Tibi gratias ago pro visitare nature.com. Et versionem pasco es usura habet limited css firmamentum. Nam optimus praecessi, nos suadeo ut vos utor a recentior poema poematis tuae pasco (vel inactivare compatibility modus in Penitus Rimor). In interim, ut ongoing firmamentum, ut sint propono locum sine nefas aut JavaScript.
Nanoscale Graphite films (NGFS) sunt robust Nanomaterials quod potest produci per catalytic chemical vapor depositione, sed quaestiones manere de eorum otium of translatione et quam superficiem morphologiam afficit in usu in proximo-generatione cogitationes. Hic nos referre ad incrementum NGF in utraque parte a polycrystalline nickel ffoyle (Area LV CM2, crassitudine C m) et ejus polymer-liberum translationem (fronte et retro, area usque ad VI CM2). Ex morphologia de catalyst ffoyle, duo carbonis films differunt in physica proprietatibus et aliis proprietatibus (ut superficiem asperitas). Nos demonstrabo, quod NGFs cum Rougher tergo sunt bene idonea ad No2 deprehendatur, cum levioribus et magis PROLIXUS NGFS in fronte parte (MM Ohms / m2) potest esse viable Condors. channel vel electrode de solaris cellula (quia non transmits LXII% of visibilis lux). Altiore, et descripsit incrementum et onerariis processus ut adiuvet animadverto ngf ut jocus carbon materia quia technicae applications ubi Graphene et micron-densissima graphite films non idoneam.
Graphite est late usus industriae materia. Notabiliter, graphite habet proprietatibus respective humilis massa density et altum in-planum scelerisque et electrica conductivity, et ipsum firmum in dura scelerisque et eget environments1,2. Flake graphite est bene notum incipiens materiam ad Graphene Research3. When processed into thin films, it can be used in a wide range of applications, including heat sinks for electronic devices such as smartphones4,5,6,7, as an active material in sensors8,9,10 and for electromagnetic interference protection11. XII et films ad Lithography in extreme ultravioet13,14, faciendi canales in solis cells15,16. Nam omnia haec applications, quod esset a significant commodum si magna areas of Graphite films (NGFS) cum crassitudines regi in Nanoscale <C NM potest facile produci et transferri.
Graphite films sunt produci a variis modi. In uno casu, embedding et expansion sequitur exfoliation usus est ad producendum Graphene Flakes10,11,17. Et flages oportet esse adhuc processionaliter in films de requiritur crassitudine, et saepe accipit aliquot dies ad producendum densa graphite laminas. Alius aditus est ut satus cum graphibing solidum precursores. In industria, laminas Polymers sunt carbonized (ad 1000-1500 ° C) et tum graphitized (at 2800-3200 ° C) ad formare bene-structuras structuram materiae. Licet quale horum films est princeps, industria consummatio est significant1,18,19 et minimum crassitie limitatur ad paucos microns1,18,19,20.
Catalytic Chemical vapor depositione (CVD) est a bene notum modum ad producendo Graphene et Ultrathin Graphite films (<X NM) cum altum structural qualis et rationabile cost21,2,23,24,26,27. Autem, comparari cum incrementum de Graphene et Ultrathin Graphite films28, magna-area incrementum et / vel applicationem de NGF per CVD est etiam minus explored11,3,31,32,33.
CVD-crevit Graphene et graphite films saepe opus est transferri onto eget SubsRATRAT434. Hi tenuis film transferat involvere duo principalis methods35: (I) et non-ETCH transfer36,37 et (II) Etch-fundatur infectum eget translatione (substratum sustinetur) 14,34,38. Quisque modum habet aliquam commoda et incommoda et debet esse lectus fretus in animo application, ut alibi descripsit. Nam Graphene / Graphite films crevit in catalytic Substratus, transitus via infectum eget processibus (de quo Polymethyl methacrylate (PMMA) est maxime communiter usus Support Layer) manet primi choice13,30,38,40,42.42. Et al. Non fuit, quod nullum polymer usus est ad NGF translatio (sample magnitudine circiter IV cm2) 25,43, sed non singula sunt provisum de specimen stabilitatem et / vel tractantem per translationem; Usum chemistry processus per polymers consistit ex pluribus gradibus, comprehendo applicationem et subsequent remotionem de sacrificium polymer Layer30,38,40,41,42. Hoc processus habet incommoda: exempli gratia, polymer residua mutare potest proprietatibus ad crevit film38. Additional processus potest removere RELICTUM Polymer, sed haec additional gradus auget sumptus et tempus film production38,40. Durante CVD incrementum, et iacuit graphene deposita non solum in fronte parte catalyst ffoyle (latus adversus vapor fluxus) sed etiam tergo. Tamen hoc consideretur in vastum productum et potest esse cito remota a mollis Plasma38,41. Recivycling hoc film potest auxilium maximize cedat, etiamsi est de inferioribus qualis est carbon amet.
Hic nos referre praeparatio laganum-scale bifacial incrementum de NGF cum princeps structural qualis est Polycrystalline Nickel Ffil CVD. Census est quomodo asperitas frontem et retro superficiem de ffoyle afficit morphologiam et structuram de NGF. Nos quoque demonstrabo sumptus-effective et environmentally amica polymer-liberum translationem de NGF ab utraque parte nickel ffoyle onto multifunctional subiecta et ostende quomodo frontem et retro films sunt conveniunt variis applications.
