ની અને તેના દ્વિમાર્ગી પોલિમર-મુક્ત સ્થાનાંતરણ પર અર્ધપારદર્શક ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ ઉગાડવી

નેચર ડોટ કોમની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર. તમે ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો તે બ્રાઉઝરના સંસ્કરણમાં મર્યાદિત સીએસએસ સપોર્ટ છે. શ્રેષ્ઠ પરિણામો માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે તમારા બ્રાઉઝરના નવા સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરો (અથવા ઇન્ટરનેટ એક્સપ્લોરરમાં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો). તે દરમિયાન, ચાલુ સપોર્ટની ખાતરી કરવા માટે, અમે સ્ટાઇલ અથવા જાવાસ્ક્રિપ્ટ વિના સાઇટ પ્રદર્શિત કરી રહ્યા છીએ.
નેનોસ્કેલ ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ્સ (એનજીએફ) એ મજબૂત નેનોમેટ્રીયલ્સ છે જે ઉત્પ્રેરક રાસાયણિક વરાળના જુબાની દ્વારા ઉત્પન્ન થઈ શકે છે, પરંતુ તેમના સ્થાનાંતરણની સરળતા અને સપાટીના મોર્ફોલોજી કેવી રીતે આગામી પે generation ીના ઉપકરણોમાં તેમના ઉપયોગને અસર કરે છે તે વિશેના પ્રશ્નો રહે છે. અહીં અમે પોલીક્રિસ્ટલિન નિકલ ફોઇલ (ક્ષેત્ર 55 સે.મી. 2, લગભગ 100 એનએમ) અને તેના પોલિમર-મુક્ત ટ્રાન્સફર (આગળ અને પાછળ, 6 સે.મી. સુધીનો વિસ્તાર) ની બંને બાજુ એનજીએફની વૃદ્ધિની જાણ કરીએ છીએ. ઉત્પ્રેરક વરખની મોર્ફોલોજીને કારણે, બે કાર્બન ફિલ્મો તેમની શારીરિક ગુણધર્મો અને અન્ય લાક્ષણિકતાઓ (જેમ કે સપાટીની રફનેસ) માં અલગ છે. અમે બતાવીએ છીએ કે ર ger ગર બેકસાઇડવાળા એનજીએફએસ એનઓ 2 તપાસ માટે યોગ્ય છે, જ્યારે આગળની બાજુએ સરળ અને વધુ વાહક એનજીએફ (2000 એસ/સે.મી., શીટ પ્રતિકાર - 50 ઓહ્મ/એમ 2) સધ્ધર વાહક હોઈ શકે છે. સોલર સેલની ચેનલ અથવા ઇલેક્ટ્રોડ (કારણ કે તે દૃશ્યમાન પ્રકાશના 62% પ્રસારિત કરે છે). એકંદરે, વર્ણવેલ વૃદ્ધિ અને પરિવહન પ્રક્રિયાઓ તકનીકી એપ્લિકેશનો માટે વૈકલ્પિક કાર્બન સામગ્રી તરીકે એનજીએફને અનુભૂતિ કરવામાં મદદ કરી શકે છે જ્યાં ગ્રાફિન અને માઇક્રોન-જાડા ગ્રાફાઇટ ફિલ્મો યોગ્ય નથી.
ગ્રેફાઇટ એ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી industrial દ્યોગિક સામગ્રી છે. નોંધપાત્ર રીતે, ગ્રેફાઇટમાં પ્રમાણમાં ઓછી સામૂહિક ઘનતા અને plan ંચી પ્લેન થર્મલ અને વિદ્યુત વાહકતાના ગુણધર્મો છે, અને તે કઠોર થર્મલ અને રાસાયણિક વાતાવરણમાં ખૂબ સ્થિર છે 1,2. ફ્લેક ગ્રેફાઇટ એ ગ્રાફિન રિસર્ચ 3 માટે એક જાણીતી પ્રારંભિક સામગ્રી છે. જ્યારે પાતળા ફિલ્મોમાં પ્રક્રિયા કરવામાં આવે છે, ત્યારે તેનો ઉપયોગ સ્માર્ટફોન 4,5,6,7 જેવા ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે હીટ સિંક સહિત, સેન્સર 8,9,10 માં સક્રિય સામગ્રી તરીકે અને ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક ઇન્ટરફેન્ટ પ્રોટેક્શન 11 માટે કરી શકાય છે. 12 અને આત્યંતિક અલ્ટ્રાવાયોલેટ 13,14 માં લિથોગ્રાફી માટેની ફિલ્મો, સૌર કોષો 15,16 માં ચેનલોનું સંચાલન કરે છે. આ તમામ એપ્લિકેશનો માટે, જો નેનોસ્કેલ <100 એનએમમાં ​​નિયંત્રિત જાડાઈવાળા ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ્સ (એનજીએફ) ના મોટા વિસ્તારો સરળતાથી ઉત્પન્ન અને પરિવહન થઈ શકે તો તે નોંધપાત્ર ફાયદો હશે.
ગ્રેફાઇટ ફિલ્મો વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે. એક કિસ્સામાં, એક્સ્ફોલિયેશન દ્વારા એમ્બેડિંગ અને વિસ્તરણનો ઉપયોગ ગ્રાફિન ફ્લેક્સ 10,11,17 બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. ફ્લેક્સને જરૂરી જાડાઈની ફિલ્મોમાં આગળ પ્રક્રિયા કરવી આવશ્યક છે, અને ગા ense ગ્રેફાઇટ શીટ્સ બનાવવા માટે ઘણી વાર ઘણા દિવસો લાગે છે. બીજો અભિગમ ગ્રાફિટેબલ સોલિડ પૂર્વવર્તીઓથી પ્રારંભ કરવાનો છે. ઉદ્યોગમાં, પોલિમરની શીટ્સ કાર્બોનાઇઝ્ડ હોય છે (1000-1500 ° સે) અને પછી સારી રીતે માળખાગત સ્તરવાળી સામગ્રીની રચના કરવા માટે ગ્રાફિટાઇઝ્ડ (2800–3200 ° સે). જોકે આ ફિલ્મોની ગુણવત્તા વધારે છે, energy ર્જા વપરાશ નોંધપાત્ર 1,18,19 છે અને લઘુત્તમ જાડાઈ થોડા માઇક્રોન 1,18,19,20 સુધી મર્યાદિત છે.
કેટેલિટીક કેમિકલ વરાળ જુબાની (સીવીડી) એ ઉચ્ચ માળખાકીય ગુણવત્તા અને વાજબી કિંમત 21,22,23,24,25,26,27 સાથે ગ્રાફિન અને અલ્ટ્રાથિન ગ્રેફાઇટ ફિલ્મો (<10 એનએમ) ના નિર્માણ માટે એક જાણીતી પદ્ધતિ છે. જો કે, ગ્રાફિન અને અલ્ટ્રાથિન ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ્સ 28 ની વૃદ્ધિની તુલનામાં, મોટા ક્ષેત્રની વૃદ્ધિ અને/અથવા સીવીડીનો ઉપયોગ કરીને એનજીએફની એપ્લિકેશન ઓછી શોધખોળ 11,13,29,30,31,32,33 છે.
સીવીડી-ઉગાડવામાં ગ્રાફિન અને ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોને ઘણીવાર ફંક્શનલ સબસ્ટ્રેટ્સ 34 પર સ્થાનાંતરિત કરવાની જરૂર છે. આ પાતળા ફિલ્મ સ્થાનાંતરણમાં બે મુખ્ય પદ્ધતિઓ 35 શામેલ છે: (1) નોન-એચ ટ્રાન્સફર 36,37 અને (2) એચ-આધારિત ભીનું કેમિકલ ટ્રાન્સફર (સબસ્ટ્રેટ સપોર્ટેડ) 14,34,38. દરેક પદ્ધતિમાં કેટલાક ફાયદા અને ગેરફાયદા હોય છે અને તે હેતુવાળી એપ્લિકેશનના આધારે પસંદ કરવા આવશ્યક છે, જેમ કે બીજે ક્યાંક વર્ણવેલ 35,39. ઉત્પ્રેરક સબસ્ટ્રેટ્સ પર ઉગાડવામાં આવેલી ગ્રાફિન/ગ્રેફાઇટ ફિલ્મો માટે, ભીની રાસાયણિક પ્રક્રિયાઓ દ્વારા સ્થાનાંતરિત (જેમાંથી પોલિમિથાઇલ મેથાક્રાયલેટ (પીએમએમએ) સૌથી સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી સપોર્ટ લેયર છે) એ પ્રથમ ચોઇસ 13,30,34,38,40,41,42 છે. તમે એટ અલ. ઉલ્લેખ કરવામાં આવ્યો હતો કે એનજીએફ ટ્રાન્સફર (નમૂનાના કદમાં આશરે 4 સે.મી. 2) 25,43 માટે કોઈ પોલિમરનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો ન હતો, પરંતુ ટ્રાન્સફર દરમિયાન નમૂનાની સ્થિરતા અને/અથવા હેન્ડલિંગ અંગે કોઈ વિગતો આપવામાં આવી નથી; પોલિમરનો ઉપયોગ કરીને ભીની રસાયણશાસ્ત્ર પ્રક્રિયાઓમાં ઘણા પગલાઓનો સમાવેશ થાય છે, જેમાં બલિદાન પોલિમર લેયર 30,38,40,41,42 નો સમાવેશ થાય છે. આ પ્રક્રિયામાં ગેરફાયદા છે: ઉદાહરણ તરીકે, પોલિમર અવશેષો ઉગાડવામાં આવેલી ફિલ્મ 38 ની ગુણધર્મોને બદલી શકે છે. વધારાની પ્રક્રિયા અવશેષ પોલિમરને દૂર કરી શકે છે, પરંતુ આ વધારાના પગલાઓ ફિલ્મના નિર્માણના ખર્ચ અને સમયમાં વધારો કરે છે 38,40. સીવીડી વૃદ્ધિ દરમિયાન, ગ્રાફિનનો એક સ્તર ફક્ત ઉત્પ્રેરક વરખની આગળની બાજુ (વરાળના પ્રવાહની બાજુ) ની બાજુમાં જ જમા થાય છે, પણ તેની પાછળની બાજુએ પણ. જો કે, બાદમાં કચરો ઉત્પાદન માનવામાં આવે છે અને નરમ પ્લાઝ્મા 38,41 દ્વારા ઝડપથી દૂર કરી શકાય છે. આ ફિલ્મનું રિસાયક્લિંગ, ઉપજને મહત્તમ બનાવવામાં મદદ કરી શકે છે, પછી ભલે તે ફેસ કાર્બન ફિલ્મ કરતા ઓછી ગુણવત્તાવાળી હોય.
