ຂອບໃຈທີ່ທ່ານເຂົ້າມາຢ້ຽມຊົມ Nature.com. ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບເວີຊັນທີ່ທ່ານກຳລັງໃຊ້ຢູ່ນັ້ນຮອງຮັບ CSS ໄດ້ຈຳກັດ. ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນດີທີ່ສຸດ, ພວກເຮົາແນະນຳໃຫ້ທ່ານໃຊ້ໂປຣແກຣມທ່ອງເວັບເວີຊັນໃໝ່ກວ່າ (ຫຼື ປິດໂໝດຄວາມເຂົ້າກັນໄດ້ໃນ Internet Explorer). ໃນລະຫວ່າງນີ້, ເພື່ອຮັບປະກັນການຮອງຮັບຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ພວກເຮົາກຳລັງສະແດງເວັບໄຊໂດຍບໍ່ມີຮູບແບບ ຫຼື JavaScript.
ຟິມແກຣໄຟທ໌ຂະໜາດນາໂນ (NGFs) ແມ່ນວັດສະດຸນາໂນທີ່ແຂງແຮງທີ່ສາມາດຜະລິດໄດ້ໂດຍການວາງອາຍເຄມີແບບກາຕາລິດ, ແຕ່ຍັງມີຄຳຖາມກ່ຽວກັບຄວາມສະດວກໃນການໂອນຍ້າຍ ແລະ ຮູບຮ່າງຂອງພື້ນຜິວມີຜົນກະທົບຕໍ່ການນຳໃຊ້ຂອງມັນແນວໃດໃນອຸປະກອນລຸ້ນຕໍ່ໄປ. ໃນທີ່ນີ້ພວກເຮົາລາຍງານການເຕີບໂຕຂອງ NGF ທັງສອງດ້ານຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນຫຼາຍຜລຶກ (ພື້ນທີ່ 55 ຊມ2, ຄວາມໜາປະມານ 100 nm) ແລະ ການໂອນຍ້າຍທີ່ບໍ່ມີໂພລີເມີ (ດ້ານໜ້າ ແລະ ດ້ານຫຼັງ, ພື້ນທີ່ສູງເຖິງ 6 ຊມ2). ເນື່ອງຈາກຮູບຮ່າງຂອງແຜ່ນຟອຍກາຕາລິດ, ຟິມຄາບອນສອງແຜ່ນແຕກຕ່າງກັນໃນຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ ແລະ ລັກສະນະອື່ນໆ (ເຊັ່ນ: ຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວ). ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ NGFs ທີ່ມີດ້ານຫຼັງຫຍາບກວ່າແມ່ນເໝາະສົມກັບການກວດຈັບ NO2, ໃນຂະນະທີ່ NGFs ທີ່ລຽບກວ່າ ແລະ ນຳໄຟຟ້າໄດ້ຫຼາຍກວ່າຢູ່ດ້ານໜ້າ (2000 S/cm2, ຄວາມຕ້ານທານຂອງແຜ່ນ - 50 ohms/m2) ສາມາດເປັນຕົວນຳໄຟຟ້າທີ່ໃຊ້ງານໄດ້. ຊ່ອງທາງ ຫຼື ເອເລັກໂຕຣດຂອງເຊວແສງຕາເວັນ (ເນື່ອງຈາກມັນສົ່ງແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ 62%). ໂດຍລວມແລ້ວ, ຂະບວນການເຕີບໂຕ ແລະ ການຂົນສົ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ອາດຈະຊ່ວຍໃຫ້ NGF ເປັນວັດສະດຸຄາບອນທາງເລືອກສຳລັບການນຳໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ຟິມແກຣໄຟນ ແລະ ແກຣໄຟນໜາໄມຄຣອນບໍ່ເໝາະສົມ.
ກຣາໄຟທ໌ເປັນວັດສະດຸອຸດສາຫະກຳທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງ. ໂດຍສະເພາະ, ກຣາໄຟທ໌ມີຄຸນສົມບັດຂອງຄວາມໜາແໜ້ນຂອງມວນສານທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕ່ຳ ແລະ ມີຄວາມສາມາດໃນການນຳຄວາມຮ້ອນ ແລະ ໄຟຟ້າໃນລະນາບສູງ, ແລະ ມີຄວາມໝັ້ນຄົງຫຼາຍໃນສະພາບແວດລ້ອມຄວາມຮ້ອນ ແລະ ເຄມີທີ່ຮຸນແຮງ1,2. ກຣາໄຟທ໌ເກັດເປັນວັດສະດຸເລີ່ມຕົ້ນທີ່ມີຊື່ສຽງສຳລັບການຄົ້ນຄວ້າກຣາໄຟທ໌3. ເມື່ອປຸງແຕ່ງເປັນຟິມບາງໆ, ມັນສາມາດນຳໃຊ້ໄດ້ໃນການນຳໃຊ້ທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ລວມທັງຕົວລະບາຍຄວາມຮ້ອນສຳລັບອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກເຊັ່ນ: ໂທລະສັບສະຫຼາດ4,5,6,7, ເປັນວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນເຊັນເຊີ8,9,10 ແລະ ສຳລັບການປ້ອງກັນການລົບກວນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ11.12 ແລະ ຟິມສຳລັບການພິມດ້ວຍຫີນໃນແສງອັນຕຣາໄວໂອເລັດທີ່ຮຸນແຮງ13,14, ຊ່ອງທາງນຳໄຟຟ້າໃນແຜງແສງອາທິດ15,16. ສຳລັບການນຳໃຊ້ທັງໝົດເຫຼົ່ານີ້, ມັນຈະເປັນປະໂຫຍດທີ່ສຳຄັນຖ້າພື້ນທີ່ຂະໜາດໃຫຍ່ຂອງຟິມກຣາໄຟທ໌ (NGFs) ທີ່ມີຄວາມໜາທີ່ຄວບຄຸມໃນລະດັບນາໂນ <100 nm ສາມາດຜະລິດ ແລະ ຂົນສົ່ງໄດ້ງ່າຍ.
ຟິມກຣາໄຟທ໌ຖືກຜະລິດໂດຍວິທີການຕ່າງໆ. ໃນກໍລະນີໜຶ່ງ, ການຝັງ ແລະ ການຂະຫຍາຍ ຕາມດ້ວຍການຂັດຜິວໄດ້ຖືກນຳໃຊ້ເພື່ອຜະລິດເກັດກຣາໄຟທ໌10,11,17. ເກັດຕ້ອງໄດ້ຮັບການປຸງແຕ່ງຕື່ມອີກເປັນຟິມທີ່ມີຄວາມໜາທີ່ຕ້ອງການ, ແລະ ມັນມັກຈະໃຊ້ເວລາຫຼາຍມື້ເພື່ອຜະລິດແຜ່ນກຣາໄຟທ໌ທີ່ໜາແໜ້ນ. ວິທີການອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນການເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍສານຕັ້ງຕົ້ນແຂງທີ່ສາມາດເຮັດດ້ວຍກຣາໄຟທ໌ໄດ້. ໃນອຸດສາຫະກຳ, ແຜ່ນໂພລີເມີຖືກເຮັດໃຫ້ເປັນຄາບອນ (ທີ່ 1000–1500 °C) ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນຖືກເຮັດໃຫ້ເປັນກຣາໄຟທ໌ (ທີ່ 2800–3200 °C) ເພື່ອສ້າງວັດສະດຸຊັ້ນທີ່ມີໂຄງສ້າງດີ. ເຖິງແມ່ນວ່າຄຸນນະພາບຂອງຟິມເຫຼົ່ານີ້ສູງ, ແຕ່ການໃຊ້ພະລັງງານແມ່ນສຳຄັນ1,18,19 ແລະຄວາມໜາຂັ້ນຕ່ຳແມ່ນຈຳກັດຢູ່ທີ່ສອງສາມໄມຄຣອນ1,18,19,20.
ການວາງໄອສານເຄມີດ້ວຍກາຕາລີຕິກ (CVD) ເປັນວິທີການທີ່ຮູ້ຈັກກັນດີໃນການຜະລິດຟິມແກຣໄຟດ໌ graphene ແລະ ultrathin (<10 nm) ທີ່ມີຄຸນນະພາບໂຄງສ້າງສູງ ແລະ ລາຄາທີ່ສົມເຫດສົມຜົນ21,22,23,24,25,26,27. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ເມື່ອປຽບທຽບກັບການເຕີບໂຕຂອງຟິມແກຣໄຟດ໌ graphene ແລະ ultrathin28, ການເຕີບໂຕໃນພື້ນທີ່ຂະໜາດໃຫຍ່ ແລະ/ຫຼື ການນຳໃຊ້ NGF ໂດຍໃຊ້ CVD ແມ່ນຍິ່ງຖືກສຳຫຼວດໜ້ອຍລົງ11,13,29,30,31,32,33.
ຟິມກຣາຟີນ ແລະ ແກຣໄຟດ໌ທີ່ປູກໃນ CVD ມັກຈະຕ້ອງໄດ້ໂອນໄປໃສ່ຊັ້ນຮອງທີ່ເຮັດວຽກໄດ້34. ການໂອນຟິມບາງໆເຫຼົ່ານີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບສອງວິທີຫຼັກ35: (1) ການໂອນທີ່ບໍ່ແມ່ນການກັດ36,37 ແລະ (2) ການໂອນສານເຄມີປຽກທີ່ອີງໃສ່ການກັດ (ຊັ້ນຮອງທີ່ຮອງຮັບ)14,34,38. ແຕ່ລະວິທີມີຂໍ້ດີ ແລະ ຂໍ້ເສຍບາງຢ່າງ ແລະ ຕ້ອງໄດ້ເລືອກໂດຍອີງຕາມການນຳໃຊ້ທີ່ຕັ້ງໃຈໄວ້, ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ຢູ່ບ່ອນອື່ນ35,39. ສຳລັບຟິມກຣາຟີນ/ແກຣໄຟດ໌ທີ່ປູກຢູ່ເທິງຊັ້ນຮອງທີ່ໃຊ້ເປັນຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ, ການໂອນຜ່ານຂະບວນການເຄມີປຽກ (ເຊິ່ງໂພລີເມທິລເມທາຄຣິເລດ (PMMA) ເປັນຊັ້ນຮອງຮັບທີ່ໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດ) ຍັງຄົງເປັນທາງເລືອກທຳອິດ13,30,34,38,40,41,42. ທ່ານ ແລະ ຄະນະ. ມີການກ່າວເຖິງວ່າບໍ່ມີໂພລີເມີໃດຖືກນຳໃຊ້ສຳລັບການໂອນ NGF (ຂະໜາດຕົວຢ່າງປະມານ 4 ຊມ2)25,43, ແຕ່ບໍ່ມີລາຍລະອຽດໃດໆກ່ຽວກັບຄວາມໝັ້ນຄົງຂອງຕົວຢ່າງ ແລະ/ຫຼື ການຈັດການໃນລະຫວ່າງການໂອນ; ຂະບວນການເຄມີປຽກໂດຍໃຊ້ໂພລີເມີປະກອບດ້ວຍຫຼາຍຂັ້ນຕອນ, ລວມທັງການນຳໃຊ້ ແລະ ການກຳຈັດຊັ້ນໂພລີເມີທີ່ເສຍສະລະຕໍ່ມາ30,38,40,41,42. ຂະບວນການນີ້ມີຂໍ້ເສຍ: ຕົວຢ່າງ, ສານຕົກຄ້າງໂພລີເມີສາມາດປ່ຽນແປງຄຸນສົມບັດຂອງຟິມທີ່ປູກ38. ການປຸງແຕ່ງເພີ່ມເຕີມສາມາດກຳຈັດໂພລີເມີທີ່ເຫຼືອ, ແຕ່ຂັ້ນຕອນເພີ່ມເຕີມເຫຼົ່ານີ້ເພີ່ມຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ ແລະ ເວລາຂອງການຜະລິດຟິມ38,40. ໃນລະຫວ່າງການເຕີບໂຕຂອງ CVD, ຊັ້ນຂອງກຣາຟີນບໍ່ພຽງແຕ່ຖືກວາງໄວ້ຢູ່ດ້ານໜ້າຂອງຟອຍເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ (ດ້ານທີ່ຫັນໜ້າໄປຫາກະແສໄອນ້ຳ), ແຕ່ຍັງຢູ່ດ້ານຫຼັງຂອງມັນອີກດ້ວຍ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ອັນສຸດທ້າຍນີ້ຖືກຖືວ່າເປັນຜະລິດຕະພັນເສດເຫຼືອ ແລະ ສາມາດກຳຈັດອອກໄດ້ໄວໂດຍພລາສມາອ່ອນ38,41. ການຣີໄຊເຄີນຟິມນີ້ສາມາດຊ່ວຍເພີ່ມຜົນຜະລິດໄດ້ສູງສຸດ, ເຖິງແມ່ນວ່າມັນຈະມີຄຸນນະພາບຕ່ຳກວ່າຟິມຄາບອນໜ້າກໍຕາມ.
ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາລາຍງານການກະກຽມການເຕີບໂຕສອງໜ້າຂອງ NGF ໃນລະດັບແຜ່ນເວເຟີທີ່ມີຄຸນນະພາບໂຄງສ້າງສູງໃນແຜ່ນຟອຍນິກເກີນ polycrystalline ໂດຍ CVD. ມັນໄດ້ຖືກປະເມີນວ່າຄວາມຫຍາບຂອງໜ້າດ້ານໜ້າ ແລະ ດ້ານຫຼັງຂອງແຜ່ນຟອຍມີຜົນກະທົບຕໍ່ຮູບຮ່າງ ແລະ ໂຄງສ້າງຂອງ NGF ແນວໃດ. ພວກເຮົາຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການໂອນ NGF ຈາກທັງສອງດ້ານຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນທີ່ບໍ່ມີໂພລີເມີທີ່ມີປະສິດທິພາບດ້ານຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ ແລະ ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມຈາກທັງສອງດ້ານຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນໄປສູ່ຊັ້ນວາງຫຼາຍໜ້າທີ່ ແລະ ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຟິມດ້ານໜ້າ ແລະ ດ້ານຫຼັງເໝາະສົມກັບການນຳໃຊ້ຕ່າງໆແນວໃດ.
ພາກຕໍ່ໄປນີ້ຈະສົນທະນາກ່ຽວກັບຄວາມໜາຂອງຟິມແກຣໄຟທີ່ແຕກຕ່າງກັນໂດຍອີງຕາມຈຳນວນຊັ້ນກຣາຟີນທີ່ວາງຊ້ອນກັນ: (i) ກຣາຟີນຊັ້ນດຽວ (SLG, 1 ຊັ້ນ), (ii) ກຣາຟີນຊັ້ນໜ້ອຍ (FLG, < 10 ຊັ້ນ), (iii) ກຣາຟີນຫຼາຍຊັ້ນ (MLG, 10-30 ຊັ້ນ) ແລະ (iv) NGF (~300 ຊັ້ນ). ອັນສຸດທ້າຍແມ່ນຄວາມໜາທີ່ພົບເລື້ອຍທີ່ສຸດທີ່ສະແດງເປັນເປີເຊັນຂອງພື້ນທີ່ (ປະມານ 97% ຂອງພື້ນທີ່ຕໍ່ 100 µm2)30. ນັ້ນແມ່ນເຫດຜົນທີ່ຟິມທັງໝົດຖືກເອີ້ນວ່າ NGF.
ແຜ່ນຟິມນິກເກີນຫຼາຍຜລຶກທີ່ໃຊ້ສຳລັບການສັງເຄາະຟິມກຣາຟີນ ແລະ ກຣາໄຟມີໂຄງສ້າງທີ່ແຕກຕ່າງກັນເປັນຜົນມາຈາກການຜະລິດ ແລະ ການປຸງແຕ່ງຕໍ່ມາ. ບໍ່ດົນມານີ້ພວກເຮົາໄດ້ລາຍງານການສຶກສາເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບຂະບວນການເຕີບໂຕຂອງ NGF30. ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າພາລາມິເຕີຂະບວນການເຊັ່ນ: ເວລາການອຸ່ນ ແລະ ຄວາມກົດດັນຂອງຫ້ອງໃນລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນການເຕີບໂຕມີບົດບາດສຳຄັນໃນການໄດ້ຮັບ NGF ທີ່ມີຄວາມໜາເທົ່າກັນ. ໃນທີ່ນີ້, ພວກເຮົາໄດ້ສືບສວນການເຕີບໂຕຂອງ NGF ຕື່ມອີກໃນໜ້າຂັດເງົາ (FS) ແລະ ໜ້າດ້ານຫຼັງທີ່ບໍ່ໄດ້ຂັດເງົາ (BS) ຂອງແຜ່ນຟິມນິກເກີນ (ຮູບທີ 1a). ຕົວຢ່າງສາມປະເພດຄື FS ແລະ BS ໄດ້ຖືກກວດສອບ, ເຊິ່ງລະບຸໄວ້ໃນຕາຕະລາງທີ 1. ເມື່ອກວດກາດ້ວຍສາຍຕາ, ການເຕີບໂຕເທົ່າກັນຂອງ NGF ທັງສອງດ້ານຂອງແຜ່ນຟິມນິກເກີນ (NiAG) ສາມາດເຫັນໄດ້ໂດຍການປ່ຽນແປງສີຂອງຊັ້ນໃຕ້ດິນ Ni ສ່ວນໃຫຍ່ຈາກສີເທົາເງິນໂລຫະທີ່ມີລັກສະນະເປັນສີເທົາດ້ານ (ຮູບທີ 1a); ການວັດແທກດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດໄດ້ຮັບການຢືນຢັນ (ຮູບທີ 1b, c). ສະເປກຕຣຳ Raman ທົ່ວໄປຂອງ FS-NGF ທີ່ສັງເກດເຫັນໃນພາກພື້ນທີ່ສະຫວ່າງ ແລະ ສະແດງໂດຍລູກສອນສີແດງ, ສີຟ້າ ແລະ ສີສົ້ມໃນຮູບທີ 1b ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 1c. ຈຸດສູງສຸດ Raman ທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງ graphite G (1683 cm−1) ແລະ 2D (2696 cm−1) ຢືນຢັນການເຕີບໂຕຂອງ NGF ທີ່ມີຄວາມເປັນຜລຶກສູງ (ຮູບທີ 1c, ຕາຕະລາງ SI1). ຕະຫຼອດທັງຟິມ, ມີການສັງເກດເຫັນຄວາມໂດດເດັ່ນຂອງສະເປກຕຣຳ Raman ທີ່ມີອັດຕາສ່ວນຄວາມເຂັ້ມ (I2D/IG) ~0.3, ໃນຂະນະທີ່ສະເປກຕຣຳ Raman ທີ່ມີ I2D/IG = 0.8 ບໍ່ຄ່ອຍພົບເຫັນ. ການບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດທີ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງ (D = 1350 cm-1) ໃນຟິມທັງໝົດຊີ້ບອກເຖິງຄຸນນະພາບສູງຂອງການເຕີບໂຕຂອງ NGF. ຜົນໄດ້ຮັບ Raman ທີ່ຄ້າຍຄືກັນນີ້ໄດ້ຮັບໃນຕົວຢ່າງ BS-NGF (ຮູບ SI1 a ແລະ b, ຕາຕະລາງ SI1).
ການປຽບທຽບ NiAG FS- ແລະ BS-NGF: (ກ) ຮູບຖ່າຍຂອງຕົວຢ່າງ NGF ທົ່ວໄປ (NiAG) ທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນການເຕີບໂຕຂອງ NGF ໃນລະດັບ wafer (55 cm2) ແລະຕົວຢ່າງຟອຍ BS- ແລະ FS-Ni ທີ່ໄດ້ຮັບ, (ຂ) ຮູບພາບ FS-NGF/ Ni ທີ່ໄດ້ມາຈາກກ້ອງຈຸລະທັດ, (ຄ) ສະເປກຕຣຳ Raman ທົ່ວໄປທີ່ບັນທຶກໄວ້ໃນຕຳແໜ່ງທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນແຜງ b, (ງ, ສ) ຮູບພາບ SEM ທີ່ການຂະຫຍາຍທີ່ແຕກຕ່າງກັນໃນ FS-NGF/Ni, (ຈ, ຊ) ຮູບພາບ SEM ທີ່ການຂະຫຍາຍທີ່ແຕກຕ່າງກັນ ຊຸດ BS -NGF/Ni. ລູກສອນສີຟ້າຊີ້ບອກເຖິງພາກພື້ນ FLG, ລູກສອນສີສົ້ມຊີ້ບອກເຖິງພາກພື້ນ MLG (ໃກ້ກັບພາກພື້ນ FLG), ລູກສອນສີແດງຊີ້ບອກເຖິງພາກພື້ນ NGF, ແລະລູກສອນສີມ່ວງແດງຊີ້ບອກເຖິງຮອຍພັບ.
ເນື່ອງຈາກການເຕີບໂຕແມ່ນຂຶ້ນກັບຄວາມໜາຂອງຊັ້ນຮອງພື້ນຖານເບື້ອງຕົ້ນ, ຂະໜາດຂອງຜລຶກ, ທິດທາງ, ແລະຂອບເຂດຂອງເມັດພືດ, ການບັນລຸການຄວບຄຸມຄວາມໜາຂອງ NGF ທີ່ສົມເຫດສົມຜົນໃນພື້ນທີ່ຂະໜາດໃຫຍ່ຍັງຄົງເປັນສິ່ງທ້າທາຍ20,34,44. ການສຶກສານີ້ໄດ້ນຳໃຊ້ເນື້ອຫາທີ່ພວກເຮົາໄດ້ເຜີຍແຜ່ກ່ອນໜ້ານີ້30. ຂະບວນການນີ້ຜະລິດພື້ນທີ່ສະຫວ່າງ 0.1 ຫາ 3% ຕໍ່ 100 µm230. ໃນພາກຕໍ່ໄປນີ້, ພວກເຮົານຳສະເໜີຜົນໄດ້ຮັບສຳລັບທັງສອງປະເພດຂອງພື້ນທີ່. ຮູບພາບ SEM ກຳລັງຂະຫຍາຍສູງສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີພື້ນທີ່ກົງກັນຂ້າມທີ່ສົດໃສຫຼາຍແຫ່ງຢູ່ທັງສອງດ້ານ (ຮູບທີ 1f,g), ຊີ້ບອກເຖິງການມີຢູ່ຂອງພາກພື້ນ FLG ແລະ MLG30,45. ສິ່ງນີ້ຍັງໄດ້ຮັບການຢືນຢັນໂດຍການກະແຈກກະຈາຍ Raman (ຮູບທີ 1c) ແລະຜົນໄດ້ຮັບ TEM (ໄດ້ປຶກສາຫາລືໃນພາຍຫຼັງໃນພາກ “FS-NGF: ໂຄງສ້າງ ແລະ ຄຸນສົມບັດ”). ພາກພື້ນ FLG ແລະ MLG ທີ່ສັງເກດເຫັນຢູ່ໃນຕົວຢ່າງ FS- ແລະ BS-NGF/Ni (NGF ດ້ານໜ້າ ແລະ ດ້ານຫຼັງທີ່ປູກຢູ່ໃນ Ni) ອາດຈະໄດ້ປູກຢູ່ໃນເມັດ Ni(111) ຂະໜາດໃຫຍ່ທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນລະຫວ່າງການອົບແຫ້ງກ່ອນການອົບແຫ້ງ22,30,45. ຮອຍພັບໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນຢູ່ທັງສອງດ້ານ (ຮູບທີ 1b, ໝາຍດ້ວຍລູກສອນສີມ່ວງ). ຮອຍພັບເຫຼົ່ານີ້ມັກພົບເຫັນຢູ່ໃນຟິມ graphene ແລະ graphite ທີ່ປູກໂດຍ CVD ເນື່ອງຈາກຄວາມແຕກຕ່າງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນສຳປະສິດຂອງການຂະຫຍາຍຕົວທາງຄວາມຮ້ອນລະຫວ່າງ graphite ແລະ substrate nickel 30,38.