De sequentibus sectiones de diversis graphite film crasesches fretus numerus reclinant graphene layers: (I) una iacuit Graphene (SLG, I (III), (II), (III), et (IV), 10-30 (~). Hoc est maxime communis crassitudo expressit ut recipis partem area (circiter XCVII% area per C μm2) XXX. Quod suus 'cur totum film est simpliciter dicitur NGF.
Polycrystalline nickel usus ad synthesim et graphene et graphite films habent diversis texturis ut propter eorum officiosum et subsequent processus. Nos nuper nuntiavit studium ad optimize incrementum processus of NGF30. Nos ostendere quod processus parametri ut annealing et aethereum pressura per incrementum scaena ludere a discrimine munus in obtinendae NGFs uniformis crititiem. Hic, nos ulterius investigavit incrementum de NGF in polita fronte (Fs) et INCOLATIO Back (BS) superficiei nickel ffoyle (Fig. 1a). Tria genera exempla fs et bs examinantur, enumerantur in mensa I. super visual inspectionem, uniformis incrementum NGF in utraque parte nickel argentum griseo ad matte griseo color (Fig. 1a); Microscopia mensuras sunt confirmata (Fig. 1B, c). A typicam raman spectro de FS-NGF servata in clara regione et indicavit a rubrum, hyacintho et aurantiaco sagittis in Figura 1b ostenditur in Figura 1C. In proprietate raman tellus de Graphite G (MDCLXXXIII cm-I) et 2D (MMDCXCVI cm-I) confirmare incrementum of highly crystallina NGF (Fig. 1C, Tabula SI1). In in film, a praedominance of Raman Spectra cum intensionem Ratio (I2D / IG) ~ 0.3 observata, cum raman Spectra cum I2d / I0 = 0.8 erant raro observari. De absentia defectiva iuga (D = MCCCL cm-I) in tota film indicat princeps qualis est NGF incrementum. Similia raman praecessi sunt adeptus in BS-NGF Sample (instar sif A et B, Table S1).
Comparatio NIG FS- et BS, NGF (a) photograph of a typical NGF (Niag) Sample Showing NGF augmentum ad Wafer Scale (LV FoIL samples, (BS- Raman Spectra in diversis locis in Panel B: (D, f) Sem imaginibus ad alium magnifications on Fs-NGF / Ni, (E, G) SEM imagines ad diversas magnifications sets BS -ngf / ni. Et Blue Arrow indicat FLG regione, ad orange sagitta indicat MLG regionem (circa Flg regione), in Rubrum sagitta indicat ad NGF regionem et magenta sagitta indicat ad ovile.
Cum incrementum pendeat in crassitudine initialis subiecti, cristallum magnitudine, orientation, et frumenti terminos, assequendum rationabile imperium of NGF crassitudine super magna areas manet a provocatione20,3444.44. Hoc studium solebat content nos antea Byt. Hoc processus producit clara regione 0,1 ad III% per C μm230. In sequentibus sectiones, ut praesenti results pro utroque generis regionum. High magnificationem Sem imaginibus ostende coram pluribus clara contraria areas utrinque (Fig. 1f, G), significans praesentiam FLG et MLG Regions30,45. Hoc etiam confirmatus est raman dispersa (Fig. 1C) et qui praecessi (de quibus postea in sectione "Ps-NGF, structuram et Properties"). Et FLG et MLG regiones observari in FS- et BS, NGF / NI SAMPLES (fronte et retro NGF crevit in ni) potest crevit in magna ni (CXI) grins in magna Pre-Annealing2,30,45. Police observata utrinque (Fig. 1B, notatum cum purpura sagittis). Haec sinus saepe in CVD-crevit graphene et graphite films ex magna differentia in coefficientem scelerisque expansion inter Graphite et Nickel Substratum30,38.
Quod AFM imaginem confirmavit quod in FS-NGF sample erat blandiri quam BS, NGF Sample (figure si1) (figuram SI2). Et radix medium quadratum (RMS) asperitas values de FS-NGF / NI (Fig. SI2C) et BS-NGF / II μm2). In altiorem asperitas potest intelligi secundum superficiem analysis de Nickel (niar) ffoyle in quod-accepit statum (instar sif). Sem imaginibus of Fs et BS-niar sunt ostensum est in figuras si3a-D, demonstrative diversis superficies morphologies, polita fs-ni ffoyle habet nano- et microni, sized sphaerica particulas, cum inaquosa scala. ut particulas cum princeps vires. et declinare. Humilis et altum resolutio imagines annenealed nickel ffoyle (nia) sunt ostensum est in Figura Fi3e-h. In his figuras, possumus praesentia ex pluribus micron-amplitudo nickel particulas utrinque in nickel ffoyle (Fig. Fig. Fig. SI3E-h). Magna grana habeant a ni (CXI) superficiem orientation, ut ante famailed30,46. Sunt significant differences in Nickel Foil Insecta inter Fs-Nia et BS, Nia. In altiorem asperitas BS, NGF / NI est ex inultum superficiem BS-niar, superficies, quae manet significantly aspera etiam post annales (instar sif). Hoc genus superficiem characterization ante incrementum processus permittit in asperitatem Graphene et graphite films ut regi. Notandum est quod originale subiecta sunt quidam grano reorganizatio durante Graphene incrementum, quod leviter decrescebat grano magnitudine et aliquantum auctus superficiem asperitas subiecti comparari ad annaleed ffoyle et catalyst film22.
