Spas ji bo serdana xwezayê.com. Guhertoya geroka ku hûn bi karanîna piştgiriya CSS-ê sînorkirî ye. Ji bo encamên çêtirîn, em pêşniyar dikin ku hûn guhertoyek nû ya geroka xwe bikar bînin (an jî moda lihevhatinê li Internet Explorer bikar bînin). Di vê navberê de, da ku piştgiriya domdar bicîh bikin, em bêyî stûn û javascript malperê nîşanî malperê dikin.
Fîlimên Grafîtî yên NANOSCALE (NGFS) ji dehomaterên kîmyewî yên katalîtîkî ne, lê pirsan di derheqê veguhastina wan de di derheqê veguhastina wan de li ser amûrên nifşê din bandor dike. Li vir em mezinbûna NGF-ê li ser herdu aliyên nîkelek polycrystalline (qada 55 cm2, pîvaza li dora 100 nm) û veguhestina azad-ya wê (pêş û paş, dever heya 6 cm2). Ji ber morfolojiya felqê katalîst, du fîlimên karbonê di taybetmendiyên xwe yên laşî û taybetmendiyên din de cûda dibin (wek mînak zorbûna erdê). Em nîşan didin ku NGFs bi paşvekêşana no2-ê xweş e, di heman demê de ngf û diruşmeyên li ser pêşiya pêşîn (2000 s / cm, çarşefê. kanal an elektrodê hucreya rojê (ji ber ku ew 62% ronahiya xuya dike). Bi tevahî, pêşxistina mezinbûnê û pêvajoyên veguhastinê dibe ku ji bo serlêdanên teknolojîk ên ku Graphene û fîlimên grafîkî yên graphene û fîlimên grafîkî ne maqûl in.
Graphite materyalek pîşesaziyê ya berbiçav e. Bi taybetî, grafîtî xwedan taybetmendiyên bi girseyî ya girseyî ya kêm û li balafirê pir û elektronîkî ya bilind in, û di hawîrdora germî û kîmyewî de pir aram e1,2. Grafîtek Flake ji bo Lêkolînkirina Graphene materyalek baş-naskirî ye. Dema ku meriv li fîlimên hûrik, ew dikare di navbêna serîlêdanê de were bikar anîn, di nav de germên germê yên ji bo amûrên elektronîkî yên mîna smartphones4,5,6,7 12 û fîlimên ji bo Lithografy li Ultraviolet Extreme13,14 Ji bo van hemî serlêdanan, heke deverên mezin ên fîlimên grafîtiyê (NGFS) bi nîgarên ku di nanooscale de têne kontrol kirin <100 nm dikarin bi hêsanî werin hilberandin û veguhestin.
Fîlimên grafît bi rêbazên cûrbecûr têne hilberandin. Di yek rewşê de, tevnegerîn û berfirehkirin li dû hevsengiyê hate bikar anîn ku hilberîna grafikê10,11,17 hilberînin. Pêdivî ye ku pêlên ku di fîlimên hewcedariya hewceyî de têne pêvajoy kirin, û ew gelek caran çend rojan digire da ku şivanên grafîkî yên dendik hilberîne. Helwestek din e ku meriv bi pêşgirên zexm ên grafîkî dest pê bike. Di pîşesaziyê de, çarşefên polîmeran karbonized (li 1000-1500 ° C) û dûv re jî grafîk (di 2800-3200 ° C) da ku materyalên xweşik ên çêkirî ava bikin. Her çend kalîteya van fîliman zêde ye, xizmeta enerjiyê girîng e1,18,19 û herî kêm mîkrojen bi sînor e.
Depoya Kîmyewî ya Kîmyayî (CVD) ji bo hilberîna grafikê û fîlimên grafîtiyê yên ultrathîn (<10 NM) bi kalîteya grafît û ultrathîn re (<10 nm) Lêbelê, ligel mezinbûna grafikê û fîlimên grafîkî û ultrathin Graphene û mezinbûna mezin û / an serîlêdana NGF-ê bi karanîna CVD-ê di heman demê de kêmtir lêkolîn e11,31,32,33.
Fîlimên Graphene Graphene û grafîkî bi gelemperî hewce ne ku li ser substrates fonksiyonel werin veguheztin. Van veguherînên fîlimê yên nîgar du rêbazên sereke yên 35: (1) Transferationsncîl û Zebûr 36,37 û (2) Veguhestina Kîmyewî ya Wetch-ê (Substrate piştgirî kirin) 14,34,38. Her rêbazek xwedî hin berjewendî û neçareserkirin û divê bi serîlêdana armanckirî ve were bijartin, wekî ku li wir livîn35,39 diyar kirin. Ji bo fîlimên Graphene / Graphite li ser substratên katalîtîkî hatine mezin kirin Tu et al. Hat ragihandin ku ji bo veguheztina NGF (mezinahiya nimûneyê bi qasî 4 cm2) 25,43 nehat bikar anîn, Pêvajoyên kîmya şilandî bi karanîna polîmeran ji çend gavan pêk tê, di nav de serlêdan û rakirina paşê ya polîmer a kommer30,38,40,41,42. Vê pêvajoyê neçareser dike: Mînakî, niştecîhên polymer dikarin taybetmendiyên fîlimê mezin38 biguhezînin. Pêvajoya zêde dikare polîmeriya mayî derxe, lê van gavên din lêçûn û dema hilberîna fîlimê zêde dibe 38,40. Di dema mezinbûna CVD de, pişkek grafikê ne tenê li tenişta fûreya katalîzasyonê ye Lêbelê, paşîn hilberek bêserûber tê hesibandin û dikare bi zûtir ji hêla plasma 38,41 ve zû were rakirin. Rizgariya vê fîlimê dikare bibe alîkar ku hilberê zêde bike, di heman demê de ji fîlimê karbonê re qalîteya kêm be.