અહીં, અમે સીવીડી દ્વારા પોલિક્રિસ્ટલાઇન નિકલ ફોઇલ પર ઉચ્ચ માળખાકીય ગુણવત્તાવાળા એનજીએફની વેફર-સ્કેલ દ્વિભાજક વૃદ્ધિની તૈયારીની જાણ કરીએ છીએ. વરખની આગળ અને પાછળની સપાટીની રફનેસ એનજીએફની મોર્ફોલોજી અને રચનાને કેવી અસર કરે છે તેનું મૂલ્યાંકન કરવામાં આવ્યું હતું. અમે મલ્ટિફંક્શનલ સબસ્ટ્રેટ્સ પર નિકલ ફોઇલની બંને બાજુથી એનજીએફના ખર્ચ-અસરકારક અને પર્યાવરણને અનુકૂળ પોલિમર-મુક્ત સ્થાનાંતરણ પણ દર્શાવીએ છીએ અને બતાવીએ છીએ કે વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે આગળ અને પાછળની ફિલ્મો કેવી રીતે યોગ્ય છે.
નીચેના વિભાગો સ્ટેક્ડ ગ્રાફિન સ્તરોની સંખ્યાના આધારે વિવિધ ગ્રેફાઇટ ફિલ્મની જાડાઈ વિશે ચર્ચા કરે છે: (i) સિંગલ લેયર ગ્રાફિન (એસએલજી, 1 લેયર), (ii) થોડા લેયર ગ્રાફિન (એફએલજી, <10 સ્તરો), (iii) મલ્ટિલેયર ગ્રેફિન (એમએલજી, 10-30 સ્તરો) અને (આઇવી) એનજીએફ (~ 300 લેઅર્સ). બાદમાં એ સૌથી સામાન્ય જાડાઈ છે જે વિસ્તારના ટકાવારી તરીકે વ્યક્ત થાય છે (100 µm2 દીઠ આશરે 97% ક્ષેત્ર) 30. તેથી જ આખી ફિલ્મને ફક્ત એનજીએફ કહેવામાં આવે છે.
ગ્રાફિન અને ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોના સંશ્લેષણ માટે ઉપયોગમાં લેવાતા પોલીક્રિસ્ટલ નિકલ ફોઇલ્સ તેમના ઉત્પાદન અને ત્યારબાદની પ્રક્રિયાના પરિણામે વિવિધ ટેક્સચર ધરાવે છે. અમે તાજેતરમાં એનજીએફ 30 ની વૃદ્ધિ પ્રક્રિયાને ize પ્ટિમાઇઝ કરવા માટે એક અભ્યાસની જાણ કરી. અમે બતાવીએ છીએ કે વૃદ્ધિના તબક્કા દરમિયાન એનિલિંગ ટાઇમ અને ચેમ્બર પ્રેશર જેવા પ્રક્રિયા પરિમાણો સમાન જાડાઈના એનજીએફ મેળવવામાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે. અહીં, અમે નિકલ ફોઇલ (ફિગ. 1 એ) ની પોલિશ્ડ ફ્રન્ટ (એફએસ) અને અનપોલિશ્ડ બેક (બીએસ) સપાટી પર એનજીએફની વૃદ્ધિની વધુ તપાસ કરી. કોષ્ટક 1 માં સૂચિબદ્ધ ત્રણ પ્રકારનાં નમૂનાઓ એફએસ અને બીએસની તપાસ કરવામાં આવી હતી. દ્રશ્ય નિરીક્ષણ પછી, નિકલ ફોઇલ (એનઆઈએજી) ની બંને બાજુ એનજીએફની સમાન વૃદ્ધિ એક લાક્ષણિક મેટાલિક સિલ્વર ગ્રેથી મેટ ગ્રે રંગ (ફિગ. 1 એ) માં બલ્ક ની સબસ્ટ્રેટના રંગ પરિવર્તન દ્વારા જોઇ શકાય છે; માઇક્રોસ્કોપિક માપનની પુષ્ટિ કરવામાં આવી હતી (ફિગ. 1 બી, સી). તેજસ્વી પ્રદેશમાં જોવા મળેલ એફએસ-એનજીએફનું એક લાક્ષણિક રમન સ્પેક્ટ્રમ અને આકૃતિ 1 બીમાં લાલ, વાદળી અને નારંગી તીર દ્વારા સૂચવવામાં આવ્યું છે તે આકૃતિ 1 સીમાં બતાવવામાં આવ્યું છે. ગ્રેફાઇટ જી (1683 સે.મી. - 1) અને 2 ડી (2696 સે.મી. - 1) ની લાક્ષણિકતા રમન શિખરો ઉચ્ચ સ્ફટિકીય એનજીએફ (ફિગ. 1 સી, ટેબલ એસઆઈ 1) ની વૃદ્ધિની પુષ્ટિ કરે છે. આખી ફિલ્મ દરમ્યાન, તીવ્રતા ગુણોત્તર (આઇ 2 ડી/આઇજી) સાથે રમન સ્પેક્ટ્રાનો વર્ચસ્વ ~ 0.3 જોવા મળ્યો હતો, જ્યારે આઇ 2 ડી/આઇજી = 0.8 સાથે રમન સ્પેક્ટ્રા ભાગ્યે જ જોવા મળ્યો હતો. આખી ફિલ્મમાં ખામીયુક્ત શિખરો (ડી = 1350 સે.મી.-1) ની ગેરહાજરી એનજીએફ વૃદ્ધિની ઉચ્ચ ગુણવત્તા સૂચવે છે. બીએસ-એનજીએફ નમૂના (આકૃતિ એસઆઈ 1 એ અને બી, ટેબલ એસઆઈ 1) પર સમાન રમણ પરિણામો મેળવવામાં આવ્યા હતા.
એનઆઈએજી એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફની તુલના: (એ) વેફર સ્કેલ (55 સે.મી. 2) પર એનજીએફ વૃદ્ધિ દર્શાવતા લાક્ષણિક એનજીએફ (એનઆઈએજી) નમૂનાનો ફોટોગ્રાફ અને પરિણામી બીએસ- અને એફએસ-એનઆઈ વરખ નમૂનાઓ, (બી) એફએસ-એનજીએફ છબીઓ/ એનઆઇ, (બી) સીએટીએ, સીએટીએ), (સી) ની અલગ અલગ અલગ સ્થિતિ પર, (સી. એફએસ -એનજીએફ/ની, (ઇ, જી) એસઇએમ છબીઓ પર વિવિધ મેગ્નિફિકેશન પર મેગ્નિફિકેશન બીએસ -એનજીએફ/એનઆઈ સેટ કરે છે. વાદળી તીર એફએલજી ક્ષેત્ર સૂચવે છે, નારંગી તીર એમએલજી ક્ષેત્ર (એફએલજી ક્ષેત્રની નજીક) સૂચવે છે, લાલ તીર એનજીએફ ક્ષેત્ર સૂચવે છે, અને મેજેન્ટા એરો ગણો સૂચવે છે.
વૃદ્ધિ પ્રારંભિક સબસ્ટ્રેટ, સ્ફટિકીય કદ, અભિગમ અને અનાજની સીમાઓની જાડાઈ પર આધારિત છે, તેથી મોટા વિસ્તારોમાં એનજીએફની જાડાઈના વાજબી નિયંત્રણને પ્રાપ્ત કરવું એ એક પડકાર 20,34,44 છે. આ અધ્યયનમાં અમે અગાઉ પ્રકાશિત કરેલી સામગ્રીનો ઉપયોગ કર્યો હતો. આ પ્રક્રિયા 100 µM230 દીઠ 0.1 થી 3% તેજસ્વી ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન કરે છે. નીચેના વિભાગોમાં, અમે બંને પ્રકારના પ્રદેશો માટે પરિણામો રજૂ કરીએ છીએ. ઉચ્ચ મેગ્નિફિકેશન એસઇએમ છબીઓ બંને બાજુ (ફિગ. 1 એફ, જી) પર ઘણા તેજસ્વી વિરોધાભાસ વિસ્તારોની હાજરી દર્શાવે છે, જે એફએલજી અને એમએલજી પ્રદેશો 30,45 ની હાજરી સૂચવે છે. આની પુષ્ટિ રમન સ્કેટરિંગ (ફિગ. 1 સી) અને ટીઇએમ પરિણામો દ્વારા પણ કરવામાં આવી હતી (પછીથી "એફએસ-એનજીએફ: સ્ટ્રક્ચર અને પ્રોપર્ટીઝ" વિભાગમાં ચર્ચા કરવામાં આવી હતી). એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફ/એનઆઈ નમૂનાઓ (એનઆઈ પર ઉગાડવામાં આવેલા આગળ અને પાછળના એનજીએફ) પર અવલોકન કરાયેલા એફએલજી અને એમએલજી પ્રદેશો પૂર્વ-એન્નાઇંગ 22,30,45 દરમિયાન રચાયેલા મોટા ની (111) અનાજ પર ઉગાડ્યા છે. ફોલ્ડિંગ બંને બાજુ (ફિગ. 1 બી, જાંબુડિયા તીર સાથે ચિહ્નિત) પર જોવા મળ્યું હતું. ગ્રાફાઇટ અને નિકલ સબસ્ટ્રેટ 30,38 વચ્ચે થર્મલ વિસ્તરણના ગુણાંકમાં મોટા તફાવતને કારણે આ ગણો ઘણીવાર સીવીડી-ઉગાડવામાં આવેલા ગ્રાફિન અને ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોમાં જોવા મળે છે.
એએફએમ છબીએ પુષ્ટિ આપી કે એફએસ-એનજીએફ નમૂના બીએસ-એનજીએફ નમૂના (આકૃતિ એસઆઈ 1) (આકૃતિ એસઆઈ 2) કરતા ખુશ હતો. રુટ મીન સ્ક્વેર (આરએમએસ) એફએસ-એનજીએફ/ની (ફિગ. એસઆઈ 2 સી) અને બીએસ-એનજીએફ/ની (ફિગ. એસઆઈ 2 ડી) ના રફનેસ મૂલ્યો અનુક્રમે 82 અને 200 એનએમ છે, (20 × 20 μm2 ના ક્ષેત્રમાં માપવામાં આવે છે). Reces ંચી રફનેસ એ-પ્રાપ્ત રાજ્ય (આકૃતિ એસઆઈ 3) માં નિકલ (એનઆઈએઆર) વરખના સપાટી વિશ્લેષણના આધારે સમજી શકાય છે. એફએસ અને બીએસ-એનઆઆઇઆરની એસઇએમ છબીઓ એસઆઈ 3 એ-ડીમાં બતાવવામાં આવી છે, જે વિવિધ સપાટીના મોર્ફોલોજિસનું નિદર્શન કરે છે: પોલિશ્ડ એફએસ-એનઆઈ ફોઇલ નેનો- અને માઇક્રોન-કદના ગોળાકાર કણો ધરાવે છે, જ્યારે અનપોલિશ્ડ બીએસ-ની ફોઇલ ઉત્પાદનની નિસરણી દર્શાવે છે. ઉચ્ચ શક્તિવાળા કણો તરીકે. અને ઇનકાર. એનેલેડ નિકલ ફોઇલ (એનઆઈએ) ની ઓછી અને ઉચ્ચ રીઝોલ્યુશન છબીઓ આકૃતિ SI3E - એચમાં બતાવવામાં આવી છે. આ આંકડાઓમાં, અમે નિકલ ફોઇલ (ફિગ. સી 3 ઇ-એચ) ની બંને બાજુએ કેટલાક માઇક્રોન-કદના નિકલ કણોની હાજરીનું અવલોકન કરી શકીએ છીએ. અગાઉ અહેવાલ મુજબ, મોટા અનાજમાં ની (111) સપાટીનું લક્ષ્ય હોઈ શકે છે. એફએસ-એનઆઈએ અને બીએસ-એનઆઈએ વચ્ચે નિકલ ફોઇલ મોર્ફોલોજીમાં નોંધપાત્ર તફાવત છે. બીએસ-એનજીએફ/એનઆઈની rug ંચી રફનેસ બીએસ-નિઆરની અસ્પષ્ટ સપાટીને કારણે છે, જેની સપાટી એનિલિંગ પછી પણ નોંધપાત્ર રીતે રફ રહે છે (આકૃતિ એસઆઈ 3). વૃદ્ધિ પ્રક્રિયા પહેલાં આ પ્રકારની સપાટી લાક્ષણિકતા ગ્રાફિન અને ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોની રફનેસને નિયંત્રિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. તે નોંધવું જોઇએ કે ગ્રાફિન વૃદ્ધિ દરમિયાન મૂળ સબસ્ટ્રેટમાં કેટલાક અનાજની પુન or સંગઠન કરવામાં આવી હતી, જેણે અનાજના કદમાં થોડો ઘટાડો કર્યો હતો અને એનેલેડ વરખ અને ઉત્પ્રેરક ફિલ્મ 22 ની તુલનામાં સબસ્ટ્રેટની સપાટીની રફનેસને કંઈક અંશે વધારો કર્યો હતો.
