Жаратылыштын маалыматы үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан браузердин версиясы чектелген CSS колдоосу менен чектелген. Эң жакшы натыйжалар үчүн, браузериңиздин жаңы версиясын колдонууну сунуштайбыз (же Интернет-эксплуатациялык шайкештик режимин өчүрүү). Ал ортодо, үзгүлтүксүз колдоону камсыз кылуу үчүн, биз сайтты стилдөө же JavaScriptсиз көрсөтүп жатабыз.
Наноскале графит фильмдери (NGFS) - бул каталитикалык химиялык буу чеберлерин өндүрө турган эң күчтүү наноматери, бирок алардын өзүлөрүнүн жеңилдиги алардын жеңилдиги жана жер бетинин морфологиясы кийинки муун түзмөктөрүндө кандайча таасир этет. Бул жерде бизде NGFтин эки тарабында Нкинел фольгадагы эки тараптын өсүшүн билдиребиз (аянты 55 см2, калыңдыгы 100 нм) жана анын полимери-эркин которуу (алдыңкы жана арткы, 6 cm2 чейин). Каталыгыттердин морфологиясына байланыштуу, эки көмүрдүн фильмдери физикалык касиеттеринде жана башка өзгөчөлүктөрүндө айырмаланат (мисалы, бетинин катаалдыгы). NGFS арткы бети бар деп табылгандыгы үчүн NGFS NO2 үчүн жакшы ылайыктуу, ал эми алдыңкы жагында (2000 с / см, барактын каршылыгы - 50 Ом / м2) Күн клеткасынын каналында же электрод (ал көрүнгөн жарыктын 62% га которулат). Жалпысынан, сүрөттөлгөн өсүш жана транспорттук процесстер НГФтин альтернативалуу материалын ишке ашырууга жардам бериши мүмкүн, ал жерде графен жана микрон-калың графит тасмалары ылайыктуу эмес.
Графит - бул кеңири колдонулган өнөр жай материалы. Белгилей кетсек, графит салыштырмалуу төмөн массалык тыгыздык жана жогорку деңгээлдеги термикалык жана электр өткөрүмдүүлүгүнүн касиеттери бар, ал эми катаал жылуулук жана химиялык чөйрөдө1,2. Багыт Графит - бул багаждык изилдөө үчүн белгилүү бир материал. Ичке фильмдерге иштетилгенде, аны кеңири колдонмолордо колдонсо болот, анын ичинде смартфондар ,,5,6,7, смартфон4,5,5,6,6,7, SEMPERPHONE4,5,5,6,7 Ашыкча ультрафиолет1,14 Ушул тиркемелердин бардыгы үчүн графит тасмалары (NGFS) Наноскаледе калыңдыгы бар калыңдыгы бар графит фильмдеринин (NGFS) чоң жерлерин пайда кылса, анда чоң артыкчылык болот.
Графит тасмалары ар кандай ыкмалар менен өндүрүлөт. Бир учурда, андан кийин эксфонациялоо жана экспансияны бүртүкчөлүктөрү продукциясын өндүрүү үчүн колдонулган. Ошондой эле, бактарды талап кылынган калыңдыктын тасмаласына карай иштөөгө тийиш жана тыгыз графит барактарын өндүрүү үчүн бир нече күн талап кылынат. Дагы бир ыкма - графитилдүү катуу прекурсорлорду баштоо. Полимерлердин барактары газдалган (1000-1500 ° C) жана андан кийин графитке (2800-3200 ° C) жакшы структураланган катмарлуу материалдарды түзүү. Бул фильмдердин сапаты жогору болсо да, энергияны керектөө бир нече мификация жана калыңдыгы бир нече микронс1,18,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,19,20 менен чектелбейт.
Каталитикалык химиялык буу буу буусунун ченеми (CVD) - бул жогорку структуралык сапат жана акылга сыярлык нарк жана акылга сыярлык нарк менен (<10 н.) Бирок, багаждык жана ультра графит тасмалыгы28, ири аянттын өсүшү жана / же CVD аркылуу NGF колдонулушуна салыштырмалуу, ал тургай, CVD колдонмосун анча-мынча изилденген11,13,29,30,331,32,33,33.
CVD өскөн Графен жана графит фильмдери көбүнчө функционалдык субстраттарга өткөрүлүп берилиши керек. Бул жука фильмдер эки негизги метод35: (1) ETCT Трансферы36,37 жана (2) ЭЧке негизделген нымдуу химиялык өткөрүп берүү (субстрат колдоочу) 14,34,38. Ар бир ыкмада кандайдыр бир артыкчылыктарга жана кемчиликтерине ээ Каталитикалык субалификацияга өстү, нымдуу химиялык процесстерге өткөрүп берүү үчүн, нымдуу химиялык процесстер аркылуу (PMMA) эң көп колдонулган колдоо катмары (PMMA) эң көп колдонулган форма), 13,30,44,38,40,41,422. Сен ж.б. NGF которулушу үчүн эч кандай полимер колдонулган эмес (үлгүлүү өлчөмү болжол менен 4 см2), бирок өткөрүп берүү учурунда биргелешкен туруктуулукка жана / же иштетүү боюнча маалыматтар жок; Полимерлерди колдонуп, нымдуу химия процесстери бир нече кадамдан, анын ичинде арыз берүү жана кийинки полимердин катмарынан кийинки бир нече кадамдан жана андан ары алынып салынсын30,38,40,41,42. Бул процесстин кемчиликтери бар: мисалы, полимер калдыктары өскөн фильмдин касиеттерин өзгөртө алат38. Кошумча иштетүү калдык полимерди алып сала алат, бирок бул кошумча кадамдар продукциянын наркын жана убакытты жогорулатат38,40. КВd ёсщшщнёйн, графен катмары катализатор фольга фольга (буу агымына караган каптал), бирок анын арткы тарабында да сакталат. Бирок, экинчиси таштанды продукт деп эсептелет жана тез эле жумшак плазма38,41 алып салынышы мүмкүн. Бул пленканы кайра иштетүү кирешелүүлүктү, эгерде ал көмүртек фильмине караганда төмөн сапатка ээ болсо дагы, кирешелүүлүктү жогорулатууга жардам берет.
