indette a assessione di i carboni di carbon recoce in u materiale attuale. A C 1 S è O O OT 1 S SPECTORE DI GERALI LEBLEVE ancu e spalle, eliminanu a necessità di a necessità di risoluzione à piccu di deconvoluzione piccu di risoluzione di altorazione deconvolution54. Ci hè una π → π * Peak Satellite intornu à 291,1.1 EV, chì hè spessu osservatu in mostri di grafite. U 103 EV è 532.5 EV SHALL IN U SI 2P 1 UL STO DI STORE (vede Fig. 4E, f) sò attribuiti à u substratu di Sio2 56, rispettivamente. XPS hè una tecnica di superficia pacrosa, cusì i signali currispondenu à u niu è sio2 rilevati prima è dopu a trasferimentu di u NGF, rispussia, sò assumiti d'origine di a regione FlG. I risultati simili eranu osservati per i mostri BS-NGF trasferiti (micca mustrati).
Risultati di a sonda di Niag XPS: (AC) spectra di (AC) sfarente cumpusione thapistrale di cumpessi thawn di ngf / ni, bs-ngf / ni è trasferiti u nome-ngf / (d-f) sfucarchi à alta risoluzione di u guividiti di core c 1 s, o 1s è si 2P di u FS-NgF / Sio2 / Si Esempita.
A qualità generale di i cristalli di i cristalli di trasferiti sò stati valutati cù una diffrazione di u X-Ray (XRD). Modelli tipichi XRD (Fig. Si8) di trasferitu fs- è BS-NGF / sio2 / si mostra a presenza di i cimi di diffranforzione (0 0 0) è (0 0 2) à 26,6 °, simile à Graphite. . Questu cunfirma a qualità cristallina di alta è currisponde à una distanza interlayer di d = 0,335 NM, chì hè mantinutu dopu à u passu di trasferimentu. L'intensità di u piccu di diffrazione (0 0 2) hè di circa 30 volte di u piccu di farradoru (0 0 4), indicendu chì u planu di cristale ngf hè allinatu cù a superficia di mostra.
Sicondu i risultati di Sem, Faman Spectroscopia, XPS è Xrd, A qualità di BS-NGF / NI hè statu truvatu chì era pocu più altu (Picculu).
SLGS cù capi di supportu Polinier finu à 200 nm thick pò flottà in acqua. Questa setup hè cumunemente usata in u trasferimentu di trasferimentu di u trasportu di polimeru Graphene è Graphite sò Hydrophobic (u fiume WEVE 80-90 °) 57. I putenziali superfici d'energia di i dui graphee è flg sò stati abbastanza piani, cù una bassa energia potenziale (~ 1 KJ / MOL) per u muvimentu laterale di l'acqua. Tuttavia, l'interi di l'interazione calculata d'acqua cù GRAFHene è trè strati di GRAFHEE Questu pò esse unu di i mutivi chì freestanding u ngf flat in a superficia di l'acqua, mentre chì freestanding Graphe (chì flotta in acqua) è rompe. Quandu NGF hè immersu cumpletamente in acqua (i risultati sò listessi per u ngf aspra è flat), i so bordi piegati (Figura Si4). In u casu di immeriera cumpleta, si prevista chì a energia di interazione di l'acqua NGF hè quasi, regupertu à flallu) è chì i bordi di a limzione di ngf per mantene una alta di cuntattu (hsdrophobicità). Criemu chì e strategie ponu esse sviluppate per evità curling di i bordi di ngfs incrustati. Un approcciu hè di utilizà solventi misti per modulà a reazione di u mullitu di u film59 di u grillu.
U trasferimentu di SLG à diversi tipi di sustrati via i prucessi di trasferimentu di u trasportu negoziatu umidi hè statu riportatu prima. Hè generalmente accettatu chì e forze debuli di a van der si esistenu trà i filmi di Graphe / GrapheTe (SÀ IT IT RIGIDS (AU62, Sicilianu Carbon Films30, 34 o sfrate 37). Quì assumemu chì l'interazzioni di u listessu tipu predomina. Ùn avemu micca osservatu nisun dannu o sbuchjulatu per ngf per alcuna di i sustrati in manipulazione meccanica (durante e cundizioni di a vacu è / o a figura 2, Si9 è Si9). In più, avemu micca osservatu un Sicaks in i XPS C 1 S Spettru di u livellu di CORE di a NgF / Sio2 / Siica (Fig. 4). Questi risultati indicanu chì ùn ci hè micca un ligame chimicu trà NGF è u sustratu di u target.