સબસ્ટ્રેટ સપાટીની રફનેસને ફાઇન ટ્યુનિંગ, એનિલિંગ ટાઇમ (અનાજનું કદ) 30,47 અને પ્રકાશન નિયંત્રણ 43 પ્રાદેશિક એનજીએફ જાડાઈની એકરૂપતાને µM2 અને/અથવા તો એનએમ 2 સ્કેલ (એટલે ​​કે, થોડા નેનોમીટર્સની જાડાઈના ભિન્નતા) માં ઘટાડવામાં મદદ કરશે. સબસ્ટ્રેટની સપાટીની રફનેસને નિયંત્રિત કરવા માટે, પરિણામી નિકલ વરખની ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક પોલિશિંગ જેવી પદ્ધતિઓ ધ્યાનમાં લઈ શકાય છે. મોટા ની (111) અનાજ (જે એફએલજી વૃદ્ધિ માટે ફાયદાકારક છે) ની રચનાને ટાળવા માટે, પ્રીટ્રિએટેડ નિકલ વરખ પછી નીચલા તાપમાન (<900 ° સે) 46 અને સમય (<5 મિનિટ) પર એનલે કરી શકાય છે.
એસએલજી અને એફએલજી ગ્રાફિન એસિડ્સ અને પાણીના સપાટીના તણાવનો સામનો કરવામાં અસમર્થ છે, ભીના રાસાયણિક સ્થાનાંતરણ પ્રક્રિયાઓ 22,34,38 દરમિયાન યાંત્રિક સપોર્ટ સ્તરોની જરૂર પડે છે. પોલિમર-સપોર્ટેડ સિંગલ-લેયર ગ્રાફિન 38 ના ભીના રાસાયણિક સ્થાનાંતરણથી વિપરીત, અમે જોયું કે આકૃતિ 2 એ માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઉગાડવામાં આવતી એનજીએફની બંને બાજુ પોલિમર સપોર્ટ વિના સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે (વધુ વિગતો માટે આકૃતિ SI4A જુઓ). આપેલ સબસ્ટ્રેટમાં એનજીએફનું સ્થાનાંતરણ અંતર્ગત એનઆઈ 30.49 ફિલ્મના ભીના એચિંગથી શરૂ થાય છે. ઉગાડવામાં આવેલા એનજીએફ/ની/એનજીએફ નમૂનાઓ 600 એમએલ ડીયોનાઇઝ્ડ (ડીઆઈ) પાણીથી 70% એચએનઓ 3 ના 15 એમએલમાં રાતોરાત મૂકવામાં આવ્યા હતા. ની વરખ સંપૂર્ણપણે ઓગળી ગયા પછી, એફએસ-એનજીએફ સપાટ રહે છે અને પ્રવાહીની સપાટી પર ફ્લોટ્સ છે, જેમ કે એનજીએફ/ની/એનજીએફ નમૂનાની જેમ, જ્યારે બીએસ-એનજીએફ પાણીમાં ડૂબી જાય છે (ફિગ. 2 એ, બી). ત્યારબાદ અલગ એનજીએફને એક બીકરમાંથી તાજી ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીવાળા બીજા બીકરમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવી હતી અને અલગ એનજીએફને સારી રીતે ધોવાઇ હતી, જે અંતર્ગત કાચની વાનગી દ્વારા ચારથી છ વખત પુનરાવર્તિત થઈ હતી. અંતે, એફએસ-એનજીએફ અને બીએસ-એનજીએફ ઇચ્છિત સબસ્ટ્રેટ (ફિગ. 2 સી) પર મૂકવામાં આવ્યા.
નિકલ ફોઇલ પર ઉગાડવામાં આવતી એનજીએફ માટે પોલિમર-મુક્ત ભીની રાસાયણિક સ્થાનાંતરણ પ્રક્રિયા: (એ) પ્રક્રિયા ફ્લો ડાયાગ્રામ (વધુ વિગતો માટે આકૃતિ એસઆઇ 4 જુઓ), (બી) ની એચિંગ (2 નમૂનાઓ) પછી અલગ એનજીએફનો ડિજિટલ ફોટોગ્રાફ, (સી) ઉદાહરણ એફએસ-અને બીએસ-એનજીએફ ટ્રાન્સફર એસઆઈઓ 2/સી સબસ્ટ્રેટ, એફએસ-એનજીએફ, એફએસ-એનજીએફ, એફએસ-એનજીએફ ટ્રાન્સફર, ઓ.પી.સી. પેનલ ડી (બે ભાગોમાં વહેંચાયેલ) જેવા જ નમૂના, ગોલ્ડ પ્લેટેડ સી કાગળ અને નેફિયન (લવચીક પારદર્શક સબસ્ટ્રેટ, લાલ ખૂણાઓ સાથે ચિહ્નિત થયેલ ધાર) માં સ્થાનાંતરિત.
નોંધ લો કે ભીના રાસાયણિક સ્થાનાંતરણ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવેલા એસએલજી ટ્રાન્સફરમાં 20-24 કલાક 38 નો કુલ પ્રોસેસિંગ સમય જરૂરી છે. અહીં પોલિમર-મુક્ત સ્થાનાંતરણ તકનીક (આકૃતિ એસઆઈ 4 એ) દર્શાવતા, એકંદર એનજીએફ ટ્રાન્સફર પ્રોસેસિંગ સમય નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડવામાં આવે છે (લગભગ 15 કલાક). પ્રક્રિયામાં શામેલ છે: (પગલું 1) એક ઇચિંગ સોલ્યુશન તૈયાર કરો અને તેમાં નમૂનાને મૂકો (~ 10 મિનિટ), પછી ની એચિંગ (~ 7200 મિનિટ) માટે રાતોરાત રાહ જુઓ, (પગલું 2) ડીયોનાઇઝ્ડ પાણી (પગલું - 3) સાથે કોગળા કરો. ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં સ્ટોર કરો અથવા લક્ષ્ય સબસ્ટ્રેટ (20 મિનિટ) પર સ્થાનાંતરિત કરો. એનજીએફ અને બલ્ક મેટ્રિક્સ વચ્ચે ફસાયેલા પાણીને રુધિરકેશિકાઓ ક્રિયા દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે (બ્લ ot ટિંગ કાગળનો ઉપયોગ કરીને) 38, પછી બાકીના પાણીના ટીપાં કુદરતી સૂકવણી (આશરે 30 મિનિટ) દ્વારા દૂર કરવામાં આવે છે, અને અંતે નમૂના 10 મિનિટ માટે સૂકવવામાં આવે છે. વેક્યૂમ પકાવવાની નાની ભઠ્ઠીમાં (10-1 એમબીઆર) 50-90 ° સે (60 મિનિટ) 38 પર.
ગ્રેફાઇટ એકદમ temperatures ંચા તાપમાને (≥ 200 ° સે) 50,51,52 પર પાણી અને હવાની હાજરીનો સામનો કરવા માટે જાણીતું છે. અમે ઓરડાના તાપમાને ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં અને થોડા દિવસોથી એક વર્ષ (આકૃતિ એસઆઈ 4) સુધી ક્યાંય પણ ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં સંગ્રહ કર્યા પછી રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, એસઇએમ અને એક્સઆરડીનો ઉપયોગ કરીને નમૂનાઓનું પરીક્ષણ કર્યું છે. ત્યાં કોઈ નોંધપાત્ર અધોગતિ નથી. આકૃતિ 2 સી ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં ફ્રી સ્ટેન્ડિંગ એફએસ-એનજીએફ અને બીએસ-એનજીએફ બતાવે છે. આકૃતિ 2 સીની શરૂઆતમાં બતાવ્યા પ્રમાણે, અમે તેમને એસઆઈઓ 2 (300 એનએમ)/સી સબસ્ટ્રેટ પર કબજે કર્યા. વધુમાં, આકૃતિ 2 ડી, ઇ માં બતાવ્યા પ્રમાણે, સતત એનજીએફને પોલિમર (નેક્સોલ્વ અને નેફિયનથી થર્મોબ્રાઇટ પોલિમાઇડ) અને ગોલ્ડ-કોટેડ કાર્બન પેપર જેવા વિવિધ સબસ્ટ્રેટ્સમાં સ્થાનાંતરિત કરી શકાય છે. ફ્લોટિંગ એફએસ-એનજીએફ સરળતાથી લક્ષ્ય સબસ્ટ્રેટ (ફિગ. 2 સી, ડી) પર મૂકવામાં આવી હતી. જો કે, પાણીમાં ડૂબી જાય ત્યારે 3 સે.મી. 2 કરતા મોટા બીએસ-એનજીએફ નમૂનાઓ હેન્ડલ કરવું મુશ્કેલ હતું. સામાન્ય રીતે, જ્યારે તેઓ પાણીમાં રોલ કરવાનું શરૂ કરે છે, બેદરકારી સંભાળવાના કારણે તેઓ કેટલીકવાર બે કે ત્રણ ભાગોમાં તૂટી જાય છે (ફિગ. 2 ઇ). એકંદરે, અમે પીએસ- અને બીએસ-એનજીએફ (6 સે.મી. 2 પર એનજીએફ/એનઆઈ/એનજીએફ વૃદ્ધિ વિના સતત સીમલેસ ટ્રાન્સફર) ને અનુક્રમે 6 અને 3 સે.મી. 2 સુધીના નમૂનાઓ માટે પ્રાપ્ત કરવામાં સક્ષમ હતા. ઇચ્છિત સબસ્ટ્રેટ (~ 1 એમએમ 2, આકૃતિ એસઆઈ 4 બી પર, બાકીના મોટા અથવા નાના ટુકડાઓ (સરળતાથી એચિંગ સોલ્યુશન અથવા ડીયોનાઇઝ્ડ પાણીમાં જોઈ શકાય છે), "એફએસ-એનજીએફ: સ્ટ્રક્ચર અને પ્રોપર્ટીઝ" હેઠળ સ્ટોર્સ, સ્ટ્રક્ચર અને પ્રોપર્ટીઝ (ચર્ચા કરેલ) ની જેમ, આ ક્રિટ્યુઅન પર. 98-99% (સ્થાનાંતરણની વૃદ્ધિ પછી).