Бул жерде, биз NGFтин Вафий масштабдуу бифке негизделген өсүмдүктү, CVD тарабынан поликристаллдык никель фольга боюнча жогорку стрекциялык сапаты бар жогорку строкурациялык сапат менен биф. Фоилдин алдыңкы жана арткы бетинин катуулугу кандайча, NGFтин морфологиясына жана структурасына кандай таасир этти деп бааланды. Никель фольганга чейин Никель фольганга тең салмактуу жана экологиялык таза полимердик-эркин которууну көрсөтүп, көп функционалдуу субстратска тең салмактуу субстраттардан жана алдыңкы жана арткы тиркемелерге кандайча ылайыктуу экендигин көрсөтөбүз жана коңгуроосуз жана экологиялык таза полимердик транспортту көрсөтөбүз.
Төмөнкү бөлүмдөр ар кандай графтык фильмдеринин калыңдыгы жөнүндө талкуулашат: (i) бир катмарлык бүртүкчөлөрдү талкуулашат (II) (II) Бир нече катмар (FLG, <10 катмар), (iii) Мультилайэр графен (MLG, 10-30 катмарлар) жана (iv) ngf (~ 300 катмар). Акыркысы - бул аймактын пайызы катары көрсөтүлгөн эң жөнөкөй калыңдык (100 миллионго жакын 97% аянт) 30. Ошондуктан, бүтүндөй тасма жөн гана NGF деп аталат.
Поликристаллдык никель филлери, алма-графит тасмасынын синтези үчүн колдонулган филлер алардын өндүрүшүнүн жана кийинки иштетүүсүнүн натыйжасында ар кандай текстуралар бар. Жакында эле биз NGF30 өсүү процессин оптималдаштыруу үчүн изилдөө баяндалган. Биз бул процесстин параметрлерин, мисалы, өсүү станасындагы анализдик убактысы жана палатасынын басымы, өсүү этабында бирдиктүү калыңдыгы үчүн маанилүү ролду ойнойт. Мындан ары биз Nickel Foil (1a-сүрөт), Nickel Foil (FI5-сүрөт). 1-таблицада келтирилген FS жана BS үлгүлөрүнүн үч түрү каралды. Микроскопиялык өлчөө тастыкталды (1b, с). Жаркыраган аймакта байкалган FS-NGFтин типтүү раман спектринин спектр спектри 1B 1B сүрөттө көрсөтүлгөн кызыл, көк жана кызгылт сары жебелерин көрсөтөт. Графит g (1683 см-1) жана 2D (2696 см-1) тырышчаак раман чокулары (2696 см-1) жогорку кристаллдык NGF (1C, стол Si1). Фильмдин ичинде Рамандын спектрлеринин интенсивдүү катышуусу менен (I2d / IG) ~ 0.3 байкалган, ал эми Раман Спектра I2d / IG = 0.8 менен сейрек байкалган. Бүтүндөй тасмада кемчиликсиз чокулардын жоктугу (D = 1350 см-1) NGFдин өсүшүнүн жогорку сапатын көрсөтөт. Ушул сыяктуу Raman натыйжалары BS-NGF үлгүсүндө алынды (сүрөт si1 a жана b si1).
NIAG FS- жана BS-NGFтин салыштыруусу NGF (А) Типтүү NGF (NIG). FS-NGF / NI, (E, G) сөөктөрүндөгү ар кандай чоңдоштуктардагы сөөктөрдү (E, g) символдорундагы символдордо BS -GF / Ni. Көк жебе FLG аймагын көрсөтөт, апельсин жебеси млн (Флг районунда) (FLG аймагынын жанында), кызыл жебе NGF аймагын көрсөтүп турат, ал эми Магента жебеси бүктөмөнү көрсөтөт.
Өсүш баштапкы субстрат, кристаллдын көлөмүнүн, багытынын, багытынын жана дан эгиндеринин чектеринен көз каранды болгондуктан, ири аймактарда NGF калыңдыгына жетишүү үчүн акылга сыярлык контролго жетишүү оңой эмес20,4444. Бул изилдөө биз буга чейин жарыялаган мазмунду колдонгон30. Бул процесс 100 μm230 үчүн 0,1 пайыздан 3% га чейин жаркыраган аймакты түзөт. Төмөнкү бөлүмдөрдө биз региондордун эки түрүн тең сунуштайбыз. Жогорку чоңойтуу SEM сүрөттөрү эки тарапка тең ачык айырмачылыктардын катышуусунун катышуусунда (1F, G) Flg жана MLG региондорунун бар экендигин көрсөтүү30 45. Бул ошондой эле Раман чачырап (1-сүрөт) жана TEM жыйынтыктары тастыкталды (кийинчерээк талкууланды »FS-NGF: Түзүмү жана касиеттери"). FS- жана BS-NGF / NI үлгүлөрүндө (Ni алдыңкы жана арткы NI) бөгөттөлгөн FLG жана млн. Эки тарапта бүктөлүү байкалган (1b. 1b, кызгылт жебелер менен белгиленген). Бул бүктөмдөр көбүнчө CVD өскөн графенде жана графит фильмдеринде графиттин жана никель субстрат |30,38-жылдагы термикалык экспансиянын коэффициентинен улам келип чыгат.
AFM Image FS-NGF үлгүсү BS-NGF үлгүсүнө караганда кошомат болгонун тастыктады (Figure SI1) (сүрөт Si2). FS-NGF / NI (SI2C) жана BS-NGF / NI (SIM) мааниси (RMS) Алдыга кабыл алынган абалда никель (NIAR) фольга беттик анализинин негизинде катаалдыкты түшүнүүгө болот (сүрөт SI3). SEM жана bs-n-nar цифралар цифраларында көрсөтүлгөн си3а-д. жогорку күч менен бөлүкчөлөр катары. жана төмөндөө. Si3E-H фигурасында катуу жана никель фольга (NIA) төмөн жана жогорку чечим сүрөттөрү көрсөтүлөт. Бул көрсөткүчтөрдө биз никель фольгадагы бир нече микрон өлчөмүндөгү никель бөлүкчөлөрүнүн бар экендигин байкай алабыз (SI3E-H). Ири бүртүкчөлөрдө NI (111) беттик багыт болушу мүмкүн30,46 деп жазган. FS-Nia жана BS-Nia ортосундагы никель фольга морфологиясында олуттуу айырмачылыктар бар. BS-NGF / NI жогорку деңгээлдеги б.з.ч. BS-NIARнын жүктөлбөгөн бети менен, анын бети, анын бети бир кыйла орой бойдон калууда (Фигури Си3). Өсүү процесси алдында беттик мүнөздөмөнүн бул түрү графит тасмалары көзөмөлгө алынат. Белгилей кетүүчү субстрация бүртүкчөсүнүн өсүшү учурунда бир аз дан өсүмдүктөрүн кайра уюштуруу учурунда бир аз дан өсүмдүктөрү азайганын белгилей кетүү керек, ал эми субстратиянын бети, субстратдын катмарлуу фольга жана катализатордук тасмасы22.
