Շնորհակալություն Nature.com այցելելու համար: Դուք օգտագործում եք զննարկչի տարբերակը, ունի սահմանափակ CSS աջակցություն: Լավագույն արդյունքների համար խորհուրդ ենք տալիս օգտագործել ձեր զննարկչի (կամ հաշմանդամություն ունեցող համատեղելիության ռեժիմը Internet Explorer- ում) օգտագործել: Միեւնույն ժամանակ, շարունակական աջակցություն ապահովելու համար մենք տեղում ենք տեղադրում առանց ստերի կամ JavaScript- ի:
Nanoscale Graphite Films- ը (NGFS) ուժեղ նանոմա նյութեր են, որոնք կարող են արտադրվել կատալիտիկ քիմիական գոլորշիների տեղակայմամբ, բայց հարցերը մնում են իրենց փոխանցման հեշտության մասին եւ ինչպես է մակերեսային ձեւաբանությունը ազդում հաջորդ սերնդի սարքերում: Այստեղ մենք հայտնում ենք NGF- ի աճը պոլիկրիկային նիկելի փայլաթիթեղի երկու կողմերում (մակերեսով 55 սմ 2, հաստություն մոտ 100 NM) եւ դրա պոլիմերային փոխանցում (առջեւի եւ հետեւի տարածքը): Կատալիզատոր փայլաթիթեղի ձեւաբանության պատճառով երկու ածխածնի ֆիլմերը տարբերվում են իրենց ֆիզիկական հատկություններով եւ այլ բնութագրերով (օրինակ, մակերեսային կոշտություն): Մենք ցույց ենք տալիս, որ ավելի կոշտ հետեւի կողքին գտնվող NGF- ները լավ տեղավորվում են NO2 հայտնաբերման համար, մինչդեռ առջեւի կողմում (2000 S / սմ, թերթի դիմադրություն) կարող են լինել կենսունակ դիրիժորներ: արեգակնային բջիջի ալիք կամ էլեկտրոդ (քանի որ այն փոխանցում է տեսանելի լույսի 62%): Ընդհանուր առմամբ, նկարագրված աճը եւ տրանսպորտային գործընթացները կարող են օգնել իրականացնել NGF- ն `որպես այլընտրանքային ածխածնի նյութեր տեխնոլոգիական ծրագրերի համար, որտեղ գրաֆեն եւ միկրոն-հաստ գրաֆիտային ֆիլմերը հարմար չեն:
Graphite- ը լայնորեն կիրառվող արդյունաբերական նյութ է: Հատկապես, Graphite- ն ունի համեմատաբար ցածր զանգվածային խտության եւ բարձր ինքնաթիռի բարձր ջերմային եւ էլեկտրական հաղորդունակության հատկություններ եւ շատ կայուն է ծանր ջերմային եւ քիմիական միջավայրում: Flake Graphite- ը հայտնի մեկնարկային նյութ է գրաֆինի հետազոտության համար 3: Երբ վերամշակվում է բարակ ֆիլմերի մեջ, այն կարող է օգտագործվել ծրագրերի լայն տեսականիով, ներառյալ ջերմային լվացարանները էլեկտրոնային սարքերի համար, ինչպիսիք են սմարթֆոններ 4,5,6,7, որպես սենսորային սենսորային նյութեր 8,9,9,10 եւ էլեկտրամագնիսական միջամտության պաշտպանության մեջ: 12 եւ կինոնկարներ `ծայրահեղ ուլտրամանուշակագույն ծայրամասային 8,14, արեւային խցերում ալիքներ անցկացնելով 15,16: Այս բոլոր դիմումների համար դա նշանակալի առավելություն կլիներ, եթե գրաֆիտային ֆիլմերի (NGFS) մեծ տարածքներ Nanoscale <100 նմ-ում վերահսկվող հաստությամբ կարող են հեշտությամբ արտադրել եւ տեղափոխվել:
Գրաֆիտի ֆիլմերը արտադրվում են տարբեր մեթոդներով: Մի դեպքում, ներկառուցումը եւ ընդլայնումը, որին հաջորդում էին արտահոսքը, արտադրում էին գրաֆենային փաթիլներ 10,11,17: Փաթեթները պետք է հետագայում վերամշակվեն պահանջվող հաստության ֆիլմերում, եւ հաճախ տեւում է մի քանի օր `խիտ գրաֆիտային թերթեր արտադրելու համար: Մեկ այլ մոտեցում է `սկսած գրաֆիկական պինդ պրեկուրսորների հետ: Արդյունաբերության մեջ, պոլիմերների թերթերը գազավորված են (1000-1500 ° C) եւ այնուհետեւ `գծապատկված (2800-3200 ° C), լավ կառուցվածքային շերտավորված նյութեր ձեւավորելու համար: Չնայած այս ֆիլմերի որակը բարձր է, էներգիայի սպառումը նշանակալի է 11,18,19, իսկ նվազագույն հաստությունը սահմանափակվում է մի քանի միկրոնով 1,18,19,20:
Catalytic Chemical Chemator Deposition- ը (CVD) հայտնի մեթոդ է գրաֆեն եւ ուլտրատին գրաֆիտային ֆիլմեր (<10 NM) բարձր կառուցվածքային որակով եւ ողջամիտ արժեքով 21,22,23,24,26,27: Այնուամենայնիվ, համեմատած գրաֆենի եւ ուլտրատին գրաֆիտի կինոնկարների աճի հետ 28, NGF- ի խոշոր տարածքի աճը եւ (կամ) կիրառումը CVD- ի միջոցով ավելի քիչ է ուսումնասիրվում 11,13,29,30,31,3233:
CVD- ի աճեցված գրաֆենային եւ գրաֆիտային ֆիլմերը հաճախ անհրաժեշտ է փոխանցվել ֆունկցիոնալ ենթաբաժինների վրա 34: Այս բարակ կինոնկարները ներառում են երկու հիմնական մեթոդներ 35. Յուրաքանչյուր մեթոդ ունի որոշ առավելություններ եւ թերություններ եւ պետք է ընտրվեն, կախված նախատեսված դիմումից, ինչպես նկարագրված է այլուր 35,39: Գրաֆեն / գրաֆիտային ֆիլմերի համար աճեցված կատալիտիկական ենթաբաժինների վրա, փոխանցում թաց քիմիական պրոցեսների միջոցով (որի համար պոլիմեթիլ մետաքսրիլատը (PMMA) ամենատարածված աջակցության շերտն է) մնում է առաջին ընտրությունը 13,30,34,38,41,42: Դուք et al. Նշվեց, որ NGF- ի փոխանցման համար ոչ մի պոլիմեր չի օգտագործվել (նմուշի չափը մոտավորապես 4 սմ 2) 25,43, բայց փոխանցման ընթացքում նմուշների կայունության եւ (կամ կամ տեղափոխման աշխատանքների վերաբերյալ մանրամասներ չեն տրամադրվել): Պոլիմերների միջոցով խոնավ քիմիայի գործընթացները բաղկացած են մի քանի քայլերից, ներառյալ զոհաբերական պոլիմերային շերտի հայտը եւ հետագա հեռացումը: Այս գործընթացն ունի թերություններ. Օրինակ, պոլիմերային մնացորդները կարող են փոխել մեծածավալ կինոնկարի հատկությունները: Լրացուցիչ վերամշակումը կարող է հեռացնել մնացորդային պոլիմերը, բայց այս լրացուցիչ քայլերը մեծացնում են կինոնկարի արտադրության արժեքը եւ ժամանակը 38,40: CVD- ի աճի ընթացքում գրաֆինի մի շերտ է պահվում ոչ միայն կատալիզատոր փայլաթիթեղի առջեւի կողմում (գոլորշու հոսքի առջեւի կողմը), բայց նաեւ նրա հետեւի կողմում: Այնուամենայնիվ, վերջինս համարվում է թափոնների արտադրանք եւ կարող է արագ հեռացվել փափուկ պլազմային 38,41-ով: Այս ֆիլմը վերամշակելը կարող է օգնել առավելագույնի հասցնել բերքատվությունը, նույնիսկ եթե այն ցածր որակի է, քան դեմքի ածխածնի ֆիլմը:
Այստեղ մենք հայտնում ենք CVD- ի կողմից PolycryStalline Nickel փայլաթիթեղի բարձր կառուցվածքային որակով վաֆլի մասշտաբի բիֆեկիվի աճի պատրաստման նախապատրաստում: Գնահատվել է, թե ինչպես է փայլաթիթեղի առջեւի եւ հետեւի մակերեսի կոպիտությունը ազդում NGF- ի մորֆոլոգիայի եւ կառուցվածքի վրա: Մենք նաեւ Nickel- ի փայլաթիթեղի երկու կողմերից ցուցադրենք նաեւ NGF- ի ծախսարդյունավետ եւ էկոլոգիապես մաքուր պոլիմերային փոխանցում `Nickel փայլաթիթեղի երկու կողմերից` բազմաֆունկցիոնալ ենթաշերտերի վրա եւ ցույց տալ, թե ինչպես են առջեւի եւ հետեւի ֆիլմերը հարմար տարբեր դիմումների համար:
Հետեւյալ բաժինները քննարկում են տարբեր գրաֆիկական կինոնկարների հաստություններ, կախված գրաֆինի շերտերի քանակից. Վերջինս ամենատարածված հաստությունն է, որն արտահայտվում է որպես տարածքի տոկոս (մոտավորապես 97% տարածք `100 մկմ 2-ի համար) 30: Այդ իսկ պատճառով ամբողջ ֆիլմը պարզապես կոչվում է NGF:
Graphene եւ Graphite Films- ի սինթեզի համար օգտագործվող պոլիկրիստալյան նիկելի փայլաթիթեղներ ունեն տարբեր հյուսվածքներ, դրանց արտադրության եւ հետագա մշակման արդյունքում: Վերջերս մենք ուսումնասիրության մասին հաղորդել ենք NGF30- ի աճի գործընթացը օպտիմալացնելու համար: Մենք ցույց ենք տալիս, որ աճի բեմի ընթացքում գործընթացի ժամանակաշրջանի եւ պալատի ճնշման ժամանակ ընթացքի պարամետրերը կարեւոր դեր են խաղում միասնական հաստության NGF- ների ձեռքբերման գործում: Այստեղ մենք հետաքննեցինք NGF- ի աճը փայլեցված ճակատի (FS) եւ չկատարված հետի (BS) մակերեսների վրա նիկելի փայլաթիթեղի (Նկար 1 ա): FS եւ BS- ի երեք տեսակներ հետազոտվել են FS եւ BS աղյուսակ 1-ում: Տեսողական ստուգումից հետո Nicel- ի երկու կողմերում NGF- ի միատեսակ աճը կարելի է դիտարկել բնորոշ մետաղական արծաթից մինչեւ փայլատ մոխրագույն գույնի գույնի գույնի Հաստատվեցին մանրադիտակային չափումներ (Նկար 1 բ, գ): FS-NGF- ի բնորոշ Raman սպեկտրը նկատվում է պայծառ շրջանում եւ նշվում է կարմիր, կապույտ եւ նարնջագույն նետերով Նկար 1 բում ներկայացված է Նկար 1C- ում: Գրաֆիտ G (1683 սմ -1) եւ 2D (2696 սմ -1) բնութագրիչ raman գագաթները հաստատում են բարձր բյուրեղային NGF- ի աճը (Նկար 1C, սեղան SI1): Ամբողջ ֆիլմում նկատվել է Raman Spectra- ի գերակշռության գերակշռությունը (I2D / IG) 0.3. Ամբողջ ֆիլմում թերի գագաթների բացակայությունը (D = 1350 սմ -1) ցույց է տալիս NGF աճի բարձր որակը: Նմանատիպ ռամանի արդյունքներ ձեռք են բերվել BS-NGF նմուշում (Նկար SI1 A եւ B, սեղան SI1):
NIAG FS- ի եւ BS-NGF- ի համեմատություն. զ) FS-NGF / NI, (E, G) տարբեր հոլանդացիաներում տարբեր շեշտադրումներ տարբեր շեշտադրումներ են սահմանում BS -NGF / NI: Կապույտ սլաքը ցույց է տալիս FLG- ի տարածաշրջանը, նարնջագույն սլաքը ցույց է տալիս MLG- ի տարածաշրջանը (FLG- ի տարածաշրջանի մոտ), կարմիր սլաքը ցույց է տալիս, թե ինչպես է Magenta սլաքը ցույց է տալիս:
Քանի որ աճը կախված է նախնական սուբստրատի, բյուրեղապակի չափի, կողմնորոշման եւ հացահատիկի սահմանների հաստությունից, մեծ տարածքների նկատմամբ NGF հաստության ողջամիտ վերահսկողությանը հասնելը մնում է մարտահրավեր 20,34,44: Այս ուսումնասիրությունը օգտագործում էր այն բովանդակությունը, որը մենք նախկինում հրապարակեցինք: Այս գործընթացը կազմում է 0,1-ից 3% պայծառ շրջան, 100 μM230-ի համար: Հաջորդ բաժիններում մենք արդյունք ենք տալիս երկու տեսակի մարզերի համար: Բարձր խոշորացման կիսամյակների պատկերները ցույց են տալիս երկու կողմերի վրա մի քանի պայծառ հակադրությունների ոլորտների առկայությունը (Նկար 1F, G), նշելով FLG եւ MLG մարզերի առկայությունը 30,45: Դա հաստատեց նաեւ Ռամանի ցրումը (Նկար 1C) եւ TEM- ի արդյունքները (ավելի ուշ քննարկվում է «FS-NGF. Կառուցվածքը եւ հատկությունները» բաժնում): FS-and BS-NGF / NI նմուշներում նկատվող FLG եւ MLG- ի տարածաշրջանները (NI- ով աճեցված NGF- ի առջեւի եւ հետեւի NGF) կարող են աճել մեծ NI- ի (111) հացահատիկներով, որոնք ձեւավորվել են նախնական օծանելիքների 22,30,45-ի ընթացքում: Փեղկավորվում էր երկու կողմերում (Նկար 1 բ) նշվում է մանուշակագույն նետերով): Այս ծալքերը հաճախ հայտնաբերվում են CVD- աճեցված գրաֆենային եւ գրաֆիտային ֆիլմերում `գրաֆիտի եւ նիկելի ենթաշերտի միջեւ ջերմային ընդլայնման գործակիցի մեծ տարբերության պատճառով:
AFM Image- ը հաստատեց, որ FS-NGF նմուշը ավելի հաճելի էր, քան BS-NGF նմուշը (Նկար SI1) (Նկար SI2): FS-NGF / NI- ի արմատային միջին քառակուսի (RMS) կոպիտ արժեքները (FIG. SI2C) եւ BS-NGF / NI (FIG. Ավելի բարձր կոպիտությունը կարելի է հասկանալ, հիմնվելով AS-Ease State- ում նիկելի (նիար) փայլաթիթեղի մակերեսային վերլուծության վրա (Նկար SI3): FS եւ BS-NIAR- ի կիսամյակների պատկերները ցուցադրվում են SI3A-D- ի թվերով, ցուցադրելով տարբեր մակերեսային ձեւաբանություններ. Polished FS-NI փայլաթիթեղը ունի նանո եւ միկրոն-չափի գնդաձեւ մասնիկներ, իսկ չկատարված BS-NI փայլաթիթեղը ցուցադրում է արտադրական սանդուղք: որպես մասնիկներ, բարձր ուժով: եւ անկում: Օծանելի նիկելի փայլաթիթեղի (NIA) ցածր եւ բարձրորակ պատկերներ ցուցադրվում են Նկար SI3E-H- ում: Այս թվերով մենք կարող ենք դիտարկել Nickel