Fine-tuning subiectum superficiem asperitas, annealing tempore (frumenti mole) 30,47 et release control43 erit auxilium reducere regional NM2 crassitudine uniformitatem ad μm2 et / vel etiam Nm2 nanometers). Ad control superficiem asperitas subiecti, modi ut electrolytic politos ex nickel ffoyle potest esse aeria. Et Petropolis Nickel ffoyle potest ergo esse annealed ad inferioribus temperatus (<CM ° C) XLVI et tempus (<V min) ad vitare formationem magnarum ni (CXI).
SLG et FLG Graphene potuit resistere superficiem tensio of acida et aqua, requiring mechanica firmamentum stratis durante infectum eget translatio processes22,38. In contrarium ad infectum eget translatione polymer-sustentatur unum-iacuit Graphene38, ut invenimus utrimque ut-ut-crevit NGF potest transferri absque polymer firmamentum, ut ostensum est in Figura 2a (videatur Figure SI4A pro more details). Transfer NGF ad datum subiecto incipit cum infectum etching de underlying ni30.49 amet. Et crevit NGF / NI / NGF exempla sunt positus pernoctare in XV ml of LXX% HNO3 dilutum cum DC ml deionized (di) aqua. Post ni ffoyle est omnino dissolvi, fs, ngf manet plana et superficiem super superficiem liquidae, sicut in NGF / ngf est in aqua (Fig. 2a, b). Tertio NGF tunc translata a penetratione continens nova deionized aquam ad alium compensatur et solitaria NGF lavabitur, repetit quattuor ad sex tempora per concavam speculum catino. Denique, FS-NGF et BS, NGF positus in desideravit subiecti (Fig. 2C).
Polymer-liberum infectum eget translatio processus pro NGF crevit in Nickel Frigilum: (a) Processus Flow Diagram (videatur Figure SI4 pro More Details (C), PLYMER SIPRAG (II SECRIPTIO PLYMER SECRIGE (SIPSTRATIUS Polymer, (E) BS, NGF ex eadem sample ut panel D (dividitur in duas partes) translata aurum patella C charta et Nafion (flexibilia transparent substrati, marginibus notata rubrum angulos).
Nota quod SLG transitus per infectum eget translatio modi requirit a totalis processus tempus 20-24 horas XXXVIII. Cum Polymer-liberum serie ars demonstratum hic (instar si4a), in altiore NGF translatio processus tempus est significantly reducitur (circiter XV horas). Processus est ex: (Gradus I) parare anching solutio et locus in specimen in ea (~ X minuta), tunc expectare pernoctare ad ni etching (~ (VII) CC minutes (gradum II) intus stupam aquam (Gradus II) (VII) CC), (Gradus II), (VII) CC (VII) (VII) CC (Gradus - III). Store in deionized aqua vel translatio ad target subiectum (XX min). Aqua capti inter NGF et mole vulvam est remota per capillaribus actio (usura deletio charta) XXXVIII, tunc reliqua aqua droplets sunt remota a natura siccatio (circiter XXX min), et tandem in sample X min. min in vacuo clibano (10-1 mbar) at 50-90 ° C (LX min) XXXVIII.
Graphite notum est resistere coram aqua et aer ad iuste altum temperaturis (≥ CC ° C) 50,51,52. Nos probatus exempla per raman spectroscopy, sem, et xrd post repono in deionized aquam ad locus temperatus et in signati utres ad usquam a paucis diebus ad unum annum (figuram SI4). Non est notabilis degradation. Figura 2C ostendit liberum-stans fs, ngf et BS, NGF in deionized aqua. Nos captum eos in sio2 (CCC nm) / Si subiectum, ut ostensum est in principio figure 2C. Praeterea, ut ostensum est in Figura 2D, E, continua NGF potest transferri ad variis subiecta ut polymers (thermabright polyamide a nexous et nafion) et aurum, iactaret ipsum charta. Notfere fs-NGF facile positus in scopum subiecta (Fig. 2C, d). Tamen, BS, NGF exempla maior quam III cm2 erant difficile ad tractamus, cum totaliter baptizatus aqua. Plerumque, cum incipiunt volvunt in aqua, debitum ad negligit tractantem interdum conteram in duas vel tres partes (Fig. 2E). Altiore nos poterant ad consequi polymer-liberum translatio PS- et BS, NGF (continua seamless translatione sine NGF / NGF / NGF ad VI et III CM2 in regio, respectively ad VI et in VI. Any remaining large or small pieces can be (easily seen in the etching solution or deionized water) on the desired substrate (~1 mm2, Figure SI4b, see sample transferred to copper grid as in “FS-NGF: Structure and Properties (discussed) under “Structure and Properties”) or store for future use (Figure SI4). Based on this criterion, we estimate that NGF can be recovered in yields of up to 98-99% (post incrementum ad translationem).