ຮູບພາບ AFM ຢືນຢັນວ່າຕົວຢ່າງ FS-NGF ແມ່ນຮາບກວ່າຕົວຢ່າງ BS-NGF (ຮູບ SI1) (ຮູບ SI2). ຄ່າຄວາມຫຍາບຂອງຮາກສະເລ່ຍ (RMS) ຂອງ FS-NGF/Ni (ຮູບ SI2c) ແລະ BS-NGF/Ni (ຮູບ SI2d) ແມ່ນ 82 ແລະ 200 nm, ຕາມລຳດັບ (ວັດແທກໃນພື້ນທີ່ 20 × 20 μm2). ຄວາມຫຍາບທີ່ສູງຂຶ້ນສາມາດເຂົ້າໃຈໄດ້ໂດຍອີງໃສ່ການວິເຄາະພື້ນຜິວຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນ (NiAR) ໃນສະພາບທີ່ໄດ້ຮັບ (ຮູບ SI3). ຮູບພາບ SEM ຂອງ FS ແລະ BS-NiAR ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ SI3a–d, ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບຮ່າງພື້ນຜິວທີ່ແຕກຕ່າງກັນ: ແຜ່ນຟອຍ FS-Ni ທີ່ຂັດເງົາມີອະນຸພາກຮູບຊົງກົມຂະໜາດນາໂນ ແລະ ໄມຄຣອນ, ໃນຂະນະທີ່ແຜ່ນຟອຍ BS-Ni ທີ່ບໍ່ໄດ້ຂັດເງົາສະແດງໃຫ້ເຫັນຂັ້ນໄດການຜະລິດ. ເປັນອະນຸພາກທີ່ມີຄວາມແຂງແຮງສູງ. ແລະ ຫຼຸດລົງ. ຮູບພາບຄວາມລະອຽດຕ່ຳ ແລະ ສູງຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນທີ່ຜ່ານການອົບແຫ້ງ (NiA) ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ SI3e–h. ໃນຕົວເລກເຫຼົ່ານີ້, ພວກເຮົາສາມາດສັງເກດເຫັນການມີຢູ່ຂອງອະນຸພາກນິກເກີນຂະໜາດໄມຄຣອນຫຼາຍອັນຢູ່ທັງສອງດ້ານຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນ (ຮູບ SI3e–h). ເມັດຂະໜາດໃຫຍ່ອາດຈະມີທິດທາງໜ້າດິນ Ni(111), ດັ່ງທີ່ໄດ້ລາຍງານມາກ່ອນ30,46. ມີຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ສຳຄັນໃນຮູບຮ່າງຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນລະຫວ່າງ FS-NiA ແລະ BS-NiA. ຄວາມຫຍາບທີ່ສູງຂຶ້ນຂອງ BS-NGF/Ni ແມ່ນຍ້ອນໜ້າດິນທີ່ບໍ່ໄດ້ຂັດເງົາຂອງ BS-NiAR, ເຊິ່ງໜ້າດິນຍັງຄົງຫຍາບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍເຖິງແມ່ນວ່າຫຼັງຈາກການອົບແລ້ວ (ຮູບ SI3). ລັກສະນະໜ້າດິນປະເພດນີ້ກ່ອນຂະບວນການເຕີບໂຕຊ່ວຍໃຫ້ສາມາດຄວບຄຸມຄວາມຫຍາບຂອງຟິມກຣາຟີນ ແລະ ກຣາໄຟໄດ້. ຄວນສັງເກດວ່າຊັ້ນຮອງພື້ນເດີມໄດ້ຜ່ານການຈັດລຽງເມັດພືດຄືນໃໝ່ໃນລະຫວ່າງການເຕີບໂຕຂອງກຣາຟີນ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຂະໜາດເມັດພືດຫຼຸດລົງເລັກນ້ອຍ ແລະ ເພີ່ມຄວາມຫຍາບຂອງໜ້າດິນຂອງຊັ້ນຮອງພື້ນເມື່ອທຽບກັບແຜ່ນຟອຍ ແລະ ຟິມເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ22 ທີ່ຖືກອົບແລ້ວ.
ການປັບແຕ່ງຄວາມຫຍາບຂອງໜ້າຜິວຂອງຊັ້ນຮອງພື້ນຢ່າງລະອຽດ, ເວລາໃນການອົບແຫ້ງ (ຂະໜາດເມັດ)30,47 ແລະ ການຄວບຄຸມການປ່ອຍ43 ຈະຊ່ວຍຫຼຸດຜ່ອນຄວາມສະໝໍ່າສະເໝີຂອງຄວາມໜາຂອງ NGF ໃນພາກພື້ນໃຫ້ຢູ່ໃນລະດັບ µm2 ແລະ/ຫຼື ແມ່ນແຕ່ nm2 (ເຊັ່ນ: ການປ່ຽນແປງຄວາມໜາຂອງສອງສາມ nanometers). ເພື່ອຄວບຄຸມຄວາມຫຍາບຂອງໜ້າຜິວຂອງຊັ້ນຮອງພື້ນ, ວິທີການຕ່າງໆເຊັ່ນ: ການຂັດເງົາດ້ວຍໄຟຟ້າຂອງແຜ່ນນິກເກີນທີ່ໄດ້ຮັບສາມາດພິຈາລະນາໄດ້48. ແຜ່ນນິກເກີນທີ່ໄດ້ຮັບການປິ່ນປົວກ່ອນແລ້ວສາມາດຖືກອົບແຫ້ງໃນອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ (< 900 °C)46 ແລະ ເວລາ (< 5 ນາທີ) ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການສ້າງເມັດ Ni(111) ຂະໜາດໃຫຍ່ (ເຊິ່ງເປັນປະໂຫຍດຕໍ່ການເຕີບໂຕຂອງ FLG).
ກຣາຟີນ SLG ແລະ FLG ບໍ່ສາມາດທົນທານຕໍ່ຄວາມຕຶງຜິວໜ້າຂອງກົດ ແລະ ນໍ້າໄດ້, ເຊິ່ງຕ້ອງການຊັ້ນຮອງຮັບກົນຈັກໃນລະຫວ່າງຂະບວນການໂອນສານເຄມີທີ່ປຽກຊຸ່ມ22,34,38. ກົງກັນຂ້າມກັບການໂອນສານເຄມີທີ່ປຽກຊຸ່ມຂອງກຣາຟີນຊັ້ນດຽວທີ່ຮອງຮັບດ້ວຍໂພລີເມີ38, ພວກເຮົາພົບວ່າທັງສອງດ້ານຂອງ NGF ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ແລ້ວສາມາດໂອນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີການຮອງຮັບໂພລີເມີ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2a (ເບິ່ງຮູບ SI4a ສຳລັບລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມ). ການໂອນ NGF ໄປຫາຊັ້ນຮອງທີ່ກຳນົດໃຫ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການແກະສະຫຼັກປຽກຂອງຟິມ Ni30.49 ທີ່ຢູ່ລຸ່ມ. ຕົວຢ່າງ NGF/Ni/NGF ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ແລ້ວໄດ້ຖືກວາງໄວ້ຄ້າງຄືນໃນ 15 mL ຂອງ HNO3 70% ທີ່ເຈືອຈາງດ້ວຍນໍ້າທີ່ບໍ່ມີໄອອອນ (DI) 600 mL. ຫຼັງຈາກຟອຍ Ni ລະລາຍໝົດແລ້ວ, FS-NGF ຍັງຄົງຮາບພຽງ ແລະ ລອຍຢູ່ເທິງໜ້າຜິວຂອງແຫຼວ, ຄືກັນກັບຕົວຢ່າງ NGF/Ni/NGF, ໃນຂະນະທີ່ BS-NGF ຖືກແຊ່ລົງໃນນໍ້າ (ຮູບທີ 2a,b). ຫຼັງຈາກນັ້ນ, NGF ທີ່ແຍກອອກມາໄດ້ຖືກຍ້າຍຈາກບີເກີໜຶ່ງທີ່ມີນ້ຳບໍລິສຸດທີ່ບໍ່ມີໄອອອນໄປຍັງບີເກີອີກອັນໜຶ່ງ ແລະ NGF ທີ່ແຍກອອກມາໄດ້ຖືກລ້າງໃຫ້ສະອາດ, ເຮັດຊ້ຳອີກສີ່ຫາຫົກເທື່ອຜ່ານຈານແກ້ວໂຄ້ງ. ສຸດທ້າຍ, FS-NGF ແລະ BS-NGF ໄດ້ຖືກວາງໄວ້ເທິງຊັ້ນວາງທີ່ຕ້ອງການ (ຮູບທີ 2c).
ຂະບວນການໂອນສານເຄມີປຽກທີ່ບໍ່ມີໂພລີເມີສຳລັບ NGF ທີ່ປູກໃນແຜ່ນຟອຍນິກເກີນ: (ກ) ແຜນວາດການໄຫຼຂອງຂະບວນການ (ເບິ່ງຮູບ SI4 ສຳລັບລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມ), (ຂ) ຮູບຖ່າຍດິຈິຕອລຂອງ NGF ທີ່ແຍກອອກມາຫຼັງຈາກການແກະສະຫຼັກ Ni (2 ຕົວຢ່າງ), (ຄ) ຕົວຢ່າງ FS – ແລະ BS-NGF ການໂອນໄປຫາຊັ້ນຮອງ SiO2/Si, (ງ) ການໂອນ FS-NGF ໄປຫາຊັ້ນຮອງໂພລີເມີທີ່ຂຸຍ, (ຈ) BS-NGF ຈາກຕົວຢ່າງດຽວກັນກັບແຜງ d (ແບ່ງອອກເປັນສອງສ່ວນ), ການໂອນໄປຫາເຈ້ຍ C ທີ່ຊຸບຄຳ ແລະ Nafion (ຊັ້ນຮອງໂປ່ງໃສທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນ, ຂອບທີ່ໝາຍດ້ວຍມຸມສີແດງ).
ໃຫ້ສັງເກດວ່າການໂອນ SLG ທີ່ປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ວິທີການໂອນສານເຄມີປຽກຕ້ອງໃຊ້ເວລາປະມວນຜົນທັງໝົດ 20–24 ຊົ່ວໂມງ 38. ດ້ວຍເຕັກນິກການໂອນທີ່ບໍ່ມີໂພລີເມີທີ່ສະແດງຢູ່ນີ້ (ຮູບ SI4a), ເວລາປະມວນຜົນການໂອນ NGF ໂດຍລວມຈະຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ (ປະມານ 15 ຊົ່ວໂມງ). ຂະບວນການປະກອບດ້ວຍ: (ຂັ້ນຕອນທີ 1) ກະກຽມນ້ຳຢາສະກັດ ແລະ ວາງຕົວຢ່າງລົງໃນນັ້ນ (~10 ນາທີ), ຈາກນັ້ນລໍຖ້າຄ້າງຄືນສຳລັບການສະກັດ Ni (~7200 ນາທີ), (ຂັ້ນຕອນທີ 2) ລ້າງອອກດ້ວຍນ້ຳທີ່ບໍ່ມີໄອອອນ (ຂັ້ນຕອນທີ - 3). ເກັບຮັກສາໄວ້ໃນນ້ຳທີ່ບໍ່ມີໄອອອນ ຫຼື ໂອນໄປຫາຊັ້ນຮອງພື້ນເປົ້າໝາຍ (20 ນາທີ). ນ້ຳທີ່ຕິດຢູ່ລະຫວ່າງ NGF ແລະ ເມທຣິກຂະໜາດໃຫຍ່ຈະຖືກກຳຈັດອອກໂດຍການກະທຳຂອງເສັ້ນເລືອດຝອຍ (ໂດຍໃຊ້ເຈ້ຍຊັບນ້ຳ)38, ຫຼັງຈາກນັ້ນຢອດນ້ຳທີ່ເຫຼືອຈະຖືກກຳຈັດອອກໂດຍການອົບແຫ້ງຕາມທຳມະຊາດ (ປະມານ 30 ນາທີ), ແລະ ສຸດທ້າຍຕົວຢ່າງຈະຖືກອົບແຫ້ງເປັນເວລາ 10 ນາທີ ໃນເຕົາອົບສູນຍາກາດ (10–1 mbar) ທີ່ອຸນຫະພູມ 50–90 °C (60 ນາທີ)38.
ກຣາໄຟຕ໌ເປັນທີ່ຮູ້ຈັກວ່າທົນທານຕໍ່ການມີນໍ້າ ແລະ ອາກາດໃນອຸນຫະພູມທີ່ຂ້ອນຂ້າງສູງ (≥ 200 °C)50,51,52. ພວກເຮົາໄດ້ທົດສອບຕົວຢ່າງໂດຍໃຊ້ Raman spectroscopy, SEM, ແລະ XRD ຫຼັງຈາກເກັບຮັກສາໄວ້ໃນນໍ້າທີ່ບໍ່ມີໄອອອນໃນອຸນຫະພູມຫ້ອງ ແລະ ໃນຂວດທີ່ປິດສະໜິດເປັນເວລາສອງສາມມື້ຫາໜຶ່ງປີ (ຮູບ SI4). ບໍ່ມີການເຊື່ອມໂຊມທີ່ສັງເກດເຫັນໄດ້. ຮູບທີ 2c ສະແດງໃຫ້ເຫັນ FS-NGF ແລະ BS-NGF ທີ່ຢືນຢູ່ຢ່າງອິດສະຫຼະໃນນໍ້າທີ່ບໍ່ມີໄອອອນ. ພວກເຮົາໄດ້ຈັບພວກມັນໄວ້ໃນຊັ້ນ SiO2 (300 nm)/Si, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ຕົ້ນຮູບທີ 2c. ນອກຈາກນັ້ນ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 2d,e, NGF ຕໍ່ເນື່ອງສາມາດໂອນໄປຫາຊັ້ນຕ່າງໆເຊັ່ນ: ໂພລີເມີ (ໂພລີອາໄມ Thermabright ຈາກ Nexolve ແລະ Nafion) ແລະ ເຈ້ຍຄາບອນເຄືອບທອງ. FS-NGF ທີ່ລອຍຢູ່ໄດ້ຖືກວາງໄວ້ໄດ້ງ່າຍໃນຊັ້ນເປົ້າໝາຍ (ຮູບທີ 2c, d). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຕົວຢ່າງ BS-NGF ທີ່ໃຫຍ່ກວ່າ 3 cm2 ແມ່ນຍາກທີ່ຈະຈັດການເມື່ອຈຸ່ມລົງໃນນໍ້າຢ່າງສົມບູນ. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ເມື່ອພວກມັນເລີ່ມກິ້ງໃນນໍ້າ, ເນື່ອງຈາກການຈັດການທີ່ບໍ່ລະມັດລະວັງ ບາງຄັ້ງພວກມັນຈະແຕກອອກເປັນສອງຫຼືສາມສ່ວນ (ຮູບທີ 2e). ໂດຍລວມແລ້ວ, ພວກເຮົາສາມາດບັນລຸການໂອນ PS- ແລະ BS-NGF (ການໂອນທີ່ບໍ່ມີຮອຍຕໍ່ຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໂດຍບໍ່ມີການເຕີບໂຕຂອງ NGF/Ni/NGF ທີ່ 6 ຊມ2) ໂດຍບໍ່ມີໂພລີເມີ ສຳລັບຕົວຢ່າງທີ່ມີພື້ນທີ່ສູງເຖິງ 6 ແລະ 3 ຊມ2 ຕາມລໍາດັບ. ຊິ້ນສ່ວນຂະໜາດໃຫຍ່ ຫຼື ຂະໜາດນ້ອຍທີ່ຍັງເຫຼືອສາມາດ (ເຫັນໄດ້ງ່າຍໃນສານລະລາຍກັດ ຫຼື ນໍ້າທີ່ບໍ່ມີໄອອອນ) ໃສ່ຊັ້ນຮອງທີ່ຕ້ອງການ (~1 ມມ2, ຮູບທີ SI4b, ເບິ່ງຕົວຢ່າງທີ່ໂອນໄປຫາຕາຂ່າຍທອງແດງ ເຊັ່ນດຽວກັບໃນ “FS-NGF: ໂຄງສ້າງ ແລະ ຄຸນສົມບັດ (ປຶກສາຫາລື) ພາຍໃຕ້ “ໂຄງສ້າງ ແລະ ຄຸນສົມບັດ”) ຫຼື ເກັບຮັກສາໄວ້ເພື່ອນໍາໃຊ້ໃນອະນາຄົດ (ຮູບທີ SI4). ໂດຍອີງໃສ່ເງື່ອນໄຂນີ້, ພວກເຮົາຄາດຄະເນວ່າ NGF ສາມາດຟື້ນຟູໄດ້ໃນຜົນຜະລິດສູງເຖິງ 98-99% (ຫຼັງຈາກການເຕີບໂຕສໍາລັບການໂອນ).