In a sezione precedente, "Trasferimentu senza polimeru di FS- è BG-NGF", avemu dimustratu chì NGF pò cresce è trasferisce nantu à i dui lati. Questi fs-ngfs è BS-NGFS ùn sò micca identichi in termini di a rugosità di superficie, chì ci hà impressu per esplurà l'applicazioni più adattate per ogni tipu.
In cunsiderà a trasparenza è a superficia più calmu di FS-Ngf, aghju studiatu a so struttura lucale, pruprietà ottiche è elettrici in più dettagli. A struttura è a struttura di fs-ngf senza trasferimentu di polimeru hè statu carattarizatu da un microsputia di trasmissione (tem) imaginazione di l'imaginazione è area selezziunata I risultati currispondenti sò affissati in Figura 5. Bassu di a plorità di pluricata hà realizatu a presenza cù e dumande di cuntrastu sfarente, rispettivamente (fig. 5a). U film in generale mostra una bona integrenza meccanica è stabilità meccanica trà e sfarenza di NgF è micca una liste di oon di sem (Figura 3cce di ingrandimentu (Figura 3C-E). In particulare, in a FIC 5D mostra a struttura ponte (a pusizione marcata da u freta letto margena è cumposta da una lla di Grafre cù una largazza di circa 51. A cumpusizioni cù un spaziamentu interplanar di 0,33 ± 0,01 nm hè più ridutta à parechji strati di Graphene in a regione più stretta (fine di a freccia nera di 5 d).
Planar father de un sample niag free polemer Freccia verdi in pannelli A è C indica i zoni circulari di danni durante l'allinjamentu di u fasciu. (F-I) in pannelli A à C, mudeli SAIED in resti ricchedi da blue blu, cinan, arancia è rossa è circonde, appsighjunghjenu.
A struttura di cinta in Figura 5C mostra (marcatu cù freccia rossa) avianu verticale di i piani gaschi, chì ponu esse doviti à a furmazione Sottu alta prova, queste nanofolds 30 mostranu una ricerca di cristallografica diversa da u restu di a regione Ngf; I piani basali di u lattice di u graficu sò orientati guasi verticalmente, piuttostu cà orizontalmente cum'è u restu di u film (inserzione in a Figura 5C). Simigliatu, u Regione FLG à oxione esibiate lineali à banda lineari è strette da a frecce Blueire), chì appare in magnificazione bassa è mediana in Figuri 5b, 5e, rispettivamente. L'inset in Figura 5E a presenza di i dui strati di Graphe in u Settore di Flg (Distanza di Interplanar 0,33 ± 0,01 nm), chì hè in bonu risultatu1. Inoltre, sem images registrati di u polier-free screver nantu à i filmi di cobre cù filmi di carbone lacy (dopu avè fattu e misure tem-visualizazione di Top-View) sò mostrati in Figura Si9. A regione di flg ben suspesa (marcatu cù freccia blu) è a regione rotta in a Figura Si9f. Arrow Blue (à u bordo di u NGF trasferitu) hè prisentatu intenzionalmente per dimustrà chì a regione flg pò resistere à u prucessu di trasferimentu senza polimer. In riassuntu, Queste recage cunfirmanu chì parzialmente susponuvanu NgF (chì includendu a regione FLG) Manuemene ancu integrità meccanica è esposta è esposizione à altu (Figura Si9).