Transferre exempla absque polymer sunt resolvitur in detail. Superficies Morphological Characteristics adeptus in FS- et BS, NGF / SIO2 / Si (Fig. 2C) usura optical microscopy (Fig. Visibilis structural damnum ut rimas, foramina, aut revolvet locis. In colds in crescente NGF (Fig. 3B, D, notatum per purpura sagittis) permansit integrum post translationem. Et FS- et BS, NGFS sunt composito ex FLG regiones (clara regiones indicavit a hyacintho sagittas in Figura III). Mirum contra paucos laesis typice observatum in Polymer translatione ultrathin Graphite films, pluribus micron-amplitudo flg et mlg regiones connectens 3D (notatum caeruleis aut frangit (Figura 3D.) III). . Mechanica integritas erat adhuc confirmavit usura TEM et Sem imaginibus of NGF transtulit onto Lacedaedia-ipsum aeris Grids, ut de quibus postea ("Fs-NGF, structuram et proprietatibus"). Et translata BS, NGF / SIO2 / Si est asperos quam FS-NGF / SIO2 / Si cum RMS values CXL NM et XVII NM, respective, ut ostensum est in Figura SI6A et B (XX μm2 μm2. Et RMS valorem de NGF transferri onto in Sio2 / Si subiectum (RMS <II NM) est significantly inferior (circiter III temporibus), quam de NGF crevit in ni (figura, ut correspondent. In addition, AFM imagines fiebat in marginibus de FS- et BS, NGF / SIO2 / SI exempla ostendit NGF crassitudines C et LXXX NM, respective (Fig. SALVII). Minores crassitudine BS NGF potest esse propter superficiem non directe patere praecursor Gas.
Translatum NGF (NIG) sine Polymer in Sio2 / Si Wafer (videatur Figure 2C) (A, B) SEM imagines translata FS-NGF, humilis in panel). Typical areas) - a). (C, D) Sem imaginibus translata BS, NGF, humilis et altum magnificationem (correspondentes ad typicam area ostensum per orange quadratum in panel c). (E, f) AFM imagines transferri FS- et BS, NGFS. Blue Arrow represents FLG regionem - clara Contra, Cyan sagitta - Nigrum MLG Contra, Rubrum sagitta - Nigrum contra repraesentat in NGF regione, Magenta sagitta represents in complicare.
Et chemical compositionem crevit et transtulit FS- et BS-Ngfs erat resolvitur per X Ray Photoelectron spectroscopy (xps) (Fig. IV). A infirma apicem observatum est in mensura spectra (Fig. 4a, b), correspondentes ad ni subiecti (DCCCL ev) de crevit fs- et BS, NGFS (NIG). Non sunt iuga in metiri spectris translata FS- et BS, NGF / SIO2 / Si (Fig. 4C, Similar residual quia non ostensum est), significans quod non est RELICTUM ni contagione post translationem. Figuras 4d-F Ostende summus resolutio spectris de C I s, o I s et si 2p industria campester of fs-ngf / sio2 / si. Et binding industria C I S of Graphite est 284,4 ev53.54. In linearibus figura de graphite iuga est plerumque considerandum esse asymmetricum, ut ostensum est in Figura 4D54. In summus resolution Core-Level C I s Spectrum (Fig. 4D) et confirmavit pura translatione (id est, non polymer residua), quae est cum previous Studies38. Et Linewidths de C I s Spectra de recens crevit sample (Niag) et post translationem sunt 0,55 et 0.62 ev, respectively. Hi valores sunt altior quam illis de SLG (0.49 EV ad SLG in sio2 subiectum) XXXVIII. Sed haec valores sunt minores quam antea relata linewidths pro altus oriented Pyrolytic Masculs Exempla (~ 0.75 EV) 53,54,55, significans absentia defectiva carbonis in current materia. Et C I S and O I s humum gradu spectris etiam deest umeris, eliminating opus summus resolutio apicem deconvolution54. Est Π → π * satellite apicem circa 291.1 ev, quod saepe in graphite exempla. Et CIII EV et 532,5 EV annuit in si 2p et o I s Core gradu spectris (vide fig. 4e, f) sunt attribuitur ad Sio2 LVI subiecta, respectively. Xps est superficies-sensitivo ars, ita significationibus correspondentes ad ni et sio2 deprehenditur ante et post NGF translatio, respective, assumpta ad originate ex flg regione. Similar results erant observari translata BS, ngf samples (non ostensum est).
Niag XPS Results: (n) circumspectis spectris de diversis elementum atomic compositiones crevit fs-ngf / ngf, ngf / ni et transferri, respectively / sio2 / si, respectively. (D-F) summus resolutio spectris de core campester C I s, o 1s et 2p de FS-NGF / sio2 / si sample.
In altiore qualis est translata NGF Crystals erat taxatur per X Ray diffraction (xrd). Typical Xrd Patterns (Fig. SI8) de translata FS- et BS, NGF / SIO2 / Si Ostende praesentia ex diffraction Pila (0 0 0 II) et 54.7 °, similes Graphite. . Hoc confirmat altum crystallina qualitas NGF et correspondet ad interlayer distantiam d = 0.335 NM, qui tenetur post transitum step. Intensionem diffraction apicem (0 0 II) est circa XXX temporibus, quod ex diffraction apicem (0 0 0 IV), significans quod in NGF Crystalli planum bene aligning cum sample superficiem.
