Ni ပေါ်တွင် ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော ဂရပ်ဖိုက်အလွှာတစ်ခု ကြီးထွားခြင်းနှင့် ၎င်း၏ နှစ်လမ်းသွား ပိုလီမာမပါသော လွှဲပြောင်းခြင်း

Nature.com သို့ ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုသည့်အတွက် ကျေးဇူးတင်ပါသည်။ သင်အသုံးပြုနေသော browser ဗားရှင်းတွင် CSS ပံ့ပိုးမှု အကန့်အသတ်ရှိသည်။ အကောင်းဆုံးရလဒ်များအတွက် သင့် browser ၏ ဗားရှင်းအသစ်ကို အသုံးပြုရန် (သို့မဟုတ် Internet Explorer ရှိ Compatibility Mode ကို ပိတ်ရန်) အကြံပြုအပ်ပါသည်။ ထိုအတောအတွင်း၊ ပံ့ပိုးမှုဆက်လက်ရရှိစေရန်အတွက် ကျွန်ုပ်တို့သည် ဆိုက်ကို styling သို့မဟုတ် JavaScript မပါဘဲ ပြသနေပါသည်။
နာနိုစကေးဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များ (NGFs) သည် ဓာတ်ကူဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်းဖြင့် ထုတ်လုပ်နိုင်သော ခိုင်မာသည့် နာနိုပစ္စည်းများဖြစ်သော်လည်း ၎င်းတို့၏ လွှဲပြောင်းရလွယ်ကူမှုနှင့် နောက်မျိုးဆက်စက်ပစ္စည်းများတွင် မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်က ၎င်းတို့၏အသုံးပြုမှုကို မည်သို့အကျိုးသက်ရောက်သည်နှင့်ပတ်သက်၍ မေးခွန်းများကျန်ရှိနေပါသည်။ ဤနေရာတွင် polycrystalline nickel foil (ဧရိယာ 55 cm2၊ အထူ 100 nm ခန့်) ၏ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် NGF ကြီးထွားမှုနှင့် ၎င်း၏ပိုလီမာမပါသော လွှဲပြောင်းမှု (ရှေ့နှင့်နောက်၊ ဧရိယာ 6 cm2 အထိ) ကို ကျွန်ုပ်တို့တင်ပြပါသည်။ ဓာတ်ကူဖိုက်ဖွိုင်၏ပုံသဏ္ဍာန်ကြောင့် ကာဗွန်ဖလင်နှစ်ခုသည် ၎င်းတို့၏ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများနှင့် အခြားဝိသေသလက္ခဏာများ (ဥပမာ မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှုကဲ့သို့) တွင် ကွဲပြားပါသည်။ ပိုမိုကြမ်းတမ်းသော နောက်ကျောဘက်ရှိသော NGF များသည် NO2 ထောက်လှမ်းမှုအတွက် သင့်လျော်ပြီး ရှေ့ဘက် (2000 S/cm2၊ စာရွက်ခုခံမှု – 50 ohms/m2) ရှိ ပိုမိုချောမွေ့ပြီး ပိုမိုလျှပ်ကူးနိုင်သော NGF များသည် အသက်ရှင်နိုင်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်းများဖြစ်နိုင်သည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ပြသပါသည်။ ဆိုလာဆဲလ်၏ channel သို့မဟုတ် electrode (မြင်နိုင်သောအလင်း၏ 62% ကိုထုတ်လွှတ်သောကြောင့်)။ အလုံးစုံသော်၊ ဖော်ပြထားသော ကြီးထွားမှုနှင့် သယ်ယူပို့ဆောင်ရေး လုပ်ငန်းစဉ်များသည် ဂရပ်ဖင်းနှင့် မိုက်ခရွန်အထူ ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များ မသင့်လျော်သည့် နည်းပညာအသုံးချမှုများအတွက် အစားထိုးကာဗွန်ပစ္စည်းတစ်ခုအဖြစ် NGF ကို အကောင်အထည်ဖော်ရာတွင် အထောက်အကူ ဖြစ်စေနိုင်သည်။