փայլաթիթեղի երկու կողմերում մի քանի միկրոն չափի նիկելի մասնիկների առկայությունը (Նկար. Si3e-H): Խոշոր ձավարեղենը կարող է ունենալ NI (111) մակերեւութային կողմնորոշում, ինչպես նախկինում հաղորդվում է, որ 30,46: Նիկելի նրբաթիթեղի մորֆոլոգիայի մեջ կան էական տարբերություններ FS-NIA եւ BS-NIA- ի միջեւ: BS-NGF / NI- ի ավելի բարձր կոպիտությունը պայմանավորված է BS-Niar- ի անթերի մակերեսով, որի մակերեսը մնում է զգալիորեն կոպիտ նույնիսկ օծելը (Նկար SI3): Մակերեւույթի բնութագրման այս տեսակը մինչեւ աճի գործընթացը թույլ է տալիս վերահսկել գրաֆենային եւ գրաֆիտային ֆիլմերի կոպիտությունը: Հարկ է նշել, որ սկզբնական ենթաշերտը գրաֆինի աճի ընթացքում անցել է հացահատիկի վերակազմավորում, ինչը մի փոքր նվազեց հացահատիկի չափը եւ որոշ չափով ավելացրեց ենթաշերտի մակերեսային կոշտությունը 22-ի համեմատ:
Նրբագեղության մակերեսային կոպիտությունը, օծանելիքի ժամանակը (հացահատիկի չափը) 30,47 եւ թողարկումը 333-ը կօգնի նվազեցնել ՀԳՀ-ի տարածաշրջանային միատեսակությունը մկմ 2 եւ / կամ նույնիսկ NM2 մասշտաբով (այսինքն, մի քանի նանոմետրերի հաստության տատանումներ): Ենթածրագրի մակերեսային կոպիտությունը վերահսկելու համար կարող են համարվել արդյունքի նիկելի փայլաթիթեղի էլեկտրոլիտիկական փայլեցում, ինչպիսիք են էլեկտրոլիտիկ փայլեցումը: Նիկելի նիկելի փայլաթիթեղը կարող է այնուհետեւ օծվել ավելի ցածր ջերմաստիճանում (<900 ° C) 46 եւ ժամանակ (<5 րոպե) `խուսափելու մեծ NI (111) հատիկների ձեւավորումից (ինչը օգտակար է FLG աճի համար):
Slg- ը եւ FLG Graphene- ը ի վիճակի չէ դիմակայել թթուների եւ ջրի մակերեսի լարվածությանը, որը պահանջում է մեխանիկական աջակցության շերտեր խոնավ քիմիական փոխանցման գործընթացների ընթացքում 22,34,38: Ի տարբերություն պոլիմերային աջակցվող միակողմանի գրաֆիկի թաց քիմիական փոխանցմանը, մենք գտանք, որ աճեցված NGF- ի երկու կողմերն էլ կարող են փոխանցվել առանց պոլիմերային աջակցության, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում (տես նկարը si4a): NGF- ի տվյալ ենթաշերտի փոխանցումը սկսվում է հիմքում ընկած NI30.49 ֆիլմի խոնավ փորագրությամբ: Grown NGF / NI / NGF նմուշները տեղադրվել են գիշերում 15 մլ 70% HNO3- ով, որոնք նոսրացված են 600 մլ դեոնիզացված (DI) ջրով: Ni փայլաթիթեղը ամբողջովին լուծարվելուց հետո FS-NGF- ը մնում է հարթ եւ լողում հեղուկի մակերեսին, ինչպես NGF / NI / NGF նմուշը, մինչդեռ BS-NGF- ն ընկղմվում է ջրի մեջ (Նկար 2a, բ): Մեկուսացված NGF- ն այնուհետեւ տեղափոխվել է մեկ գարեջրի, որը պարունակում է թարմ դեիոնացված ջուր մեկ այլ գարեջուր, իսկ մեկուսացված NGF- ն մանրակրկիտ լվանում էր, կրկնելով չորսից վեց անգամ `փորը ապակու ափսեի միջոցով: Վերջապես, FS-NGF- ն եւ BS-NGF- ը տեղադրվեցին ցանկալի ենթաշերտի վրա (Նկար 2C):
Նիկելի փայլաթիթեղի վրա աճեցված պոլիմերային թաց քիմիական փոխանցման գործընթաց. BS-NGF նույն նմուշից, ինչպես վահանակ D (բաժանված է երկու մասի), փոխանցվել է ոսկու plated c թուղթ եւ Nafion (ճկուն թափանցիկ ենթաշերտ, կարմիր անկյուններով նշված եզրեր):
Նկատի ունեցեք, որ թաց քիմիական փոխանցման մեթոդների միջոցով կատարված SLG տրանսֆերը պահանջում է 20-24 ժամ 38-ի վերամշակման ընդհանուր ժամանակ: Այստեղ ցուցադրված պոլիմերային փոխանցման տեխնիկայով (Նկար SI4A), ՀԱԿ-ի փոխանցման ընդհանուր վերամշակման ընդհանուր ժամանակը զգալիորեն կրճատվում է (մոտավորապես 15 ժամ): Գործընթացը բաղկացած է. Պահել դեոնիզացված ջրի մեջ կամ փոխանցել նպատակային ենթաշերտ (20 րոպե): NGF- ի եւ զանգվածային մատրիցի միջեւ ընկած ջուրը հանվում է մազանոթային գործողությամբ (օգտագործելով բշտիկ թուղթ) 38, ապա մնացած ջրի կաթիլները հանվում են բնական չորացման միջոցով (վերջապես նմուշը չորանում է 10 րոպեով: Min անկապատի ջեռոցում (10-1 մբար) 50-90 ° C (60 րոպե) 38:
Հայտնի է, որ Graphite- ը դիմակայում է ջրի եւ օդի առկայությանը բավականին բարձր ջերմաստիճանում (200 ° C) 50,51,52: Մենք փորձարկեցինք նմուշներ, օգտագործելով Raman սպեկտրոսկոպիա, սեքսի եւ XRD- ի սանհանգված ջրի պահեստավորումից հետո սենյակային ջերմաստիճանում եւ մի քանի օրից մեկ տարվա ընթացքում ցանկացած վայրում կնքված շշերով (Նկար SI4): Նկատելի դեգրադացիա չկա: Գծապատկեր 2C- ը ցուցադրում է անվճար FS-NGF եւ BS-NGF դեոնիզացված ջրի մեջ: Մենք նրանց գրավեցինք Sio2 (300 NM) / SI Substrate- ում, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2C- ի սկզբում: Բացի այդ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2D- ում, E- ում շարունակական NGF- ն կարող է փոխանցվել տարբեր ենթաշերտեր, ինչպիսիք են պոլիմերները (ջերմաստիճան պոլիամիդը Nexolde- ից եւ Nafion- ից) եւ ոսկու պատված ածխածնի թուղթ: FS-NGF- ի լողացողը հեշտությամբ տեղադրվեց թիրախային ենթաշերտի վրա (Նկար 2C, D): Այնուամենայնիվ, 3 սմ 2-ից ավելի BS-NGF նմուշները դժվար էր կարգավորել ջրի մեջ ամբողջովին ընկղմված: Սովորաբար, երբ նրանք սկսում են ջրի մեջ գլորվել, անզգույշ վարման պատճառով նրանք երբեմն ներխուժում են երկու կամ երեք մասի (Նկար 2e): Ընդհանուր առմամբ, մենք կարողացանք հասնել PS- ի եւ BS-NGF- ի պոլիմերային փոխանցում (շարունակական անլար փոխանցում առանց NGF / NI / NGF աճի 6 սմ-ով), համապատասխանաբար 6 եւ 3 սմ 2 նմուշների համար: Մնացած մեծ կամ փոքր կտորներ կարող են լինել (հեշտությամբ երեւում է փորագրման լուծույթում կամ դեոնիզացված ջրի մեջ) ցանկալի ենթաշերտի վրա (1 մմ 2, գործիչ SI4B): 98-99% (փոխանցման աճից հետո):