Li vir, em amade dikin ku amadekirina mezinbûna bifalî ya wafer-pîvaz a NGF bi kalîteya strukturên bilind li ser PolyCrystalline Nickel Foil by CVD. Ew hate nirxandin ku çiqasî bêhêziya rûyê pêşîn û paşiya foil bandor dike morfolojî û strukturê NGF. Her wiha em veguhestina nîkel-ê ya bi bandor û jîngehê ji hev û her du aliyên foilê nîkel li ser substrates pirifunctional nîşan didin û nîşan didin ka fîlimên pêş û paş ve ji bo serîlêdanên cihêreng e.
Beşên jêrîn li gorî hejmara pêlên grafikê yên stacked (II), (II) Finers (ii) Ya paşîn pîvana herî gelemperî ye ku wekî sedî deverê tê gotin (nêzîkê 97% devera per 100 mm2) 30. Ji ber vê yekê tevahiya fîlimê bi hêsanî bi navê NGF tê gotin.
PolyCrystalline Nickel Foils ji bo hevrêzkirina fîlmên grafîkê û grafîtiyê tê bikar anîn wekî encama çêkirina wan û pêvajoyek paşê. Me ji nû de lêkolînek ragihand da ku pêvajoya mezinbûna NGF30-ê xweşbîn bike. Em destnîşan dikin ku parametreyên pêvajoyê yên wekî dem û zexta odeyê di qonaxa mezinbûnê de an zexta mezinbûnê di wergirtina ngfs ya pîvana yekalî de rolek krîtîk dileyzin. Li vir, me pêşkeftina NGF-ê li eniya polandî (FS) û paşpirtika paşîn (BS) ya paşnavkirina foil nickel (Fig. 1a). Sê celeb nimûneyên FS û BS hatin ceribandin, di tabloya 1-an de, mezinbûna nîkelê ya ku ji hêla rengê zîvê ya zîvîn ve tê dîtin, Pîvana mîkroskopî hate piştrast kirin (Fig. 1b, C). Spectrumek Raman a Tifîkî ya FS-NGF li herêma ronahî hate dîtin û ji hêla tîrên sor, şîn û orjînal ve di Figure 1B de tête destnîşan kirin di Figure 1C de tê nîşandan. The Taybetmendiyên Raman ên Grafît G (1683 cm-1) û 2D (2696 cm - 1) Pêşveçûna pir kristal (Fig. 1c, Table SI1) piştrast bikin. Li seranserê fîlimê, pêşengek spectra raman bi rêjeya zirav (i2d / ig) ~ 0.3 hate dîtin, dema ku Raman Spectra bi I2D / IG = 0.8 kêm tê dîtin. Nebûna pezên defteran (D = 1350 cm - 1) di tevahiya fîlimê de qalîteya bilind a mezinbûna NGF nîşan dide. Encamên Raman ên mîna Ramanê li ser nimûneya BS-NGF (Figure Si1 A û B, Table SI1) hatin wergirtin.
Berhevdana Niag FS- û BS-NGF: (a) nimûneya NGF (NIAG) ya NGF-ê nîşan dide, (B) Magaziyên cihêreng li ser FS-NGF / NI, (E, G) Wêneyên li Magrifications cuda Bs -ngf / ni saz dikin. Arrowê şîn destnîşan dike herêma FLG, tîra orjînal destnîşan dike herêma MLG (li nêzî herêma FLG), tîra sor nîşan dide herêma NGF, û tîra magenta destnîşan dike.
Ji ber ku mezinbûnê bi pîvana substrate, mezinahiya xwerû, orientation, û sînorên genimê ve girêdayî ye, gihîştina kontrola maqûl ya bi zencîra ngf li ser deverên mezin ,,34,44. Vê lêkolînê naveroka ku me berê weşand. Ev pêvajoyê herêmek ronahî ya 0.1% 3% per 100 μm230 hilberîne. Di beşên jêrîn de, em ji bo her du celebên herêmê encam didin. Wêneyên sem sem bilind hebûna gelek deverên berevajî yên ronahiyê li her du aliyan nîşan didin (Fig. 1f, g), hebûna herêmên FLG û MLG30,45 destnîşan dike. Ev jî ji hêla belavkirina Raman ve hate piştrast kirin (Fig. 1c) û encamên TEM (paşê di beşa "FS-NGF: struktur û taybetmendiyên" nîqaş kirin.). Herêmên FLG û MLG li ser nimûneyên FS- û BS-NGF / NI (li pêş û paşguhkirina NGF ya li ser ni) ku dibe ku li ser NI (111) genimên mezin ên ku di dema pêş-annealing22,30,45 de hatine damezirandin mezin bûne. Folding li her du aliyan (Fig. 1b, bi tîrên purple hate nîşankirin). Van pelan bi gelemperî di fîlimên mezin ên grafîkî û grafîkî de ji ber ciyawaziya mezin di koçberiya germahiya germî ya di navbera grafîtî û nîkel substrate30,38 de têne dîtin.
Wêneyê AFM piştrast kir ku nimûneya FS-NGF ji nimûneya BS-NGF (Figure Si1) (Figure Si2) Nirxên zirav ên root (RMS) yên Nirxên NGF / NI (Fig. SI2C) û BS-NGE (Fig. SI2D) 82 û 200 NM, bi rêzdarî (li ser herêmek 20 × 20 μm 2) ne. Zehfeya bilindtir dikare li ser bingeha analîzkirina erdê ya nîkel (Niar) di dewleta wekî-wergirtî de were fêm kirin (Figure Si3). Wêneyên Sem ên FS û BS-Niar di hejmarên SI3A-D de têne xuyang kirin wekî parçeyên bi hêza bilind. û hilweşandin. Wêneyên çareseriya kêm û bilind ên Foil Nickel Annealed (NIA) di Figure Si3e-H de têne nîşandan. Di van hejmaran de, em dikarin hebûna gelek parçeyên nîklandî yên mîkron ên li ser herdu aliyên fûreya nîkel (Fig. Si3e-H) bişopînin. Kevirên mezin dibe ku ni (111) deverek erdê, wekî ku berê ragihandiye 30,46. Di nav Morfolojiya Nickel Foil de di navbera FS-NIA û BS-NIA de cûdahiyên girîng hene. Zehfeya bilindtir a BS-NGF / NI ji ber asta bêkêmasî ya BS-Niar, asta ku bi rengek girîng dihêle (Figure Si3) jî bêhêz bimîne. Ev celeb karaktera erdê berî ku pêvajoya mezinbûnê dihêle ku bêhêzbûna grafikê û fîlimên grafîtan were kontrol kirin. Divê were zanîn ku substrate orîjînal di dema mezinbûna grafikê de, ku hinekî kêm kêm kêm bû mezinahiya zeviyê ya jêrzemînê ya substrate li gorî fonksiyona annealst-ê bi hev re ye.