પોલિમર વિના ટ્રાન્સફર નમૂનાઓનું વિગતવાર વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું. Opt પ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપી (ઓએમ) અને એસઇએમ છબીઓ (ફિગ. એસઆઈ 5 અને ફિગ. 3) નો ઉપયોગ કરીને એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈ (ફિગ. 2 સી) પર પ્રાપ્ત સપાટીના મોર્ફોલોજિકલ લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે કે આ નમૂનાઓ માઇક્રોસ્કોપી વિના સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યા હતા. તિરાડો, છિદ્રો અથવા અનિયંત્રિત વિસ્તારો જેવા દૃશ્યમાન માળખાકીય નુકસાન. વધતી જતી એનજીએફ (ફિગ. 3 બી, ડી, જાંબુડિયા તીર દ્વારા ચિહ્નિત) પર ગણો સ્થાનાંતરણ પછી અકબંધ રહ્યા. બંને એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફ એફએલજી પ્રદેશોથી બનેલા છે (આકૃતિ 3 માં વાદળી તીર દ્વારા સૂચવેલ તેજસ્વી પ્રદેશો). આશ્ચર્યજનક રીતે, અલ્ટ્રાથિન ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોના પોલિમર ટ્રાન્સફર દરમિયાન સામાન્ય રીતે અવલોકન કરાયેલા કેટલાક ક્ષતિગ્રસ્ત પ્રદેશોથી વિપરીત, એનજીએફ (આકૃતિ 3 ડીમાં વાદળી તીર દ્વારા ચિહ્નિત થયેલ) ઘણા માઇક્રોન-કદના એફએલજી અને એમએલજી પ્રદેશો તિરાડો અથવા વિરામ વિના સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યા હતા (આકૃતિ 3 ડી). 3). . મિકેનિકલ અખંડિતતાની પુષ્ટિ એનજીએફની ટીઇએમ અને એસઇએમ છબીઓનો ઉપયોગ કરીને લેસ-કાર્બન કોપર ગ્રીડ પર સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવી હતી, જેમ કે પછીથી ચર્ચા કરવામાં આવી છે ("એફએસ-એનજીએફ: સ્ટ્રક્ચર અને પ્રોપર્ટીઝ"). ટ્રાન્સફર કરેલ બીએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈ એફએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈ કરતા અનુક્રમે 140 એનએમ અને 17 એનએમના આરએમએસ મૂલ્યો સાથે ર ug ગર છે, જેમ કે આકૃતિ એસઆઈ 6 એ અને બી (20 × 20 μM2) માં બતાવ્યા પ્રમાણે. એનજીએફનું આરએમએસ મૂલ્ય એસઆઈઓ 2/એસઆઈ સબસ્ટ્રેટ (આરએમએસ <2 એનએમ) પર સ્થાનાંતરિત થાય છે, એનઆઈ (આકૃતિ એસઆઈ 2) પર ઉગાડવામાં આવેલા એનજીએફ કરતા નોંધપાત્ર રીતે ઓછું (લગભગ 3 ગણા) છે, જે દર્શાવે છે કે વધારાની રફનેસ ની સપાટીને અનુરૂપ હોઈ શકે છે. આ ઉપરાંત, એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/સી નમૂનાઓની ધાર પર એએફએમ છબીઓ અનુક્રમે 100 અને 80 એનએમની એનજીએફ જાડાઈ દર્શાવે છે (ફિગ. એસઆઈ 7). બીએસ-એનજીએફની નાની જાડાઈ સપાટીના સીધા પૂર્વગામી ગેસના સંપર્કમાં ન આવવાનું પરિણામ હોઈ શકે છે.
એસઆઈઓ 2/સી વેફર પર પોલિમર વિના એનજીએફ (એનઆઈએજી) સ્થાનાંતરિત (આકૃતિ 2 સી જુઓ): (એ, બી) ટ્રાન્સફર કરેલા એફએસ-એનજીએફની એસઇએમ છબીઓ: લો અને ઉચ્ચ મેગ્નિફિકેશન (પેનલમાં નારંગી ચોરસને અનુરૂપ). લાક્ષણિક વિસ્તારો) - એ). . (ઇ, એફ) સ્થાનાંતરિત એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફની એએફએમ છબીઓ. વાદળી તીર એફએલજી ક્ષેત્રનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે - તેજસ્વી વિરોધાભાસ, સ્યાન એરો - બ્લેક એમએલજી કોન્ટ્રાસ્ટ, લાલ તીર - કાળો વિરોધાભાસ એનજીએફ ક્ષેત્રને રજૂ કરે છે, મેજેન્ટા એરો ગણોને રજૂ કરે છે.
ઉગાડવામાં અને સ્થાનાંતરિત એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફની રાસાયણિક રચનાનું વિશ્લેષણ એક્સ-રે ફોટોઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એક્સપીએસ) (ફિગ. 4) દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું. ઉગાડવામાં આવેલા એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફ (એનઆઈએજી) ના ની સબસ્ટ્રેટ (850 ઇવી) ને અનુરૂપ માપેલા સ્પેક્ટ્રા (ફિગ. 4 એ, બી) માં નબળા શિખર જોવા મળ્યું. સ્થાનાંતરિત એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈ (ફિગ. 4 સી; બીએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈ માટે સમાન પરિણામો બતાવવામાં આવ્યા નથી) ના માપેલા સ્પેક્ટ્રામાં કોઈ શિખરો નથી, જે દર્શાવે છે કે સ્થાનાંતરણ પછી કોઈ અવશેષ ની દૂષણ નથી. ફિગર્સ 4 ડી-એફ સી 1 એસ, ઓ 1 એસ અને એફએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈના સી 2 પી energy ર્જા સ્તરનું ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન સ્પેક્ટ્રા દર્શાવે છે. સી 1 એસ ગ્રાફાઇટની બંધનકર્તા energy ર્જા 284.4 ઇવી 53.54 છે. આકૃતિ 4D54 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ગ્રેફાઇટ શિખરોનો રેખીય આકાર સામાન્ય રીતે અસમપ્રમાણ માનવામાં આવે છે. ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન કોર-લેવલ સી 1 એસ સ્પેક્ટ્રમ (ફિગ. 4 ડી) એ પણ શુદ્ધ ટ્રાન્સફર (એટલે ​​કે, પોલિમર અવશેષો નહીં) ની પુષ્ટિ કરી, જે અગાઉના અધ્યયન 38 સાથે સુસંગત છે. તાજી ઉગાડવામાં આવેલા નમૂના (એનઆઈએજી) ના સી 1 એસ સ્પેક્ટ્રાની લાઇનવિડ્થ્સ અને સ્થાનાંતરણ પછી અનુક્રમે 0.55 અને 0.62 ઇવી છે. આ મૂલ્યો એસએલજી કરતા વધારે છે (એસઆઈઓ 2 સબસ્ટ્રેટ પર એસએલજી માટે 0.49 ઇવી) 38. જો કે, આ મૂલ્યો અત્યંત લક્ષી પાયરોલિટીક ગ્રાફિન નમૂનાઓ (~ 0.75 ઇવી) 53,54,55 માટે અગાઉ નોંધાયેલા લાઇનવિડ્થ્સ કરતા નાના છે, જે વર્તમાન સામગ્રીમાં ખામીયુક્ત કાર્બન સાઇટ્સની ગેરહાજરી દર્શાવે છે. સી 1 એસ અને ઓ 1 એસ ગ્રાઉન્ડ લેવલ સ્પેક્ટ્રામાં પણ ખભાનો અભાવ છે, ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન પીક ડીકોનવોલ્યુશન 54 ની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે. 291.1 ઇવીની આસપાસ π → π* સેટેલાઇટ પીક છે, જે ઘણીવાર ગ્રેફાઇટ નમૂનાઓમાં જોવા મળે છે. એસઆઈ 2 પી અને ઓ 1 એસ કોર લેવલ સ્પેક્ટ્રા (ફિગ. 4E, એફ જુઓ) માં 103 ઇવી અને 532.5 ઇવી સંકેતો અનુક્રમે એસઆઈઓ 2 56 સબસ્ટ્રેટને આભારી છે. એક્સપીએસ એ એક સપાટી-સંવેદનશીલ તકનીક છે, તેથી એનજીએફ ટ્રાન્સફર પહેલાં અને પછી અનુક્રમે, એનઆઈ અને એસઆઈઓ 2 ને અનુરૂપ સંકેતો, એફએલજી ક્ષેત્રમાંથી ઉદ્ભવતા હોવાનું માનવામાં આવે છે. સ્થાનાંતરિત બીએસ-એનજીએફ નમૂનાઓ (બતાવેલ નથી) માટે સમાન પરિણામો જોવા મળ્યા.
એનઆઈએજી એક્સપીએસ પરિણામો: (એસી) ઉગાડવામાં એફએસ-એનજીએફ/એનઆઈ, બીએસ-એનજીએફ/એનઆઈ અને અનુક્રમે એફએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈ સ્થાનાંતરિત એફએસ-એનજીએફ/એનઆઈની વિવિધ એલિમેન્ટલ અણુ રચનાઓનો સર્વે સ્પેક્ટ્રા. (ડી-એફ) એફએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/સી નમૂનાના મુખ્ય સ્તરો સી 1 એસ, ઓ 1 એસ અને સી 2 પીનું ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન સ્પેક્ટ્રા.
સ્થાનાંતરિત એનજીએફ ક્રિસ્ટલ્સની એકંદર ગુણવત્તાનું મૂલ્યાંકન એક્સ-રે ડિફરક્શન (એક્સઆરડી) નો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવ્યું હતું. સ્થાનાંતરિત એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/સીના લાક્ષણિક એક્સઆરડી પેટર્ન (ફિગ. એસઆઈ 8), ગ્રાફાઇટની જેમ, 26.6 ° અને 54.7 ° પર ડિફરક્શન શિખરો (0 0 0 0 2) અને (0 0 0 4) ની હાજરી દર્શાવે છે. . આ એનજીએફની ઉચ્ચ સ્ફટિકીય ગુણવત્તાની પુષ્ટિ કરે છે અને ડી = 0.335 એનએમના ઇન્ટરલેયર અંતરને અનુરૂપ છે, જે ટ્રાન્સફર સ્ટેપ પછી જાળવવામાં આવે છે. ડિફરક્શન શિખરની તીવ્રતા (0 0 0 2) એ ડિફરક્શન પીક (0 0 0 4) કરતા લગભગ 30 ગણી છે, જે દર્શાવે છે કે એનજીએફ ક્રિસ્ટલ પ્લેન નમૂનાની સપાટી સાથે સારી રીતે ગોઠવાયેલ છે.