Առանց պոլիմերի փոխանցման նմուշները մանրամասն վերլուծվել են: FS-and BS-NGF / SIO2 / SI- ում ձեռք բերված մակերեսային ձեւաբանական բնութագրերը (Նկար 2C) օպտիկական մանրադիտակ (OM) եւ կիսամյակային պատկերներ (Նկար 3-րդ եւ Նկար 3) ցույց տվեցին, որ այս նմուշները փոխանցվել են առանց մանրադիտակների: Տեսանելի կառուցվածքային վնասներ, ինչպիսիք են ճաքերը, անցքերը կամ չկարգավորված տարածքներ: Աճող NGF- ի ծալքերը (նկ. Թե FS- ը, եւ BS-NGF- ները կազմված են FLG- ի շրջաններից (Նկար 3-ում կապույտ նետերով նշված վառ շրջանները): Զարմանալի է, որ ի տարբերություն ուռճատների գրաֆիտի ֆիլմերի պոլիմերային փոխանցման ընթացքում, որոնք սովորաբար նկատվում են միկրոն չափի FLG եւ MLG- ի մի քանի մի քանի տարածաշրջաններ, որոնք կապվում են NGF- ին (Նկար 3D- ի կապույտ նետերով): 3): Մի շարք Հետագայում հաստատվել է մեխանիկական ամբողջականությունը `օգտագործելով NGF- ի տեմպի եւ SEM պատկերների, որոնք փոխանցվում են ժանյակ-ածխածնի պղնձի ցանցերի վրա, ինչպես քննարկվում է ավելի ուշ (« FS-NGF. Կառուցվածքը եւ հատկությունները »): Փոխանցված BS-NGF / SIO2 / SI- ը ավելի կոշտ է, քան FS-NGF / SIO2 / SI- ը `համապատասխանաբար 140 նմ եւ 17 նմ RMS արժեքներով, ինչպես ցույց է տրված Նկար SI6A եւ B (20 × 20 մկմ): NGF- ի RMS արժեքը փոխանցված է Sio2 / SI ենթաետին (RMS <2 NM) զգալիորեն ցածր է (մոտ 3 անգամ), քան NGF- ն աճում է NI- ով (Նկար SI2), նշելով, որ լրացուցիչ կոպիտությունը կարող է համապատասխանի NI մակերեսին: Բացի այդ, FS- ի եւ BS-NGF / SIO2 / SI նմուշների եզրերին կատարված AFM պատկերները ցույց են տվել համապատասխանաբար 100 եւ 80 նմ հաստություններ (Նկար SI7): BS-NGF- ի փոքր հաստությունը կարող է լինել այն մակերեսի արդյունքը, որը ուղղակիորեն չի ենթարկվում նախածննդյան գազին:
Փոխանցված NGF (NIAG) առանց պոլիմերի Sio2 / Si Wafer (տես Գծապատկեր 2C). (A, B) փոխանցված FS-NGF. Low ածր եւ բարձր խոշորացումներ Բնորոշ տարածքներ) - ա): (C, D) փոխանցված BS-NGF- ի կիսամյակ. Low ածր եւ բարձր խոշորացում (համապատասխան բնորոշ տարածքին, որը ցույց է տրված նարնջագույն հրապարակով C): (E, F) փոխանցված FS- ի եւ BS-NGFS- ի AFM պատկերները: Կապույտ arrow- ը ներկայացնում է FLG- ի տարածաշրջանը - պայծառ հակադրություն, ցիանային նետ - սեւ MLG հակադրություն, կարմիր սլաք - սեւ հակադրություն ներկայացնում է NGF- ի տարածաշրջանը, Magenta arrow ներկայացնում է ծալքը:
Մեծացած եւ փոխանցված FS- ի եւ BS-NGF- ների քիմիական կազմը վերլուծվել է ռենտգենյան ֆոտոէլեկտրոնի սպեկտրոսկոպիայի (XPS) կողմից (Նկար 4): Չափված սպեկտրում նկատվել է թույլ գագաթ (Նկար 4a, B), որը համապատասխանում է Grown FS- ի եւ BS-NGFS- ի (NIAG) NI Substrate- ին (850 EV): Փոխանցված FS- ի եւ BS-NGF / SIO2 / SI- ի չափված սպեկտրում գագաթներ չկան (FIG. Figure 4D-F- ն ցույց են տալիս FS-NGF / Sio2 / SI- ի C 1 S, O 1 S եւ SI 2P էներգիայի մակարդակի բարձրորակ սպեկտրը: Գրաֆիտի C 1 S- ի պարտադիր էներգիան 284.4 EV53.54 է: Գրաֆիտի գագաթների գծային ձեւը, ընդհանուր առմամբ, համարվում է ասիմետրիկ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 4D54-ում: Բարձր լուծմամբ հիմնական մակարդակ C 1 S սպեկտրը (Նկար 4D) նույնպես հաստատեց մաքուր փոխանցումը (այսինքն, ոչ պոլիմերային մնացորդներ), որը համահունչ է նախորդ ուսումնասիրություններին 38: Թարմ աճեցված նմուշի (NIAG) C 1 S սպեկտրի Linewidths- ը, համապատասխանաբար, 0,55 եւ 0,62 EV են: Այս արժեքներն ավելի բարձր են, քան SLD- ները (0,49 ev SIO2 ենթաշերտի վրա Sio2 ենթաշերտի համար) 38: Այնուամենայնիվ, այս արժեքներն ավելի փոքր են, քան նախկինում հաղորդված Pyrolytic Graphene Graphene նմուշների համար հաղորդված Linewidts (~ 0.75 EV) 53,54,55, նշելով ներկայիս նյութում թերի ածխածնի կայքերի բացակայությունը: C 1 S եւ O 1 S հողի սպեկտրը նույնպես ուսերի պակաս է, վերացնելով բարձր լուծման գագաթնակետային DeconVolution54- ի անհրաժեշտությունը: Կա π → → π * արբանյակային գագաթնակետ, շուրջ 291.1 eV, որը հաճախ նկատվում է գրաֆիտի նմուշներում: SI 2P եւ O 1 S Core մակարդակի սպեկտրի 103 ev եւ 532.5 EV ազդանշանները (տես Նկար 4E, F), համապատասխանաբար, վերագրվում են SiO2 56 ենթաշերտին: XPS- ը մակերեսային-զգայուն տեխնիկա է, ուստի համապատասխանաբար NGF- ի փոխանցումից առաջ եւ հետո հայտնաբերված NI- ին եւ SiO2- ին համապատասխան ազդանշանները ենթադրվում է, որ ծագում է FLG տարածաշրջանից: Նմանատիպ արդյունքներ են նկատվել BS-NGF- ի փոխանցման համար (չի ցուցադրվում):
NIAG XPS Արդյունքներ. (D-F) Հիմնական մակարդակների բարձրորակ սպեկտրներ F- ի 1 S, O 1S եւ SI 2P- ի FS-NGF / SIO2 / SI նմուշի:
Փոխանցված NGF բյուրեղների ընդհանուր որակը գնահատվել է ռենտգենյան դիֆրակցիայի միջոցով (XRD): Transferred FS- ի եւ BS-NGF / SIO2 / SI- ի բնորոշ XRD նախշերով (Նկար. Մի շարք Սա հաստատում է NGF- ի բարձր բյուրեղային որակը եւ համապատասխանում է D = 0,335 NM- ի ինտերլեռի հեռավորությանը, որը պահպանվում է փոխանցման քայլից հետո: Դիֆրակցիոն գագաթնակետի ինտենսիվությունը (0 0 0 2) կազմում է դիֆրակցիոն գագաթնակետը (0 0 0 4), նշելով, որ NGF բյուրեղյա ինքնաթիռը լավ համահունչ է նմուշի մակերեսին:
SEM- ի, Raman սպեկտրոսկոպիայի, XPS- ի եւ XRD- ի արդյունքների համաձայն, BS-NGF / NI- ի որակը նույնն է, ինչ FS-NGF / NI- ն, չնայած դրա RMS կոպիտությունը փոքր-ինչ ավելի բարձր էր (թվեր SI2, SI5) եւ SI7):