Rêzika zendê ya substrate, dema annealing (Mezinahiya Grain) 30,47 û Kontrola Bereseriyê dê ji μteya nîgariya NGF-ya herêmî re kêm bike (ango, cûrbecûr cûrbecûr yên çend nanometer). Ji bo kontrolkirina zirara rûyê substrate, rêbazên wekî poliskirina electrolytîk a encama foil ya nîkel ya encama dikare were hesibandin48. Foilê nîkelê ya pêşîn dikare di germahiyek kêmtir de were şandin (<900 ° C) 46 û wext (<5 min) (<5 min) (<5 min) (<5 min) (<5 min)
SLG û Flg Graphene nekare li hember tengezariya acîd û avê bisekine, ku di pêvajoyên veguhestina kîmyewî ya şilandî22,34,38 de pêdivî ye. Berevajî veguhestina kîmyewî ya şilandî ya polîmer-piştgiriyê ya polîmer-piştgirî 3, me dît ku her du aliyên NGF-ê wekî piştgiriya polîmer, wekî ku di Figure 2a de têne destnîşan kirin (binihêrin SI4A ji bo bêtir hûrgulî). Veguhestina NGF-ê ji bo substratek hatî dayîn bi fîlimê xalîçeya şilandî ya NI30.49 re dest pê dike. Nimûneyên NGF / NGF / NGF / NGF di nav 15 ml de 70% HNO3 bi 600 ml ji avên deionized (DI) ve hatin avêtin. Piştî ku ni foil bi tevahî belav dibe, fS-NGF li ser rûyê mîqdarê dimîne, mîna nimûneya NGF / NGF, dema ku b-ngf di nav avê de nemaye (Fig. 2A, b). Dûv re NGF ya Isolated ji yek beaker re tê veguheztin ku ava de deionized ya nû ya ku ji bo Beaker-yê din tê şûştin û bi tevahî hate şuştin, çar û şeş caran bi navgîniya pîvaza konkave dubare kir. Di dawiyê de, FS-NGF û BS-NGF li ser substrate xwestin (Fig. 2C) hatin danîn.
Pêvajoya veguhastina kîmyewî ya polîmer ji bo Nickel Foil: (A) Diagment Pêvajoyek ji bo NGF-ê, Wekî panel d (li du parçeyan) dabeş kirin), ji bo kaxezê C û Nafyona CLED-a zêrîn (Substratek zelal a zelal, edetên ku bi kemikên sor hatine nîşankirin veguhestin).
Têbînî ku veguheztina SLG ku bi karanîna rêbazên veguhastina kîmyewî ya şilandî hatî çêkirin hewce dike ku demjimêra pêvajoyek tevahî ya 20-24 demjimêran 38 hewce dike. Bi teknolojiya veguhestina polîmer-belaş li vir hate destnîşan kirin (Figure SI4A), dema pêvajoyê ya veguhastina NGF-ê bi girîngî (nêzîkê 15 demjimêran) kêm dibe. Pêvajoy ji: (gav 1) çareseriyek etching amade dike û di wê de nimûneyê amade bike (~ 10 hûrdeman) Di ava deionized de hilînin an veguhestin ji bo substrate armanc (20 min). Ava ku di navbera NGF û Matrixê de ji hêla çalakiya capillaryê ve hatî avêtin (bi karanîna kaxezê blotkirinê) 38-ê ji hêla rûnê xwezayî ve (nêzîkî 30 min) ji bo 10 hûrdeman tê derxistin. Min di nav valahiyek valahiyê de (10-1 Mbar) li 50-90 ° C (60 min) 38.
Grapît tê zanîn ku li hember hebûna avê û hewayê bi rengek bilind (≥ 200 ° C) 50,51,52. Me nimûneyên bikar tînin, SEM, SEM, û XRD piştî hilanînê di ava deionized de li germahiya odeyê û li deverên sekinandî ji bo her çend rojan ji yek salan (Figure Si4). Defterasyona berbiçav tune. Hêjmar 2C di ava deionized FS-NGF û BS-NGF de nîşan dide. Me ew li ser sio2 (300 NM) / SI Substrate, wekî ku di destpêka hejmarê 2C de hatî destnîşan kirin, dîl girtin. Wekî din, wekî ku di Figure 2D, E de tê nîşandan, bi berdewamî NGF-ê dikare ji hêla substratesên cûda yên wekî polîmer (ji polîmên germî ji neXolve û Nafion re were veguheztin) û kaxezê karbonê ya zêrîn. FS-NGF bi hêsanî li ser substrate armanc hate danîn (Fig. 2c, D). Lêbelê, nimûneyên BS-NGF ji 3 cm2 mezintir bûn ku dema ku bi tevahî di nav avê de nemirin. Bi gelemperî, dema ku ew dest bi avêtina avê dikin, ji ber ku destwerdana bêserûber ew carinan di du an sê beşan de vedişêrin (Fig. 2E). Bi tevahî, me gengaz bû ku em bigihîjin veguhastina belaş a polîmer Her perçeyên mezin an piçûk ên mayî dikarin li ser substrateya xwemal an avên bi depokirin (fS-NGF) li ser "struktur û taybetmendiyên" binihêrin. ji 98-99% (piştî mezinbûnê ji bo veguhestinê).