ဂရပ်ဖိုက်သည် ကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်အသုံးပြုသော စက်မှုလုပ်ငန်းသုံးပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်။ အထူးသဖြင့် ဂရပ်ဖိုက်တွင် ဒြပ်ထုသိပ်သည်းဆနည်းပါးပြီး ပြားချပ်သော အပူနှင့် လျှပ်စစ်စီးကူးမှုမြင့်မားသော ဂုဏ်သတ္တိများရှိပြီး ပြင်းထန်သော အပူနှင့် ဓာတုပတ်ဝန်းကျင်များတွင် အလွန်တည်ငြိမ်သည်1,2။ အလွှာလိုက်ဂရပ်ဖိုက်သည် ဂရပ်ဖင်းသုတေသနအတွက် လူသိများသော အစပြုပစ္စည်းတစ်ခုဖြစ်သည်3။ အလွှာပါးများအဖြစ် ပြုပြင်သောအခါ၊ စမတ်ဖုန်းများကဲ့သို့သော အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများအတွက် အပူစုပ်ကိရိယာများ4,5,6,7၊ အာရုံခံကိရိယာများတွင် တက်ကြွသောပစ္စည်း8,9,10 နှင့် လျှပ်စစ်သံလိုက်ဝင်ရောက်စွက်ဖက်မှုကာကွယ်မှု11 အပါအဝင် အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးတွင် အသုံးပြုနိုင်သည်။12 နှင့် အလွန်အမင်းခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်တွင် လစ်သိုဂရပ်ဖီးယားအတွက် ဖလင်များ13,14၊ နေရောင်ခြည်ဆဲလ်များတွင် လျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းများ15,16။ ဤအသုံးချမှုအားလုံးအတွက်၊ နာနိုစကေး <100 nm တွင် ထိန်းချုပ်ထားသော အထူရှိသော ဂရပ်ဖိုက်ဖလင် (NGFs) ၏ ဧရိယာကြီးများကို အလွယ်တကူ ထုတ်လုပ်ပြီး သယ်ယူပို့ဆောင်နိုင်ပါက သိသာထင်ရှားသော အားသာချက်တစ်ခုဖြစ်လိမ့်မည်။
ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များကို နည်းလမ်းအမျိုးမျိုးဖြင့် ထုတ်လုပ်ကြသည်။ တစ်ခုတွင်၊ ဂရပ်ဖင်းအလွှာများထုတ်လုပ်ရန် ထည့်သွင်းခြင်းနှင့် ချဲ့ထွင်ခြင်းနောက်တွင် အလွှာခွာခြင်းဖြင့် အသုံးပြုခဲ့သည်10,11,17။ အလွှာများကို လိုအပ်သောအထူရှိသော ဖလင်များအဖြစ် ဆက်လက်လုပ်ဆောင်ရမည်ဖြစ်ပြီး သိပ်သည်းသော ဂရပ်ဖိုက်စာရွက်များထုတ်လုပ်ရန် မကြာခဏ ရက်အတော်ကြာတတ်သည်။ နောက်ထပ်နည်းလမ်းတစ်ခုမှာ ဂရပ်ဖိုက်ပြုလုပ်နိုင်သော အစိုင်အခဲရှေ့ပြေးပစ္စည်းများဖြင့် စတင်ရန်ဖြစ်သည်။ စက်မှုလုပ်ငန်းတွင် ပိုလီမာစာရွက်များကို ကာဗွန်ဓာတ် (1000–1500 °C တွင်) ပြီးနောက် ဂရပ်ဖိုက်ဓာတ် (2800–3200 °C တွင်) ဖြင့် ကောင်းမွန်စွာဖွဲ့စည်းထားသော အလွှာပစ္စည်းများကို ဖွဲ့စည်းသည်။ ဤဖလင်များ၏ အရည်အသွေးမြင့်မားသော်လည်း စွမ်းအင်သုံးစွဲမှုမှာ သိသာထင်ရှားသည်1,18,19 ဖြစ်ပြီး အနည်းဆုံးအထူကို မိုက်ခရွန်အနည်းငယ်အထိ ကန့်သတ်ထားသည်1,18,19,20။
ဓာတ်ကူပစ္စည်းအငွေ့စုပုံခြင်း (CVD) သည် မြင့်မားသောဖွဲ့စည်းပုံအရည်အသွေးနှင့် သင့်တင့်သောကုန်ကျစရိတ်ဖြင့် ဂရပ်ဖင်းနှင့် အလွန်ပါးလွှာသောဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များ (<10 nm) ထုတ်လုပ်ရန်အတွက် လူသိများသောနည်းလမ်းတစ်ခုဖြစ်သည်21,22,23,24,25,26,27။ သို့သော် ဂရပ်ဖင်းနှင့် အလွန်ပါးလွှာသောဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များ28 ကြီးထွားမှုနှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက CVD ကို အသုံးပြု၍ ဧရိယာကျယ်ကျယ်ပြန့်ပြန့်ကြီးထွားမှုနှင့်/သို့မဟုတ် NGF အသုံးချမှုကို ပို၍ပင် စူးစမ်းလေ့လာခြင်းနည်းပါးသည်11,13,29,30,31,32,33။