A causa di l'eccellente flatness di NGF (vede a Figura 5a), ùn hè micca difficiule à orientà i fogli di u duminiu [0001] per analizà a struttura salata. Sicondu u grillu lucale di u film è a so località, parechje regioni d'interesse (12 punti) sò stati identificati per studii di diforzione elettronica. In Figuri 5a-C, Quattru di Sti regioni tipici sò affissati è marcati cù i Circulu di colorati (blu, cyan, codificatu di è rossu). Figuri 2 è 3 per u modu Saed. Figuri 5f è g sò stati ottenuti da a regione FlG mostrata in e figure 5 è 5. Cumu mostra in i figuri 5b è c, rispettivamente. Hanu una struttura hexagonale simile à twisted Graphe63. In particulare, figura 5f mostra trè motiri supremiposte cù a listessa orientazione di u [0001], giuntatu da u scontru angulare di e trè coppie di (10-10) riflessioni. In modu simile, Figura 5g mostra dui mudelli hexagonali superposti rotati da 20 °. Dui o trè gruppi di mudelli hexagonali in a regione flg ponu surtite da trè cape in-filie o di plane Graphne In cuntrastu, i modelli di difronti elettronichi in a Figura à a Regione NGF mostrata in a Figura 5a [0001] Oltre di difrazzione di u punto più altu. Questi mudelli salati à una struttura grafico di più grosse è l'orientazione intermediata da u flag, cum'è inferitu 64. Caratteristiche di a crystalline hà revelatu a coexettazione di i dui o trè grapensi). Ciò chì hè particularmente nota in a regione flg hè chì i cristalliti anu un certu gradu di malienti d'in-alimentazione. I particse di scaricamenti / caphe di rotuazione in-locu angles of 17 °, 22 ° e 25 ° è à 25 ° sò statu prima rappurtata per a ngf greciatu in i ni 64 film. I valori angulu rotazione hà osservatu in questu studiu sò consistenti cù anguli rotazione previamente (± 1 °) per vultà Blg63 GRABHEE
E proprietà elettrici di NgF / SII2 / SI sò stati misurati à 300 K sopra una zona di 10 × 3 mm2. The values of electron carrier concentration, mobility and conductivity are 1.6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 and 2000 S-cm-1, respectively. I valutili e conductività è i nostri ngf sò simili à u graficu naturale 2 è più altu di u graficu di a pirturione di u cummercializazione cummerciale cummerciale cummerciale (produttu à 3000 ° C) 29. I valori di cuncentrazione di cuncentrazione di l'elettricu osservanu sò dui ordini di magnitudine più altu di quelli recenti (7 cm-3) per a temperatura di u Micron (3200 ° C)
Avemu fattu ancu e misure di trasmissione di uv-visibile nantu à FS-NGF trasferitu à u quartu sustene (Figura 6). U spettru resultante mostra una trasmissione quasi constante di 62% in a gamma 350-800 NM, indicando chì NGF hè trasluzente à a luce visibile. In fatti, u nome "kaust" pò esse vistu in a fotografia digitale di a mostra in a Figura 6b. Ancu se a struttura nanocrystalline di NgF hè diversa da quella di u SLG, u numeru di capi pò esse stracciata apprussimatamente stimata cù a regula di a lista di trasmissione 2.3%. Sicondu sta rilazione, u numeru di capi di trasmissione cun 38% di trasmissione hè di 21 anni. L'estremità hè custituita principarmenti cumposti da 300 strati di Graphne, vale à dì circa 100 nm. Dunque, assume chì l'insparsa ottica hà astricu currispitendu à e regioni di flg è mlG, dapoi ch'eddi distribuiti in u film (6, 5 è 6C). In più di e dati strutturali di sopra, a conductività è a trasparenza ancu cunfirmanu ancu a qualità cristallina di alta qualità di u ngf trasferitu.
(a) Misurazione di trasmissione di trasmissione di UV-visibile, (b) TIPCALE trasferimentu NGF in u quartz aduprendu una mostra di rappresentante. (c) Schematic di NGF (scatula scura) cù e regioni di flG è MLG hà marcatu cum'è forme aleatiche in tutta a mostra (vede a Figura 1.1-3% area per 100 μm2). I formi aleatorii è e so dimensioni in u diagrama sò per scopi illustrativi solu è ùn currispondenu à e zone reali.
U NGF traslucente hè diventatu CVD hè stata trasferita prima à i superfici di u silicu è usatu in Celluli Solar15,16. L'efficienza di i cunversione di u putere resultante (PCE) hè 1,5%. Questi ngf realizanu fundamenti multianti cume a capa cumunu attiva, chjassi di trasportu è trasparenti elettrodifichi15.16. Tuttavia, u film di grafite ùn hè micca uniforme. Più ottimisazione hè necessaria per cuntrullà cù cura a resistenza di a folla è ottica elettrica, postu chì sti dui prupietà ghjucanu un rolu impurtante di u valore di u PCU1.16. Tipicamenti, Filmi Graphene sò 97,7% trasparenti à a luce visibile, ma anu una resistenza di folla di 200-3000 ohms / sq.16. A resistenza di a superficia di i filmi di Graphene pò esse ridutta aumentendu u numeru di strati (trasferimentu di graphne) è doping cun HNO3 (~ 30 OHM / Sq.) 66. Tuttavia, stu prucessu piglia un longu tempu è i sfarenti strati di trasferimentu ùn mantene micca sempre un bonu cuntattu. U nostru Front Latu Ngf hà e proprietà cum'è a conduzza 2000 s / cm, a folla di film resistenza 50 ohm / sq. è 62% di trasparenza, facendu una alternativa viable per i canali conductivi o di l'elettroti di u calore in i celluli solari15,16.