Nimûneyên veguheztinê bêyî polîmer bi hûrgulî hate analîz kirin. Taybetmendiyên morfolojîk ên erdê li ser fs- û bs-ngf / si (Fig. 2C) bi karanîna mîkroskopiya optîk (Fig. Zirara strukturên xuya yên wekî şikes, hol û deverên bêpergal. Kevirên li ser mezinbûna NGF (Fig. 3b, D, nîşankirî ji hêla tîrên purple) piştî veguhestinê de bêtaqet dimînin. Herdu FS- û BS-NGF ji herêmên FLG pêk tê (Herêmên geş ên ku ji hêla tîrên şîn ve di Figure 3 de têne destnîşan kirin). Bi surprîz, berevajî her deverên zirarê bi gelemperî di dema veguhestina polîmer a fîlimên grafît ên ultrathin de, gelek herêmên mîkrikê yên bi NGF re têkildar in 3). . Yekbûnek mekanîkî bi karanîna temsîl û sem û sem û sem veguheztin li ser Grids Copper-a-karbonê, wekî ku paşê tê nîqaş kirin ("FS-NGF: struktur û taybetmendiyên"). The Transport BS-NGF / Sio2 / Si bi nirxên FS-NGF / Sio2 / Si re ji 140 NM û 17 NM, wekî ku di Figure Si6a û B (20 × 20 μm2) de tê nîşandan. Nirxa RMS ya NGF-ê li ser substrateya SIO2 / SI-yê hatî veguheztin (bi qasî 3 caran) ji ya NGF mezinbûyî li NI (Figure SI2), ku nîşan dide ku bêhêziya zêde dikare bi rûyê ni re têkildar be. Wekî din, dîmenên AFM li ser perdeyên li ser perdeyên FS- û BS-NGF / SII SII SII 3 û 80 NM, bi rêzdarî (Fig. SI7) nîşan dan. Dirêjiya piçûktir a bs-ngf dibe ku encama astê ku rasterast bi gaza pêşgîrkirinê nayê derxistin.
NGF (Niag) bêyî polîmer li ser sio2 / si wafer veguhestin Deverên tîpîk) - a). (c, d) Wêneyên Sem ên veguheztina BS-NGF: Mezinahiya kêm û bilind (li gorî devera tîpîk a ku ji hêla Qada Orange li Panel C ve hatî destnîşan kirin. (E, f) Wêneyên AFM yên veguheztina FS- û bs-ngfs. Arrow şîn herêma FLG - nakokiya ronahiyê, nakokiya Cyan - Berevajîheviya Reş, Arrow Reş - nakokiya reş herêma NGF-ê temsîl dike.
Berhevoka kîmyewî ya mezin û veguheztina FS- û BS-NGFs ji hêla x-ray Photoelectron spectroscopy (XPS) ve hate analîz kirin (Fig. 4). Peakek lawaz di spektriya pîvandî de hate dîtin (Fig. 4a, b), li gorî NI Substrate (850 EV) ya mezinbûna FS- û BS-NGFs (Niag) Di spektrîkên pîvandî yên FS- û bs-ngf / sio2 / si de pez tune (Fig. 4C) Hêjmarên 4D-F spectra bilind-çareseriyê ya C 1 S, O 1 S û Si 2P Astana enerjiya FS-NGF / SIIO2 / SI nîşan bidin. Enerjiya girêdana c 1 s ya grafîteyê 284.4 EV53.54 e. Rêjeya linear ya pezên grafît bi gelemperî wekî asimetrîk tê hesibandin, wekî ku di Figure 4D54 de tê nîşandan. Sparteya bingehîn a CORE-asta C ya (Fig. 4D) her weha veguhastina pak (ango, niştecîhên polîmer) piştrast kir, ku bi xwendina berê re hevgirtî ye. Linewîdên spekterên C 1 s ê nimûneya nû ya mezin (Niag) û piştî veguhastinê 0.55 û 0.62 eV, bi rêzdarî ne. Van nirxan ji yên SLG-ê pirtir in (0.49 EV ji bo SLG li ser substrate Sio2) 38. Lêbelê, van nirxan ji xalîçeyên berê hatine ragihandin ji bo nimûneyên grafikê yên pir oriented (0.75 eV) 53,54,55 Asta C 1 S û SPECT SPECTRA SPECTEROZA KIRIN, KOMBNE NIKARIN, Pêwîstiya Pez-Resolution Peak DECONVOULION54 hilweşînin. Li dora 291.1 eV, ku bi gelemperî di nimûneyên grafîteyê de tê dîtin, π → π * satelîtê ye. SI 2P û 532.5 eV li SI 2P û OO 1 S SPECTRA (Fig. 4E) XPS teknolojiyek hesas-hişmend e, ji ber vê yekê nîşanên ku li ser Ni û Sio2 hatine tespît kirin berî û piştî veguhastina NGF, bi rêzdarî, tê texmîn kirin ku ji herêma Flg-ê pêk tê. Encamên wiha ji bo nimûneyên veguheztin ên BS-NGF hatine dîtin (nayê destnîşan kirin).
Niag xps Encam: (AC) Spectra lêkolînê ya pêkhateyên atomî yên bingehîn ên FS-NGF / NI, BS-NGF / NI û veguheztin FS-NGF / SIO2 / SI, bi rêzdarî. (D-F) Spectra Resolution ya bilind a asta bingehîn C 1 s, O 1s û SI 2P ya SI-ê ya FS-NGF / SIO2 / SI nimûne.