Субраттардын бети кооздоп, анализ убактысы (дан өлчөмү) 30,47 жана бошотуу контролу 43 региондук NGF калыңдыгын төмөндөтүүгө жардам берет (б.а. бир нече нанометрдин калыңдыгы). Никель фольганын пайда болгон субстратдын катмарынын катмарынын катмарынын катуулугун көзөмөлдөө үчүн48 болушу мүмкүн. Андан кийин никель фольганы төмөн температурада (<900 ° C) 46 жана убакыт (111) ири Ni (111) бүртүкчөлөрдүн пайда болушунан сактануу үчүн 46 жана убакыт (<00 ° C) 46 жана убакыт (<5 мин) (<5 мин) (FLG өсүшүнө пайдалуу).
SLG жана Flg Graphene кислоталар менен суунун бетинин чыңалууларын туруштук бере албай, нымдуу химиялык өткөрүү процесси учурунда механикалык колдоо катмарларын талап кыла албайт22,34,38. Нымдуу химиялык которууну айырмалап, бир катмер менен бир катмер лампинги38, 02A сүрөтүндө көрсөтүлгөндөй, андагынын эки тарабын тең полимер колдоосуз өткөрүлүп берилиши мүмкүн экендигин аныктады (Сүрөттүн кененирээк маалымат үчүн). NGF которгон субстратка которуу Ni30.44 фильмдин астындагы субстрациядан башталат. Өсүп жаткан NGF / NI / NGF үлгүлөрү саат 15 мл-нын 70% HNO3 (DIONED) суусу менен 50% HNO3 (DI) суу менен кошо суданын. Ni Foil толугу менен эригенден кийин, FS-NGF NGF / NI / NGF үлгүсү сыяктуу, суюктуктун үстүндө калкып жүрөт, ал эми BS-NGF сууга чөмүлөт (сүрөт. 2а, б). Андан кийин обочолонгон NGF бир баскычтан бир стакандан башка баскычтан сууну камтыган бир стаканга которулган жана башка бир басмаканага жана Суу сакталган NGF жакшылап жууп, тунук айнек идишке төрт жолу кайталанды. Акыры, FS-NGF жана BS-NGF каалаган субстратка жайгаштырылган (2c.).
Никел фольга үчүн чоң нымдуу нымдуу нымдуу нымдуу нымдуу химиялык өткөргүч процесси: (a) агымынын схемасы (б) Bs-ngf бир эле тандалмадан D (эки бөлүктөн бөлүнөт), алтынды каптаган в кагазга жана Нафияга өткөрүлүп берилген (ийкемдүү тунук субстрат, кызыл бурчтар).
Нымдуу химиялык которууну колдонуп, SLG өткөрүп берүү SLG өткөрүп берүү, 20-24 сааттын жалпы иштетилишин талап кылат. Бул жерде Полимер-Акысыз Техника менен көрсөтүлдү (сүрөт си4а), жалпы NGF которууну иштеп чыгуу убактысы бир кыйла төмөндөдү (болжол менен 15 саат). Процесс төмөнкүлөрдөн турат: (1-кадам). Местедиканын сууга түшүрүү же максаттуу субстратка (20 мүн.) NGF жана жапырт матрица капиллярдык иш-аракет менен алынып салынган сууну капиллярдык иш-аракет менен алынып салынды (бакырдуу кагазды колдонуп) 38, андан кийин калган суу тамчылары табигый кургатуу менен алынып салынат (болжол менен 30 мүн.) Акыры, үлгү 10 мүн. Мештин мешинде (10-1 МАР) 50-90 ° C (60 мин) 38.
Графит суу жана абанын бар экендиги белгилүү, жогорку температурада (200 ° C) 50,51,52. Бөлмө температурасында жана бир нече күндөн бир жылга чейинки бир жерден бир жерден бир жерден бир жерден жасалган бөтөлкөлөрдүн бир гана жерине чейин суунун жана мөөр басылган бөтөлкөлөрдү колдонуп, биз Raman SpectroScopy, SEM жана XRD сууга болгон үлгүлөрдү сынап көрдүк. Көрүнүктүү деградация жок. 2C сүрөттө, эркин турган FS-NGF жана BS-NGF идишке сууда. 2c сүрөтүнүн башында көрсөтүлгөндөй, биз аларды SiO2 (300 NM) / si субстратка басып алдык. Мындан тышкары, 2D сүрөтүндө көрсөтүлгөндөй, үзгүлтүксүз NGF, мисалы полимерлер сыяктуу ар кандай субраттарга, мисалы, Полимер (Термрица полиамид) алтын капталган көмүртек кагазында жана алтын капталган көмүртек кагазында ар кандай субстраттарга өткөрүлүп берилет. FS-NGF калкып жүрүүчү FS-NGF максаттуу субстратка (2C, D) жайгаштырылган. Бирок, BS-NGF үлгүлөрү 3 cm2ден ашкан үлгүлөрү сууда толугу менен сууга чөмүлдүрүү кыйынга турду. Адатта, алар сууга тоголо баштаганда, кээде алар кээде эки-үч бөлүккө бөлүнүшөт (2E 2E). Жалпысынан, биз PS- жана BS-NGF (NGF / NI / NI / NGF) үлгүлөрүн 6 см2ге чейин 6 сантотка чейин, 6 сантотка чейин, 6 сантотка чейин, үзгүлтүксүз өткөрүп берүү (үзгүлтүксүз тизилбестен өткөрүлө алдык). Калган чоң же кичинекей бөлүктөрдү (~ 1 мм2, фигураларда) "FS-NGF" деп которулган үлгүлөрдү көрүүгө болот (фигуралык). которуунун өсүшү).