Պոլիմերային աջակցության շերտերով սղոցներ մինչեւ 200 նմ հաստությամբ կարող են լողալ ջրի վրա: Այս կարգավորումը սովորաբար օգտագործվում է պոլիմերային աջակցությամբ թաց քիմիական փոխանցման գործընթացներում 22,38: Graphene- ը եւ Grafite- ը հիդրոֆոբ (թաց անկյուն 80-90 °) 57: Հաղորդվել է, որ ինչպես Graphene- ի, այնպես էլ FLG- ի հնարավոր էներգետիկ մակերեսները բավականին հարթ են, ցածր հավանական էներգիա (~ 1 կ. / Մ) մակերեսով ջրի կողային շարժման համար: Այնուամենայնիվ, հաշվարկված փոխազդեցության ջրի էներգիան գրաֆենով եւ գրաֆինի երեք շերտերով, համապատասխանաբար մոտավորապես 13 եւ 15 կ. / Մոլ, համապատասխանաբար 58, նշելով, որ NGF- ի (մոտ 300 շերտ) ջրի փոխազդեցությունը ցածր է գրաֆինի հետ: Սա կարող է լինել այն պատճառներից մեկը, թե ինչու Freestanding NGF- ն մնում է հարթ ջրի մակերեսին, իսկ ազատ գրաֆինը (որը ջրի մեջ լողում է) գանգրացնում եւ փչանում է: Երբ NGF- ն ամբողջովին ընկղմված է ջրի մեջ (Արդյունքները նույնն են կոպիտ եւ հարթ NGF- ի համար), դրա ծայրերը թեքում են (Նկար SI4): Ամբողջ ընկղմման դեպքում ակնկալվում է, որ NGF-րի փոխազդեցության էներգիան գրեթե կրկնապատկվում է (համեմատած NGF- ի հետ կապված), եւ որ NGF- ի եզրերը (հիդրոֆոբիկություն) պահպանելու համար: Մենք հավատում ենք, որ ռազմավարությունները կարող են մշակվել `ներկառուցված NGF- ների եզրերի գանգրացումներից խուսափելու համար: Մեկ մոտեցում է `օգտագործելով խառը լուծիչներ` գրաֆիտի կինոնկարի թրջման արձագանքը մոդուլավորելու համար:
Նախկինում հաղորդվել է SLG- ի փոխանցումը խոնավ քիմիական փոխանցման գործընթացների միջոցով: Ընդհանրապես ընդունվում է, որ թույլ վան դերասանական ուժերը գոյություն ունեն գրաֆեն / գրաֆիտային ֆիլմերի եւ ենթաշերտերի միջեւ (լինի դա կոշտ ենթաշերտեր, ինչպիսիք են SiO2 / Si384446,60, SIO2 / SI38 41, SI PUDARS22 եւ LAGY CARBONF): Այստեղ մենք ենթադրում ենք, որ նույն տիպի փոխազդեցությունները գերակշռում են: Մենք չենք պահպանել NGF- ի որեւէ վնաս կամ կեղեւներ `մեխանիկական բեռնաթափման ժամանակ այստեղ ներկայացված ցանկացած ենթաշերտի համար (վակուումի եւ (կամ) մթնոլորտային պայմանների կամ պահեստավորման ընթացքում բնութագրման ընթացքում) (օրինակ, Նկար 2, SI9 եւ SI9): Բացի այդ, մենք չենք դիտարկել SIC գագաթնակետը NGF / SiO2 / SI նմուշի հիմնական մակարդակի XPS C 1 S սպեկտրում (Նկար 4): Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ NGF- ի եւ թիրախային ենթաշերտի միջեւ քիմիական կապ չկա:
Նախորդ բաժնում, «FS- ի եւ BS-NGF- ի պոլիմերային փոխանցում», - մենք ցուցադրեցինք, որ NGF- ն կարող է աճել եւ փոխանցել նիկելի փայլաթիթեղի երկու կողմերում: Այս FS-NGFS- ը եւ BS-NGF- ները նույնական չեն մակերեսային կոպիտության առումով, ինչը մեզ դրդեց ուսումնասիրել յուրաքանչյուր տեսակի ամենահարմար ծրագրերը:
Հաշվի առնելով FS-NGF- ի թափանցիկությունն ու հարթությունը, մենք ավելի մանրամասն ուսումնասիրեցինք նրա տեղական կառուցվածքը, օպտիկական եւ էլեկտրական հատկությունները: FS-NGF- ի կառուցվածքն ու կառուցվածքը առանց պոլիմերային փոխանցման բնութագրվում էին փոխանցման էլեկտրոնային մանրադիտակով (TEAD) պատկերապատման եւ ընտրված տարածքի էլեկտրոնի դիֆրակցիա (SAED) օրինակելի վերլուծություն: Համապատասխան արդյունքները ներկայացված են Նկար 5-ում: Ֆիլմը ընդհանուր առմամբ ցուցադրում է լավ մեխանիկական ամբողջականություն եւ կայունություն NGF- ի եւ FLG- ի տարբեր շրջանների միջեւ, լավ համընկնումով եւ ոչ մի վնասվածք կամ պոկում, որը հաստատվել է նաեւ SEM (Նկար 3) եւ «Գծապատկեր 3-րդ» -ի կողմից: Մասնավորապես, Նկար 5D- ում 5D- ը ցույց է տալիս կամուրջի կառուցվածքը իր ամենամեծ մասում (նկար 5D- ում սեւ կետավոր սլաքով նշված դիրքը, որը բնութագրվում է եռանկյունաձեւ ձեւով եւ բաղկացած է գրաֆինի շերտով, մոտ 51-ով: 0.33 ± 0,01 նմ միջամտող տարածքով կազմված կազմը հետագայում կրճատվում է գրաֆինի մի քանի շերտերի ամենաարագ տարածաշրջանում (վերջնական սեւ սլաքի ավարտը `5-ում):
Պլանավորիչ NIAG NIAG- ի նմուշի պատկերն է ածխածնի Lacy պղնձի ցանցի վրա. Կանաչ սլաքները Panels- ի եւ C- ի մեջ նշում են վնասի շրջանաձեւ տարածքներ ճառագայթների հավասարեցման ժամանակ: (F-I) A- ից C- ի վահանակները, տարբեր մարզերում saed նախշերը նշված են, համապատասխանաբար, կապույտ, ցիան, նարնջագույն եւ կարմիր շրջանակներով:
Գծապատկեր 5C- ում ժապավենի կառուցվածքը (նշվում է կարմիր սլաքով) գրաֆիտի վանդակավոր ինքնաթիռների ուղղահայաց կողմնորոշումը, որոնք կարող են պայմանավորված լինել ֆիլմի երկայնքով նանոֆոլդսի ձեւավորմամբ (InfoNet 5C- ում) `30,61,62: Այս Nanofolds 30-ի բարձր լուծման տակ 30 ցուցադրում են այլ բյուրեղագրական կողմնորոշում, քան ՀԳՖ տարածաշրջանի մնացած մասը. Գրաֆիտի վանդակապատանի բազալ ինքնաթիռները կողմնորոշված են գրեթե ուղղահայաց, այլ ոչ թե հորիզոնական, ինչպես ֆիլմի մնացած մասը (Inset- ը 5C): Նմանապես, FLG- ի տարածաշրջանը ժամանակ առ ժամանակ ցուցադրում է գծային եւ նեղ ժապավենի նման ծալքեր (նշվում է կապույտ նետերով), որոնք ներկայացված են համապատասխանաբար 5B, 5E թվերով ցածր եւ միջին մեծացում: Գծապատկեր 5E- ում ներդրումը հաստատում է FLG ոլորտում երկու եւ եռաստիճան գրաֆենային շերտերի առկայությունը (Interplanar հեռավորությունը 0.33 ± 0,01 նմ), որը լավ համաձայնության է ենթարկվում մեր նախորդ արդյունքների հետ: Բացի այդ, ձայնագրվել է պոլիմերային ազատ NGF- ի Polymer-Free NGF- ի վրա, որոնք փոխանցվում են պղնձի ցանցերի հետ Lacy ածխածնի ֆիլմերով (վերապատկման տեմպի չափումներ կատարելուց հետո) ցուցադրվում են Նկարիչ SI9- ում: Լավ կասեցված FLG- ի տարածաշրջանը (նշվում է կապույտ սլաքով) եւ կոտրված տարածաշրջանը Նկարիչ SI9F- ում: Կապույտ սլաքը (փոխանցված NGF- ի եզրին) դիտավորյալ ներկայացվում է ցույց տալու համար, որ FLG- ի տարածաշրջանը կարող է դիմակայել փոխանցման գործընթացին առանց պոլիմերի: Ամփոփելով, այս պատկերները հաստատում են, որ մասնակիորեն կասեցված NGF- ն (ներառյալ FLG- ի տարածաշրջանը) պահպանում է մեխանիկական ամբողջականությունը նույնիսկ TEM եւ SEM չափումների ընթացքում բարձր վակուումի խստացումից հետո (Նկար SI9):