Qalîteya giştî ya krîstalên NGF-yê veguhastî bi karanîna belavbûna X-Ray (XRD) hate nirxandin. Mînakên xrd ên tîpîk (Fig. Si8) veguheztina FS- û bs-ngf / sio2 / si hebûna pezên belavkirinê (0 0 0 2) û (0 0 0 4) û 54.7 ° û 54.7 ° û 54.7 ° û 54.7 ° û 54.7 ° û 54.7 ° û ji bo grafîtiyê. . Ev qalîteya kristal ya ngf piştrast dike û bi distanca navberî ya d = 0.335 NM, ku piştî pêngava veguhastinê tête domandin. Berfirehiya pezê belavbûnê (0 0 0 2) bi qasî 30 carî ye ku peak belavkirî ye (0 0 0 4), nîşan dide ku balafira kristal ya NGF bi qada nimûneyê re baş e.
Li gorî encamên Sem, Raman Spectroscopy, XPS û XRD, ku ji bo FS-NGF / NI-ê re hat dîtin, her çend bêhêziya wê ya RMS-ê piçûktir bû (hejmarên SI2, si5) û si7).
SLGS bi lêvên piştevaniya polîmer heta 200 nm qels dibe ku li ser avê rûne. Ev setup bi gelemperî di pêvajoyên veguhestina kîmyewî ya polîmer-ê de tête bikar anîn222,38. Graphene û grafîtî hîdrofobîk in (şiliya şil 80-90 ° 57. Hat ragihandin ku enerjiya potansiyel hem grafîkî û flg ji bo ku enerjiya potansiyela kêm (~ 1 kj / mol) ji bo tevgera paşê ya avê li ser erdê58. Lêbelê, enerjiyên danûstendinê yên avê yên bi grafikê re û sê hebên grafikê, 58 bi rêzdarî, 58 jî nîşan didin ku têkiliya avê bi ngf (nêzîkê 300 layan) li gorî grafikê kêm e. Ev dibe ku yek ji wan sedemên ku ngf freesting li ser rûyê avê dimîne, di heman demê de grafikê azadîxwaz (ku di nav avê de diherike) diherike û perçe dibe. Gava NGF bi tevahî di nav avê de nemaye Di mijara bêkêmasî ya bêkêmasî de, tê payîn ku enerjiya danûstendina NGF-Avê hema hema duqat e Em bawer dikin ku stratejî dikarin werin pêşve xistin da ku ji zincîrên ngfên hestiyar dûr bixin. Yek nêzîkatî ev e ku meriv solventên tevlihev bikar bîne da ku reaksiyona fîlimê grafî modul bike.
Veguhestina SLG bi cûrbecûr cûrbecûr yên substrates bi riya pêvajoyên veguheztina kîmyewî ya şilî ve hatî ragihandin. Bi gelemperî tête pejirandin ku hêzên lawaz ên van der. Li vir em texmîn dikin ku danûstendinên heman celebê serdest e. Me ji bo her substratesên ku li vir di dema karanîna mekanîkî de, ji bo her substratesên ku li vir têne dîtin û peeling ji ngf çavnebirin (di dema karakterê de di bin valahiyan û / an jî di dema hilanînê de an di dema hilanînê de) (mînak, Figure 2, SI7). Wekî din, me li XPS-ê di spekera XPS C 1 ya asta bingehîn a NGF / Sio2 / Si nimûne (Fig. 4) Van encaman destnîşan dikin ku di navbera NGF û Substrate Hedger de girêdanek kîmyewî tune.
Di beşa berê de, "Veguhestina belaş a FS- û BS-NGF," Me nîşan da ku NGF dikare li her du aliyên foilê nîkel mezin bibe û veguhestin. Van fs-ngfs û bs-ngfs di warê bêhêziya erdê de ne yek in, ku ji me re xwest ku ji bo her celeb serlêdanên herî guncan vekolînin.
Fikirîna zelal û rûtina zalimî ya FS-NGF, me avahiya xwe ya herêmî, taybetmendiyên optîkî û electrical di nav hûrgulî de xwend. Struktur û strukturên fS-NGF bêyî veguhastina polîmer ji hêla veguhastina Mîkroskopiya elektronîk (TEM) ve wêne û qada belavkirina elektronîkî ya bijartî (SAED) analîzê. Encamên têkildar di Figure 5 de têne xuyang kirin. Fîlim bi tevahî yekbûn û aramiya mekanîkî ya baş di navbera herêmên cûda yên NGF û FLG de vedibêje û bê zirar an tirsnak, ku ji hêla SEM (Figure 3) û lêkolînên temen ên bilind (Figure 5c-e) jî piştrast bû. Bi taybetî, di Fig. Hêjmar 5d struktura pira li beşa wê ya herî mezin nîşan dide Berhevok bi deverek interplanar 0.33 ± 0.01 NM di nav çend hebên grafîkê de li herêma teng (dawiya tîrê reş ya reş li Figure 5 d) kêm dibe.
Planar tem image of a polîmer-free Arrên kesk ên li panelan A û C di dema alignment de deverên dorpêçê yên zirarê destnîşan dikin. (F-i) di panelan de A to C, nimûneyên SAED li herêmên cûda ji hêla şîn, cyan, orange, û derdorên sor ve têne destnîşan kirin.