એસઇએમ, રમન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી, એક્સપીએસ અને એક્સઆરડીના પરિણામો અનુસાર, બીએસ-એનજીએફ/એનઆઈની ગુણવત્તા એફએસ-એનજીએફ/એનઆઈની સમાન હોવાનું જણાયું હતું, જોકે તેની આરએમએસ રફનેસ થોડી વધારે હતી (ફિગર્સ એસઆઈ 2, એસઆઈ 5) અને એસઆઈ 7).
પોલિમર સપોર્ટ સ્તરોવાળા એસએલજી 200 એનએમ જાડા સુધી પાણી પર તરતા હોય છે. આ સેટઅપ સામાન્ય રીતે પોલિમર-સહાયિત ભીની રાસાયણિક સ્થાનાંતરણ પ્રક્રિયાઓમાં 22,38 નો ઉપયોગ થાય છે. ગ્રાફિન અને ગ્રેફાઇટ હાઇડ્રોફોબિક (ભીનું કોણ 80-90 °) 57 છે. ગ્રાફિન અને એફએલજી બંનેની સંભવિત energy ર્જા સપાટીઓ સપાટી 58 પર પાણીની બાજુની ગતિ માટે ઓછી સંભવિત energy ર્જા (~ 1 કેજે/મોલ) સાથે, એકદમ સપાટ હોવાનું જાણવા મળ્યું છે. જો કે, ગ્રાફિન સાથે પાણીની ગણતરીની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા gies ર્જા અને ગ્રાફિનના ત્રણ સ્તરો અનુક્રમે - 13 અને - 15 કેજે/મોલ, 58 છે, જે દર્શાવે છે કે એનજીએફ (લગભગ 300 સ્તરો) સાથે પાણીની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા ગ્રાફિનની તુલનામાં ઓછી છે. આ એક કારણ હોઈ શકે છે કે ફ્રીસ્ટેન્ડિંગ એનજીએફ પાણીની સપાટી પર સપાટ રહે છે, જ્યારે ફ્રીસ્ટ and ન્ડિંગ ગ્રાફિન (જે પાણીમાં તરતું હોય છે) કર્લ્સ અને તૂટી જાય છે. જ્યારે એનજીએફ સંપૂર્ણપણે પાણીમાં ડૂબી જાય છે (પરિણામો રફ અને ફ્લેટ એનજીએફ માટે સમાન હોય છે), તેના ધાર વળાંક (આકૃતિ એસઆઈ 4). સંપૂર્ણ નિમજ્જનના કિસ્સામાં, એવી અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે કે એનજીએફ-પાણીની ક્રિયાપ્રતિક્રિયા energy ર્જા લગભગ બમણી થઈ ગઈ છે (ફ્લોટિંગ એનજીએફની તુલનામાં) અને ઉચ્ચ સંપર્ક એંગલ (હાઇડ્રોફોબિસિટી) જાળવવા માટે એનજીએફ ગણો ગણો. અમારું માનવું છે કે એમ્બેડેડ એનજીએફની ધારને વળાંક ટાળવા માટે વ્યૂહરચના વિકસિત કરી શકાય છે. એક અભિગમ એ ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ 59 ની ભીની પ્રતિક્રિયાને મોડ્યુલેટ કરવા માટે મિશ્રિત દ્રાવકોનો ઉપયોગ કરવો છે.
ભીના રાસાયણિક સ્થાનાંતરણ પ્રક્રિયાઓ દ્વારા વિવિધ પ્રકારના સબસ્ટ્રેટ્સમાં એસએલજીના સ્થાનાંતરણની જાણ કરવામાં આવી છે. તે સામાન્ય રીતે સ્વીકારવામાં આવે છે કે ગ્રાફિન/ગ્રેફાઇટ ફિલ્મો અને સબસ્ટ્રેટ્સ વચ્ચે નબળા વાન ડર વાલ્સ દળો અસ્તિત્વમાં છે (તે એસઆઈઓ 2/એસઆઈ 38,41,46,60, એસઆઈસી 38, એયુ 42, એસઆઈ પીલર્સ 22 અને લેસી કાર્બન ફિલ્મ્સ 30, 34 અથવા પોલિમાઇડ 37) જેવા લવચીક સબસ્ટ્રેટ્સ જેવા કઠોર સબસ્ટ્રેટ્સ હોય. અહીં આપણે ધારીએ છીએ કે સમાન પ્રકારની ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ મુખ્ય છે. અમે યાંત્રિક હેન્ડલિંગ (વેક્યુમ અને/અથવા વાતાવરણીય પરિસ્થિતિઓ હેઠળ અથવા સ્ટોરેજ દરમિયાન લાક્ષણિકતા દરમિયાન) (દા.ત., આકૃતિ 2, એસઆઈ 7 અને એસઆઈ 9) દરમિયાન રજૂ કરેલા કોઈપણ સબસ્ટ્રેટ્સ માટે એનજીએફના કોઈ નુકસાન અથવા છાલનું નિરીક્ષણ કર્યું નથી. આ ઉપરાંત, અમે એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈ નમૂના (ફિગ. 4) ના મુખ્ય સ્તરના એક્સપીએસ સી 1 એસ સ્પેક્ટ્રમમાં એસઆઈસી પીકનું નિરીક્ષણ કર્યું નથી. આ પરિણામો સૂચવે છે કે એનજીએફ અને લક્ષ્ય સબસ્ટ્રેટ વચ્ચે કોઈ રાસાયણિક બંધન નથી.
પહેલાના વિભાગમાં, "એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફનું પોલિમર-મુક્ત સ્થાનાંતરણ", અમે દર્શાવ્યું કે એનજીએફ નિકલ વરખની બંને બાજુએ વૃદ્ધિ અને સ્થાનાંતરિત કરી શકે છે. આ એફએસ-એનજીએફ અને બીએસ-એનજીએફ સપાટીની રફનેસના સંદર્ભમાં સમાન નથી, જેણે અમને દરેક પ્રકાર માટે સૌથી યોગ્ય એપ્લિકેશનોનું અન્વેષણ કરવા માટે પૂછ્યું.
એફએસ-એનજીએફની પારદર્શિતા અને સરળ સપાટીને ધ્યાનમાં લેતા, અમે તેની સ્થાનિક રચના, opt પ્ટિકલ અને વિદ્યુત ગુણધર્મોનો વધુ વિગતવાર અભ્યાસ કર્યો. પોલિમર ટ્રાન્સફર વિના એફએસ-એનજીએફની રચના અને માળખું ટ્રાન્સમિશન ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી (ટીઇએમ) ઇમેજિંગ અને પસંદ કરેલા ક્ષેત્ર ઇલેક્ટ્રોન ડિફરક્શન (એસએઇડી) પેટર્ન વિશ્લેષણ દ્વારા વર્ગીકૃત કરવામાં આવી હતી. અનુરૂપ પરિણામો આકૃતિ 5 માં બતાવવામાં આવ્યા છે. લો મેગ્નિફિકેશન પ્લાનર ટેમ ઇમેજિંગે વિવિધ ઇલેક્ટ્રોન કોન્ટ્રાસ્ટ લાક્ષણિકતાઓ, એટલે કે ઘાટા અને તેજસ્વી વિસ્તારો (ફિગ. 5 એ) સાથે એનજીએફ અને એફએલજી પ્રદેશોની હાજરી જાહેર કરી. આ ફિલ્મ એનજીએફ અને એફએલજીના જુદા જુદા પ્રદેશો વચ્ચે સારી યાંત્રિક અખંડિતતા અને સ્થિરતા દર્શાવે છે, જેમાં સારા ઓવરલેપ અને કોઈ નુકસાન અથવા ફાટી ન શકાય છે, જે એસઇએમ (આકૃતિ 3) અને ઉચ્ચ મેગ્નિફિકેશન ટેમ સ્ટડીઝ (આકૃતિ 5 સી-ઇ) દ્વારા પણ પુષ્ટિ મળી હતી. ખાસ કરીને, ફિગ. આકૃતિ 5 ડી તેના સૌથી મોટા ભાગ પર પુલનું માળખું બતાવે છે (આકૃતિ 5 ડીમાં કાળા ડોટેડ તીર દ્વારા ચિહ્નિત થયેલ સ્થિતિ), જે ત્રિકોણાકાર આકાર દ્વારા વર્ગીકૃત થયેલ છે અને તેમાં લગભગ 51 ની પહોળાઈવાળા ગ્રાફિન સ્તરનો સમાવેશ થાય છે. 0.33 ± 0.01 એનએમના ઇન્ટરપ્લેનર અંતર સાથેની રચનાને સાંકડી ક્ષેત્રમાં (આકૃતિ 5 ડીમાં નક્કર કાળા તીરનો અંત) માં ગ્રાફિનના ઘણા સ્તરોમાં વધુ ઘટાડો થાય છે.
કાર્બન લેસી કોપર ગ્રીડ પર પોલિમર-મુક્ત એનઆઈએજી નમૂનાની પ્લાનર ટેમ છબી: (એ, બી) એનજીએફ અને એફએલજી પ્રદેશો સહિતની ઓછી મેગ્નિફિકેશન TEM છબીઓ, (સીઈ) પેનલ-એ અને પેનલ-બીમાં વિવિધ પ્રદેશોની ઉચ્ચ મેગ્નિફિકેશન છબીઓ સમાન રંગના તીર ચિહ્નિત છે. પેનલ્સ એ અને સીમાં લીલા તીર બીમ સંરેખણ દરમિયાન નુકસાનના પરિપત્ર વિસ્તારો સૂચવે છે. (એફ - આઇ) પેનલ્સ એ ટુ સીમાં, વિવિધ પ્રદેશોમાં એસએઇડી પેટર્ન અનુક્રમે વાદળી, સ્યાન, નારંગી અને લાલ વર્તુળો દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે.