Secundum ad eventus sem, raman spectroscopy, xps et xrd, qualis est BS-NGF / ngf est inventum esse idem quod de Fs-NGF erat leviter (figuras, si5, si5) et SI2).
Slgs cum Polymer Support stratis usque ad CC Nm densissima potest supernatet aqua. Hoc setup est communiter in Polymer, adiuvat infectum eget translatio processes22,38. Graphene et graphite sunt hydrophobic (udo angulus 80-90 °) LVII. In potential industria superficiebus et Graphene et FLG fuisse relatum esse satis plana, cum humilis potential industria (~ I KJ / Mol) ad laterale motum aquae in surculi. Tamen, in ratione commercium vires aqua cum Graphene et tres layers graphene sunt circa - XIII et - XV kj / Mol, LVIII respectively, indicando quod commercium aquae cum NGF (de CCC stratis) est inferius comparari ad Grafene. Hoc potest unum ex causa cur Freestanding NGF manet plana super superficiem aquae dum freestanding Graphane (quod supernatat aqua) cincinnis et erumpit. Cum NGF omnino immersa aqua (praecessi sunt idem aspera et plana NGF), eius marginibus flectere (figuram SI4). In casu de integrum immersionem, quod expectatur, quod NGF-aqua commercium industria est fere duplicatur (comparari ad natantis NGF) et quod margines in NGF complicare ad ponere altum contactus angulus (hydrophobicity). Credimus, quod strategies potest developed vitare calamistri marginibus embedded NGFS. Unum aditus est ad mixta solvents ad modulatum madefido reactionem de Graphite film59.
Et translatione SLG ad variis generum subiecti per infectum eget translatione processibus iam antea nuntiavit. It is generally accepted that weak van der Waals forces exist between graphene/graphite films and substrates (be it rigid substrates such as SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, Si pillars22 and lacy carbon films30, 34 or flexible substrates such as polyimide 37). Hic ponamus quod interactiones eiusdem generis predominate. Nos non observe aliqua dampnum vel ex Peling de NGF pro aliquo subiectis presented hic per mechanica pertractatio (per proprium sub vacuo et / vel atmosphaerica conditionibus vel in adipiscing) (eg, figure II, SI7 et SI9). In addition, non observe a Sic apicem in Xps C I s spectro de core campester of NGF / sio2 / Si sample (Fig. IV). Haec results indicant quod non est eget vinculum inter NGF et scopum subiectum.
In previous sectionem, "Polymer-liberum translationem FS- et BS, NGF," nos demonstrandum quod NGF potest crescere et transferimus in utraque nickel ffoyle. Hae fs-Ngfs et BS, NGFS non identical in terms of superficiem asperitas, quae promovit nos explorare aptissime applications singulis.
Considerans diaphanum et levior superficies de Fs-ngf, nos studuit suum loci structuram, optical et electrica proprietatibus in magis detail. Et structuram et structuram de FS, NGF sine polymer transitus propria tradenda electronic microscopy (tem) imaginatio et lectus area electronica diffraction (sad) exemplar analysis. Et correspondentes eventus ostenditur in Figura V. humilis magnifical Planar videtur imaging revelatur praesentia de NGF et flg regiones cum diversis electronice contra characteristics, id est obscurior et lucidius locis, respective (Fig. 5A). In film altiore exhibet bonum mechanica integritatem et stabilitatem inter diversas regiones NGF et FLG, cum bono overlap et non damnum vel discerpens, quod etiam confirmavit per sem (Figura III) et altum magnificationem tem (Figura 5c-E). In maxime, in Fig. Figure 5d ostendit pontem structuram ad maximam partem (in situ notatum a nigro punctatum sagitta in Figura 5d), quod est characterised per triangulari figuram et ex Grafene layer cum latitudine de LI. Compositionem Inter Interplanar spacing of 0.33 ± 0.01 NM est ultra ad plures stratis graphene in angustest regionem (finem solidum nigrum sagitta in Figura V d).
Planar Tem imago Polymer-Free Niag Sample in a Carbon Lacy aeris ECCLESIGATIO (A, B) et Flg Magnification Tem Imagines inter Panel et Panel, B sunt notantur sagittas in eadem colore. Green sagittas in tabulata A et C indicant circularis areas of damnum per trabem alignment. (F-i) in tabulata ad C, saed exemplaria in diversis regionibus indicantur a hyacintho, Cyan, orange, et rubra circulos, respective.