ຕົວຢ່າງການໂອນຍ້າຍທີ່ບໍ່ມີໂພລີເມີໄດ້ຖືກວິເຄາະຢ່າງລະອຽດ. ລັກສະນະຮູບຮ່າງພື້ນຜິວທີ່ໄດ້ຮັບຈາກ FS- ແລະ BS-NGF/SiO2/Si (ຮູບທີ 2c) ໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດແບບແສງ (OM) ແລະຮູບພາບ SEM (ຮູບທີ SI5 ແລະຮູບທີ 3) ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຕົວຢ່າງເຫຼົ່ານີ້ໄດ້ຖືກໂອນຍ້າຍໂດຍບໍ່ຕ້ອງໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດ. ຄວາມເສຍຫາຍທາງໂຄງສ້າງທີ່ເຫັນໄດ້ເຊັ່ນ: ຮອຍແຕກ, ຮູ, ຫຼືພື້ນທີ່ທີ່ບໍ່ໄດ້ມ້ວນ. ຮອຍພັບຂອງ NGF ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ (ຮູບທີ 3b, d, ໝາຍດ້ວຍລູກສອນສີມ່ວງ) ຍັງຄົງຢູ່ຫຼັງຈາກການໂອນຍ້າຍ. ທັງ FS- ແລະ BS-NGF ແມ່ນປະກອບດ້ວຍພາກພື້ນ FLG (ພາກພື້ນທີ່ສະຫວ່າງສະແດງດ້ວຍລູກສອນສີຟ້າໃນຮູບທີ 3). ໜ້າແປກໃຈ, ກົງກັນຂ້າມກັບພາກພື້ນທີ່ເສຍຫາຍບໍ່ຫຼາຍປານໃດທີ່ສັງເກດເຫັນໃນລະຫວ່າງການໂອນໂພລີເມີຂອງຟິມແກຣໄຟທ໌ບາງໆ, ພາກພື້ນ FLG ແລະ MLG ຂະໜາດໄມຄຣອນຫຼາຍພື້ນທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັບ NGF (ໝາຍດ້ວຍລູກສອນສີຟ້າໃນຮູບທີ 3d) ໄດ້ຖືກໂອນຍ້າຍໂດຍບໍ່ມີຮອຍແຕກ ຫຼື ການແຕກ (ຮູບທີ 3d). 3). ຄວາມສົມບູນທາງກົນຈັກໄດ້ຮັບການຢືນຢັນຕື່ມອີກໂດຍໃຊ້ຮູບພາບ TEM ແລະ SEM ຂອງ NGF ທີ່ໂອນໄປຫາຕາຂ່າຍທອງແດງຄາບອນ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ກ່າວມາໃນພາຍຫຼັງ (“FS-NGF: ໂຄງສ້າງ ແລະ ຄຸນສົມບັດ”). BS-NGF/SiO2/Si ທີ່ຖືກໂອນນັ້ນຫຍາບກວ່າ FS-NGF/SiO2/Si ດ້ວຍຄ່າ rms 140 nm ແລະ 17 nm, ຕາມລຳດັບ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບ SI6a ແລະ b (20 × 20 μm2). ຄ່າ RMS ຂອງ NGF ທີ່ໂອນໄປຫາຊັ້ນຮອງ SiO2/Si (RMS < 2 nm) ແມ່ນຕໍ່າກວ່າຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ (ປະມານ 3 ເທົ່າ) ກ່ວາ NGF ທີ່ປູກຢູ່ເທິງ Ni (ຮູບ SI2), ຊີ້ບອກວ່າຄວາມຫຍາບເພີ່ມເຕີມອາດຈະສອດຄ່ອງກັບໜ້າດິນ Ni. ນອກຈາກນັ້ນ, ຮູບພາບ AFM ທີ່ປະຕິບັດຢູ່ແຄມຂອງຕົວຢ່າງ FS- ແລະ BS-NGF/SiO2/Si ສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມໜາຂອງ NGF 100 ແລະ 80 nm, ຕາມລຳດັບ (ຮູບ SI7). ຄວາມໜາທີ່ນ້ອຍກວ່າຂອງ BS-NGF ອາດເປັນຜົນມາຈາກໜ້າດິນທີ່ບໍ່ໄດ້ສຳຜັດໂດຍກົງກັບອາຍແກັສຕົວຕັ້ງຕົ້ນ.
NGF (NiAG) ທີ່ຖືກໂອນໂດຍບໍ່ມີໂພລີເມີໃສ່ແຜ່ນ SiO2/Si (ເບິ່ງຮູບທີ 2c): (a,b) ຮູບພາບ SEM ຂອງ FS-NGF ທີ່ຖືກໂອນ: ການຂະຫຍາຍຕໍ່າ ແລະ ສູງ (ກົງກັບພື້ນທີ່ປົກກະຕິທີ່ສະແດງໂດຍຮູບສີ່ຫຼ່ຽມມົນສີສົ້ມໃນແຜງ). ພື້ນທີ່ປົກກະຕິ) - a). (c,d) ຮູບພາບ SEM ຂອງ BS-NGF ທີ່ຖືກໂອນ: ການຂະຫຍາຍຕໍ່າ ແລະ ສູງ (ກົງກັບພື້ນທີ່ປົກກະຕິທີ່ສະແດງໂດຍຮູບສີ່ຫຼ່ຽມມົນສີສົ້ມໃນແຜງ c). (e, f) ຮູບພາບ AFM ຂອງ FS- ແລະ BS-NGF ທີ່ຖືກໂອນ. ລູກສອນສີຟ້າສະແດງເຖິງພາກພື້ນ FLG - ຄວາມຄົມຊັດສົດໃສ, ລູກສອນສີຟ້າ - ຄວາມຄົມຊັດສີດຳ MLG, ລູກສອນສີແດງ - ຄວາມຄົມຊັດສີດຳສະແດງເຖິງພາກພື້ນ NGF, ລູກສອນສີມ່ວງແດງສະແດງເຖິງຮອຍພັບ.
ສ່ວນປະກອບທາງເຄມີຂອງ FS- ແລະ BS-NGF ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ ແລະ ຖືກໂອນຍ້າຍໄດ້ຖືກວິເຄາະໂດຍການວິເຄາະດ້ວຍແສງເອັກສ໌ເລອີເລັກຕຣອນ (XPS) (ຮູບທີ 4). ຈຸດສູງສຸດທີ່ອ່ອນແອໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນໃນສະເປກຕຣຳທີ່ວັດແທກໄດ້ (ຮູບທີ 4a, b), ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບຊັ້ນຮອງ Ni (850 eV) ຂອງ FS- ແລະ BS-NGF ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ (NiAG). ບໍ່ມີຈຸດສູງສຸດໃນສະເປກຕຣຳທີ່ວັດແທກໄດ້ຂອງ FS- ແລະ BS-NGF/SiO2/Si ທີ່ຖືກໂອນຍ້າຍ (ຮູບທີ 4c; ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຄ້າຍຄືກັນສຳລັບ BS-NGF/SiO2/Si ບໍ່ໄດ້ສະແດງ), ຊີ້ບອກວ່າບໍ່ມີການປົນເປື້ອນ Ni ທີ່ເຫຼືອຫຼັງຈາກການໂອນຍ້າຍ. ຮູບທີ 4d–f ສະແດງໃຫ້ເຫັນສະເປກຕຣຳຄວາມລະອຽດສູງຂອງລະດັບພະລັງງານ C1s, O1s ແລະ Si2p ຂອງ FS-NGF/SiO2/Si. ພະລັງງານຜູກມັດຂອງ C1s ຂອງແກຣໄຟແມ່ນ 284.4 eV53.54. ຮູບຮ່າງເສັ້ນຊື່ຂອງຈຸດສູງສຸດຂອງ graphite ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຖືວ່າເປັນບໍ່ສະເໝີພາບ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 4d54. ສະເປກຕຣຳ C1s ລະດັບແກນກາງທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ (ຮູບທີ 4d) ຍັງຢືນຢັນການໂອນຍ້າຍທີ່ບໍລິສຸດ (ໝາຍຄວາມວ່າບໍ່ມີສານຕົກຄ້າງໂພລີເມີ), ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບການສຶກສາກ່ອນໜ້ານີ້38. ຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນຂອງສະເປກຕຣຳ C1s ຂອງຕົວຢ່າງທີ່ປູກໃໝ່ໆ (NiAG) ແລະ ຫຼັງຈາກການໂອນຍ້າຍແມ່ນ 0.55 ແລະ 0.62 eV, ຕາມລຳດັບ. ຄ່າເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສູງກວ່າຄ່າຂອງ SLG (0.49 eV ສຳລັບ SLG ໃນຊັ້ນຮອງ SiO2)38. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຄ່າເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນນ້ອຍກວ່າຄວາມກວ້າງຂອງເສັ້ນທີ່ລາຍງານກ່ອນໜ້ານີ້ສຳລັບຕົວຢ່າງ graphene pyrolytic ທີ່ມີທິດທາງສູງ (~0.75 eV)53,54,55, ຊີ້ບອກເຖິງການບໍ່ມີບ່ອນວາງຄາບອນທີ່ມີຂໍ້ບົກພ່ອງໃນວັດສະດຸປະຈຸບັນ. ສະເປກຕຣຳລະດັບພື້ນດິນ C1s ແລະ O1s ຍັງຂາດບ່າໄຫລ່, ເຮັດໃຫ້ບໍ່ຈຳເປັນຕ້ອງມີການແຍກຈຸດສູງສຸດທີ່ມີຄວາມລະອຽດສູງ54. ມີຈຸດສູງສຸດຂອງດາວທຽມ π → π* ປະມານ 291.1 eV, ເຊິ່ງມັກສັງເກດເຫັນໃນຕົວຢ່າງແກຣໄຟ. ສັນຍານ 103 eV ແລະ 532.5 eV ໃນສະເປກຕຣຳລະດັບແກນ Si 2p ແລະ O 1 s (ເບິ່ງຮູບທີ 4e, f) ແມ່ນມາຈາກຊັ້ນຮອງ SiO2 56 ຕາມລຳດັບ. XPS ເປັນເຕັກນິກທີ່ລະອຽດອ່ອນຕໍ່ພື້ນຜິວ, ສະນັ້ນສັນຍານທີ່ສອດຄ້ອງກັບ Ni ແລະ SiO2 ທີ່ກວດພົບກ່ອນ ແລະ ຫຼັງການໂອນ NGF ຕາມລຳດັບ, ສົມມຸດວ່າມາຈາກພາກພື້ນ FLG. ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ຄ້າຍຄືກັນໄດ້ຖືກສັງເກດເຫັນສຳລັບຕົວຢ່າງ BS-NGF ທີ່ຖືກໂອນ (ບໍ່ໄດ້ສະແດງ).
ຜົນໄດ້ຮັບ NiAG XPS: (ac) ສະເປັກຕຣຳສຳຫຼວດຂອງອົງປະກອບອະຕອມທາດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ FS-NGF/Ni, BS-NGF/Ni ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ ແລະ FS-NGF/SiO2/Si ທີ່ຖືກໂອນຍ້າຍ, ຕາມລຳດັບ. (d–f) ສະເປັກຕຣຳຄວາມລະອຽດສູງຂອງລະດັບແກນ C 1s, O 1s ແລະ Si 2p ຂອງຕົວຢ່າງ FS-NGF/SiO2/Si.