Struktura ribbon di figure 5C de nîşanên (bi tîra sor ve hatî nîşankirin) ji ber avakirina nanoofolds li ser fîlimê (ji bo size 5c). Di bin Temeya Resolution-ê de, van nanofolds 30 ji devera NGF-ya mayî deverek crystal.lathical-cûrbecûr destnîşan dikin; Balafirên basal ên lattice grafît bi rengek hema hema vertîkal in, ji bilî horizontally mîna fîlimê mayî (Inset di Figure 5C) de. Bi vî rengî, herêmên FLG carinan foldsên bêna û narîn (bi tîrên şîn têne nîşandin), ku li hejmarên nizm û navîn di hejmarên 5b de têne xuya kirin, 5b. Inset di Figure 5e hebûna du û sê-layers de di sektora Flg-ê de piştrast dike (dûrbûna Interplanar 0.33 ± 0.01 NM), ku bi encamên me yên berê re peymanek baş e. Wekî din, wêneyên sem ên polîmer-belaş ên li ser gridên bakurê ku bi fîlimên karbonê re hatine veguheztin tomar kirin Herêma FLG-ê ya baş hate sekinandin (bi tîra şîn hatî nîşankirin) û herêma şikestî ya li Figure Si9f. Arrowê şîn (li tenişta NGF veguhestin) bi mebest tê pêşkêş kirin ku xwepêşandana herêma Flg dikare bêyî polîmer li dijî pêvajoya veguhestinê bisekine. Di kurtahî de, van dîmenan piştrast dikin ku bi parçeyî NGF (tevî herêma Flg) yekîtiya mekanîkî dihêle
Ji ber rûkeniya bêkêmasî ya NGF (binihêre Figure 5a), ne zehmet e ku meriv pêlên axa domainê bi rêve bibe da ku avahiya saed analîz bike. Li gorî pîvaza herêmî ya fîlimê û cîhê wê, çend deverên balkêş (12 xalên) ji bo lêkolînên belavkirina elektronan hatin nasîn. Di hejmarên 5A-C de, çar ji van her deverên tîpîk têne xuyang kirin û bi derdorên rengîn têne nîşankirin (şîn, cyan, orange, û kodên sor). Hejmar 2 û 3 ji bo moda Saed. Hêjmar 5f û G ji herêma Flg-ê ya ku di hejmarên 5 û 5 de têne destnîşan kirin. Wekî ku di hejmarên 5b û C de têne destnîşan kirin. Ew xwedî avahiyek hexagonal bi heman rengî grafikê Twisted. Bi taybetî, Figure 5f bi heman şêwaza serweriya axa axê, ku ji hêla 10 ° û 20 ° û 20 ° û 20 ° 20 ° ve tê zivirandin, wekî ku ji hêla hevbeşên angular ên sê cotan ve di binpêkirinên (10-10) refleksan de têne eşkere kirin. Bi vî rengî, Figure 5g du nîgarên hexagonal ên superimped ên ku ji hêla 20 ° ve hatine zivirandin nîşan dide. Du an sê komên nimûneyên hexagonal ên li herêma FLG dikarin ji sê stûnên grafikê yên sê-plan an derveyî yên stûnên grafikê 33 zivirî ji hevûdu re çêbibe. Berevajî vê, modelên belavkirina elektronan di Figure 5h de Van modelên saed bi strukturek grafîkî ya ziravtir û ji Flg re, wekî ku ji index 64 ve hatî binav kirin, wekî ku ji taybetmendiyên krîstal ên NGF ve hatî şandin, hevahengiya grafîkî ya du-sê (an grafîkî) eşkere kir. Tiştê ku bi taybetî li herêma Flg-ê notewalî ye ev e ku kristiyan xwedan dereceyek diyarkirî ya balafirê an derveyî ya balafirê ye. Parçeyên grafî / stûnên bi navgîniya zivirandina plane ya 17 °, 22 ° û 25 ° berê ji bo NGF mezin li ser NI 64 fîlim hatine ragihandin. Nirxên Angle Rotasyonê yên ku di vê lêkolînê de hatine dîtin bi gelemperî ji bo blog63 twisted blg63 Graphene (± 1 °) in.
Taybetmendiyên elektronîkî yên NGF / Sio2 / SI li 300 K li ser herêmek 10 × 3 MM2 hatin pîvandin. Nirxên Hêjahiya Hilbijartinê, Tevger û Conductivity 1.6 × 1020 cm - 3, 220 cm2 V-1 C-1 û 2000 S-CM-1, bi rêzdarî ne. Mobility û nirxên darizandina NGF-ê ya me ji grafîteya xwezayî re ne û ji bazirganî mezintir in (ji 3000 ° C) 29 hilberîn. Nirxên elektrîkê yên elektronê yên çavdêrî du fermanên mezinahiyê ji yên ku ji nû ve hatine ragihandin (7.25 × 10 cm - 3) ji bo fîlimên grafît ên mîkrojandî yên ku bi karanîna germahiya bilind (3200 ° C) ve hatine amadekirin 20 hene.
Di heman demê de me pîvandinên veguhastinê yên UV-ê li ser substrates Quartz veguherîner jî kir (Figure 6). Dirêjbûna encama ku di rêza 350-800 NM de nêzîkê 62% domdar e, nîşan dide ku ngf ji ronahiya berbiçav ve hatî zelalkirin. Bi rastî, navê "kaust" dikare di wêneya dîjîtal a nimûneyê de li Figure 6B were dîtin. Her çend struktura nanocrystalline ya NGF ji ya SLG-ê cûda ye, hejmara layan dikare bi karanîna qaîdeya 2,3% zirara veguhestinê ya li per layer65-ê ya zêde were texmîn kirin. Li gorî vê têkiliyê, hejmara qonaxên grafîkê bi 38% zirara veguhestinê 21 e. Ji ber vê yekê, em texmîn dikin ku zelaliya optîkî ya çavdêrî li herêmên FLG û MLG-yê têkildar e, ji ber ku li seranserê fîlimê têne belav kirin (Fig. 1, 3, 5 û 6C). Digel daneyên jêrîn ên jêrîn, damezirandin û zelalbûn jî kalîteya bilind ya kristal ya NGF veguhestin piştrast bikin.
(a) Pîvana veguhastinê ya UV-xuya, (B) Veguhestina NGF ya tîpîk a li ser quartz nimûneyek nûner. (c) Skematîkî ya NGF (qutiya tarî) bi Herêmên Flg û MLG-ê bi rengek belavkirî ya ku bi rengên nimûne yên kesk têne belav kirin (binihêrin 1) Dirêjên birêkûpêk û mezinahiyên wan di diagram de ji bo armancên illustrative tenê ne û bi deverên rastîn re têkildar nakin.