Et Ribbon structuram in Figura 5C ostendit (notatum cum Rubrum sagitta) et vertical orientation de graphite cancellos planis, quae potest esse ex formatione Nanofolds per amet (invade in Figure Strons) debitum ad excessus uncompensated shear notas30,61,62. Sub altus-resolutio tem, haec nanofolds XXX exhibet a diversis crystallographic orientation quam reliqua in NGF regione; Et basalis plana de graphite cancellos sunt orientatur fere perpendiculariter, quam horizontaliter sicut reliquum de film (insertis in figura 5c). Similiter et flg regione interdum exhibet linearibus et angusto cohortem, sicut caulas (notatum caeruleum sagittis), quae apparent humilis et medium magnificationem in figuras 5b, 5E respective. Instars in Figura 5E confirmat praesentiam Two- et tres-iacuit Graphene stratis in FLG Sector (Interplanar procul 0.33 ± 0.01 NM), quod in bono cum nostris priorem results. Praeterea, memoriae Sem imaginibus of Polymer, liberum NGF transferri onto aeris Grids cum Lacy ipsum Carbon films (post faciendo Top-View tem mensurae) sunt ostensum est in Figura Su9. Et bene suspensus flg regionem (notatum cum hyacintho sagitta) et rumpitur regionem in Figura Sir9f. Et hyacintho sagitta (in ore gladii translata NGF) est intentionally presented ad demonstrare quod Flg regionem potest resistere translatio processus sine polymer. In summary, haec imagines confirmare, quod partialiter suspensus NGF (including in flg regionem) maintains mechanica integritas etiam post rigorous pertractatio et nuditate ad excelsum vacuo in TEM et MENSURING (Figura SI9).
Ob ad optimum planities NGF (videatur figure 5a), non difficile ad orientem incanduit per quod [I] domain axis ad analyze in saed structuram. Secundum ad loci crassitiem de film et location, complures regiones de interest (XII puncta) sunt identified for electronica diffraction studiis. In figuras 5a-C, quattuor harum typicam regiones sunt ostensum et notatum cum coloris circulos (blue, Cyan, aurantiacis et rufus coded). II et in III figuras et figuras. Figuras 5f et g erant adeptus a flg regione ostensum est in figuras V et V. Sicut ostensum est in figuras 5b et C, respective. Habent hexagonal structuram similes torta Grafene63. In particulari, figure 5f ostendit tres superimposed exemplaria cum eodem propensione [I] zonam axis, rotentur a X ° et XX °, ut patet per angularem mismatch of trium paria (10-10) reflexiones. Similiter figure 5G ostendit duo superimposed hexagonal exempla rotated a XX °. Duo vel tres coetibus hexagonal exemplaria in flg regione potest ex tribus in-planum aut e-of-planum graphene laminis XXXIII rotata ad invicem. In contrarium, in electronica diffraction exempla figure 5h, ego (correspondentes ad NGF regionem ostensum est in Figura 5a) Ostende unum [I] exemplar cum altiore superiore puncto diffraction intensionem, correspondentes maioris materia crassitudine. Haec saed in exemplum correspondent ad densior graphitic structuram et medium orientationis quam FLG, ut concluditur ex Index LXIV. Duo vel tres superimposed graphite (vel graphite) crystallites. Quid est maxime notabile in flg regione est quod crystallites habent quaedam gradus in-planum aut e-of-planum misorientation. Graphite particulas / stratis cum in-planum gyrationis angulis XVII °, XXII ° et XXV ° prius nuntiavit ad NGF crevit in ni LXIV films. Et rotatione angulus values observari in hac studiis sunt consistent cum antea observata gyrationis angulis (± I °) for retorta Blg63 Grafene.
Et electrica proprietatibus NGF / SIO2 / Si sunt metiri ad CCC K super an area of X × III mm2. Et valores electronicam carrier concentration, mobilitatem et conductivity sunt 1.6 × MXX cm III, CCXX CM2 V, I C-I et MM S-cm I, respectively. Mobilitatem et conductivity values nostrae NGF sunt similes naturalis Graphite2 et altior quam commercium praesto altus oriented Pyrolytic Graphite (produci ad MMM ° C) XXIX. Suadentur electronicam carrier concentration valores sunt duo ordines magnitudinis superior quam his nuper relatum (7.25 × X cm-III) pro micron-densissima graphite films paratus usura summus temperatus (MMMCC ° C) Polyimide Spermatophyta XX.
Nos quoque perfecti UV visibilis Transmittance mensuras super FS-NGF translata est Quartz Substrated (Figura VI). Inde spectro ostendit fere constans transmittanttance of LXII% in range 350-800 Nm, significans quod NGF est translucens ad visibilem lucem. In facto, nomen "kaust" potest in digital photograph de Sample in Figura 6b. Licet in Nanocrystalline structuram de NGF est aliud ab illo SLG, numerum laminarum potest esse fere aestimari usura regula 2.3% transmissio damnum per additional layer65. Secundum hoc necessitudinem, numerus Graphene laminis cum XXXVIII% transmissione damnum est XXI. Et crevit NGF maxime consistit de CCC Graphene stratis, id est de C NM crassitudine (Fig. I, si5 et si7). Ideo assumimus quod observatum optical diaphanum correspondet ad FLG et MLG regiones, cum distribuuntur in film (figus. I, III, V et 6c). Insuper et super structural notitia, conductivity et diaphanum et confirmare altum crystallina qualis est translata NGF.
(A) UV visibilis Transmittance Mensurae, (b) typical NGF translatio in quartz per repraesentativum sample. (C) schematic of NGF (tenebris buxum) cum aequaliter distributed FLG et MLG regiones notata ut Gray Random figuras per sample (videatur Figura I) C μm2). Et temere figuras et magnitudinum in tabula sunt ad illustris proposita tantum et non correspondent in ipsa areas.