Eppuru, a struttura è a chimica di a sfardizione di BS-NGF sò simili à i fs-ngf, a so residenza hè sfarente ("crescita di u *. Previamente, avemu usatu u graficu di u filmu ultrello-magre2 cum'è un sensoru di gas. Dunque, avemu testatu a fattibilità di aduprà BS-NGF per e funzioni di u gasu di u gas (Figura Si10). Purtioni di prima, MM2-dimensione di BS-NGF sò stati trasferiti nantu à u Chip di Sensore di l'Eliminante Interdigitanti (Figura Si10a-C). I dettagli di fabricazione di u chip sò stati riportati prima; A so zona sensibile attiva hè 9 mm267. In l'imàgine sem (Figura Si10b è C), l'elettrode d'oru sottostante hè chjaramente visibile per u ngf. In novu, pò esse vistu chì a copertura di chip uniforme hè stata ottenuta per tutti i mostri. E misurazioni di u sensoru di gasu sò stati registrati (Fig. Si10d) (Fig. Si11) è i tassi di risposta resultanti sò mostrati in Figs. Si10g. Probabilmente cù altri gasi interferiti Incanted FROG), H2 (2%), ch4 (200 ppm), CO2 (2%), H2s (200 ppm) è NH3 (200 (200 (200 ppm). Una possibile causa ùn hè nimu. natura elettrophilica di u gas22.68. Quandu adsorbed nantu à a superficia di Graphene, riduce l'assorbimentu attuale di l'elettroni da u sistema. Un paragone di i dati di u tempu di risposta di u sensore BS-NGF cù sensori publicati previamente in u tavulinu si2. U mecanismu per riattivà sensori di u rémma, o3 plasma o TERMALA (50-150 ° C) di colmpi esposti iningpiunale, idealmente seguitu da l'implementazione di l'implementazione di l'implementazione di l'implementazione di l'implementazione di l'implementazione di l'implementazione
Durante u prucessu CVD, a crescita di Graphne si trova nantu à i dui lati di u maliporu sottu41. Tuttavia, BS-Graphene hè generalmente ejectatu durante u prucessu di trasferimentu41. In questu studiu, dimustrà chì a crescita di alta qualità di alta qualità è u trasferimentu NGF di polimeru pò esse ottenutu da i dui lati di u supportu di u catalizatore. BS-NGF hè più fino (~ 80 nm) cà FS-NGF (~ 100 NM), è sta differenza hè spiegata da u fattu chì BS-NI ùn hè micca esposta direttamente à u flussu di gasu precursori. Avemu ancu trovu chì a rugosità di u sustratu niar influene a rugosità di u NGF. Questi risultati indicanu chì u pianar di u pianariu di u FS-NGF pò esse adupratu cum'è un materiale di precursore per Graphe (da u metudu di l'espirazione) o cum'è un canale conductivu à i celluli di solari15,16. In cuntrastu, BS-NGF serà adupratu per a rilevazione di u gasu (Fig. Si9) è possibbilmente per i sistemi di almacenamentu energeticu71,72 induve a so superficia hè utile.
In cunsiderà quì, hè utile à comfinu u travagliu attuale cù filmi di grazia previamente publicatu da CVD è usendu foil di nichel. Comu pò esse vistu in a tavulinu 2, e prissioni più altu avemu usatu Ripartu u tempu di reazzione (stazzione di crescita) ancu in temperature relativamente di livellu (in corge di 850-1300 ° C). Avemu ancu ottinutu a crescita più grande cà u solitu, indicando potenziale per l'espansione. Ci sò altri fattori da cunsiderà, alcune di quale avemu includitu in a tavula.