ຄຸນນະພາບໂດຍລວມຂອງຜລຶກ NGF ທີ່ຖືກໂອນຍ້າຍໄດ້ຖືກປະເມີນໂດຍໃຊ້ການກະຈາຍລັງສີ X (XRD). ຮູບແບບ XRD ທົ່ວໄປ (ຮູບ SI8) ຂອງ FS- ແລະ BS-NGF/SiO2/Si ທີ່ຖືກໂອນຍ້າຍສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຈຸດສູງສຸດຂອງການກະຈາຍ (0 0 0 2) ແລະ (0 0 0 4) ຢູ່ທີ່ 26.6° ແລະ 54.7°, ຄ້າຍຄືກັບແກຣໄຟ. . ສິ່ງນີ້ຢືນຢັນຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກທີ່ສູງຂອງ NGF ແລະສອດຄ່ອງກັບໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງຊັ້ນຂອງ d = 0.335 nm, ເຊິ່ງຮັກສາໄວ້ຫຼັງຈາກຂັ້ນຕອນການໂອນຍ້າຍ. ຄວາມເຂັ້ມຂອງຈຸດສູງສຸດຂອງການກະຈາຍ (0 0 0 2) ແມ່ນປະມານ 30 ເທົ່າຂອງຈຸດສູງສຸດຂອງການກະຈາຍ (0 0 0 4), ຊີ້ບອກວ່າລະນາບຜລຶກ NGF ສອດຄ່ອງກັບໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງໄດ້ດີ.
ອີງຕາມຜົນຂອງ SEM, Raman spectroscopy, XPS ແລະ XRD, ຄຸນນະພາບຂອງ BS-NGF/Ni ພົບວ່າຄືກັນກັບ FS-NGF/Ni, ເຖິງແມ່ນວ່າຄວາມຫຍາບຂອງ rms ຂອງມັນສູງກວ່າເລັກນ້ອຍ (ຮູບ SI2, SI5) ແລະ SI7).
SLG ທີ່ມີຊັ້ນຮອງຮັບໂພລີເມີໜາເຖິງ 200 nm ສາມາດລອຍຢູ່ເທິງນ້ຳໄດ້. ການຕັ້ງຄ່ານີ້ມັກຖືກນຳໃຊ້ໃນຂະບວນການໂອນຍ້າຍສານເຄມີປຽກດ້ວຍໂພລີເມີຊ່ວຍ22,38. ກຣາຟີນ ແລະ ແກຣໄຟແມ່ນ hydrophobic (ມຸມປຽກ 80–90°) 57. ພື້ນຜິວພະລັງງານທີ່ມີສັກຍະພາບຂອງທັງກຣາຟີນ ແລະ FLG ໄດ້ຖືກລາຍງານວ່າຂ້ອນຂ້າງຮາບພຽງ, ມີພະລັງງານທີ່ມີສັກຍະພາບຕ່ຳ (~1 kJ/mol) ສຳລັບການເຄື່ອນທີ່ຂ້າງຂອງນ້ຳຢູ່ພື້ນຜິວ58. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ພະລັງງານປະຕິສຳພັນທີ່ຄິດໄລ່ໄດ້ຂອງນ້ຳກັບກຣາຟີນ ແລະ ສາມຊັ້ນຂອງກຣາຟີນແມ່ນປະມານ -13 ແລະ -15 kJ/mol,58 ຕາມລຳດັບ, ຊີ້ບອກວ່າປະຕິສຳພັນຂອງນ້ຳກັບ NGF (ປະມານ 300 ຊັ້ນ) ແມ່ນຕ່ຳກວ່າເມື່ອທຽບກັບກຣາຟີນ. ນີ້ອາດເປັນເຫດຜົນໜຶ່ງທີ່ວ່າເປັນຫຍັງ NGF ທີ່ຢືນຢູ່ແບບອິດສະຫຼະຍັງຄົງຮາບພຽງຢູ່ເທິງໜ້ານ້ຳ, ໃນຂະນະທີ່ກຣາຟີນທີ່ຢືນຢູ່ແບບອິດສະຫຼະ (ເຊິ່ງລອຍຢູ່ໃນນ້ຳ) ຈະງໍຂຶ້ນ ແລະ ແຕກອອກ. ເມື່ອ NGF ຖືກແຊ່ນ້ຳຢ່າງສົມບູນ (ຜົນໄດ້ຮັບແມ່ນຄືກັນສຳລັບ NGF ທີ່ຫຍາບ ແລະ ຮາບພຽງ), ຂອບຂອງມັນຈະງໍ (ຮູບ SI4). ໃນກໍລະນີຂອງການຈຸ່ມລົງຢ່າງສົມບູນ, ຄາດວ່າພະລັງງານປະຕິກິລິຍາລະຫວ່າງ NGF ແລະນ້ຳຈະເພີ່ມຂຶ້ນເກືອບສອງເທົ່າ (ເມື່ອທຽບກັບ NGF ທີ່ລອຍຢູ່) ແລະຂອບຂອງ NGF ຈະພັບເພື່ອຮັກສາມຸມຕິດຕໍ່ທີ່ສູງ (hydrophobicity). ພວກເຮົາເຊື່ອວ່າຍຸດທະສາດສາມາດພັດທະນາໄດ້ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນການງໍຂອງຂອບຂອງ NGF ທີ່ຝັງຢູ່. ວິທີການໜຶ່ງແມ່ນການໃຊ້ຕົວລະລາຍປະສົມເພື່ອປັບປະຕິກິລິຍາການປຽກຂອງຟິມແກຣໄຟ59.
ການໂອນ SLG ໄປຫາຊັ້ນຮອງປະເພດຕ່າງໆຜ່ານຂະບວນການໂອນສານເຄມີປຽກໄດ້ຖືກລາຍງານມາກ່ອນແລ້ວ. ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວເປັນທີ່ຍອມຮັບກັນວ່າມີແຮງ van der Waals ທີ່ອ່ອນແອລະຫວ່າງຟິມ graphene/graphite ແລະຊັ້ນຮອງ (ບໍ່ວ່າຈະເປັນຊັ້ນຮອງແຂງເຊັ່ນ SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, Si pillars22 ແລະຟິມຄາບອນແບບ lacy30,34 ຫຼືຊັ້ນຮອງທີ່ມີຄວາມຍືດຫຍຸ່ນເຊັ່ນ polyimide 37). ໃນທີ່ນີ້ພວກເຮົາສົມມຸດວ່າປະຕິກິລິຍາຂອງປະເພດດຽວກັນມີອິດທິພົນ. ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ສັງເກດເຫັນຄວາມເສຍຫາຍ ຫຼື ການລອກອອກຂອງ NGF ສຳລັບຊັ້ນຮອງໃດໆທີ່ນຳສະເໜີຢູ່ນີ້ໃນລະຫວ່າງການຈັດການກົນຈັກ (ໃນລະຫວ່າງການກຳນົດລັກສະນະພາຍໃຕ້ສະພາບສູນຍາກາດ ແລະ/ຫຼື ບັນຍາກາດ ຫຼື ໃນລະຫວ່າງການເກັບຮັກສາ) (ເຊັ່ນ: ຮູບທີ 2, SI7 ແລະ SI9). ນອກຈາກນັ້ນ, ພວກເຮົາບໍ່ໄດ້ສັງເກດເຫັນຈຸດສູງສຸດ SiC ໃນສະເປກຕຣຳ XPS C1s ຂອງລະດັບແກນຂອງຕົວຢ່າງ NGF/SiO2/Si (ຮູບທີ 4). ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ຊີ້ບອກວ່າບໍ່ມີພັນທະທາງເຄມີລະຫວ່າງ NGF ແລະຊັ້ນຮອງເປົ້າໝາຍ.
ໃນພາກກ່ອນໜ້ານີ້, “ການໂອນຍ້າຍ FS- ແລະ BS-NGF ໂດຍບໍ່ມີໂພລີເມີ,” ພວກເຮົາໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ NGF ສາມາດເຕີບໂຕ ແລະ ໂອນຍ້າຍໄດ້ທັງສອງດ້ານຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນ. FS-NGF ແລະ BS-NGF ເຫຼົ່ານີ້ບໍ່ຄືກັນໃນແງ່ຂອງຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວ, ເຊິ່ງກະຕຸ້ນໃຫ້ພວກເຮົາຄົ້ນຫາການນຳໃຊ້ທີ່ເໝາະສົມທີ່ສຸດສຳລັບແຕ່ລະປະເພດ.
ໂດຍພິຈາລະນາເຖິງຄວາມໂປ່ງໃສ ແລະ ໜ້າຜິວທີ່ລຽບກວ່າຂອງ FS-NGF, ພວກເຮົາໄດ້ສຶກສາໂຄງສ້າງທ້ອງຖິ່ນ, ຄຸນສົມບັດທາງດ້ານແສງ ແລະ ທາງໄຟຟ້າຂອງມັນຢ່າງລະອຽດ. ໂຄງສ້າງ ແລະ ໂຄງສ້າງຂອງ FS-NGF ທີ່ບໍ່ມີການໂອນໂພລີເມີໄດ້ຖືກກຳນົດລັກສະນະໂດຍການຖ່າຍພາບດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດເອເລັກຕຣອນສົ່ງຜ່ານ (TEM) ແລະ ການວິເຄາະຮູບແບບການກະຈາຍເອເລັກຕຣອນພື້ນທີ່ເລືອກ (SAED). ຜົນໄດ້ຮັບທີ່ສອດຄ້ອງກັນແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5. ການຖ່າຍພາບ TEM ແບບຮາບພຽງທີ່ມີການຂະຫຍາຍຕ່ຳສະແດງໃຫ້ເຫັນການມີຢູ່ຂອງພາກພື້ນ NGF ແລະ FLG ທີ່ມີລັກສະນະຄວາມຄົມຊັດຂອງເອເລັກຕຣອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ເຊັ່ນ: ພື້ນທີ່ມືດ ແລະ ພື້ນທີ່ສະຫວ່າງກວ່າ, ຕາມລຳດັບ (ຮູບທີ 5a). ຟິມໂດຍລວມສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງຄວາມສົມບູນທາງກົນຈັກ ແລະ ຄວາມໝັ້ນຄົງທີ່ດີລະຫວ່າງພາກພື້ນຕ່າງໆຂອງ NGF ແລະ FLG, ມີການຊ້ອນກັນທີ່ດີ ແລະ ບໍ່ມີຄວາມເສຍຫາຍ ຫຼື ການຈີກຂາດ, ເຊິ່ງຍັງໄດ້ຮັບການຢືນຢັນໂດຍການສຶກສາ SEM (ຮູບທີ 3) ແລະ TEM ທີ່ມີການຂະຫຍາຍສູງ (ຮູບທີ 5c-e). ໂດຍສະເພາະ, ໃນຮູບທີ 5d ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງຂົວຢູ່ສ່ວນທີ່ໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງມັນ (ຕຳແໜ່ງທີ່ໝາຍໂດຍລູກສອນຈຸດສີດຳໃນຮູບທີ 5d), ເຊິ່ງມີລັກສະນະເປັນຮູບສາມຫຼ່ຽມ ແລະ ປະກອບດ້ວຍຊັ້ນກຣາຟີນທີ່ມີຄວາມກວ້າງປະມານ 51. ສ່ວນປະກອບທີ່ມີໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງໜ້າດິນ 0.33 ± 0.01 nm ຈະຖືກຫຼຸດລົງຕື່ມອີກເປັນຫຼາຍຊັ້ນຂອງ graphene ໃນພາກພື້ນທີ່ແຄບທີ່ສຸດ (ສິ້ນສຸດຂອງລູກສອນສີດຳທຶບໃນຮູບທີ 5 d).
ຮູບພາບ TEM ແບບຮາບພຽງຂອງຕົວຢ່າງ NiAG ທີ່ບໍ່ມີໂພລີເມີໃນຕາຂ່າຍທອງແດງທີ່ມີລວດລາຍຄາບອນ: (a, b) ຮູບພາບ TEM ກຳລັງຂະຫຍາຍຕ່ຳ ລວມທັງພາກພື້ນ NGF ແລະ FLG, (ce) ຮູບພາບກຳລັງຂະຫຍາຍສູງຂອງພາກພື້ນຕ່າງໆໃນແຜງ-a ແລະ ແຜງ-b ແມ່ນລູກສອນທີ່ມີສີດຽວກັນ. ລູກສອນສີຂຽວໃນແຜງ a ແລະ c ໝາຍເຖິງພື້ນທີ່ວົງມົນຂອງຄວາມເສຍຫາຍໃນລະຫວ່າງການຈັດລຽງລຳແສງ. (f–i) ໃນແຜງ a ຫາ c, ຮູບແບບ SAED ໃນພາກພື້ນຕ່າງໆແມ່ນສະແດງດ້ວຍວົງມົນສີຟ້າ, ສີຟ້າຂຽວ, ສີສົ້ມ, ແລະ ສີແດງຕາມລຳດັບ.