Translucens NGF crevit by CVD antea translata est nudum Silicon superficiebus et in solis cells15,16. Et unde potentia conversionem efficientiam (Pce) is 1.5%. Haec NGFS praestare multiple munera ut activae compositis stratis, crimen onerariis meatus, et transparent electrodes15,16. Sed in graphite film non uniformis. Praeterea ipsum est necessarium a diligenter moderando sheet resistentia et optical transmittanttance de Graphite Electrode, cum haec duo proprietatibus ludere an maximus munus in determinandum ad Pce valorem de solis cell15,16. Typically, Grafane films sunt 97,7% transparent ad visibilis lux, sed habere sheet resistentia 200-3000 ohms / sq.16. Et superficies resistentia est graphene films potest reduci per augendae numerum laminis (plures transitus graphene layers) et doping cum hno3 (~ XXX ohm / sq.) LXVI. Tamen hoc processum sumit diu et alium translationem layers non semper ponere bonum contactus. Noster fronte parte NGF habet proprietates ut conductivity MM s / cm, film sheet resistentia L ohm / sq. Et LXII% diaphaneitas, faciens ea viable alternative ad PROLIXUS channels et contra electrodes in solis cells15,16.
Licet in structuram et superficiem Chemiae BS, NGF sunt similes FS-NGF, eius asperitas est aliud ("incrementum de Fs- et BS, NGF"). Previously, utendum ultra-tenuis film Graphite22 sicut Gas sensorem. Ideo probata in feasibility usura BS-NGF ad Gas Sensum tasks (instar SI10). Primo, MM2-amplitudo partes BS-NGF translata onto interdigitating electrode sensorem chip (instar si30a-c). Manufacturing Details of the chip sunt antea nuntiavit; Et activae sensitivo area est IX mm267. In sem imaginibus (instar si30b et c), quod underlying aurum electrode est evidenter visibilis per NGF. Iterum, quod potest esse uniformis chip coverage est effectum pro omnibus exemplaria. Gas sensorem mensuras de variis vapores memoriae (Fig. SI10D) (Fig. SI11) et inde responsum rates sunt in ficus. SI10G. Verisimile cum aliis intercedendo gases inter SO2 (CC PPM), H2 (II%), Ch4 (CC PPM), CO2 (II%), H2S (CC PPM). Et NH3 (CC PPM). Unum potest causa est No2. Electrophilic natura est Gas22,68. Cum adsorbed super superficiem Graphene, reduces current effusio electrons in ratio. A comparationis responsionis tempus data est BS-NGF sensorem cum antea published sensoriis est in mensa s [ Et mechanism ad reactivating NGF sensoriis per UV Plasma, O3 Plasma vel scelerisque (50-150 ° C) curatio patere exemplaria est permanens, idealiter sequitur exsecutionem embedded Systems69.
Per CVD processus, Graphene incrementum occurs utrinque de catalyst subiecto. Tamen, BS-Graphene solet eiectus per translationem process41. In hoc studium, ut demonstrabo, quod summus qualitas NGF incrementum et polymer, liberum NGF transitus potest effectum in utrinque de catalyst auxilium. BS-NGF est tenuior (~ LXXX m), quam FS-NGF (~ C C m), et haec differentia explicatur per hoc quod Bs-ni non directe exponitur ad praecursorem Gas, non est directe exponitur ad praecursorem Gas, non directe patere ad praecursor Gas, non est directe exponitur ad praecursorem Gas, non est directe exponitur ad praecursorem Gas, non est directe exponitur ad praecursorem Gas, non directe exponitur ad praecursorem Gas, non est directe exponitur in praecursor Gas. Nos quoque inventus est asperitas niar subiecti influxibus asperitas in NGF. Haec results indicant quod crevit Planar Ps-NGF potest esse sicut praecursoris materia pro Graphane (per exfoliation Method70) vel ut PROMMUTATIO alveo in solis cells15,16. In Contra, BS, NGF erit usus ad Gas deprehendatur (Fig. SI9) et fortasse pro industria repono Systems71,72 ubi eius superficiem asperitas erit utilis.
Considerans est supra, utile est utile ad current opus cum antea published Graphite films crevit per CVD et usura nickel ffoyle. Sicut potest videri in Tabula II, quod superior pressuras usi breviabuntur reactionem tempus (incrementum scaena) etiam ad relative humilis temperaturis (in range de 850-1300 ° C). Nos quoque effectum maior incrementum quam solito, significans potentiale ad expansionem. Sunt alii factores ad considerandum, quidam de quibus non includitur in mensa.
Duplex postesided altus-qualitas NGF erat crevit in Nickel ffoyle per Catalytic CVD. Per eliminating traditional Polymer Substratum (ut qui in CVD Graphene) nos consequi munda et defectus-liberum infectum translationem ngf (crevit in tergo et fronte de nickel fflea) ad varietate processus-discrimine. Notabiliter, NGF includit FLG et MLG regiones (typically 0.1% ad III% per C μm2), quae sunt structuram bene integrated in densior film. Planar prem ostendit quod haec regiones componuntur ex acervos duorum ad tres graphite / Graphene particulas (crystallis et layers, respective), quidam de quibus a mismatch de 10-20 °. Et FLG et MLG regiones sunt reus est diaphanum et de fs-ngf ad visibilis lux. Ut a tergo rudentis, possunt ferri parallela ad frontem laminas et, ut ostensum est, potest habere ad munus propositum (exempli gratia enim Gas deprehendatur). Haec studia valde utilis reducendo vastum et costs in industriae scale CVD processus.