NGF- ի գերազանց տափակության պատճառով (տես Գծապատկեր 5 ա), ապա SAED կառուցվածքը վերլուծելու համար դժվար չէ կողմնորոշվել փաթիլները [0001] տիրույթի առանցքի երկայնքով: Կախված ֆիլմի տեղական հաստությունից եւ դրա գտնվելու վայրից, հետաքրքրության մի քանի շրջանների (12 միավոր) նույնացվել են էլեկտրոնի դիֆրակցիայի ուսումնասիրությունների համար: 5A-C թվերով, այս տիպիկ շրջաններից չորսը ցուցադրվում եւ նշվում են գունավոր շրջանակներով (կապույտ, ցիան, նարնջագույն եւ կարմիր կոդավորված): Նկարներ 2 եւ 3-ը SAED ռեժիմի համար: 5F եւ G թվերը ձեռք են բերվել 5-րդ եւ 5-րդ ցուցանիշներում ցուցադրված FLG- ի տարածաշրջանից: Ինչպես ցույց է տրված համապատասխանաբար 5B եւ C թվերը: Նրանք ունեն վեցանկյուն կառույց, որը նման է Twisted Graphene63- ին: Մասնավորապես, Նկար 5F- ը ցույց է տալիս երեք գերհոգնած նախշերով [0001] գոտու առանցքի նույն կողմնորոշմամբ, պտտվելով 10 ° եւ 20 ° -ով, ինչպես վկայում է երեք զույգի (10-10) արտացոլումների անկյունային անհամապատասխանությունը: Նմանապես, Գծապատկեր 5G- ը ցույց է տալիս երկու գերծանրքաշային վեցանկյուն նախշեր, որոնք պտտվում են 20 ° -ով: FLG- ի տարածաշրջանում վեցանկյուն օրինաչափությունների երկու կամ երեք խումբ կարող է առաջանալ երեք ինքնաթիռից կամ ինքնաթիռից դուրս գալու շերտերից 33-ը պտտվել են միմյանց հետ: Ի հակադրություն, I էլեկտրոնի դիֆրակցիոն օրինաչափությունները Նկար 5h-ում, i (համապատասխան NGF- ի տարածաշրջանին, որը ցույց է տրված Նկար 5A- ում), ցույց են տալիս մեկ [0001] օրինակ, ընդհանուր բարձրագույն կետի տարբերության ինտենսիվությամբ: Այս SAED մոդելները համապատասխանում են ավելի խիտ գրաֆիտական կառուցվածքին եւ միջանկյալ կողմնորոշմանը, քան FLG- ն, ինչպես եզրակացնում է 64 ինդեքսը: Այն, ինչը հատկապես ուշագրավ է FLG- ի շրջանում այն է, որ բյուրեղապանակներն ունեն որոշակի ինքնաթիռի կամ արտագնա ինքնաթիռի ապատեղեկատվության որոշակի աստիճան: Նախկինում NGF- ի համար NGF- ի համար հաղորդվել են գրաֆիտի մասնիկներ / շերտեր, որոնք ունեն 17 °, 22 ° եւ 25 ° -ով: Այս ուսումնասիրության մեջ նկատվող ռոտացիայի անկյան արժեքները համահունչ են նախկինում դիտարկված ռոտացիայի անկյունների (± 1 °) հետ Twisted Blg63 Graphene- ի համար:
NGF / SIO2 / SI էլեկտրական հատկությունները չափվել են 300 Կ-ում `10 × 3 մմ տարածք: Էլեկտրոնային փոխադրողի կոնցենտրացիայի արժեքները, շարժունակությունն ու հաղորդունակությունը կազմում են 1.6 × 1020 սմ -3, 220 սմ 2 V-1 C-1 եւ 2000 S-CM-1 եւ 2000 S-CM-1: Մեր NGF- ի շարժունակությունն ու հաղորդունակական արժեքները նման են բնական գրաֆիտին 2-ի եւ ավելի բարձր, քան առեւտրի առումով մատչելի բարձրորակ պիրոլիտիկ գրաֆիտ (արտադրվում է 3000 ° C) 29-ով: Դիտարկված էլեկտրոնների փոխադրողի կոնցենտրացիայի արժեքները երկու մեծության ավելի բարձր են, քան վերջերս հաղորդվածը (7.25 × 10 սմ -3) միկրոյի հաստ գրաֆիտային ֆիլմերի համար պատրաստված է բարձր ջերմաստիճանի (3200 ° C) պոլիմիդային թերթ 20:
Մենք նաեւ կատարեցինք ուլտրամանուշակագույն տեսանելի փոխանցման չափումներ FS-NGF- ում փոխանցված քվարցային ենթաշերտերին (Նկար 6): Արդյունքում ստացված սպեկտրը ցույց է տալիս 62% -ի գրեթե մշտական փոխանցում 350-800 նմ միջակայքում, նշելով, որ NGF- ն կիսաթափանցիկ է տեսանելի լույսին: Փաստորեն, «Կոստ» անվանումը կարելի է տեսնել նմուշի թվային լուսանկարում Նկար 6B- ում: Չնայած NGF- ի նանոկրիստալի կառուցվածքը տարբերվում է SLG- ից, շերտերի քանակը կարող է մոտավորապես գնահատվել `օգտագործելով 2.3% փոխանցման կորստի յուրաքանչյուր լրացուցիչ շերտի կանոնը: Այս հարաբերությունների համաձայն, 38% փոխանցման կորստով գրաֆենային շերտերի քանակը 21 է: Մեծ ԱՀՀ-ն հիմնականում բաղկացած է 300 գրաֆենային շերտերից, այսինքն `մոտ 100 նմ հաստությամբ (Նկար 1, SI5 եւ SI7): Հետեւաբար, մենք ենթադրում ենք, որ դիտարկված օպտիկական թափանցիկությունը համապատասխանում է FLG եւ MLG մարզերին, քանի որ դրանք բաժանվում են ամբողջ ֆիլմում (Նկար 1, 3, 5 եւ 6C): Վերոնշյալ կառուցվածքային տվյալներից բացի, հաղորդունակությունն ու թափանցիկությունը հաստատում են փոխանցված NGF- ի բյուրեղային որակը:
ա) ուլտրամանուշակագույն տեսանելի փոխանցման չափում, (բ) բնորոշ NGF փոխանցում Quartz- ում `օգտագործելով ներկայացուցչական նմուշ: գ) NGF- ի (մութ տուփ) սխեմատիկ (մուգ տուփ) հավասարաչափ բաշխված FLG եւ MLG շրջաններով, որոնք նշված են որպես մոխրագույն պատահական ձեւեր ամբողջ նմուշի ընթացքում (տես նկար 1) (մոտավորապես 0,1-3% տարածք 100 մկմ 2): Պատահական ձեւերը եւ դրանց չափերը դիագրամում են միայն պատկերազարդ նպատակներով եւ չեն համապատասխանում իրական ոլորտներին:
CVD- ի կողմից աճեցված կիսաթափանցիկ NGF- ն նախկինում տեղափոխվել է մերկ սիլիկոնային մակերեսների եւ օգտագործվել արեւային բջիջներում 15,16: Արդյունքում ստացված էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը (PCE) կազմում է 1,5%: Այս NGF- ները կատարում են բազմաթիվ գործառույթներ, ինչպիսիք են ակտիվ բարդ շերտերը, լիցքավորեք տրանսպորտային ուղիները եւ թափանցիկ էլեկտրոդները 15,16: Այնուամենայնիվ, գրաֆիտի ֆիլմը համազգեստ չէ: Հետագա օպտիմիզացումը անհրաժեշտ է `գունավոր կերպով վերահսկելով գրաֆիտի էլեկտրոդի թերթի դիմադրությունը եւ օպտիկական փոխանցումը, քանի որ այս երկու հատկությունները կարեւոր դեր են խաղում արեւային բջջայինի PCE արժեքը որոշելու համար: Սովորաբար, գրաֆենային ֆիլմերը 97,7% թափանցիկ են տեսանելի լույսի համար, բայց ունեն 200-3000 օմ-ի թերթիկ: Գրաֆենային ֆիլմերի մակերեւութային դիմադրությունը կարող է կրճատվել `ավելացնելով շերտերի քանակը (գրաֆենային շերտերի բազմակի փոխանցում) եւ դոպինգ HNO3- ի հետ (~ 30 OHM / SQ) 66: Այնուամենայնիվ, այս գործընթացը երկար ժամանակ է պահանջում, եւ փոխանցման տարբեր շերտերը միշտ չէ, որ պահպանում են լավ շփումը: Մեր առջեւի կողմից NGF- ն ունի հատկություններ, ինչպիսիք են հաղորդունակությունը 2000 S / սմ, կինոնկարների դիմադրություն 50 Օմ / ք. եւ 62% թափանցիկություն, այն դարձնելով կենսունակ այլընտրանքային այլընտրանքային այլընտրանքային արեւային խցում գտնվող էլեկտրոդների համար 15,16:
Չնայած BS-NGF- ի կառուցվածքն ու մակերեսային քիմիան նման են FS-NGF- ին, դրա կոպիտությունը տարբեր է («FS- ի եւ BS-NGF- ի աճը»: Նախկինում մենք օգտագործում էինք ուլտրա-բարակ կինոնկարը 22-ը, որպես գազի ցուցիչ: Հետեւաբար, մենք փորձարկեցինք BS-NGF օգտագործելու իրագործելիությունը գազի զգայուն առաջադրանքների համար (Նկար SI10): Առաջին, BS-NGF- ի MM2 չափսի մասերը փոխանցվել են ինտերֆորմացիոն էլեկտրոդի ցուցիչի չիպին (Նկար SI10A-C): Նախկինում հաղորդվել էին չիպի արտադրություն մանրամասները. Դրա ակտիվ զգայուն տարածքը 9 մմ 267 է: SEM պատկերների մեջ (Նկար SI10B եւ C), հիմքում ընկած ոսկու էլեկտրոդը հստակ տեսանելի է NGF- ի միջոցով: Կրկին կարելի է տեսնել, որ բոլոր նմուշների համար ձեռք է բերվել chip- ի միասնական ծածկույթ: Արձանագրվել են տարբեր գազերի գազի սենսորային չափումներ (FIG. SI10D) (Նկար SI11) եւ արդյունքում ստացված պատասխան տեմպերը ցուցադրվում են FIGS- ում: Si10 գ. Հավանաբար, այլ միջամտող գազերի հետ, ներառյալ SO2 (200 PPM), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2s (200 PPM) (200 ppm): Հնարավոր պատճառը թիվ 2 է: Գազի էլեկտրաֆիլային բնույթը 22,68: Գրաֆենի մակերեւույթի վրա ազդված, այն նվազեցնում է համակարգի կողմից էլեկտրոնների ներկայիս կլանումը: BS-NGF սենսորի պատասխանների համեմատությունը նախկինում հրապարակված սենսորներով ներկայացված է Si2 աղյուսակում: UV պլազմային, O3 պլազմային կամ ջերմային (50-150 ° C ջերմաստիճան (50-150 ° C) օգտագործող NGF սենսորային (50-150 ° C) բուժման մեխանիզմը շարունակվում է, իդեալականորեն հետեւում է ներկառուցված համակարգերի իրականացումը 69:
CVD գործընթացի ընթացքում Graphene աճը տեղի է ունենում կատալիզատորային ենթաշերտի երկու կողմերում: Այնուամենայնիվ, BS-Graphene- ը սովորաբար դուրս է մղվում փոխանցման գործընթացի 41-ի ընթացքում: Այս ուսումնասիրության մեջ մենք ցույց ենք տալիս, որ CatalySt- ի աջակցության երկու կողմերում կարելի է հասնել բարձրորակ NGF աճի եւ պոլիմերային անվճար NGF փոխանցում: BS-NGF- ն ավելի բարակ է (~ 80 NM), քան FS-NGF (~ 100 NM), եւ այս տարբերությունը բացատրվում է այն փաստով, որ BS-NI- ն ուղղակիորեն չի ենթարկվում նախորդի գազի հոսքին: Պարզեցինք նաեւ, որ նիարային ենթաշերտի կոպիտությունը ազդում է NGF- ի կոպիտության վրա: Այս արդյունքները ցույց են տալիս, որ Grown Planar FS-NGF- ն կարող է օգտագործվել որպես նախադրյալ նյութ գրաֆիկի համար (Exfoliation Method70) կամ որպես արեւային բջիջների 35,16: Ի հակադրություն, BS-NGF- ն կօգտագործվի գազի հայտնաբերման համար (Նկար SI9) եւ, հնարավոր է, էներգիայի պահպանման համակարգերի համար 71,72, որտեղ օգտակար կլինի դրա մակերեսի կոշտությունը:
Հաշվի առնելով վերը նշվածը, օգտակար է համատեղել ընթացիկ աշխատանքը նախկինում հրապարակված գրաֆիտային ֆիլմերի հետ, որոնք աճում են CVD- ի կողմից եւ օգտագործելով նիկելի փայլաթիթեղը: Ինչպես երեւում է աղյուսակ 2-ում, ավելի բարձր ճնշումներով, որոնք մենք օգտագործում էինք, կրճատեցին ռեակցիայի ժամանակը (աճի փուլ) նույնիսկ համեմատաբար ցածր ջերմաստիճանում (850-1300 ° C միջակայքում): Մենք նաեւ հասանք ավելի մեծ աճի, քան սովորական, նշելով ընդլայնման ներուժը: Հաշվի առնելու այլ գործոններ կան, որոնց մի մասը մենք ներառել ենք աղյուսակում:
Երկկողմանի բարձրորակ NGF- ն աճեցվել է նիկել փայլաթիթեղի վրա `կատալիտիկական CVD- ով: Վերացնելով ավանդական պոլիմերային ենթաբաժինները (օրինակ, CVD գրաֆենում օգտագործվողները), մենք հասնում ենք NGF- ի մաքուր եւ թերի թաց փոխանցում (աճեցված նիկելի փայլաթիթեղի հետեւի եւ առջեւի կողմերում) `մի շարք գործընթացների քննադատական ենթաբաժինների: Հատկանշական է, որ NGF- ն ներառում է FLG եւ MLG մարզեր (սովորաբար 100 մկմ-ի համար 0,1% -ով եւ 3%), որոնք կառուցվածքային լավ ինտեգրված են ավելի խիտ ֆիլմի մեջ: Planar Tem- ը ցույց է տալիս, որ այս մարզերը բաղկացած են երկու-երեք գրաֆիտի / գրաֆենային մասնիկների (համապատասխանաբար բյուրեղներ կամ շերտեր), որոնցից մի քանիսը 10-20 ° պտտվող անհամապատասխանություն ունեն: FLG եւ MLG- ի շրջանները պատասխանատու են FS-NGF- ի թափանցիկության համար տեսանելի լույսի համար: Ինչ վերաբերում է հետեւի թերթերին, ապա դրանք կարող են զուգահեռ անցկացնել առջեւի թերթիկներին եւ, ինչպես ցույց է տրված, կարող է ունենալ ֆունկցիոնալ նպատակ (օրինակ, գազի հայտնաբերման համար): Այս ուսումնասիրությունները շատ օգտակար են արդյունաբերական մասշտաբի CVD գործընթացներում թափոնների եւ ծախսերի նվազեցման համար:
Ընդհանուր առմամբ, CVD NGF- ի միջին հաստությունը կայանում է (ցածր եւ բազմաշերտ) գրաֆեն եւ արդյունաբերական (միկրոմետր) գրաֆիտի թերթիկների միջեւ: Նրանց հետաքրքիր հատկությունների շրջանակը, որոնք զուգորդվում են իրենց արտադրության եւ տրանսպորտի համար մշակված պարզ մեթոդի հետ, այս ֆիլմերը հնարավորություն են տալիս հատկապես հարմար են գրաֆիտի ֆունկցիոնալ պատասխան պահանջող ծրագրերի համար:
25-մկմ հաստ նիկելի փայլաթիթեղ (99,5% մաքրություն, Goodfellow) տեղադրվել է առեւտրային CVD ռեակտորում (AIXTron 4 դյույմանոց BMPRO): Համակարգը մաքրվել է Արգոնով եւ տարհանվել է 10-3 մբարի բազային ճնշմանը: Այնուհետեւ տեղադրվեց նիկելի փայլաթիթեղը: AR / H2- ում (5 րոպե) նիհար փայլաթիթեղը, որը փայլաթիթեղը ենթարկվում էր 500 մԲ-ի ճնշմանը, 900 ° C ջերմաստիճանում: այլուր 30:
Նմուշի մակերեսային մորֆոլոգիան պատկերված էր SEM- ի միջոցով `օգտագործելով Zeiss Merlin Microscope (1 կՎ, 50 ԽՎ): Նմուշի մակերեսային կոշտությունը եւ NGF հաստությունը չափվել են AFM- ի միջոցով (Dimension Icon SPM, Bruker): Կատարվել են TEM եւ SAD չափումներ, օգտագործելով FEI Titan 80-300 խորանարդ մանրադիտակ, որը հագեցած է բարձր պայծառության դաշտային արտանետման հրացանի միջոցով (300 կՎ), FEI Wien Type Monochromator եւ CEOS Ոսպնյակներ Ոստիկաններ, վերջնական արդյունքների ստացման համար: տարածական 0,09 նմ: NGF նմուշները տեղափոխվել են ածխածնային Lacy պատված պղնձի յուղեր, հարթ տեմատ պատկերապատման եւ SAED կառուցվածքի վերլուծության համար: Այսպիսով, նմուշների հատակների մեծ մասը կասեցված է օժանդակ մեմբրանի ծակոտիների մեջ: Փոխանցված NGF նմուշները վերլուծվել են XRD- ի կողմից: Ռենտգենյան դիֆրակցիայի նախշերը ձեռք են բերվել փոշու դիֆրակցիոն (Brucker, D2 փուլային բեռնափոխադրիչ, Cu Kα աղբյուրի հետ, 1.5418 Å եւ Lynxeye Detector) օգտագործելով CU ճառագայթման աղբյուրը `3 մմ տրամագծով:
Raman Point- ի մի քանի չափումներ արձանագրվել են `օգտագործելով դաստիարակչական մանրադիտակի ինտեգրումը (Alpha 300 ՀՀ, Witec): Therm երմային դրդապատճառներից խուսափելու համար օգտագործվել է ցածր հուզիչ ուժով (25%) 532 NM լազեր: X-Ray PhotoElectron սպեկտրոսկոպը (XPS) կատարվել է 300 × 700 մկմ-ի նմուշի վրա `օգտագործելով 300 × 700 մկմ նմուշի տարածքի վրա (Hν = 1486.6 EV) 150 Վ. Բանաձեւի սպեկտրի վրա ստացվել է համապատասխանաբար 160 հատ եւ 20 ev- ի փոխանցման էներգիաներով: NGF- ի նմուշները, որոնք փոխանցվել են Sio2- ին, կտրված էին կտորների (3 × 10 մմ 2), օգտագործելով Pls6MW (1.06 մկմ) Ytterbium մանրաթելի լազեր 30 W. պղնձե մետաղալարերի կոնտակտները (50 մկմ հաստ) պատրաստված են օպտիկական մանրադիտակի տակ: Այս նմուշներում իրականացվել են էլեկտրական տրանսպորտի եւ դահլիճի էֆեկտների փորձեր, 300 Կ-ում եւ մագնիսական դաշտի տատանումների ֆիզիկական հատկությունների չափման համակարգում (PPMS Evercool-II, USA): EV-VIG- ի փոխանցված սպեկտրները գրանցվել են Lambda 950 ուլտրամանուշակագույն սպեկտրոֆոտոմետր 350-800 NG NGF միջակայքում, որը փոխանցվում է քվարցային ենթաշղթաների եւ քվարցային տեղեկանքի նմուշների:
Քիմիական դիմադրության ցուցիչը (միջանձնային էլեկտրոդի չիպ) լարված էր պատվերով տպագրված տպատախտակի 73 եւ դիմադրությունը արդյունահանվեց անցավ: Տպագրված միացման տախտակ, որի վրա գտնվում է սարքը, կապված է կոնտակտային տերմինալների հետ եւ տեղադրվում է գազի սենսինգի պալատի 74-րդ մասում: Պալատը սկզբում մաքրվել էր ազոտով մաքրվելով 200 սմ 3-ով 1 ժամ `պալատում առկա բոլոր մյուս վերլուծությունների հեռացումը, ներառյալ խոնավությունը: Անհատական վերլուծությունները, այնուհետեւ դանդաղորեն ազատվեցին Պալատ, նույն հոսքի տեմպերով 200 CM3- ի նույն հոսքի փոխարժեքով `փակելով N2 մխոցը:
Այս հոդվածի վերանայված տարբերակը հրապարակվել է եւ հնարավոր է մուտք գործել Հոդվածի վերեւում գտնվող հղման միջոցով:
Ինագակին, Մ. Եվ Կանգը, F. ածխածնի նյութերը Գիտություն եւ ճարտարագիտություն. Հիմունքներ: Երկրորդ հրատարակությունը խմբագրվեց: 2014: 542:
Pearson, HO ձեռնարկը ածխածնի, գրաֆիտի, ադամանդի եւ ամբողջականության ձեռնարկ, հատկություններ, վերամշակում եւ դիմում: Առաջին հրատարակությունը խմբագրվել է: 1994 թ., Նյու Jersey երսի:
Tsai, W. et al. Մեծ տարածքի բազմաշերտ գրաֆեն / գրաֆիտային ֆիլմեր, որպես թափանցիկ բարակ հաղորդիչ էլեկտրոդներ: դիմում: Ֆիզիկա: Right. 95 (12), 123115 (2009):
Բալանդին AA ջերմային եւ նանոստուկտիվ ածխածնային նյութերի ջերմային հատկությունները: Նուրբ Մեթ. 10 (8), 569-581 (2011):
Cheng Ky, Brown PW եւ CAHILL DG ջերմաստիճանի ջերմաստիճանի ջերմաստիճանի քիմիական գոլորշիի կողմից աճեցված գրաֆիտային ֆիլմերի ջերմային հաղորդունակությունը: Առակ: Մեթ. Ինտերֆեյս 3, 16 (2016):
Hesjedal, T. Գրաֆենային ֆիլմերի շարունակական աճը քիմիական գոլորշիների կողմից: դիմում: Ֆիզիկա: Right. 98 (13), 133106 (2011):
Փոստի ժամանակ: Օգոստոս-23-2024