ໂຄງສ້າງແຖບໃນຮູບທີ 5c ສະແດງໃຫ້ເຫັນ (ໝາຍດ້ວຍລູກສອນສີແດງ) ທິດທາງຕັ້ງຂອງລະນາບຕາຂ່າຍແກຣໄຟ, ເຊິ່ງອາດຈະເປັນຍ້ອນການສ້າງຂອງ nanofolds ຕາມຟິມ (ຮູບຊ້ອນໃນຮູບທີ 5c) ເນື່ອງຈາກຄວາມກົດດັນຕັດທີ່ບໍ່ໄດ້ຮັບການຊົດເຊີຍຫຼາຍເກີນໄປ 30,61,62. ພາຍໃຕ້ TEM ຄວາມລະອຽດສູງ, nanofolds ເຫຼົ່ານີ້ 30 ສະແດງໃຫ້ເຫັນທິດທາງ crystallographic ທີ່ແຕກຕ່າງຈາກສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງພາກພື້ນ NGF; ລະນາບພື້ນຖານຂອງຕາຂ່າຍແກຣໄຟແມ່ນທິດທາງເກືອບຕັ້ງ, ແທນທີ່ຈະເປັນແນວນອນຄືກັບສ່ວນທີ່ເຫຼືອຂອງຟິມ (ຮູບຊ້ອນໃນຮູບທີ 5c). ເຊັ່ນດຽວກັນ, ພາກພື້ນ FLG ບາງຄັ້ງກໍ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮອຍພັບຄ້າຍຄືແຖບເສັ້ນຊື່ ແລະ ແຄບ (ໝາຍດ້ວຍລູກສອນສີຟ້າ), ເຊິ່ງປາກົດຢູ່ໃນການຂະຫຍາຍຕ່ຳ ແລະ ກາງໃນຮູບທີ 5b, 5e, ຕາມລຳດັບ. inset ໃນຮູບທີ 5e ຢືນຢັນການມີຢູ່ຂອງຊັ້ນ graphene ສອງ ແລະ ສາມຊັ້ນໃນພາກສ່ວນ FLG (ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງແຜ່ນ 0.33 ± 0.01 nm), ເຊິ່ງສອດຄ່ອງກັບຜົນໄດ້ຮັບກ່ອນໜ້ານີ້ຂອງພວກເຮົາ 30. ນອກຈາກນັ້ນ, ຮູບພາບ SEM ທີ່ບັນທຶກໄວ້ຂອງ NGF ທີ່ບໍ່ມີໂພລີເມີທີ່ຖືກໂອນໄປໃສ່ຕາຂ່າຍທອງແດງທີ່ມີຟິມຄາບອນແບບລວດລາຍ (ຫຼັງຈາກປະຕິບັດການວັດແທກ TEM ຈາກມຸມເທິງ) ແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ SI9. ພື້ນທີ່ FLG ທີ່ຫົດຕົວໄດ້ດີ (ໝາຍດ້ວຍລູກສອນສີຟ້າ) ແລະ ພື້ນທີ່ທີ່ແຕກຫັກໃນຮູບ SI9f. ລູກສອນສີຟ້າ (ຢູ່ແຄມຂອງ NGF ທີ່ຖືກໂອນ) ແມ່ນນຳສະເໜີໂດຍເຈດຕະນາເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າພື້ນທີ່ FLG ສາມາດຕ້ານທານຂະບວນການໂອນໄດ້ໂດຍບໍ່ມີໂພລີເມີ. ໂດຍສະຫຼຸບແລ້ວ, ຮູບພາບເຫຼົ່ານີ້ຢືນຢັນວ່າ NGF ທີ່ຫົດຕົວບາງສ່ວນ (ລວມທັງພື້ນທີ່ FLG) ຍັງຄົງຄວາມສົມບູນທາງກົນຈັກເຖິງແມ່ນວ່າຫຼັງຈາກການຈັດການຢ່າງເຂັ້ມງວດ ແລະ ການສຳຜັດກັບສູນຍາກາດສູງໃນລະຫວ່າງການວັດແທກ TEM ແລະ SEM (ຮູບ SI9).
ເນື່ອງຈາກຄວາມຮາບພຽງທີ່ດີເລີດຂອງ NGF (ເບິ່ງຮູບທີ 5a), ມັນບໍ່ຍາກທີ່ຈະວາງທິດທາງຂອງເກັດຕາມແກນໂດເມນ [0001] ເພື່ອວິເຄາະໂຄງສ້າງ SAED. ອີງຕາມຄວາມໜາຂອງຟິມທ້ອງຖິ່ນ ແລະ ສະຖານທີ່ຂອງມັນ, ຫຼາຍພາກພື້ນທີ່ໜ້າສົນໃຈ (12 ຈຸດ) ໄດ້ຖືກລະບຸສຳລັບການສຶກສາການຫັກເຫຂອງເອເລັກຕຣອນ. ໃນຮູບທີ 5a–c, ສີ່ພາກພື້ນທົ່ວໄປເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນສະແດງ ແລະ ໝາຍດ້ວຍວົງມົນສີ (ສີຟ້າ, ສີຟ້າຂຽວ, ສີສົ້ມ, ແລະ ສີແດງທີ່ມີລະຫັດ). ຮູບທີ 2 ແລະ 3 ສຳລັບໂໝດ SAED. ຮູບທີ 5f ແລະ g ໄດ້ມາຈາກພາກພື້ນ FLG ທີ່ສະແດງໃນຮູບທີ 5 ແລະ 5. ດັ່ງທີ່ສະແດງໃນຮູບທີ 5b ແລະ c, ຕາມລຳດັບ. ພວກມັນມີໂຄງສ້າງຫົກຫຼ່ຽມຄ້າຍຄືກັບ graphene63 ທີ່ບິດເບືອນ. ໂດຍສະເພາະ, ຮູບທີ 5f ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບແບບສາມແບບຊ້ອນກັນທີ່ມີທິດທາງດຽວກັນຂອງແກນເຂດ [0001], ໝຸນດ້ວຍມຸມ 10° ແລະ 20°, ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ຈາກຄວາມບໍ່ກົງກັນຂອງມຸມຂອງການສະທ້ອນສາມຄູ່ (10-10). ໃນລັກສະນະດຽວກັນ, ຮູບທີ 5g ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບແບບຫົກຫຼ່ຽມສອງອັນທີ່ຊ້ອນກັນ ເຊິ່ງໝຸນເປັນມຸມ 20°. ກຸ່ມຮູບແບບຫົກຫຼ່ຽມສອງຫຼືສາມກຸ່ມໃນພາກພື້ນ FLG ສາມາດເກີດຂຶ້ນຈາກຊັ້ນກຣາຟີນໃນລະນາບ ຫຼື ນອກລະນາບ 33 ທີ່ໝຸນເຊິ່ງກັນແລະກັນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຮູບແບບການຫັກເຫຂອງເອເລັກຕຣອນໃນຮູບທີ 5h,i (ທີ່ສອດຄ້ອງກັບພາກພື້ນ NGF ທີ່ສະແດງຢູ່ໃນຮູບທີ 5a) ສະແດງໃຫ້ເຫັນຮູບແບບ [0001] ດຽວທີ່ມີຄວາມເຂັ້ມຂອງການຫັກເຫຂອງຈຸດໂດຍລວມທີ່ສູງກວ່າ, ເຊິ່ງສອດຄ້ອງກັບຄວາມໜາຂອງວັດສະດຸທີ່ສູງກວ່າ. ຮູບແບບ SAED ເຫຼົ່ານີ້ສອດຄ້ອງກັບໂຄງສ້າງກຣາຟີທີ່ໜາກວ່າ ແລະ ທິດທາງກາງກວ່າ FLG, ຕາມທີ່ໄດ້ສະຫຼຸບຈາກດັດຊະນີ 64. ລັກສະນະຂອງຄຸນສົມບັດຂອງຜລຶກຂອງ NGF ເປີດເຜີຍການຢູ່ຮ່ວມກັນຂອງຜລຶກກຣາຟີດ (ຫຼື ກຣາຟີນ) ສອງຫຼືສາມອັນທີ່ຊ້ອນກັນ. ສິ່ງທີ່ໜ້າສັງເກດໂດຍສະເພາະໃນພາກພື້ນ FLG ແມ່ນວ່າຜລຶກມີລະດັບການຜິດທິດທາງໃນລະນາບ ຫຼື ນອກລະນາບໃນລະດັບໃດໜຶ່ງ. ອະນຸພາກ/ຊັ້ນກຣາໄຟທ໌ທີ່ມີມຸມໝຸນໃນລະນາບ 17°, 22° ແລະ 25° ໄດ້ຖືກລາຍງານມາກ່ອນໜ້ານີ້ສຳລັບ NGF ທີ່ປູກຢູ່ໃນຟິມ Ni 64. ຄ່າມຸມໝຸນທີ່ສັງເກດເຫັນໃນການສຶກສານີ້ແມ່ນສອດຄ່ອງກັບມຸມໝຸນທີ່ສັງເກດເຫັນກ່ອນໜ້ານີ້ (±1°) ສຳລັບກຣາຟີນ BLG63 ທີ່ບິດເບືອນ.
ຄຸນສົມບັດທາງໄຟຟ້າຂອງ NGF/SiO2/Si ໄດ້ຖືກວັດແທກຢູ່ທີ່ 300 K ໃນພື້ນທີ່ 10 × 3 mm2. ຄ່າຂອງຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຕົວນຳເອເລັກຕຣອນ, ການເຄື່ອນທີ່ ແລະ ຄວາມນຳໄຟຟ້າແມ່ນ 1.6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 ແລະ 2000 S-cm-1 ຕາມລຳດັບ. ຄ່າການເຄື່ອນທີ່ ແລະ ຄວາມນຳໄຟຟ້າຂອງ NGF ຂອງພວກເຮົາແມ່ນຄ້າຍຄືກັບ graphite ທຳມະຊາດ2 ແລະ ສູງກວ່າ graphite pyrolytic ທີ່ມີທິດທາງສູງທີ່ມີຢູ່ໃນທ້ອງຕະຫຼາດ (ຜະລິດຢູ່ທີ່ 3000 °C)29. ຄ່າຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນຂອງຕົວນຳເອເລັກຕຣອນທີ່ສັງເກດເຫັນແມ່ນສູງກວ່າສອງລຳດັບຂອງຂະໜາດກ່ວາທີ່ລາຍງານເມື່ອບໍ່ດົນມານີ້ (7.25 × 10 cm-3) ສຳລັບຟິມ graphite ໜາໄມຄຣອນທີ່ກະກຽມໂດຍໃຊ້ແຜ່ນ polyimide ອຸນຫະພູມສູງ (3200 °C)20.
ພວກເຮົາຍັງໄດ້ປະຕິບັດການວັດແທກການສົ່ງຜ່ານທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ຈາກ UV ໃນ FS-NGF ທີ່ໂອນໄປຫາຊັ້ນຮອງພື້ນ quartz (ຮູບທີ 6). ຄື້ນຄວາມຖີ່ທີ່ໄດ້ຮັບສະແດງໃຫ້ເຫັນການສົ່ງຜ່ານທີ່ເກືອບຄົງທີ່ 62% ໃນຊ່ວງ 350–800 nm, ຊີ້ບອກວ່າ NGF ມີຄວາມໂປ່ງໃສຕໍ່ແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ຊື່ "KAUST" ສາມາດເຫັນໄດ້ໃນຮູບຖ່າຍດິຈິຕອນຂອງຕົວຢ່າງໃນຮູບທີ 6b. ເຖິງແມ່ນວ່າໂຄງສ້າງ nanocrystalline ຂອງ NGF ແຕກຕ່າງຈາກ SLG, ຈຳນວນຊັ້ນສາມາດປະມານໄດ້ໂດຍໃຊ້ກົດຂອງການສູນເສຍການສົ່ງຜ່ານ 2.3% ຕໍ່ຊັ້ນເພີ່ມເຕີມ 65. ອີງຕາມຄວາມສຳພັນນີ້, ຈຳນວນຊັ້ນ graphene ທີ່ມີການສູນເສຍການສົ່ງຜ່ານ 38% ແມ່ນ 21. NGF ທີ່ເຕີບໃຫຍ່ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະກອບດ້ວຍ 300 ຊັ້ນ graphene, ເຊັ່ນ: ໜາປະມານ 100 nm (ຮູບທີ 1, SI5 ແລະ SI7). ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາສົມມຸດວ່າຄວາມໂປ່ງໃສທາງແສງທີ່ສັງເກດເຫັນສອດຄ່ອງກັບພາກພື້ນ FLG ແລະ MLG, ເນື່ອງຈາກວ່າພວກມັນຖືກແຈກຢາຍທົ່ວຟິມ (ຮູບທີ 1, 3, 5 ແລະ 6c). ນອກເໜືອໄປຈາກຂໍ້ມູນໂຄງສ້າງຂ້າງເທິງ, ຄວາມນຳໄຟຟ້າ ແລະ ຄວາມໂປ່ງໃສຍັງຢືນຢັນຄຸນນະພາບຂອງຜລຶກທີ່ສູງຂອງ NGF ທີ່ຖືກໂອນ.