In generali, in mediocris crassitudine CVD NGF mendacium inter (low- et multi-layer) Graphene et industriae (micrometer) graphite laminas. In range de sua interesting possessiones, combined cum simplex modum nos developed pro eorum productio et oneraria nave, facit haec films praecipue idoneam ad applications requiring ad munus in Graphite productio processus currently usus.
A XXV-μm-densissima nickel ffoyle (99.5% puritatem, Goodfellow) erat installed in commercial CVD Reactor (Aixtron IV-inch BMPRO). Systema purgatum cum Argon et evacuat ad basis pressura de 10-3 mbar. Deinde nickel ffoyle positus. In AR / H2 (post Pre-annales ni ffoyle pro V min, in ffoyle erat expositae ad pressionem de D mbar ad CM ° c. C cm3 per fluxus ad Temperature CM ° C ° C. Details in Description alii.
Superficies Insecta de sample visualized per Sem per Zeiss Merlini microscope (I KV, L P PA). Et sample superficiem asperitas et NGF crassitudine sunt metiri usura AFM (dimensionem Icon Spm, Bruker). Tem et saed mensurae sunt ferri ex usura an fei Titan 80-300 cubed microscopium instructa cum princeps claritas Field emission gun (CCC kv), an fei aberrationem correctorem et ceos lens sphaericam aberrarent corrector Triticum resolution 0.09 NM. NGF Exempla translata carbonis Lacy iactaret cups grids enim plana videtur imaging et saed structuram analysis. Sicut maxime de sample flocs suspendantur in poris sustentandi membrana. Translatum NGF exempla sunt resolvitur xrd. X-Ray diffraction Patterns adeptus usura a pulveris diffractoreter (Brucker, D2 Phase Shifter cum CU Kα Source, 1.5418 å et Lynxeye Detector) usura a CUCENTUM III mm.
Pluribus raman punctum mensuras sunt memoriae usura an integrationem confocal microscopium (Alpha CCC ra, witec). A DXXXII NM Laser cum Low excitation Power (XXV%) solebat vitare thermally adductus effectus. X-Ray Photoelectron Spectroscopy (xps) in a Kratos axis ultra spectrometer super a Sample area CCC × DCC μm2 usura monochromatic al Kα radiation of CL W. 1486.6 EV, respective. NGF Exempla translata onto Sio2 sunt Conscidisti in frusta (III × X mm2 se) usura a pls6mw (1.06 μm) Yterm contactus (L μm in W. microscope. Electrical onerariam et praetorium effectus experimenta sunt ferri ex his samples ad CCC k et magnetica agro variation of ± IX tesla in physica proprietatibus mensurae ratio (ppms EVERCOOLOL, II, Quantum Design, USA). Transmitted UV-Vis spectris sunt memoriae usura a Lambda CML UV UV-Vis spectrophotometer in 350-800 NM NM NGF range transtulit ad quartz subiecta et quartz reference samples.
Et chemical resistentia sensorem (Interdigited Electrode chip) wired ad consuetudinem typis circuitu tabula LXXIII et resistentia extrahitur transiendo. Et typis circuitu tabula in qua machinas sita est coniuncta ad contactus terminales et positus intra Gas sensu aethereum LXXIV. Religioni mensurae sunt in voltage of I v cum continuae a purgatione ad Voltage of I V cum igitur purgare iterum. Et aethereum erat initio purgandum purgatione cum NITROGENIUM ad CC CM3 ad I hora ut remotionem omnium alia analytus praesens in cubiculum, inter humorem. Et singula analystus erant tunc tardius dimisit in cubiculum in eodem fluunt rate of CC CM3 per claudendo N2 cylindri.
A recognitum version of hujus articulus editis et potest accessed per nexum in vertice in articulum.
Inagaki, M. et Kang, F. Nocte Diei Carbon Materials et Engineering: Tractatus. Secundo editio edidit. MMXIV. DXLII.
Pearson, Ho Handbook De Carbon, Graphite, Diamond et Fullerenes: Properties, Processing et Applications. Primam edited est edidit. MCMXCIV, New Jersey.
Tsai, W. et al. Magna Area Multilayer Graphene / Graphite films ut transparent tenues buy electrodes. Application. Physicis. Wright. XCV (XII), (CXXIII) CXV (MMIX).
Balandin aa scelerisque proprietatibus Graphene et Nanostructured ipsum. Nat. Matt. X (VIII), 569-581 (MMXI).
Cheng ky, brunneis PW et Cahill DG scelerisque conductivity of Graphite films crevit in ni (CXI) per humilis-temperatus eget vapor depositione. adverbium. Matt. Interface III, XVI (MMXVI).
Hesjedal, T. continua incrementum de Graphene films per eget vapor depositione. Application. Physicis. Wright. XCVIII (XIII), (CXXXIII) CVI (MMXI).
Post tempus: Aug-23-2024