Полимерсиз үлгүлөрдү өткөрүп берүүчү үлгүлөр кененирээк талдоого алынган. Оптикалык микроскопия (OM) жана SEM сүрөттөрүн (Ом) аркылуу алынган беттик морфологиялык мүнөздөмөлөрү (FIG. SI5 жана 1-сүрөт). Бул үлгүлөрдүн микроскопиясыз өткөрүлүп берилгендигин көрсөттү. Жаракалар, тешиктер, же жазылбаган жерлер сыяктуу көрүнгөн структуралык зыян. Өсүп келе жаткан NGF (3b, D, кызгылт жебелер менен белгиленген бүктөмдөр) өткөрүп бергенден кийин сакталып калган. FS- жана BS-NGFS экөө тең FLG аймактардан турат (3-сүрөттөгү көк жебелер менен көрсөтүлгөн жарык региондор). Таң калыштуусу, бир нече бузулган региондордон айырмаланып, полимердик графит фильмдерин, бир нече мкм үчүн (3D сүрөтүндөгү көк жебелер менен белгиленген (3D сүрөтүндөгү көк жебелер менен белгиленген) өткөрүлүп берилген (3D сүрөт). 3). . Механикалык ак ниеттүүлүк NGFдин PEP жана SEM сүрөттөрүн колдонуп, кийинчерээк талкууланды ("FS-NGF: структурасы жана касиеттери" менен талкууланды. Которулган BS-NGF / SiO2 / Si Si6a жана B (20 × 20 μ 20 μ 20 μ 20 μ 20 μ 20 м2). NGFдин RMS мааниси SIO2 / SI субстратка (RMS <2 NM) которулушу (3 жолу) NIге чейин өскөн Н.И. Мындан тышкары, FS- жана bs-ngf / sio2 / si үлгүлөрүнүн четинде аткарылган AFM сүрөттөрү, тиешелүүлүгүнө жараша 100 жана 80 нм BS-NGFтин кичинекей калыңдыгы бетинин прекурсор газына түздөн-түз дуушар болбогон бетинин натыйжасы болушу мүмкүн.
SiO2 / Si Waferде (2c сүрөтүн караңыз) которулган ngf (niag) (2c сүрөтүн караңыз): (a, b) которулган FS-NGF сүрөттөрү: Төмөн жана жогорку чоңойтуу (панелдеги кызгылт сары аянтына туура келет). Типтүү аянттар) - A). (C, D) Чегерилген BS-NGF: Төмөн жана жогорку чоңойгонго чейин төмөн жана жогорку чоңойтуу (E, F) Берилген FS-жана Bs-NGFSтин AFM сүрөттөрү. Көк жебе Flg аймагын билдирет - Чоң карама-каршылыктуу, циан жебеси - кара млн.
Чоң жана өткөрүлүп берилген FS- жана BS-NGFSтин химиялык курамы X-рентген фотоэлектрон спектроскопиясы (XPS) (4-сүрөт) талдоого алынган. Өлгөн спектрсинде алсыз чокусу байкалган (4a, b), NI субстратынын (850 ev), FS-NGFS (NIG) тиешелүү. Өткөрүлгөн FS-NGF / SIO2 / SI / SIO2 / SI (4C; окшош натыйжалар үчүн чокулар жок) BS-NGF / SIO2 / SIO2 / SiO2 / Si2 / Si-Si үчүн окшош натыйжалар жок). FS-NGF / SI / SI / SI / SI / SI SI 1 S SI 2-сүрөтүнүн жогорку чечиминин жогорку деңгээлдеги спектрлери көрсөтүлөт. C 1 S графитинин милдеттүү энергиясы 284,4 ев53.54. Графиттин чокуларынын сызыктуу формасы жалпысынан 4d54 сүрөттө көрсөтүлгөндөй, асимметриялык деп эсептелет. Жогорку чечилиши үчүн C 1 S Spectrum (4D) жогорку транспортту (б.а. полимердик калдыктар) тастыктады (б.а. полимердик калдыктар), ал мурунку изилдөөгө дал келет38. ТӨМӨНДӨГҮ СТАММАнын (NIG) санын (NIG) схеманын схемасы, тиешелүүлүгүнө жараша 0,55 жана 0,62 еврого кирет. Бул баалуулуктар SLG (0.49 EV SLG үчүн SIO2 субстраттагы SLG үчүн 0,49 ев) 38ге караганда жогору (0.49 ев) 38. Бирок, бул баалуулуктар мурда берилген пиролиттик схемалардын (~ 0.75 EV) болжолдонгон пиролиттик схемалардын (~ 0.75 EV) бүдөмүк, учурдагы материалда кемчилиги бар көмүртек сайттарынын жоктугун билдирет. C 1 S жана O 1 л деңгээлинин спектрлери ошондой эле жогорку деңгээлдеги эң жогорку чекит үчүн, ошондой эле жогорку чеги үчүн зарылдыгын жок кылышат54. Π → π * * спутник чокусу, 291.1 графиттин үлгүлөрүндө байкалган. SI 2P жана O 1 S 1-сүрөт жана o) XPs - бул беттик сезгич ыкма, ошондуктан NI жана SIO2ге туура келген сигналдар NGF которууну мурунтан, тиешелүүлүгүнө жараша аныкталды, тиешелүүлүгүнө жараша Флг районунан келип чыгат деп болжолдонууда. Окшош жыйынтыктар өткөрүлүп берилген BS-NGF үлгүлөрү үчүн байкалган (көрсөтүлгөн эмес).
NIAG XPS натыйжалары: (AC) FS-NGF / NI, BS-NGF / NI жана Ni жана FS-NGF / SiO2 / SiO2 / Si / Si2 / Si, тиешелүүлүгүнө жараша которулган FS-NGF / SiO2 / Si (D-F) Core деңгээлинин жогорку деңгээлдеги спектра C 1 S, 1 S 1 жана SI FS-NGF / SIO2 / SI үлгүсү.
Өткөрүлгөн NGF кристаллдарынын жалпы сапаты X-рентген дифракциясын (XR) колдонуу менен бааланды. Типтүү XRDICHNS (SI8) өткөрүлүп берилген FS-NGF / SIO2 / SI / SIO2 / SI . Бул NGFтин жогорку кристаллдык сапатын тастыктайт жана өткөрүп берүү кадамынан кийин кармалган D = 0.335 NM аралыкта жайгашкан. Дифраклоонун чокусунун интенсивдүүлүгү (0 0 0 2) болжол менен 30 эсе көп (0 0 0 4 4), NGF кристаллынын тегиздиги тандалма бети менен жакшы тегизделди.