U ngf di alta qualità di alta qualità hè stata cultivata nantu à u nichel foglia di CVD cataliticu. Eliminendu i sustrati tradiziunali di u polemeru (cum'è quelli chì sò usati in Cvd Graphene), uttene un trasferimentu umitu è difettu liberu di NGF (cultivatu nantu à i lati di u nichure) à una varietà di process Notable, ngf include e regioni di flg è mlG (tipicamenti 0,1% à u 3% per 100 μM2) chì sò strutturalmente integrati in u film più spessore. I fiere di tem mostra chì queste regioni sò cumposti da palla di e foto di duie à trè graphene / particelli o liancelli, rispettivamente), certi chì anu un compitu rotaziunale di 10-20 °. I regioni flg è MLG sò rispunsevuli di a trasparenza di fs-ngf à luce visibile. In quantu à e fogli latine purtieri, ponu esse purtate paralleli à i foglii di fronte è, com'è mostratu, ponu avè un scopu funziunale (per esempiu, per retazione di gas). Questi studii sò assai utili per riduce i rifiuti è i costi in i prucessi CVD di scala industriale.
In generale, u grossu mediu di cvd ngf si trova trà (bassu - capa-capa) graphee è industriale (micrometru) fogli di gradite. A gamma di e so propreizii interessanti, cumpiglianu cù u metudu simplice avemu sviluppatu per a so pruduzzione è cumprende particulari funzioni funziunali per una grigia funziunale
Un foil di 25-μm-thick (99,5% purità, u gonfiatu) hè statu stallatu in un reattore CVD Commerciale (AIXTRON 4-Inch bmbro). U sistema era purgatu cù argon è evacuatu à una pressione di a basa di 10-3 MBAR. Allora foglia di nichel hè statu postu. In Ar / H2 (A dopu pre-avenaling L'anciola hè esposta à una produzione di 500 mb3) à u valore di a ottima u NGF in altro.30.
A morfologia superficiale di a mostra era visualezata da SEM U Figliu Microscopiu Zeiss Merlin (1 KV, 50 pa). A rugenda di a superficia è u spessore ngf sò stati misurati utilizendu AFM (dimensione Icona spm, bruker). E misura o s salute sò stati purtati à mezu di un fei titan 80-3 microscopiu cubed Pista di emissione di puntata (300 K) Risoluzione Spaticu 0.09 nm. I mostri di NGF sò stati trasferiti à u carbone lacy hà rivestitu i griends di cobre per l'analisi di struttura flat è l'analisi di struttura. Cusì, a maiò parte di i flocchi di mostra sò sospesi in i pori di a membrana di u sustegnu. Trasfiriti i mostri NGF eranu analizati da XRD. I mudelli di difrazzione X-Ray sò stati uttene un bucker diffensometru (Bucker, D2 fonte D2, 15418 Å u Source di u Putu è Lynxee
Parechji misure di punto di Raman sò stati registrati utilizendu un microscopiu confocale integratore (Alfa 300 RA, Witec). Un 532 NM Laser cù una putenza di eccitazione bassa (25%) hè stata aduprata per evità effetti inghjustificati termali. Spectroscopopopopopopru X-Ray (XPS) hè statu fattu nantu à un estu di kratos axis sopra una zona di 300 × 700 μ ottenute di 160 W. di 20 EV, rispondente. I mostri di NGF trasferitu in Sio2 sò stati tagliati in pezzi (3 × 10 mm2 ognunu) U pls6mw (50 μm di fucilo) sò stati fabbricati in un microscopiu d'argentu. E esperenti elettrici, effezzioni di sala sò state realizati in questi campegli in 300 è una variazione di campu magneticu di un sistema di misurazione fisica (ppms Etercool -I, quantum di cuncepimentu fissu (PPMS Educom, USA). Trasmessu UV-Vis Spectra sò stati arregistrati utilizendu un spettru di l'UV di LAMBDA
U servitore di resistenza chimica (chip recordodiu intermediatu) era fire à un caribu stampatu stampatu 73 è a resistenza era estretamente trasferita U circuitu stampatu annantu à quale u dispusitivu si trova chì u dispusitivu hè cunnessu cù i terminale di u Contact è pusatu in a misura di sensazione di gasu di gasu da una tenzione di raghju continuata à purge à l'espunimentu di u gasu è dopu purgà di novu. A càmera era iniziata da purgà cù u nitrogenu à 200 cm3 per 1 ora per assicurà a rimuzione di tutti l'altri analetti prisenti in a camara, cumprese umidità. Includendu umidità. L'analisi individuali eranu dunque liberate lentamente in a camera à a stessa rata di u flussu di 200 cm3 vicinu à u cilindru N2.
Una versione rivisita di stu articulu hè statu publicatu è pò esse accessu à traversu u ligame in cima di l'articulu.
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Tempu di Post: 23 Aug-2024