(ກ) ການວັດແທກການສົ່ງຜ່ານທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້ຈາກ UV, (ຂ) ການໂອນ NGF ທົ່ວໄປໃນ quartz ໂດຍໃຊ້ຕົວຢ່າງຕົວແທນ. (ຄ) ແຜນວາດຂອງ NGF (ກ່ອງມືດ) ທີ່ມີພາກພື້ນ FLG ແລະ MLG ທີ່ແຈກຢາຍຢ່າງສະໝໍ່າສະເໝີ ເຊິ່ງໝາຍເປັນຮູບຮ່າງສີເທົາແບບສຸ່ມຕະຫຼອດຕົວຢ່າງ (ເບິ່ງຮູບທີ 1) (ປະມານ 0.1–3% ພື້ນທີ່ຕໍ່ 100 μm2). ຮູບຮ່າງແບບສຸ່ມ ແລະ ຂະໜາດຂອງມັນໃນແຜນວາດແມ່ນເພື່ອຈຸດປະສົງໃນການສະແດງໃຫ້ເຫັນເທົ່ານັ້ນ ແລະ ບໍ່ສອດຄ່ອງກັບພື້ນທີ່ຕົວຈິງ.
NGF ໂປ່ງໃສທີ່ປູກໂດຍ CVD ໄດ້ຖືກໂອນໄປຫາໜ້າດິນຊິລິໂຄນເປົ່າ ແລະ ນຳໃຊ້ໃນແຜງແສງອາທິດ15,16. ປະສິດທິພາບການປ່ຽນພະລັງງານ (PCE) ທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນ 1.5%. NGF ເຫຼົ່ານີ້ປະຕິບັດໜ້າທີ່ຫຼາຍຢ່າງເຊັ່ນ: ຊັ້ນສານປະກອບທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ, ເສັ້ນທາງການຂົນສົ່ງປະຈຸ, ແລະ ເອເລັກໂຕຣດໂປ່ງໃສ15,16. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຟິມແກຣໄຟທ໌ບໍ່ເປັນເອກະພາບ. ການເພີ່ມປະສິດທິພາບຕື່ມອີກແມ່ນມີຄວາມຈຳເປັນໂດຍການຄວບຄຸມຄວາມຕ້ານທານຂອງແຜ່ນ ແລະ ການສົ່ງຜ່ານແສງຂອງເອເລັກໂຕຣດແກຣໄຟທ໌ຢ່າງລະມັດລະວັງ, ເນື່ອງຈາກຄຸນສົມບັດທັງສອງນີ້ມີບົດບາດສຳຄັນໃນການກຳນົດຄ່າ PCE ຂອງແຜງແສງອາທິດ15,16. ໂດຍປົກກະຕິແລ້ວ, ຟິມກຣາຟີນມີຄວາມໂປ່ງໃສ 97.7% ຕໍ່ແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນ, ແຕ່ມີຄວາມຕ້ານທານຂອງແຜ່ນ 200–3000 ohms/sq.16. ຄວາມຕ້ານທານຂອງໜ້າດິນຂອງຟິມກຣາຟີນສາມາດຫຼຸດລົງໄດ້ໂດຍການເພີ່ມຈຳນວນຊັ້ນ (ການໂອນຫຼາຍຊັ້ນກຣາຟີນ) ແລະ ການເສີມດ້ວຍ HNO3 (~30 Ohm/sq.)66. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ຂະບວນການນີ້ໃຊ້ເວລາດົນ ແລະ ຊັ້ນການໂອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນບໍ່ໄດ້ຮັກສາການຕິດຕໍ່ທີ່ດີສະເໝີໄປ. NGF ດ້ານໜ້າຂອງພວກເຮົາມີຄຸນສົມບັດເຊັ່ນ: ຄວາມນຳໄຟຟ້າ 2000 S/cm, ຄວາມຕ້ານທານຂອງແຜ່ນຟິມ 50 ohm/sq. ແລະ ຄວາມໂປ່ງໃສ 62%, ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນທາງເລືອກທີ່ເປັນໄປໄດ້ສຳລັບຊ່ອງທາງນຳໄຟຟ້າ ຫຼື ເອເລັກໂຕຣດຕ້ານໃນແຜງແສງອາທິດ15,16.
ເຖິງແມ່ນວ່າໂຄງສ້າງ ແລະ ເຄມີພື້ນຜິວຂອງ BS-NGF ຈະຄ້າຍຄືກັນກັບ FS-NGF, ແຕ່ຄວາມຫຍາບຂອງມັນແຕກຕ່າງກັນ (“ການເຕີບໂຕຂອງ FS- ແລະ BS-NGF”). ກ່ອນໜ້ານີ້, ພວກເຮົາໄດ້ໃຊ້ຟິມ graphite ບາງໆເປັນເຊັນເຊີອາຍແກັສ. ດັ່ງນັ້ນ, ພວກເຮົາໄດ້ທົດສອບຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການໃຊ້ BS-NGF ສຳລັບວຽກງານກວດຈັບອາຍແກັສ (ຮູບ SI10). ກ່ອນອື່ນໝົດ, ສ່ວນຂະໜາດ mm2 ຂອງ BS-NGF ໄດ້ຖືກໂອນໄປຫາຊິບເຊັນເຊີເອເລັກໂຕຣດທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນ (ຮູບ SI10a-c). ລາຍລະອຽດການຜະລິດຂອງຊິບໄດ້ຖືກລາຍງານມາກ່ອນແລ້ວ; ພື້ນທີ່ລະອຽດອ່ອນຂອງມັນແມ່ນ 9 mm267. ໃນຮູບພາບ SEM (ຮູບ SI10b ແລະ c), ເອເລັກໂຕຣດຄຳທີ່ຢູ່ດ້ານລຸ່ມສາມາດເຫັນໄດ້ຢ່າງຊັດເຈນຜ່ານ NGF. ອີກເທື່ອໜຶ່ງ, ສາມາດເຫັນໄດ້ວ່າການຄອບຄຸມຊິບທີ່ເປັນເອກະພາບໄດ້ບັນລຸໄດ້ສຳລັບຕົວຢ່າງທັງໝົດ. ການວັດແທກເຊັນເຊີອາຍແກັສຂອງອາຍແກັສຕ່າງໆໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ (ຮູບ SI10d) (ຮູບ SI11) ແລະອັດຕາການຕອບສະໜອງທີ່ໄດ້ຮັບແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ SI10g. ອາດຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບອາຍແກັສທີ່ແຊກແຊງອື່ນໆລວມທັງ SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) ແລະ NH3 (200 ppm). ສາເຫດທີ່ເປັນໄປໄດ້ອັນໜຶ່ງແມ່ນ NO2. ລັກສະນະ electrophilic ຂອງອາຍແກັສ22,68. ເມື່ອດູດຊຶມຢູ່ເທິງໜ້າດິນຂອງ graphene, ມັນຈະຫຼຸດຜ່ອນການດູດຊຶມກະແສໄຟຟ້າຂອງເອເລັກຕຣອນໂດຍລະບົບ. ການປຽບທຽບຂໍ້ມູນເວລາຕອບສະໜອງຂອງເຊັນເຊີ BS-NGF ກັບເຊັນເຊີທີ່ເຜີຍແຜ່ກ່ອນໜ້ານີ້ແມ່ນນຳສະເໜີຢູ່ໃນຕາຕະລາງ SI2. ກົນໄກສຳລັບການເປີດໃຊ້ເຊັນເຊີ NGF ຄືນໃໝ່ໂດຍໃຊ້ plasma UV, plasma O3 ຫຼືການປິ່ນປົວດ້ວຍຄວາມຮ້ອນ (50–150°C) ຂອງຕົວຢ່າງທີ່ຖືກສຳຜັດແມ່ນດຳເນີນຢູ່, ໂດຍດີທີ່ສຸດແມ່ນປະຕິບັດຕາມດ້ວຍການປະຕິບັດລະບົບທີ່ຝັງຢູ່69.
ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການ CVD, ການເຕີບໂຕຂອງ graphene ເກີດຂຶ້ນຢູ່ທັງສອງດ້ານຂອງຊັ້ນຮອງຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ41. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, BS-graphene ມັກຈະຖືກປ່ອຍອອກມາໃນລະຫວ່າງຂະບວນການໂອນ41. ໃນການສຶກສານີ້, ພວກເຮົາສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການເຕີບໂຕຂອງ NGF ທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ ແລະ ການໂອນ NGF ທີ່ບໍ່ມີໂພລີເມີສາມາດບັນລຸໄດ້ຢູ່ທັງສອງດ້ານຂອງການຮອງຮັບຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ. BS-NGF ແມ່ນບາງກວ່າ (~80 nm) ກ່ວາ FS-NGF (~100 nm), ແລະ ຄວາມແຕກຕ່າງນີ້ແມ່ນອະທິບາຍໂດຍຄວາມຈິງທີ່ວ່າ BS-Ni ບໍ່ໄດ້ຖືກສຳຜັດໂດຍກົງກັບກະແສອາຍແກັສຕົວຕັ້ງຕົ້ນ. ພວກເຮົາຍັງພົບວ່າຄວາມຫຍາບຂອງຊັ້ນຮອງ NiAR ມີອິດທິພົນຕໍ່ຄວາມຫຍາບຂອງ NGF. ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າ FS-NGF ແບບຮາບພຽງທີ່ເຕີບໃຫຍ່ແລ້ວສາມາດໃຊ້ເປັນວັດສະດຸຕົວຕັ້ງຕົ້ນສຳລັບ graphene (ໂດຍວິທີການ exfoliation70) ຫຼື ເປັນຊ່ອງທາງນຳໄຟຟ້າໃນແຜງແສງອາທິດ15,16. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, BS-NGF ຈະຖືກນໍາໃຊ້ສໍາລັບການກວດຈັບອາຍແກັສ (ຮູບ SI9) ແລະ ອາດຈະເປັນສໍາລັບລະບົບເກັບຮັກສາພະລັງງານ71,72 ບ່ອນທີ່ຄວາມຫຍາບຂອງພື້ນຜິວຂອງມັນຈະເປັນປະໂຫຍດ.
ໂດຍພິຈາລະນາຂ້າງເທິງນີ້, ມັນເປັນປະໂຫຍດທີ່ຈະລວມຜົນງານໃນປະຈຸບັນເຂົ້າກັບຟິມແກຣໄຟທ໌ທີ່ເຄີຍເຜີຍແຜ່ມາກ່ອນທີ່ປູກໂດຍ CVD ແລະ ການໃຊ້ນິກເກີນຟອຍ. ດັ່ງທີ່ເຫັນໄດ້ໃນຕາຕະລາງທີ 2, ຄວາມກົດດັນທີ່ສູງຂຶ້ນທີ່ພວກເຮົາໃຊ້ເຮັດໃຫ້ເວລາປະຕິກິລິຍາ (ໄລຍະການເຕີບໂຕ) ສັ້ນລົງເຖິງແມ່ນວ່າຢູ່ໃນອຸນຫະພູມທີ່ຂ້ອນຂ້າງຕໍ່າ (ໃນລະດັບ 850–1300 °C). ພວກເຮົາຍັງບັນລຸການເຕີບໂຕທີ່ສູງກວ່າປົກກະຕິ, ເຊິ່ງຊີ້ບອກເຖິງທ່າແຮງສຳລັບການຂະຫຍາຍຕົວ. ຍັງມີປັດໄຈອື່ນໆທີ່ຕ້ອງພິຈາລະນາ, ເຊິ່ງບາງອັນພວກເຮົາໄດ້ລວມເຂົ້າໃນຕາຕະລາງ.
NGF ຄຸນນະພາບສູງສອງດ້ານໄດ້ຖືກປູກຢູ່ເທິງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນໂດຍ CVD ທີ່ເປັນຕົວເລັ່ງປະຕິກິລິຍາ. ໂດຍການກຳຈັດຊັ້ນຮອງໂພລີເມີແບບດັ້ງເດີມ (ເຊັ່ນ: ຊັ້ນຮອງທີ່ໃຊ້ໃນ CVD graphene), ພວກເຮົາບັນລຸການໂອນ NGF ແບບປຽກທີ່ສະອາດ ແລະ ບໍ່ມີຂໍ້ບົກຜ່ອງ (ປູກຢູ່ດ້ານຫຼັງ ແລະ ດ້ານໜ້າຂອງແຜ່ນຟອຍນິກເກີນ) ໄປສູ່ຊັ້ນຮອງທີ່ສຳຄັນຫຼາຍຊະນິດ. ໂດຍສະເພາະ, NGF ປະກອບມີພາກພື້ນ FLG ແລະ MLG (ໂດຍປົກກະຕິ 0.1% ຫາ 3% ຕໍ່ 100 µm2) ທີ່ປະສົມປະສານໂຄງສ້າງໄດ້ດີກັບຟິມທີ່ໜາກວ່າ, ເຊິ່ງບາງອັນມີການໝູນບໍ່ກົງກັນຂອງ 10–20°. ພາກພື້ນ FLG ແລະ MLG ແມ່ນຮັບຜິດຊອບຕໍ່ຄວາມໂປ່ງໃສຂອງ FS-NGF ຕໍ່ແສງທີ່ເບິ່ງເຫັນໄດ້. ສຳລັບແຜ່ນດ້ານຫຼັງ, ພວກມັນສາມາດຖືກນຳໄປຂະໜານກັບແຜ່ນດ້ານໜ້າ ແລະ ດັ່ງທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນ, ສາມາດມີຈຸດປະສົງທີ່ເປັນປະໂຫຍດ (ຕົວຢ່າງ, ສຳລັບການກວດຈັບອາຍແກັສ). ການສຶກສາເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນມີປະໂຫຍດຫຼາຍສຳລັບການຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງເສດເຫຼືອ ແລະ ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນຂະບວນການ CVD ຂະໜາດອຸດສາຫະກຳ.