Сем, Раман Спектроскопия, XPS жана XRD, BS-NGF / NI сапаты FS-NGF / NI дегендей эле, анын RMSтин катуулугу бир аз жогору болгонуна карабастан (цифралар си2, SI5) жана Si7
Полимердин колдоочу катмарлары бар SLGS 200 NM чейин калың сууга калың санап кетиши мүмкүн. Бул орнотуу көбүнчө полимерге жардам берген нымдуу химиялык өткөрүү процесси22,38. Графен жана графит гидрофобиялык (нымдуу бурч 80-90 °) 57. Графендин жана FLGдин энергетикалык беттери, сорттогу суунун каптал кыймылы үчүн потенциалдуу энергия (~ 1 KJ / MOL), төмөн болсо, болжолдуу энергия (~ 1 KJ / MOL) бар. Бирок, суунун суунун жана үч катмар менен эсептелген энергиялуу энергиялуу күч-кубатка болжол менен үч KJ / MOL, 58-ж., 58, Суунун NGF (болжол менен 300 катмар) менен салыштырмалуу суунун (болжол менен 300 катмар) төмөн экендигин билдирет. Бул суунун бетине тегиз бойдон калуунун себептери болушу мүмкүн, ал эми суунун бетине тегиз бойдон калгандыгынын, ал эми сууга сүзүп жүрөт (сууда калкып жүрөт). NGF толугу менен сууга толгон кезде (натыйжалар - бул орой жана жалпак ngf), анын четин бүгүлүү үчүн бирдей (натыйжалар). Толук чөмүлүү учурунда, NGF-Суу өз ара аракеттенүүсү дээрлик эки эсеге көбөйүп жаткандыгы күтүлүүдө (калкып жүрүүчү утканга салыштырмалуу) жана NGF бүктөмүнүн четтери (гидрофобустук). Кыналган NGFSтин учтарын бурмалоодон оолак болуу үчүн стратегияларды иштеп чыгууга болот деп ишенебиз. Бир ыкма - графит фильминин нымдуу реакциясын моделдөө үчүн аралаш эриткичтерди колдонуу.
Нымдуу химиялык өткөрүп берүү процесси аркылуу SLGди ар кандай түрлөрүнө өткөрүп берүү буга чейин билдирилген. Ван дер Ваалялардын графи / графит фильмдеринин жана субстраттардын ортосундагы алсыздар (SIO2 / SI38,41,41,41,46,60, SIC38, AU42, СИСКАРС, ЖУМ), Полимиде 37 сыяктуу ийкемдүү субстраттар, 34 же ийкемдүү субстраттар Бул жерде биз ошол эле түрдөгү өз ара аракеттенүү басымдуулук кылат деп ойлойбуз. Механикалык иш-аракеттердин (вакуум жана / же атмосфералык шарттарда же сактоо учурунда же сактоо учурунда) (мисалы, вакуумдук жана / же атмосфералык шарттарда же сактоо учурунда) эч кандай зыян келтирген жок (мисалы, 2 же атмосфералык шарттарда же сактоо учурунда) (мисалы, 2, SI7 жана SI9). Мындан тышкары, NGF / SiO2 / Si үлгүсүнүн (4-сүрөт)) XPS C SIC чокусунда сейрек чокусуна бай болгон жокпуз (4-сүрөт). Бул натыйжалар NGF менен Максаттуу субстрат ортосунда химиялык байланыш жок экендигин көрсөтөт.
Мурунку бөлүмдө "FS- жана BS-NGFтин полимерсиз которулушу", "биз NGF никель фольганга тең өсүп, өткөрүп бере тургандыгын көрсөттүк. Бул FS-NGFS жана BS-NGFS ар бир түргө эң ылайыктуу өтүнмөлөрдү изилдөө үчүн, анын үстүндөгү катаалдык жагынан бирдей эмес.
FS-NGFтин ачыктыгын эске алуу менен, биз анын жергиликтүү түзүлүшүн, оптикалык жана электрдик касиеттерди көбүрөөк билдик. ФС-NGFтин түзүмү жана структурасы полимерге өткөрүп берүүчү электр микроскопия (TEM) сүрөт иштетүүчү жана тандалган аймак электрон дифракциясы (Саид) Үлгү анализи менен мүнөздөлөт. 5-сүрөттө көрсөтүлгөн жыйынтыктар көрсөтүлөт. Төмөн чоңойтуу планаранын сүрөтү НГФ жана Флг жана Флг райондорунун бар экендигин, б.а. караңгы жана жаркыраган аймактар менен (5A.) Жалпы командалар NGF жана FLGдин ар кайсы аймактарынын ортосундагы жакшы механикалык актыгыбызды жана туруктуулукту көрсөтөт Тактап айтканда, 1-сүрөттөгү сүрөттүн ичиндеги көпүрө түзүлүшү көрсөтүлгөн (5D сүрөтүндөгү кара чекит жебе), ал үч бурчтуу форма менен мүнөздөлөт жана болжол менен 51 жонунан графен катмарынан турат. 0,33 ± 0,01 нм интерпланар аралыгы менен бир нече метрге чейин бир нече катмарга чейин кыскарат (5 D сүрөтүндөгү катуу кара жебенин аягында).
Көмүртектин полери-акысыз ниаг үлгүсүнүн тегиздиги: (a, b) Төмөн чоңойтуу темир сүрөттөрү, анын ичинде NGF жана FLG жана FLG аймактары, б.з.ч. Панелердеги панелдеги жашыл жебелер, нуру тегиздөө учурунда келтирилген зыяндын тегерек аянттарын билдирет. (F-I) А.А.