NGF Grown ji hêla CVD ve hatî veguheztin ji berê ve hatî veguheztin da ku li ser rûyên silicon ên tazî û di hucreyên rojê de têne bikar anîn. Hêza veguherîna hêza encama (PCE) 1,5% e. Van ngfs fonksiyonên pirjimar ên wekî qonaxên çalak ên çalak, rêgezên veguhastinê yên barkirinê, û electrodes transparent15,16. Lêbelê, fîlima grafîtî ne yekalî ye. Ji ber ku ev her du taybetmendî di destnîşankirina nirxa PCE-ê de nirxa PCE ya Cell-ê di diyarkirina nirxa PCE-ê de, ji hêla berxwedana rola grafîtiyê û bi baldarî ve hewce ye, ji ber ku van her du taybetmendiyan di diyarkirina nirxa PCE ya Cell Rûnişo. Bi gelemperî, fîlimên grafîkî 97.7% zelal in ku ronahiya berbiçav, lê berxwedana çarşemê 200-3000 ohms / sq.16. Berxwedana eleme ya fîlimên grafikê bi zêdekirina hejmara layan (veguhestina pirjimar grafîkê) û doping bi hno3 (~ 30 ohm / sq.) 66.) Lêbelê, ev pêvajo demek dirêj digire û pêlên veguhastina cûda her gav têkiliya baş biparêzin. Front aliyê pêşîn ên NGF xwedî taybetmendiyên wekî Conductivity 2000 S / CM, Fîlim Berxwedana Fîlimê 50 OHM / SQ. 62% Transparency, çêkirina wê alternatîfek zindî ji bo kanalên rêwîtiyê an elektrodên counter li hucreyên rojê15,16.
Her çend struktur û kîmya bs-ngf jî mîna FS-NGF ne, bêhêzbûna wê cûda ye ("mezinbûna FS- û BS-NGF"). Berê, me grafîta fîlimê ultra-thin wekî sensorek gazê bikar anî. Ji ber vê yekê, me ceribandina fezayê bikaranîna bs-ngf ji bo karên hestên gazê (Figure Si10). Pêşîn, parçeyên MM2-sized yên bs-ngf li ser çîpên elektrodê yên navborî hatin veguheztin (Figure SI10A-C). Hilberîna hûrguliyên çîpên berê hatine ragihandin; Qada wê ya hesas a çalak 9 MM267 e. Di Wêneyên Sem (Figure Si10b û C) de, elektrodê zêrîn ên zêrîn bi zelalî bi riya NGF-ê xuya dike. Dîsa, ew dikare were dîtin ku ji bo hemî nimûneyan vegirtina chipê ya yekgirtî pêk hat. Mezinahiya hestiyariya gazê ya gazên cihêreng hatine tomarkirin (Fig. Si10d) (Fig. SI11) û rêjeyên bersivê encam di Figs de têne nîşandan. Si10g. Belkî bi gazên mudaxeleyî yên din re tevî (200 ppm), h2 (2%), ch4 (200 ppm), co2 (2%), H2S (200 ppm) û nh3 (200 ppm). Sedemek gengaz NO2 e. Xwezaya electrophilic ya gaz22,68. Dema ku li ser rûyê grafîkê tê ads kirin, ew di nav pergalê de hebûna heyî ya elektronan kêm dike. Berhevdana daneya dema bersivê ya bs-ngf sensor bi sensorên ku berê hatine çap kirin di Table SI2 de tê pêşkêş kirin. Mekanîzmaya ji bo veberhênerên NGF-ê bi karanîna UV Plasma, O3 plasma an germî (50-150 ° C) dermankirina nimûneyên berbiçav e, bi îdeal pêk tê li gorî pêkanîna pergalên embedded69.
Di pêvajoya CVD de, mezinbûna grafikê li her du aliyên substrate41 pêk tê. Lêbelê, bs-grafî bi gelemperî di dema veguhestina pêvajoyê41 de tê derxistin. Di vê lêkolînê de, em xwepêşandan dikin ku veguheztina NGF-kalîteya bilind û veguhastina NGF-a-polîmer-belaş dikare li her du aliyên piştgiriya katalîzasyonê were bidestxistin. BS-NGF ji fS-NGF (~ 80 NM) ji FS-NGF (100 NM) ye, û ev cûdahî ji hêla rastiyê ve tête diyar kirin ku bs-nî rasterast li gorî gazê ya pêşîn e. Di heman demê de me dît ku bêhêziya substrateya Niar bandor li ser neheqiya NGF bandor dike. Van encaman destnîşan dikin ku planar mezina FS-NGF dikare wekî materyalek pêşgîrek ji bo grafikê were bikar anîn (ji hêla rêbazê vegirtinê) an wekî kanalek rêwîtiyê di hucreyên rojê de 15,16. Berevajî, bs-ngf dê ji bo tespîtkirina gazê were bikar anîn (Fig. SI9) û dibe ku ji bo pergalên hilanîna enerjiyê71,72 li cihê ku zordestiya wê kêrhatî be.
Fikra jorîn, kêrhatî ye ku meriv xebata heyî bi fîlimên grafît ên berê yên ku ji hêla CVD ve hatî çêkirin û bi karanîna foil nickel ve hatî çêkirin. Wekî ku di Table 2 de tê dîtin, zextên bilindtir me di heman demê de di nav germên kêm de (di navbera 850-1300 ° C) de kurtefîlma reaksiyonê (qonaxa mezinbûnê) kurt kir. Di heman demê de ji mezadê mezintir jî mezinbûna mezintir kir, ku potansiyela berfirehbûnê nîşan bide. Faktorên din jî hene ku bifikirin, hinên ku me di sifrê de cih girtiye.