આકૃતિ 5 સીમાં રિબન સ્ટ્રક્ચર બતાવે છે (લાલ તીર સાથે ચિહ્નિત થયેલ છે) ગ્રેફાઇટ જાળી વિમાનોનું ical ભી દિશા, જે વધુ પડતી અસંગત શીઅર સ્ટ્રેસ 30,61,62 ને કારણે ફિલ્મ (આકૃતિ 5 સીમાં ઇનસેટ) ની સાથે નેનોફોલ્ડ્સની રચનાને કારણે હોઈ શકે છે. ઉચ્ચ-રીઝોલ્યુશન ટેમ હેઠળ, આ નેનોફોલ્ડ્સ 30 એનજીએફ ક્ષેત્રના બાકીના કરતા અલગ સ્ફટિકીય દિશા દર્શાવે છે; ગ્રેફાઇટ જાળીના મૂળભૂત વિમાનો લગભગ vert ભી લક્ષી હોય છે, તેના બદલે આડી રીતે બાકીની ફિલ્મ (આકૃતિ 5 સીમાં ઇનસેટ) ની જેમ. એ જ રીતે, એફએલજી ક્ષેત્ર ક્યારેક-ક્યારેક રેખીય અને સાંકડી બેન્ડ જેવા ગણો (વાદળી તીર દ્વારા ચિહ્નિત) પ્રદર્શિત કરે છે, જે અનુક્રમે ફિગર્સ 5 બી, 5E માં નીચા અને મધ્યમ વિસ્તરણ પર દેખાય છે. આકૃતિ 5E માં ઇનસેટ એફએલજી ક્ષેત્ર (ઇન્ટરપ્લેનર અંતર 0.33 ± 0.01 એનએમ) માં બે અને ત્રણ-સ્તરના ગ્રાફિન સ્તરોની હાજરીની પુષ્ટિ કરે છે, જે આપણા અગાઉના પરિણામો 30 સાથે સારા કરારમાં છે. વધુમાં, પોલિમર-મુક્ત એનજીએફની રેકોર્ડ કરેલી એસઇએમ છબીઓ લાસી કાર્બન ફિલ્મો (ટોપ-વ્યૂ ટીઇએમ માપન કર્યા પછી) સાથે કોપર ગ્રીડ પર સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવી છે. આકૃતિ એસઆઇ 9 માં બતાવવામાં આવી છે. સારી રીતે સસ્પેન્ડ એફએલજી ક્ષેત્ર (વાદળી તીર સાથે ચિહ્નિત થયેલ) અને આકૃતિ એસઆઈ 9 એફમાં તૂટેલો પ્રદેશ. વાદળી તીર (સ્થાનાંતરિત એનજીએફની ધાર પર) ઇરાદાપૂર્વક તે દર્શાવવા માટે રજૂ કરવામાં આવે છે કે એફએલજી ક્ષેત્ર પોલિમર વિના ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયાનો પ્રતિકાર કરી શકે છે. સારાંશમાં, આ છબીઓ પુષ્ટિ કરે છે કે ટીઇએમ અને એસઇએમ માપન (આકૃતિ એસઆઈ 9) દરમિયાન સખત હેન્ડલિંગ અને ઉચ્ચ શૂન્યાવકાશના સંપર્ક પછી પણ આંશિક રીતે સસ્પેન્ડ એનજીએફ (એફએલજી ક્ષેત્ર સહિત) યાંત્રિક અખંડિતતા જાળવે છે.
એનજીએફની ઉત્તમ ચપળતાને કારણે (આકૃતિ 5 એ જુઓ), એસએઇડી સ્ટ્રક્ચરનું વિશ્લેષણ કરવા માટે [0001] ડોમેન અક્ષ સાથે ફ્લેક્સને દિશા આપવાનું મુશ્કેલ નથી. ફિલ્મની સ્થાનિક જાડાઈ અને તેના સ્થાનના આધારે, ઇલેક્ટ્રોન ડિફરક્શન અભ્યાસ માટે ઘણા રસ (12 પોઇન્ટ) ની ઓળખ કરવામાં આવી હતી. આકૃતિઓ 5 એ - સેમાં, આમાંથી ચાર લાક્ષણિક પ્રદેશો રંગીન વર્તુળો (વાદળી, સ્યાન, નારંગી અને લાલ કોડેડ) સાથે બતાવવામાં આવે છે અને ચિહ્નિત થયેલ છે. SAED મોડ માટે 2 અને 3 આંકડા. ફિગર્સ 5 એફ અને જી ફિગર્સ 5 અને 5 માં બતાવેલ એફએલજી પ્રદેશમાંથી મેળવવામાં આવ્યા હતા. અનુક્રમે ફિગર્સ 5 બી અને સીમાં બતાવ્યા પ્રમાણે. તેમની પાસે ટ્વિસ્ટેડ ગ્રાફિન 63 જેવું જ ષટ્કોણનું માળખું છે. ખાસ કરીને, આકૃતિ 5 એફ [0001] ઝોન અક્ષના સમાન અભિગમ સાથે ત્રણ સુપરિમ્પોઝ પેટર્ન બતાવે છે, જે 10 ° અને 20 by દ્વારા ફેરવાય છે, જે (10-10) પ્રતિબિંબના ત્રણ જોડીના કોણીય મેળ ખાતી નથી. એ જ રીતે, આકૃતિ 5 જી 20 by દ્વારા ફેરવાયેલા બે સુપરિમ્પોઝ્ડ ષટ્કોણ દાખલા બતાવે છે. એફએલજી પ્રદેશમાં ષટ્કોણ દાખલાના બે અથવા ત્રણ જૂથો ત્રણ ઇન-પ્લેન અથવા આઉટ-પ્લેન ગ્રાફિન સ્તરોથી arise ભી થઈ શકે છે 33 એકબીજાને સંબંધિત. તેનાથી વિપરિત, આકૃતિ 5 એચમાં ઇલેક્ટ્રોન ડિફરક્શન પેટર્ન, I (આકૃતિ 5 એ માં બતાવેલ એનજીએફ ક્ષેત્રને અનુરૂપ) એકલ [0001] પેટર્ન બતાવે છે, જે એકંદર ઉચ્ચ બિંદુ વિક્ષેપની તીવ્રતા સાથે, વધુ સામગ્રીની જાડાઈને અનુરૂપ છે. આ SAED મોડેલો એફએલજી કરતા ગા er ગ્રાફિક સ્ટ્રક્ચર અને મધ્યવર્તી અભિગમને અનુરૂપ છે, જેમ કે અનુક્રમણિકા 64 થી અનુમાનિત છે. એનજીએફના સ્ફટિકીય ગુણધર્મોના લાક્ષણિકતાએ બે અથવા ત્રણ સુપરિમ્પોઝ્ડ ગ્રેફાઇટ (અથવા ગ્રાફિન) સ્ફટિકીકૃતનો સહઅસ્તિત્વ જાહેર કર્યો. એફએલજી ક્ષેત્રમાં ખાસ કરીને જે નોંધનીય છે તે એ છે કે સ્ફટિકીકૃતમાં ઇન-પ્લેન અથવા આઉટ-પ્લેનની ગેરસમજની ચોક્કસ ડિગ્રી હોય છે. 17 °, 22 ° અને 25 of ના ઇન-પ્લેન રોટેશન એંગલ્સવાળા ગ્રેફાઇટ કણો/સ્તરો અગાઉ એનઆઈ 64 ફિલ્મોમાં ઉગાડવામાં આવેલા એનજીએફ માટે નોંધાયા છે. આ અધ્યયનમાં જોવા મળતા પરિભ્રમણ એંગલ મૂલ્યો, વિકૃત બીએલજી 63 ગ્રાફિન માટે અગાઉ અવલોકન કરેલા રોટેશન એંગલ્સ (± 1 °) સાથે સુસંગત છે.
એનજીએફ/એસઆઈઓ 2/એસઆઈના ઇલેક્ટ્રિકલ ગુણધર્મો 10 × 3 મીમી 2 ના ક્ષેત્રમાં 300 કે માપવામાં આવ્યા હતા. ઇલેક્ટ્રોન વાહક સાંદ્રતા, ગતિશીલતા અને વાહકતાના મૂલ્યો અનુક્રમે 1.6 × 1020 સે.મી.-3, 220 સે.મી. 2 વી -1 સી -1 અને 2000 એસ-સીએમ -1 છે. અમારા એનજીએફની ગતિશીલતા અને વાહકતા મૂલ્યો કુદરતી ગ્રેફાઇટ 2 જેવી જ છે અને વ્યાવસાયિક રૂપે ઉપલબ્ધ ઉચ્ચ લક્ષી પાયરોલિટીક ગ્રેફાઇટ (3000 ° સે પર ઉત્પાદિત) 29 કરતા વધારે છે. નિરીક્ષણ કરેલ ઇલેક્ટ્રોન વાહક સાંદ્રતા મૂલ્યો ઉચ્ચ તાપમાન (3200 ° સે) પોલિમાઇડ શીટ્સ 20 નો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરેલી માઇક્રોન-જાડા ગ્રાફાઇટ ફિલ્મો માટે તાજેતરમાં નોંધાયેલા (7.25 × 10 સે.મી.-3) કરતા વધારે તીવ્રતાના બે ઓર્ડર છે.
અમે ક્વાર્ટઝ સબસ્ટ્રેટ્સ (આકૃતિ 6) માં સ્થાનાંતરિત એફએસ-એનજીએફ પર યુવી-દૃશ્યમાન ટ્રાન્સમિટન્સ માપન પણ કર્યું. પરિણામી સ્પેક્ટ્રમ 350-800 એનએમ રેન્જમાં 62% જેટલું સતત ટ્રાન્સમિટન્સ બતાવે છે, જે દર્શાવે છે કે એનજીએફ દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં અર્ધપારદર્શક છે. હકીકતમાં, આકૃતિ 6 બી માં નમૂનાના ડિજિટલ ફોટોગ્રાફમાં "કૌસ્ટ" નામ જોઈ શકાય છે. તેમ છતાં એનજીએફની નેનોક્રિસ્ટલ માળખું એસએલજી કરતા અલગ છે, વધારાના લેયર 65 દીઠ 2.3% ટ્રાન્સમિશન લોસના નિયમનો ઉપયોગ કરીને સ્તરોની સંખ્યા આશરે અંદાજ લગાવી શકાય છે. આ સંબંધ મુજબ, 38% ટ્રાન્સમિશન લોસવાળા ગ્રાફિન સ્તરોની સંખ્યા 21 છે. ઉગાડવામાં આવતી એનજીએફમાં મુખ્યત્વે 300 ગ્રાફિન સ્તરો હોય છે, એટલે કે લગભગ 100 એનએમ જાડા (ફિગ. 1, એસઆઈ 5 અને એસઆઈ 7). તેથી, અમે માની લઈએ છીએ કે અવલોકન કરેલ opt પ્ટિકલ પારદર્શિતા એફએલજી અને એમએલજી પ્રદેશોને અનુરૂપ છે, કારણ કે તે આખી ફિલ્મમાં વહેંચવામાં આવે છે (ફિગ. 1, 3, 5 અને 6 સી). ઉપરોક્ત માળખાકીય ડેટા ઉપરાંત, વાહકતા અને પારદર્શિતા પણ સ્થાનાંતરિત એનજીએફની ઉચ્ચ સ્ફટિકીય ગુણવત્તાની પુષ્ટિ કરે છે.
(એ) યુવી-દૃશ્યમાન ટ્રાન્સમિટન્સ માપન, (બી) પ્રતિનિધિ નમૂનાનો ઉપયોગ કરીને ક્વાર્ટઝ પર લાક્ષણિક એનજીએફ ટ્રાન્સફર. (સી) સમાનરૂપે વિતરિત એફએલજી અને એમએલજી પ્રદેશો સાથે એનજીએફ (ડાર્ક બ box ક્સ) ની યોજનાકીય નમૂના દરમ્યાન ગ્રે રેન્ડમ આકાર તરીકે ચિહ્નિત થયેલ છે (આકૃતિ 1 જુઓ) (100 μM2 દીઠ આશરે 0.1–3% ક્ષેત્ર). રેન્ડમ આકારો અને આકૃતિમાં તેમના કદ ફક્ત સચિત્ર હેતુઓ માટે છે અને વાસ્તવિક ક્ષેત્રોને અનુરૂપ નથી.