5C цифрасынын көрсөткүчү (кызыл жебе менен белгиленет), ал графит тордун калыптанышына байланыштуу графиттин тигүү багытындагы тасманын (5C) тасманын (5C'де инсет) пайда болгон графит торлорунун вертиенти (5C). Чоң ТЕМА Тема боюнча, бул Нанофолдс 30 NGF аймагына караганда башка кристаллографиялык багытты көргөзүү; Графиттин торунун базалык учактары горизонталдуу эмес, тасманын калган бөлүгүнө окшоп, дээрлик тигинен багытталган (сүрөт 5C). Анын сыңарындай, Flg аймагына кээде сызыктуу жана тар тилкелүү бүктөмдөргө (көк жебелер менен) 5Б, 5E, 5E, тиешелүүлүгүнө жараша төмөн жана орто жебелер менен белгиленет. 5E цифралык инсет FLG секторундагы эки жана үч катмар графен катмарынын болушун тастыктайт (Мурунку аралыкта 0,33 ± 0.01 NM) Мындан тышкары, Полимер акысыз NGFтин жазылган семдеринин сөөктөрүнө которулган жез торуна которулган лак көмүртек тасмалары менен өткөрүлүп берилген (жогорку көрүнүштү өлчөө) Жакшы токтотулган FLG аймагы (көк жебе менен белгиленет) жана си9фтагы сынган аймак. Көк жебе (өткөрүлүп берилген NGF четинде) Flg аймагына которулуучу процесске каршы турууга каршы туруу үчүн атайылап көрсөтүлөт. Жыйынтыктап айтканда, бул сүрөттөр жарым-жартылай убактылуу токтотулган NGF (анын ичинде FLG аймагында) механикалык иш-аракеттерди жүргүзгөндөн кийин да, темп жана сөөктүн ченемдеринин жогорку вакуумына (сүрөт си9) да механикалык актыкты сактайт.
NGFтин эң сонун түзүлүшүнө байланыштуу (5A сүрөтүн караңыз), КӨЗ КӨЧҮРМӨЛҮК структурасын анализдөө үчүн (0001] домен огунда бырыштар үчүн оңой эмес. Фильмдин жергиликтүү калыңдыгы жана анын жайгашкан жери, электр диффрациялык изилдөөлөр үчүн бир нече пайыздар (12 балл) аныкталган. Ушул типтүү региондордун төртөөсүндө 5а-с цифраларында түстүү тегерек (көк, күү, кызгылт сары жана кызыл коддолгон). Саид 2 жана 3-сүрөт. 5F жана G цифралары 5 жана 5-сүрөттөрдө көрсөтүлгөн флг аймагынан алынган. 5b жана C цифраларында көрсөтүлгөндөй, тиешелүүлүгүнө жараша. Аларда бурмаланган бүртүкчөлүккө окшош гексагондун түзүлүшү бар63. Тактап айтканда, 5f сүрөттө [0001] бир багытынын бир эле багыты бар үч схема 10 ° жана 20 °, болжол менен үч жуптун (10-10) чагылышын далилдешкен. Анын сыңарындай, 5G сүрөттө көрсөтүлгөн эки бурчтуу алты бурчтуу үлгүлөр 20 ° менен жүрөт. FLG аймагында эки-үч гексагоналдык гексагоналдык үлгүлөрдүн эки же үч тобу учакта Ал эми 1-сүрөттөгү электрондук дифракция үлгүлөрү I (5A сүрөтүндө көрсөтүлгөн NGF аймагына ылайык) бирдиктүү [0001] үлгүнү, материалдык калыңдыкка туура келген жалпы дифракция интенсивдүүлүгү менен бирдиктүү тереңдиктердин үстүнөн болгон ыктымалдыгы бар, ал эми материалдык калыңдыкка туура келет. Бул Саид моделдери Flgге караганда, орточо графикалык түзүлүшкө жана индекстен 64 индекстен көрүнгөнгө туура келет. Айрыкча, Flg аймагында эмнеге көңүл бурулган, кристаллдыктардын белгилүү бир деңгээлде же учак менен учакта туура эмес иштелип чыккан. 6 °, 22 ° жана 25 ° дөңгөлөктүү бурчтары бар графит / катмарлар буга чейин NI 64 фильмге өстүрүлгөн Ниде өстөрө өстү деп билдиришти. Бул изилдөөдө байкалган бурчтук бурчтук баалуулуктар мурда байкалган бурулуш бурчтарына (± 1 °) бурмаланган BLG63 графенине дал келет.
NGF / SIO2 / Si Электрдик касиеттери 300 К үчүн 10 × 3 мм2 аянтына чейин өлчөнгөн. Электр операторунун концентрациясынын, мобилдүүлүктүн жана өткөрүмдүүлүктүн баалуулуктары - 1,6 × 1020 см Биздин NGFтин мобилдүүлүгү жана өткөрүмдүүлүгү табигый графитке окшош Көрсөтүлгөн электрондук ташуучу концентрация баалуулуктары жакында (3200 ° C) полимидин (3200 ° C) полимидин (3200 ° C) ПОЛИМИДИКТЕРДИН ПОЛИМИДИКТЕРДИН ПОЛИМИДИКТЕРДИН (7.25 × 10 см-3) жогору болгон эки чоңдуктагы эки буйрук.
Биз ошондой эле Кварц субстраттарына которулган FS-NGF боюнча UV көрүнгөн жубайлардын жоосун берүүчү ченемдерин аткардык (сүрөт 6). Натыйжада, спектрде 350-800 NM диапазонунда 350-800 NM диапазонунда, болжол менен 350-800 нм көрсөткүчүн көрсөтүп турат, анткени NGF көзгө көрүнүп турган жарыкка барабар. Чындыгында, "KAUст" аты 6b сүрөтүндө санарип сүрөтүнөн көрүүгө болот. NGF Нанокристаллдык түзүмү SLG'ден айырмаланып турса да, кошумча катмардагы 2,3% электр өткөргүчтүн чыгышы 2,3% берүүлөрдүн эрежесин колдонуу менен болжолдонушу мүмкүн. Бул мамилеге ылайык, 38% электр берүү мөөнөтү бар 38% электр берүү катмарынын саны 21. Ошондуктан, байкалган оптикалык ачыктык FLG жана млн аймагына туура келет деп болжолдоп жатабыз, анткени алар фильмге бөлүштүрүлөт (1, 3, 5 жана 6c). Жогорудагы түзүмдүк маалыматтардан тышкары, өткөрүмдүүлүк жана ачык-айкындуулук өткөрүлүп берилген NGFтин жогорку кристаллдык сапатын тастыктайт.
(a) UV-көрүнгөн жубайларды белгилөө, (b) Өкүлчүлүктү колдонуп, кварцта типтүү NGF өткөрүп берүү. (c) ngf (караңгы кутучанын схемасы), FLG жана млн региондорду бир калыпта бөлүштүрүлгөн жана млн. Диаграммада кокустук формадагы жана алардын өлчөмдөрү иллюстрациялык максатта гана жүргүзүлөт жана актуалдуу жерлерге дал келбейт.