NGF-ya dualî ya dualî li ser Nickel Foil ji hêla CVD CVD-ê ve hatî mezin kirin. Ji hêla substrates polymolojiya kevneşopî (wek yên ku di cvd graphene de têne bikar anîn), me veguhastina paqij û kêmasiyê ya NGF (li ser pişta foil ya nîkel) bi cûrbecûr pêvajoyek pêvajoyê. Bi taybetî, NGF navçeyên Flg û Mlg (bi gelemperî ji% 3% ji 100 μM2) ku ji hêla strukturî ve baş tê de di fîlimê zirav de ne. Planar tem nîşan dide ku van herêman ji du-sê parçeyên sê-sê grafîtî / grafîtiyê pêk tê (kristal an layers, bi rêzdarî), hin jî hene Herêmên FLG û MLG berpirsiyar in ji bo zelalbûna FS-NGF ronahiya xuya. Wekî ku ji bo çaroxên paşîn, ew dikarin bi paralel werin şandin û, wekî ku têne destnîşan kirin, dikare bibe armancek fonksiyonel (mînakî, ji bo tespîtkirina gazê). Van lêkolînan ji bo kêmkirina winda û lêçûnan di pêvajoyên CVD Pîşesaziya Pîşesaziyê de pir bikêr in.
Bi gelemperî, pîvaza navînî ya CVD NGF di navbera (kêm- û pir-layer) Graphene û pîşesazî (mîkrometer) de. Rêjeya taybetmendiyên wan ên balkêş, bi rêbaza hêsan a ku me ji bo hilberîn û veguhastina wan pêşve xistiye, bi taybetî ji bo serlêdanên fonksiyonel ên grafîteyê, bêyî lêçûnên hilberîna hilberîna enerjiyê ya ku niha têne bikar anîn, ji bo serlêdanên fonksiyonel pêk tê.
Fîlimek nîkelek 25-μm-qehweyî (99.5 Paqijî, qencî) di reaktora CVD-a bazirganî de (Aixtron 4-Inch Bmpro) hate saz kirin. Pergal bi argon hate paqij kirin û valakirina zexta bingehîn a 10-3 MBAR. Dûv re foil nickel hate danîn. li AR / H2 (piştî pêşîlêgirtina ni ji 5 min, foil li ser 5 hûrdeman diherike. ElsErhere30.
Morfolojiya erdê ya nimûneyê ji hêla Sem ve tê xuyang kirin bi karanîna Mîkroskopê Zeiss Merlin (1 KV, 50 PA). Nîşaneya nimûneya nîgarê û pîvaza NGF bi karanîna AFM (Dimension SPM, Bruker) hate pîvandin. Pîvana Tem û Saed bi karanîna Mîkroskopê ya Fei Titan (300 KV), Monochromatorek Zevî ya Zevî (300 kv) Resolution spatial 0.09 nm. Nimûneyên NGF ji bo analîzên xwerû yên xalîçeyên karbonê yên ku ji bo xêzên bêkêmasî û analîzên rûniştinê yên rûniştinê hatine veguheztin. Bi vî rengî, piraniya flocên nimûneyê di porên piştgiriya membrana piştgiriyê de têne rawestandin. Nîşaneyên NGF ji hêla XRD ve hatin analîz kirin. Mînakên belavkirina X-Ray bi karanîna cûrbecûr powder (Brucker, D2 Shifter bi Cu Kα Source, 1.5418.
Mezinahiyên Raman Point bi karanîna mîkroskopek konfokal a yekgirtî (Alpha 300 RA, WITEC) hatin tomarkirin. Laserek 532 NM-ê ya bi hêza bêhêz (25%) ji bo ku ji bandorên têkçûyî yên thermally dûr nekeve. X-ray PhotoElectron Spectroscopy (XPS) li ser herêmek MonoChrometer ya 300 × 700 μm2 li seranserê MonoChromatic li ser rêza 150 W. Nimûneyên NGF hatin veguheztin li ser SIO2-ê de perçe perçe bûn (3 × 10 mm2 her) bi karanîna PLS6MW (1.06 μm) Tecrubeyên bandora elektrîkê û bejahî li ser van nimûneyan li 300 K û guherînek zeviyê magnetîkî ya ± 9 Tesla di pergala pîvandinê ya fîzîkî de (ppms - Evercool-ii, sêwirana quantum, USA). Transmted UV-Vis Spectre hate tomarkirin
Sensora berxwedanê ya kîmyewî (çîpek elektrodê ya navbûrî) ji bo panelek çapkirî ya çapkirî ya 73-ê hate girêdan û berxwedan bi rêkûpêk hate derxistin. Lijneya Circuit ya çapkirî ya ku cîhaz li ser termînalên pêwendiyê ve girêdayî ye û di hundurê kamera gazê ya gazê de tê girêdan. Odeyê di destpêkê de ji bo 1 demjimêran bi nîtrojenê hate paqijkirin da ku ji bo pêgirtina hemî analîtên din ên ku li hewşê, tevî morgê, rakirin. Piştre analîzên takekesî hêdî hêdî di navbêna heman rêjeya 200 CM3 de têne berdan.
Guhertoyek nûvekirî ya vê gotarê hate weşandin û dikare di nav gotarê de bi navgîniya girêdanê ve were veguheztin.
Inagaki, M. K Kang, F. Materyalên Karbonê Zanist û Endezyariyê: bingeh. Edebiyata Duyemîn hate guheztin. 2014. 542.
Pearson, How Handbook of karbon, grafît, diamond û tije Fullerenes: Taybetmendî, pêvajoyê û serlêdan. Editionapa yekem hate guhertin. 1994, New Jersey.
Tsai, W. et al. Fîlimên Multilayer Graphene / Graphene Graphene / Graphite wekî elektrodên birêkûpêk ên zirav zelal. bikaranînî. Fizîk. Wright. 95 (12), 123115 (2009).
Balandin a Taybetmendiyên germî yên materyalên karbonê yên grafikê û nanostrastured. Nat. Matt. 10 (8), 569-581 (2011).
Cheng Ky, Brown Pw û Cahill DG THERMALLIVIYA FILMS GRAPHITE Li NI (111) ji hêla Depoya Vapora Kîmyayî ya Kîmyewî ve hatine mezin kirin. rengpêş. Matt. Interface 3, 16 (2016).
Hesjedal, T. Pêşveçûna domdar a fîlimên grafikê ji hêla depoya vaporiya kîmyewî. bikaranînî. Fizîk. Wright. 98 (13), 133106 (2011).
Demjimêra paşîn: Tebax-23-2024