સીવીડી દ્વારા ઉગાડવામાં આવેલી અર્ધપારદર્શક એનજીએફ અગાઉ એકદમ સિલિકોન સપાટી પર સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવી છે અને સૌર કોષો 15,16 માં વપરાય છે. પરિણામી પાવર કન્વર્ઝન કાર્યક્ષમતા (પીસીઇ) 1.5%છે. આ એનજીએફ સક્રિય સંયોજન સ્તરો, ચાર્જ પરિવહન માર્ગો અને પારદર્શક ઇલેક્ટ્રોડ્સ 15,16 જેવા બહુવિધ કાર્યો કરે છે. જો કે, ગ્રેફાઇટ ફિલ્મ સમાન નથી. ગ્રાફાઇટ ઇલેક્ટ્રોડના શીટ પ્રતિકાર અને opt પ્ટિકલ ટ્રાન્સમિટન્સને કાળજીપૂર્વક નિયંત્રિત કરીને વધુ optim પ્ટિમાઇઝેશન જરૂરી છે, કારણ કે આ બંને ગુણધર્મો સૌર સેલ 15,16 ના પીસીઇ મૂલ્ય નક્કી કરવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. લાક્ષણિક રીતે, ગ્રાફિન ફિલ્મો દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે 97.7% પારદર્શક હોય છે, પરંતુ તેમાં 200–3000 ઓહ્મ/ચોરસ .16 નો શીટ પ્રતિકાર છે. ગ્રાફિન ફિલ્મોના સપાટીના પ્રતિકારને સ્તરોની સંખ્યા (ગ્રાફિન સ્તરોના બહુવિધ સ્થાનાંતરણ) અને એચએનઓ 3 (~ 30 ઓહ્મ/ચોરસ.) 66 સાથે ડોપિંગ દ્વારા ઘટાડી શકાય છે. જો કે, આ પ્રક્રિયામાં લાંબો સમય લાગે છે અને વિવિધ ટ્રાન્સફર સ્તરો હંમેશાં સારા સંપર્કને જાળવી શકતા નથી. અમારી આગળની બાજુ એનજીએફમાં વાહકતા 2000 એસ/સે.મી., ફિલ્મ શીટ પ્રતિકાર 50 ઓહ્મ/ચોરસ જેવી ગુણધર્મો છે. અને 62% પારદર્શિતા, તેને સૌર કોષોમાં વાહક ચેનલો અથવા કાઉન્ટર ઇલેક્ટ્રોડ્સ માટે સધ્ધર વિકલ્પ બનાવે છે .15,16.
જોકે બીએસ-એનજીએફની રચના અને સપાટીની રસાયણશાસ્ત્ર એફએસ-એનજીએફ જેવી જ છે, તેની રફનેસ અલગ છે ("એફએસ- અને બીએસ-એનજીએફની વૃદ્ધિ"). પહેલાં, અમે ગેસ સેન્સર તરીકે અલ્ટ્રા-પાતળા ફિલ્મ ગ્રેફાઇટ 22 નો ઉપયોગ કર્યો હતો. તેથી, અમે ગેસ સેન્સિંગ કાર્યો (આકૃતિ એસઆઈ 10) માટે બીએસ-એનજીએફનો ઉપયોગ કરવાની શક્યતાની ચકાસણી કરી. પ્રથમ, બીએસ-એનજીએફના એમએમ 2-કદના ભાગોને ઇન્ટરડિગિટેટિંગ ઇલેક્ટ્રોડ સેન્સર ચિપ (આકૃતિ એસઆઈ 10 એ-સી) પર સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યા હતા. ચિપની ઉત્પાદન વિગતો અગાઉ નોંધાયેલી હતી; તેનો સક્રિય સંવેદનશીલ ક્ષેત્ર 9 મીમી 267 છે. SEM છબીઓમાં (આકૃતિ SI10 બી અને સી), અંતર્ગત ગોલ્ડ ઇલેક્ટ્રોડ એનજીએફ દ્વારા સ્પષ્ટ રીતે દેખાય છે. ફરીથી, તે જોઇ શકાય છે કે બધા નમૂનાઓ માટે સમાન ચિપ કવરેજ પ્રાપ્ત થયું હતું. વિવિધ વાયુઓના ગેસ સેન્સર માપન રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા (ફિગ. એસઆઈ 10 ડી) (ફિગ. એસઆઈ 11) અને પરિણામી પ્રતિસાદ દર ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યા છે. સી 10 જી. સંભવિત એસઓ 2 (200 પીપીએમ), એચ 2 (2%), સીએચ 4 (200 પીપીએમ), સીઓ 2 (2%), એચ 2 એસ (200 પીપીએમ) અને એનએચ 3 (200 પીપીએમ) સહિત અન્ય દખલ કરતી વાયુઓ સાથે. એક સંભવિત કારણ NO2 છે. ગેસ 22,68 ની ઇલેક્ટ્રોફિલિક પ્રકૃતિ. જ્યારે ગ્રાફિનની સપાટી પર શોષાય છે, ત્યારે તે સિસ્ટમ દ્વારા ઇલેક્ટ્રોનનું વર્તમાન શોષણ ઘટાડે છે. અગાઉ પ્રકાશિત સેન્સર સાથે બીએસ-એનજીએફ સેન્સરના રિસ્પોન્સ ટાઇમ ડેટાની તુલના કોષ્ટક એસઆઈ 2 માં પ્રસ્તુત છે. યુવી પ્લાઝ્મા, ઓ 3 પ્લાઝ્મા અથવા થર્મલ (50-150 ° સે) નો ઉપયોગ કરીને એનજીએફ સેન્સર્સને ફરીથી સક્રિય કરવા માટેની પદ્ધતિ, ખુલ્લા નમૂનાઓની સારવાર ચાલુ છે, આદર્શ રીતે એમ્બેડ કરેલી સિસ્ટમ્સ 69 ના અમલીકરણ દ્વારા અનુસરવામાં આવે છે.
સીવીડી પ્રક્રિયા દરમિયાન, ગ્રાફીન વૃદ્ધિ ઉત્પ્રેરક સબસ્ટ્રેટ 41 ની બંને બાજુએ થાય છે. જો કે, બીએસ-ગ્રાફિન સામાન્ય રીતે ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયા 41 દરમિયાન બહાર કા .વામાં આવે છે. આ અધ્યયનમાં, અમે દર્શાવીએ છીએ કે ઉત્પ્રેરક સપોર્ટની બંને બાજુ ઉચ્ચ ગુણવત્તાની એનજીએફ વૃદ્ધિ અને પોલિમર-મુક્ત એનજીએફ ટ્રાન્સફર પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. બીએસ-એનજીએફ એફએસ-એનજીએફ (~ 100 એનએમ) કરતા પાતળા (~ 80 એનએમ) છે, અને આ તફાવત એ હકીકત દ્વારા સમજાવવામાં આવ્યો છે કે બીએસ-એનઆઈ સીધા પૂર્વગામી ગેસ પ્રવાહના સંપર્કમાં નથી. અમને એ પણ મળ્યું છે કે એનઆઈએઆર સબસ્ટ્રેટની રફનેસ એનજીએફની રફનેસને પ્રભાવિત કરે છે. આ પરિણામો સૂચવે છે કે ઉગાડવામાં આવેલા પ્લાનર એફએસ-એનજીએફનો ઉપયોગ ગ્રાફિન (એક્સ્ફોલિયેશન મેથડ 70 દ્વારા) માટે અથવા સોલાર સેલ્સ 15,16 માં વાહક ચેનલ તરીકે કરી શકાય છે. તેનાથી વિપરિત, બીએસ-એનજીએફનો ઉપયોગ ગેસ ડિટેક્શન (ફિગ. એસઆઈ 9) અને સંભવત energy energy ર્જા સંગ્રહ સિસ્ટમ્સ 71,72 માટે કરવામાં આવશે જ્યાં તેની સપાટીની રફનેસ ઉપયોગી થશે.
ઉપરોક્ત ધ્યાનમાં લેતા, સીવીડી દ્વારા ઉગાડવામાં આવેલી અગાઉ પ્રકાશિત ગ્રેફાઇટ ફિલ્મો સાથે અને નિકલ વરખનો ઉપયોગ કરીને વર્તમાન કાર્યને જોડવું ઉપયોગી છે. કોષ્ટક 2 માં જોઈ શકાય છે, પ્રમાણમાં ઓછા તાપમાને (850-1300 ° સે ની રેન્જમાં) પણ આપણે ઉપયોગમાં લીધેલા press ંચા દબાણને પ્રતિક્રિયા સમય (વૃદ્ધિનો તબક્કો) ટૂંકાવી દીધા છે. અમે સામાન્ય કરતા વધારે વૃદ્ધિ પણ પ્રાપ્ત કરી છે, જે વિસ્તરણની સંભાવના દર્શાવે છે. ધ્યાનમાં લેવા માટેના અન્ય પરિબળો છે, જેમાંથી કેટલાક અમે કોષ્ટકમાં શામેલ કર્યા છે.
કેટેલિટીક સીવીડી દ્વારા નિકલ ફોઇલ પર ડબલ-સાઇડ ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળી એનજીએફ ઉગાડવામાં આવી હતી. પરંપરાગત પોલિમર સબસ્ટ્રેટ્સ (જેમ કે સીવીડી ગ્રાફિનમાં ઉપયોગમાં લેવાતા) ને દૂર કરીને, અમે વિવિધ પ્રક્રિયા-નિર્ણાયક સબસ્ટ્રેટ્સમાં એનજીએફ (નિકલ ફોઇલની પાછળ અને આગળની બાજુઓ પર ઉગાડવામાં) ના સ્વચ્છ અને ખામી મુક્ત ભીના સ્થાનાંતરણ પ્રાપ્ત કરીએ છીએ. નોંધપાત્ર રીતે, એનજીએફમાં એફએલજી અને એમએલજી પ્રદેશો શામેલ છે (સામાન્ય રીતે 0.1% થી 3% દીઠ 100 µm2) જે ગા er ફિલ્મમાં માળખાકીય રીતે સારી રીતે એકીકૃત હોય છે. પ્લાનર ટેમ બતાવે છે કે આ પ્રદેશો બેથી ત્રણ ગ્રેફાઇટ/ગ્રાફિન કણો (અનુક્રમે સ્ફટિકો અથવા સ્તરો) ના સ્ટેક્સથી બનેલા છે, જેમાંના કેટલાકમાં 10-20 ° ની રોટેશનલ મેળ ન ખાતી છે. એફએસ-એનજીએફની પારદર્શિતા માટે દૃશ્યમાન પ્રકાશ માટે એફએલજી અને એમએલજી પ્રદેશો જવાબદાર છે. પાછળની શીટ્સની વાત કરીએ તો, તેઓ આગળની ચાદરોની સમાંતર વહન કરી શકાય છે અને બતાવ્યા પ્રમાણે, કાર્યાત્મક હેતુ હોઈ શકે છે (ઉદાહરણ તરીકે, ગેસ તપાસ માટે). આ અભ્યાસ industrial દ્યોગિક સ્કેલ સીવીડી પ્રક્રિયાઓમાં કચરો અને ખર્ચ ઘટાડવા માટે ખૂબ ઉપયોગી છે.