CVD тарабынан өстүрүлгөн Тунук Нгф буга чейин жылаңач кремний беттерине жана күн клеткаларында колдонулган15,16.15,16. ПРОГРАММА КОНВЕРСИЯЛЫК Эфферсиялыгы (PCE) 1,5% түзөт. Бул NGS жигердүү татаал катмарлар, транспорттук жолдор жана тунук электроддор сыяктуу бир нече функцияларды аткарышат. Бирок графит пленкасы бирдей эмес. Андан ары оптимизациялоо зарыл болгон графиттин электроддорун оптикалык берүүсүн жана оптикалык өткөрүп берүү менен, анткени бул эки касиет күн клеткасынын PCEдин наркын аныктоодо маанилүү ролду ойнойт15,16. Адатта, Grapene Films көзгө көрүнгөн жарыкка 97,7% ачык, бирок барактын каршылыгы 200-3000 Ом / SQ.16. Багыттын үстүн каршылыгы катмарлардын санын көбөйтүү менен кыскартылышы мүмкүн (графен катмарларды) жана HNO3 (~ 30 Ohm / sq.) 66. Бирок, бул процесс узак убакыт талап кылынат жана ар кандай өткөрүп берүү катмарлары ар дайым жакшы байланышты сактабайт. Биздин алдыңкы каптал NGF 2000 см (2000 см) сыяктуу касиеттерге ээ, мисалы, кино баракчасынын каршылыгы 50 OHM / SQ. жана 62% ачык-айкындуулук, аны өткөргүч каналдар үчүн же күн клеткаларындагы электроддорго ылайыктуу альтернатива жасоо15 16,16.
BS-NGFтин түзүлүшү жана беттик химиясы FS-NGFке окшош, анын катаалдыгы ар кандай ("FS- жана bs-ngf") окшош ("FS- жана bs-ngf"). Буга чейин биз ультра-ичке фильмди колдондук22, газ сенсору катары колдондук. Ошондуктан, биз газ сезимтал милдеттерине BS-NGFди колдонуунун деңгээлин сынап көрдүк (сүрөт SI10). Биринчи, BS-NGFтин ММ2 өлчөмүндөгү бөлүктөрү BS-NGF электрод-сэнсор чипине өткөрүлүп берилди (сүрөт SI10A-C). Чиптин өндүрүшүнүн чоо-жайы мурда кабарланды; Анын жигердүү сезимтал аймагы 9 мм267. Сим сүрөттөрүндө (сүрөт SI10B жана C) NGF аркылуу белгилүү алтын электродо ачык көрүнүп турат. Дагы бир жолу, бардык үлгүлөргө бирдиктүү чипти чагылдырган бирдиктүү чипти чагылдыруу жетишсиздигин көрүүгө болот. Газ сенсорунун ар кандай газдарынын өлчөөсү жазылган (сүрөт. SI10D) (сүрөт. SI11) жана натыйжада жооп көрсөткүчтөр анжирде көрсөтүлгөн. Si10g. SO2 (200 PPM), H2 (2%), CH4 (200%), CO2 (2%), H2S (200%), H2S (200 PPM) жана NH3 (200 PPM). Мүмкүн болгон себеп - бул №2. Газдын электрофильдик мүнөзү22,68. Графендин бетине адсорбент болгондо, ал электрондордун учурдагы сиңүүнү азайтат. Буга чейин жарыяланган сенсорлор менен BS-NGF сенсорунун жооп кайтаруу убактысынын маалыматтарын салыштыруу Si2 таблицасында келтирилген. UV плазманы, O3 плазманы же жылуулук менен (50-150 ° C) Дарылоо механизми (50-150 ° C) дарылоо механизми, идебурбогон тутумдарды ишке ашыруу менен, эң сонун, андан кийин, андан кийин кошулган.
CVD процессинин жүрүшүндө, катализатордук субстрат 41 эки жагында графендин өсүшү жүрөт. Бирок, BS-Graphene, адатта, которуу процессинде чыгарылат41. Бул изилдөөдө биз сапаттуу NGFдин жогорку сапаттагы өсүшү жана полимердик акысыз NGF которулушу үчүн, катализаторлордун эки тарабына тең жетишүүгө болот. BS-NGF FS-NGF (~ 100 NM) караганда ичке (~ 80 нма), жана бул айырмачылык bs-ni прецурор газ агымына түздөн-түз дуушар болбогондугу менен түшүндүрүлөт. Ошондой эле биз NIAR субстратынын катуулугу NGFтин катуулугуна таасир этип жаткандыгын байкадык. Бул натыйжалар көрсөткөндөй, FS-NGF бадаз кылуу үчүн прекурсор материалы катары колдонсоңуз болот (мисалы, Exfoliation Authoy70) же күн клеткаларындагы өткөрүү канал катары15,16. Ал эми BS-NGF газды аныктоо үчүн колдонулат (сүрөт. SI9) жана энергияны сактоо тутумдары үчүн колдонулат71,72, анын бети анын орой мамилеси пайдалуу болот.
Жогоруда айтылгандарды эске алуу менен, учурдагы чыгарманы мурун иштеп чыккан графит тасмалары менен бирге CVD тарабынан өстүрүлөт жана никель фольга аркылуу колдонушат. 2-таблицада көрүнүп тургандай, колдонгон жогорку басымдар реакция убактысын (өсүш этегин) салыштырмалуу төмөн температурада (850-1300 ° C диапазонунда) кыскарттык. Ошондой эле биз адаттагыдан чоңураак өсүшкө жетиштик, кеңейтүү үчүн потенциалды көрсөтүп турат. Дагы бир факторлор бар, алардын айрымдары биз дасторконго кирдик.
Каталиттик CVD тарабынан NicaliTIC CVD тарабынан NicaliTIL FOIL'те эки тараптуу жогорку сапаттагы NGF өстү. Салттуу полимер субстраттарын жок кылуу менен (мисалы, CVD багаждык субраттарда), биз NGFтин таза жана кемчиликсиз нымдуу которулушуна жетишебиз (никель фольганга чейин). Белгилей кетсек, NGF FLG жана млн региондорун камтыйт (адатта, 100 миллионго чейин 3,1% дан 3% га чейин), бул калыңдык фильмге түзүлгөн структуралык жактан жакшы интеграцияланган. Планар тем көрсөткөндөй, бул региондор эки-үч графиттин / граффен бөлүкчөлөрүнөн (тиешелүүлүгүнө жараша) армиядан турган стектерден (тиешелүүлүгүнө жараша), алардын айрымдары 10-20 ° айлануу далбегети бар. Flg жана млн региондору FS-NGFтин ачыктыгы үчүн ачыкка жарыкка чейин жооптуу. Арткы баракчаларга келсек, аларды алдыңкы барактарга параллель алып кетиши мүмкүн, көрсөтүлгөндөй, функционалдык максатка ээ болот (мисалы, газ аныктоо үчүн). Бул изилдөөлөр өнөр жай масштабында калдыктарды жана чыгымдарды азайтуу үчүн абдан пайдалуу.