ໂດຍທົ່ວໄປ, ຄວາມໜາສະເລ່ຍຂອງ CVD NGF ແມ່ນຢູ່ລະຫວ່າງແຜ່ນກຣາຟີນ (ຊັ້ນຕ່ຳ ແລະ ຫຼາຍຊັ້ນ) ແລະ ແຜ່ນກຣາຟີນອຸດສາຫະກຳ (ໄມໂຄຣແມັດ). ຄຸນສົມບັດທີ່ໜ້າສົນໃຈຂອງມັນຫຼາກຫຼາຍຊະນິດ, ບວກກັບວິທີການງ່າຍໆທີ່ພວກເຮົາໄດ້ພັດທະນາສຳລັບການຜະລິດ ແລະ ການຂົນສົ່ງຂອງມັນ, ເຮັດໃຫ້ຟິມເຫຼົ່ານີ້ເໝາະສົມເປັນພິເສດສຳລັບການນຳໃຊ້ທີ່ຕ້ອງການການຕອບສະໜອງໜ້າທີ່ຂອງກຣາຟີນ, ໂດຍບໍ່ມີຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງຂະບວນການຜະລິດອຸດສາຫະກຳທີ່ໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍໃນປະຈຸບັນ.
ແຜ່ນຟອຍນິກເກີນໜາ 25 μm (ຄວາມບໍລິສຸດ 99.5%, Goodfellow) ໄດ້ຖືກຕິດຕັ້ງຢູ່ໃນເຄື່ອງປະຕິກອນ CVD ທາງການຄ້າ (Aixtron 4-inch BMPro). ລະບົບດັ່ງກ່າວໄດ້ຖືກກຳຈັດດ້ວຍອາກອນ ແລະ ລະບາຍອອກໄປສູ່ຄວາມດັນພື້ນຖານ 10-3 mbar. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ແຜ່ນຟອຍນິກເກີນໄດ້ຖືກວາງໄວ້ໃນ Ar/H2 (ຫຼັງຈາກການອົບແຜ່ນຟອຍ Ni ລ່ວງໜ້າເປັນເວລາ 5 ນາທີ, ແຜ່ນຟອຍໄດ້ຖືກສຳຜັດກັບຄວາມດັນ 500 mbar ທີ່ 900 °C. NGF ໄດ້ຖືກຝາກໄວ້ໃນກະແສ CH4/H2 (100 cm3 ແຕ່ລະອັນ) ເປັນເວລາ 5 ນາທີ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກເຮັດໃຫ້ເຢັນລົງໃຫ້ມີອຸນຫະພູມຕ່ຳກວ່າ 700 °C ໂດຍໃຊ້ກະແສ Ar (4000 cm3) ທີ່ 40 °C/ນາທີ. ລາຍລະອຽດກ່ຽວກັບການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະບວນການເຕີບໂຕຂອງ NGF ໄດ້ຖືກອະທິບາຍໄວ້ໃນບ່ອນອື່ນ 30.
ຮູບຮ່າງໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງໄດ້ຖືກເບິ່ງເຫັນໂດຍ SEM ໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດ Zeiss Merlin (1 kV, 50 pA). ຄວາມຫຍາບຂອງໜ້າດິນຂອງຕົວຢ່າງ ແລະ ຄວາມໜາຂອງ NGF ໄດ້ຖືກວັດແທກໂດຍໃຊ້ AFM (Dimension Icon SPM, Bruker). ການວັດແທກ TEM ແລະ SAED ໄດ້ຖືກປະຕິບັດໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດ FEI Titan 80–300 Cubed ທີ່ມີປືນປ່ອຍພາກສະໜາມຄວາມສະຫວ່າງສູງ (300 kV), ເຄື່ອງໂມໂນໂຄຣມາເຕີປະເພດ FEI Wien ແລະ ເຄື່ອງແກ້ໄຂຄວາມຜິດປົກກະຕິຂອງເລນ CEOS ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ຜົນສຸດທ້າຍ. ຄວາມລະອຽດທາງພື້ນທີ່ 0.09 nm. ຕົວຢ່າງ NGF ໄດ້ຖືກໂອນໄປຫາຕາຂ່າຍທອງແດງທີ່ເຄືອບດ້ວຍຄາບອນລຽວ ສຳລັບການຖ່າຍພາບ TEM ຮາບພຽງ ແລະ ການວິເຄາະໂຄງສ້າງ SAED. ດັ່ງນັ້ນ, ຟຼອກຕົວຢ່າງສ່ວນໃຫຍ່ຈະຖືກລະງັບຢູ່ໃນຮູຂຸມຂົນຂອງເຍື່ອຮອງຮັບ. ຕົວຢ່າງ NGF ທີ່ຖືກໂອນໄດ້ຖືກວິເຄາະໂດຍ XRD. ຮູບແບບການຫັກເຫຂອງລັງສີເອັກສ໌ໄດ້ຮັບໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກການຫັກເຫຂອງລັງສີຜົງ (Brucker, ເຄື່ອງປ່ຽນໄລຍະ D2 ທີ່ມີແຫຼ່ງ Cu Kα, 1.5418 Å ແລະເຄື່ອງກວດຈັບ LYNXEYE) ໂດຍໃຊ້ແຫຼ່ງລັງສີ Cu ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງຈຸດລຳແສງ 3 ມມ.
ການວັດແທກຈຸດ Raman ຫຼາຍໆຄັ້ງໄດ້ຖືກບັນທຶກໄວ້ໂດຍໃຊ້ກ້ອງຈຸລະທັດ confocal ແບບປະສົມປະສານ (Alpha 300 RA, WITeC). ເລເຊີ 532 nm ທີ່ມີພະລັງງານກະຕຸ້ນຕ່ຳ (25%) ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຫຼີກເວັ້ນຜົນກະທົບທີ່ເກີດຈາກຄວາມຮ້ອນ. ການວິເຄາະແສງ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ໄດ້ຖືກປະຕິບັດຢູ່ໃນເຄື່ອງວັດແທກ Kratos Axis Ultra ໃນພື້ນທີ່ຕົວຢ່າງ 300 × 700 μm2 ໂດຍໃຊ້ລັງສີ Al Kα ທີ່ມີສີດຽວ (hν = 1486.6 eV) ທີ່ພະລັງງານ 150 W. ສະເປກຕຣຳຄວາມລະອຽດໄດ້ຮັບທີ່ພະລັງງານສົ່ງຜ່ານ 160 eV ແລະ 20 eV, ຕາມລໍາດັບ. ຕົວຢ່າງ NGF ທີ່ໂອນໄປຫາ SiO2 ໄດ້ຖືກຕັດເປັນຕ່ອນໆ (3 × 10 mm2 ແຕ່ລະອັນ) ໂດຍໃຊ້ເລເຊີເສັ້ນໄຍ ytterbium PLS6MW (1.06 μm) ທີ່ 30 W. ການຕິດຕໍ່ສາຍທອງແດງ (ໜາ 50 μm) ໄດ້ຖືກຜະລິດໂດຍໃຊ້ແປ້ງເງິນພາຍໃຕ້ກ້ອງຈຸລະທັດແບບ optical. ການທົດລອງການຂົນສົ່ງທາງໄຟຟ້າ ແລະ ຜົນກະທົບຂອງ Hall ໄດ້ຖືກປະຕິບັດກັບຕົວຢ່າງເຫຼົ່ານີ້ທີ່ 300 K ແລະ ການປ່ຽນແປງຂອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ± 9 Tesla ໃນລະບົບການວັດແທກຄຸນສົມບັດທາງກາຍະພາບ (PPMS EverCool-II, Quantum Design, USA). ສະເປັກຕຣຳ UV–vis ທີ່ຖືກສົ່ງຜ່ານໄດ້ຖືກບັນທຶກໂດຍໃຊ້ເຄື່ອງວັດແທກແສງ Lambda 950 UV–vis ໃນຊ່ວງ NGF 350–800 nm ທີ່ໂອນໄປຫາຊັ້ນຮອງຫີນ quartz ແລະ ຕົວຢ່າງອ້າງອີງຫີນ quartz.
ເຊັນເຊີຕ້ານທານສານເຄມີ (ຊິບເອເລັກໂຕຣດທີ່ມີຕົວເລກລະຫວ່າງຕົວເລກ) ໄດ້ຖືກເຊື່ອມຕໍ່ເຂົ້າກັບກະດານວົງຈອນພິມທີ່ກຳນົດເອງ 73 ແລະ ຄວາມຕ້ານທານໄດ້ຖືກສະກັດອອກຊົ່ວຄາວ. ກະດານວົງຈອນພິມທີ່ອຸປະກອນຕັ້ງຢູ່ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັບຂົ້ວຕິດຕໍ່ ແລະ ວາງໄວ້ພາຍໃນຫ້ອງຮັບຮູ້ອາຍແກັສ 74. ການວັດແທກຄວາມຕ້ານທານໄດ້ຖືກປະຕິບັດທີ່ແຮງດັນ 1 V ດ້ວຍການສະແກນຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຈາກການລ້າງອອກໄປຫາການສຳຜັດກັບອາຍແກັສ ແລະ ຫຼັງຈາກນັ້ນລ້າງອອກອີກຄັ້ງ. ຫ້ອງດັ່ງກ່າວໄດ້ຖືກທຳຄວາມສະອາດໃນເບື້ອງຕົ້ນໂດຍການລ້າງອອກດ້ວຍໄນໂຕຣເຈນທີ່ 200 cm3 ເປັນເວລາ 1 ຊົ່ວໂມງ ເພື່ອຮັບປະກັນການກຳຈັດສານວິເຄາະອື່ນໆທັງໝົດທີ່ມີຢູ່ໃນຫ້ອງ, ລວມທັງຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ສານວິເຄາະແຕ່ລະຊະນິດໄດ້ຖືກປ່ອຍເຂົ້າໄປໃນຫ້ອງຢ່າງຊ້າໆດ້ວຍອັດຕາການໄຫຼ 200 cm3 ດຽວກັນໂດຍການປິດກະບອກ N2.
ບົດຄວາມນີ້ໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂແລ້ວ ແລະ ສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ຜ່ານລິ້ງທີ່ຢູ່ເທິງສຸດຂອງບົດຄວາມ.
ອິນາກິ, ມ. ແລະ ຄັງ, ເອັຟ. ວິທະຍາສາດ ແລະ ວິສະວະກຳວັດສະດຸຄາບອນ: ພື້ນຖານ. ສະບັບພິມຄັ້ງທີສອງ ແກ້ໄຂແລ້ວ. 2014. 542.
ປື້ມຄູ່ມື Pearson, HO ກ່ຽວກັບຄາບອນ, ກຣາໄຟທ໌, ເພັດ ແລະ ຟູເລີລີນ: ຄຸນສົມບັດ, ການປຸງແຕ່ງ ແລະ ການນຳໃຊ້. ສະບັບພິມຄັ້ງທຳອິດໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂແລ້ວ. ປີ 1994, ນິວເຈີຊີ.
Tsai, W. ແລະ ອື່ນໆ. ຟິມ graphene/graphite ຫຼາຍຊັ້ນໃນພື້ນທີ່ຂະໜາດໃຫຍ່ ເປັນເອເລັກໂຕຣດນຳໄຟຟ້າບາງໆໂປ່ງໃສ. ການນຳໃຊ້. ຟີຊິກ. Wright. 95(12), 123115(2009).
Balandin AA ຄຸນສົມບັດທາງຄວາມຮ້ອນຂອງ graphene ແລະວັດສະດຸຄາບອນທີ່ມີໂຄງສ້າງນາໂນ. Nat. Matt. 10(8), 569–581 (2011).
Cheng KY, Brown PW ແລະ Cahill DG ຄວາມນຳຄວາມຮ້ອນຂອງຟິມແກຣໄຟທີ່ປູກໃນ Ni (111) ໂດຍການວາງອາຍເຄມີໃນອຸນຫະພູມຕ່ຳ. ຄຳວິເສດ. Matt. Interface 3, 16 (2016).
Hesjedal, T. ການເຕີບໂຕຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງຂອງຟິມ graphene ໂດຍການວາງອາຍເຄມີ. ການນຳໃຊ້. ຟີຊິກ. Wright. 98(13), 133106(2011).
ເວລາໂພສ: ສິງຫາ-23-2024