સામાન્ય રીતે, સીવીડી એનજીએફની સરેરાશ જાડાઈ (લો- અને મલ્ટિ-લેયર) ગ્રાફિન અને Industrial દ્યોગિક (માઇક્રોમીટર) ગ્રેફાઇટ શીટ્સ વચ્ચે રહેલી છે. તેમની રસપ્રદ ગુણધર્મોની શ્રેણી, અમે તેમના ઉત્પાદન અને પરિવહન માટે વિકસિત કરેલી સરળ પદ્ધતિ સાથે જોડાયેલી, આ ફિલ્મોને ખાસ કરીને ગ્રાફાઇટના કાર્યાત્મક પ્રતિભાવની આવશ્યકતાવાળી એપ્લિકેશનો માટે યોગ્ય બનાવે છે, હાલમાં ઉપયોગમાં લેવામાં આવતી energy ર્જા-સઘન industrial દ્યોગિક ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓના ખર્ચ વિના.
25-μm-જાડા નિકલ ફોઇલ (99.5% શુદ્ધતા, ગુડફેલો) વ્યાપારી સીવીડી રિએક્ટર (આઈક્સ્ટ્રોન 4-ઇંચ બીએમપીઆરઓ) માં સ્થાપિત કરવામાં આવી હતી. સિસ્ટમ આર્ગોનથી શુદ્ધ કરવામાં આવી હતી અને 10-3 એમબીએઆરના બેઝ પ્રેશર પર ખાલી કરવામાં આવી હતી. પછી નિકલ વરખ મૂકવામાં આવ્યો. એઆર/એચ 2 માં (5 મિનિટ માટે ની વરખને પૂર્વ-એન્નિલ કર્યા પછી, વરખને 900 ડિગ્રી સેલ્સિયસ પર 500 એમબીએઆરના દબાણમાં ખુલ્લો મૂકવામાં આવ્યો હતો. એનજીએફ 5 મિનિટ માટે સીએચ 4/એચ 2 (100 સે.મી. દરેક) ના પ્રવાહમાં જમા કરાયો હતો. ત્યારબાદ એઆર ફ્લો (4000 સે.મી.) ની વિગતોનો ઉપયોગ કરીને એઆર પ્રવાહ (4000 સે.મી. 3) નો ઉપયોગ કરીને તાપમાનમાં 700 ° સે.
ઝીસ મર્લિન માઇક્રોસ્કોપ (1 કેવી, 50 પીએ) નો ઉપયોગ કરીને નમૂનાની સપાટીના મોર્ફોલોજીને SEM દ્વારા વિઝ્યુઅલાઈઝ કરવામાં આવી હતી. નમૂના સપાટીની રફનેસ અને એનજીએફની જાડાઈ એએફએમ (ડાયમેન્શન આઇકોન એસપીએમ, બ્રુકર) નો ઉપયોગ કરીને માપવામાં આવી હતી. Tem અને SAED ના માપદંડો FII ટાઇટન –૦-– ૦૦ ક્યુબડ માઇક્રોસ્કોપનો ઉપયોગ કરીને ઉચ્ચ બ્રાઇટનેસ ફીલ્ડ એમિશન ગન (00૦૦ કે.વી.), એક ફી વિઅન પ્રકારનો મોનોક્રોમેટર અને સીઈઓ લેન્સ લેન્સ ગોળાકાર એબરેશન સેરેક્ટરથી સજ્જ છે. અવકાશી ઠરાવ 0.09 એનએમ. એનજીએફ નમૂનાઓ ફ્લેટ ટેમ ઇમેજિંગ અને એસએઇડી સ્ટ્રક્ચર વિશ્લેષણ માટે કાર્બન લેસી કોટેડ કોપર ગ્રીડમાં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યા હતા. આમ, મોટાભાગના નમૂના ફ્લોક્સ સહાયક પટલના છિદ્રોમાં સસ્પેન્ડ કરવામાં આવે છે. એક્સઆરડી દ્વારા ટ્રાન્સફર કરેલા એનજીએફ નમૂનાઓનું વિશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. એક્સ-રે ડિફરક્શન પેટર્ન 3 મીમીના બીમ સ્પોટ વ્યાસવાળા સીયુ રેડિયેશન સ્રોતનો ઉપયોગ કરીને પાવડર ડિફ્રેક્ટોમીટર (બ્રુકર, ડી 2 ફેઝ શિફ્ટર, 1.5418 Å અને લિંક્સે ડિટેક્ટર) નો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવ્યા હતા.
એકીકૃત કોન્ફોકલ માઇક્રોસ્કોપ (આલ્ફા 300 આરએ, વીઆઈટીઇસી) નો ઉપયોગ કરીને કેટલાક રમન પોઇન્ટ માપન રેકોર્ડ કરવામાં આવ્યા હતા. ઓછી ઉત્તેજના પાવર (25%) સાથેનો 532 એનએમ લેસરનો ઉપયોગ થર્મલ પ્રેરિત અસરોને ટાળવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો. એક્સ-રે ફોટોઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (એક્સપીએસ) એ મોનોક્રોમેટિક અલ કે રેડિયેશન (એચ = 1486.6 ઇવી) નો ઉપયોગ કરીને 150 ડબ્લ્યુ. રિઝોલ્યુશન સ્પેક્ટ્રા પર અનુક્રમે 160 ડબ્લ્યુ. રિઝોલ્યુશન સ્પેક્ટ્રા પર પ્રાપ્ત કરવામાં આવ્યા હતા. એસઆઈઓ 2 પર સ્થાનાંતરિત એનજીએફ નમૂનાઓ, pls પ્ટિકલ માઇક્રોસ્કોપ હેઠળ 30 ડબ્લ્યુ. કોપર વાયર સંપર્કો (50 μm જાડા) પર પીએલએસ 6 એમડબ્લ્યુ (1.06 μm) યેટરબિયમ ફાઇબર લેસરનો ઉપયોગ કરીને ટુકડાઓ (3 × 10 મીમી 2) માં કાપવામાં આવ્યા હતા. ઇલેક્ટ્રિકલ ટ્રાન્સપોર્ટ અને હ Hall લ ઇફેક્ટ પ્રયોગો આ નમૂનાઓ પર 300 કે અને ભૌતિક ગુણધર્મો માપન સિસ્ટમ (પીપીએમએસ એવરકૂલ -2, ક્વોન્ટમ ડિઝાઇન, યુએસએ) માં tes 9 ટેસ્લાના ચુંબકીય ક્ષેત્રની વિવિધતા પર હાથ ધરવામાં આવ્યા હતા. ક્વાર્ટઝ સબસ્ટ્રેટ્સ અને ક્વાર્ટઝ સંદર્ભ નમૂનાઓમાં સ્થાનાંતરિત 350-800 એનએમ એનજીએફ રેન્જમાં લેમ્બડા 950 યુવી - વિઝ સ્પેક્ટ્રોફોટોમીટરનો ઉપયોગ કરીને ટ્રાન્સમિટ યુવી - વિઝ સ્પેક્ટ્રા રેકોર્ડ કરવામાં આવી હતી.
રાસાયણિક પ્રતિકાર સેન્સર (ઇન્ટરડિગિટેટેડ ઇલેક્ટ્રોડ ચિપ) ને કસ્ટમ પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ 73 માં વાયર કરવામાં આવ્યો હતો અને પ્રતિકાર ક્ષણિક રીતે કા racted વામાં આવ્યો હતો. પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ કે જેના પર ડિવાઇસ સ્થિત છે તે સંપર્ક ટર્મિનલ્સ સાથે જોડાયેલ છે અને ગેસ સેન્સિંગ ચેમ્બરની અંદર મૂકવામાં આવે છે. 74. પ્રતિકાર માપન 1 વીના વોલ્ટેજ પર લેવામાં આવ્યા હતા, જેમાં પુર્જથી ગેસના સંપર્કમાં સતત સ્કેન અને પછી ફરીથી શુદ્ધ કરવામાં આવ્યા હતા. ચેમ્બરને શરૂઆતમાં નાઇટ્રોજનથી 200 સે.મી. 3 પર શુદ્ધ કરીને 1 કલાક માટે સાફ કરવામાં આવ્યું હતું, જેથી ભેજ સહિતના ચેમ્બરમાં હાજર અન્ય તમામ વિશ્લેષકોને દૂર કરવાની ખાતરી કરવા માટે. ત્યારબાદ વ્યક્તિગત વિશ્લેષકોને એન 2 સિલિન્ડર બંધ કરીને 200 સે.મી. 3 ના સમાન પ્રવાહ દરે ધીમે ધીમે ચેમ્બરમાં મુક્ત કરવામાં આવ્યા હતા.
આ લેખનું સુધારેલું સંસ્કરણ પ્રકાશિત થયું છે અને લેખની ટોચ પરની લિંક દ્વારા .ક્સેસ કરી શકાય છે.
ઇનાગાકી, એમ. અને કાંગ, એફ. કાર્બન મટિરીયલ્સ સાયન્સ એન્ડ એન્જિનિયરિંગ: ફંડામેન્ટલ્સ. બીજી આવૃત્તિ સંપાદિત. 2014. 542.
પીઅર્સન, હો હેન્ડબુક ઓફ કાર્બન, ગ્રેફાઇટ, ડાયમંડ અને ફુલરેન્સ: પ્રોપર્ટીઝ, પ્રોસેસિંગ અને એપ્લિકેશન. પ્રથમ આવૃત્તિ સંપાદિત કરવામાં આવી છે. 1994, ન્યુ જર્સી.
ત્સાઇ, ડબલ્યુ. એટ અલ. પારદર્શક પાતળા વાહક ઇલેક્ટ્રોડ્સ તરીકે મોટા ક્ષેત્ર મલ્ટિલેયર ગ્રાફિન/ગ્રેફાઇટ ફિલ્મો. અરજી. ભૌતિકશાસ્ત્ર. રાઈટ. 95 (12), 123115 (2009).
ગ્રાફિન અને નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ કાર્બન મટિરિયલ્સની બાલાન્ડિન એએ થર્મલ ગુણધર્મો. નાટ. મેટ. 10 (8), 569–581 (2011).
ચેંગ કેવાય, બ્રાઉન પીડબ્લ્યુ અને કેહિલ ડીજી થર્મલ વાહકતા નીચા તાપમાન રાસાયણિક વરાળ જુબાની દ્વારા ની (111) પર ઉગાડવામાં આવેલી ગ્રેફાઇટ ફિલ્મોની. ક્રિયાપદ. મેટ. ઇન્ટરફેસ 3, 16 (2016).
હેસજેડલ, ટી. રાસાયણિક વરાળ જુબાની દ્વારા ગ્રાફિન ફિલ્મોની સતત વૃદ્ધિ. અરજી. ભૌતિકશાસ્ત્ર. રાઈટ. 98 (13), 133106 (2011).