Жалпысынан, CVD NGFтин орточо калыңдыгы (аз жана көп катмарлуу) Графендин (микрометр) графит баракчаларынын ортосунда калпталган орточо калыңдыгы. Биз алардын өндүрүштүк жана транспорту үчүн иштелип чыккан жөнөкөй ыкма менен айкалышкан кызыктуу касиеттеринин чөйрөсү, айрыкча колдонулган графиттин функционалдык рефитикалык жооптору жок өтүнмөлөргө, ал учурда колдонулган графиттин функционалдык жооп кайтарылгандыгына талапкерлигин берет.
25-μм калың никель фольга (99,5% тазалык, гудшуел) коммерциялык реакторго (Aixton 4-дюйм бмпро) орнотулган. Система Аргон менен тазаланып, 10-3 МББнын басымына эвакуацияланган. Андан кийин никель фольга коюлган. Ar / H2 (Ni Foil үчүн 5 мүнөттөн мурун, фольга 500 Мбардын басымы 900 мбкске дуушар болгон.)
Тандоонун үстүндөгү морфологиясынын мерсон мероскопун колдонуп, сем менен элестетилген (1 кВ, 50 п.). Тандалган бети бети жана NGF Калыңдыгы AFM колдонуу менен өлчөнгөн (ченем icon spm, бруер). Темп жана Саид өлчөө 80-300 Кубин Микроскопу (300 кВ), Fei Wien Tyme Monochromator жана COOS резервдик натыйжаларын алуу үчүн сфералык урундук корректорлорду (300 кВ) менен жабдылган. Калпаканын резолюциясы 0.09 нм. NGF үлгүлөрү көмүртөлүү лака менен тегиз сүрөткө түшүү жана секташтырылган структуралык анализ үчүн көмүртөлүү лака торчуларына өткөрүлүп берилген. Ошентип, үлгүлөрдүн көпчүлүгү мембрананын тешиктеринде токтотулган. Которулган NGF үлгүлөрү XRD тарабынан талдоого алынган. Рентген дифракция үлгүлөрү порошок диффракциясын колдонуу (Brucker, D2 фазасы, D2 фазалуу схемасы, CU kα булак, 1,5418 å жана линхейей детекторун) 3 мм диаметри 3 мм.
Бир нече Раман чекит өлчөөсү конфелалдык микроскопту (Альфа 300 га, ВИДЕК 300гө чейин) колдонуп жазылды. 532 NM лазерлери төмөндөтүүчү эффекттерден алыс болуңуз үчүн төмөн жана төмөн дем алуу кубаты (25%) колдонулган. X-Ra-Ray Photoelectron спектроскопия (XPS), 300 × 700 μM2 (Hν = 1486.6 ev), 150 жана 200 EV жана 20 EV регистрацияланган кубаттуулуктагы радиациясында (Hν = 1486.6 ev) үстүнөн 300 евро (хν = 14866.6 ev) үстүнөн өткөрүлдү. NGF SiO2 буйругу SiO2ге которулган (3 × 10 мм2) pls6mw (1.06 μ mm2, ×т бай) лазери 30 В. Жез зымына байланыштуу (50 мм калың пастасын колдонуп, күмүш пастаны колдонуу менен. Электр транспорту жана залды эффектин эксперименттер 300 k жана магниттик касиеттерин өлчөө тутумунда "±" өлчөө тутумунун магнит талаасынын вариациясынын өзгөрүшүнө (кванттык дизайн, АКШ) Кварцтын субстраттарына өткөрүлүп берилген 350-800 NM NM NGF диапазонунда Lambda 950 UV-буудагы спектрофотометрин колдонуп, кварц субъекттерине жана кварц маалымдама үлгүлөрүнө өткөрүлүп берилген.
Химиялык каршылык сенсору (инфекциялалган электрод синсору) 43-орунга коюлган чиптер 73 жана каршылык убактылуу алынган. Түзмөк жайгашкан басма бурмаланган басмакана байланышты байланыштырат жана газ сезимталдык палатасына туташтырылат. Каршылыкты өлчөө 1 V өлчөмүндө газдын таасиринен тазаланып, андан кийин дагы бир жолу тазалаңыз. Палата алгач азот менен тазаланып, камерада, анын ичинде нымдуулукту кошо алганда, башка бардык башка аналитиктерди алып салууну камсыз кылуу үчүн азот менен тазалоо менен тазаланган. Андан кийин жекече аналитиктер, андан соң палатага, N2 цилиндрди жабуу менен 200 см3 агымынын ставкасында жай жайга чыгышты.
Бул макаланын кайра каралган версиясы басылып чыккан жана макаланын жогору жагындагы шилтеме аркылуу кирүүгө болот.
Инагаки, М. жана Канг, Ф. Көмүртектин материалдары илим жана инженерия: негиздери. Экинчи басылма түзөтүлдү. . 542.
Пирсон, көмүртек, графит, бриллиант жана толук колдонмосу: Касиеттер, иштетүү жана тиркемелер. Биринчи басылма редакцияланган. 1994, Нью-Джерси.
Цай, В. жана Ал. Чоң аянттын көп мультиайрдык бадаги Колдонмо. Физика. Райт. 95 (12), 123115 (2009).
Баландин А.Т. Графендин жана наносруктураланган көмүртек материалдарынын жылуулук касиеттери. Нат. Мт. 10 (8), 569-581 (2011).
Чэн, күрөң п.В. Adverb. Мт. Интерфейс 3, 16 (2016).
Хесжедал, Т. Графан фильмдеринин химиялык буу чөгүүсү менен үзгүлтүксүз өсүш. Колдонмо. Физика. Райт. 98 (13), 133106 (2011).
Пост убактысы: 23-2024-август