CVD ဖြင့်ကြီးထွားသော graphene နှင့် graphite film များကို functional substrates များပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းရန် လိုအပ်လေ့ရှိသည်34။ ဤပါးလွှာသော film transfer များတွင် အဓိကနည်းလမ်းနှစ်ခုပါဝင်သည်35- (1) non-etch transfer36,37 နှင့် (2) etch-based wet chemical transfer (substrate supported)14,34,38။ နည်းလမ်းတစ်ခုစီတွင် အားသာချက်များနှင့် အားနည်းချက်အချို့ရှိပြီး အခြားနေရာတွင်ဖော်ပြထားသည့်အတိုင်း ရည်ရွယ်ထားသော application ပေါ် မူတည်၍ ရွေးချယ်ရမည်35,39။ catalytic substrates များပေါ်တွင် ကြီးထွားသော graphene/graphite film များအတွက်၊ wet chemical processes များမှတစ်ဆင့် လွှဲပြောင်းခြင်း (polymethyl methacrylate (PMMA) သည် အသုံးအများဆုံး support layer ဖြစ်သည်) သည် ပထမရွေးချယ်မှုအဖြစ် ဆက်လက်တည်ရှိနေသည်13,30,34,38,40,41,42။ သင်နှင့်အဖွဲ့။ NGF transfer အတွက် polymer ကို အသုံးမပြုကြောင်း (နမူနာအရွယ်အစား 4 cm2 ခန့်)25,43 ဖော်ပြခဲ့သော်လည်း လွှဲပြောင်းစဉ်အတွင်း နမူနာတည်ငြိမ်မှုနှင့်/သို့မဟုတ် ကိုင်တွယ်မှုနှင့်ပတ်သက်၍ အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို မပေးထားပါ။ ပိုလီမာများကို အသုံးပြုသော စိုစွတ်သော ဓာတုဗေဒ လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် ယဇ်ပူဇော်သည့် ပိုလီမာအလွှာကို အသုံးချခြင်းနှင့် နောက်ဆက်တွဲ ဖယ်ရှားခြင်း အပါအဝင် အဆင့်များစွာ ပါဝင်သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်တွင် အားနည်းချက်များ ရှိသည်- ဥပမာအားဖြင့်၊ ပိုလီမာ အကြွင်းအကျန်များသည် ကြီးထွားလာသော ဖလင်၏ ဂုဏ်သတ္တိများကို ပြောင်းလဲစေနိုင်သည်38။ အပိုဆောင်း လုပ်ဆောင်မှုက ကျန်ရှိနေသော ပိုလီမာကို ဖယ်ရှားနိုင်သော်လည်း ဤအပိုဆောင်း အဆင့်များသည် ဖလင်ထုတ်လုပ်မှု၏ ကုန်ကျစရိတ်နှင့် အချိန်ကို တိုးစေသည်38,40။ CVD ကြီးထွားမှုအတွင်း ဂရပ်ဖင်းအလွှာကို ဓာတ်ကူပစ္စည်း သတ္တုပြား၏ ရှေ့ဘက် (ရေနွေးငွေ့စီးဆင်းမှုကို မျက်နှာမူထားသော ဘက်) တွင်သာမက ၎င်း၏ နောက်ဘက်တွင်လည်း စုပုံထားသည်။ သို့သော်၊ ဂရပ်ဖင်းကို စွန့်ပစ်ပစ္စည်းအဖြစ် သတ်မှတ်ပြီး ပျော့ပျောင်းသော ပလာစမာဖြင့် လျင်မြန်စွာ ဖယ်ရှားနိုင်သည်38,41။ ဤဖလင်ကို ပြန်လည်အသုံးပြုခြင်းက မျက်နှာပြင်ကာဗွန်ဖလင်ထက် အရည်အသွေး နိမ့်ကျသော်လည်း အထွက်နှုန်းကို အမြင့်ဆုံးဖြစ်စေရန် ကူညီပေးနိုင်သည်။
ဤတွင်၊ CVD မှတစ်ဆင့် polycrystalline nickel foil ပေါ်တွင် မြင့်မားသောဖွဲ့စည်းပုံအရည်အသွေးဖြင့် NGF ၏ wafer-scale bifacial growth ပြင်ဆင်မှုကို ကျွန်ုပ်တို့တင်ပြပါသည်။ foil ၏ ရှေ့နှင့်နောက်မျက်နှာပြင်၏ ကြမ်းတမ်းမှုသည် NGF ၏ morphology နှင့်ဖွဲ့စည်းပုံကို မည်သို့အကျိုးသက်ရောက်သည်ကို အကဲဖြတ်ခဲ့ပါသည်။ နီကယ် foil နှစ်ဖက်စလုံးမှ multifunctional substrates များပေါ်သို့ NGF ကို ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး ပတ်ဝန်းကျင်နှင့်လိုက်လျောညီထွေဖြစ်သော polymer မပါဘဲ လွှဲပြောင်းပေးမှုကိုလည်း ကျွန်ုပ်တို့သရုပ်ပြပြီး ရှေ့နှင့်နောက် film များသည် အသုံးချမှုအမျိုးမျိုးအတွက် မည်သို့သင့်လျော်ကြောင်း ပြသပါသည်။
အောက်ပါအပိုင်းများတွင် အလွှာလိုက်စီထားသော ဂရပ်ဖင်းအလွှာအရေအတွက်ပေါ် မူတည်၍ ဂရပ်ဖင်းအလွှာအထူအမျိုးမျိုးကို ဆွေးနွေးထားသည်- (i) တစ်လွှာဂရပ်ဖင်း (SLG၊ အလွှာ ၁ ခု)၊ (ii) အလွှာအနည်းငယ်ဂရပ်ဖင်း (FLG၊ အလွှာ ၁၀ အောက်)၊ (iii) အလွှာများစွာဂရပ်ဖင်း (MLG၊ အလွှာ ၁၀-၃၀) နှင့် (iv) NGF (အလွှာ ၃၀၀ ခန့်)။ နောက်ဆုံးတစ်ခုသည် ဧရိယာ၏ ရာခိုင်နှုန်းအဖြစ် ဖော်ပြသော အသုံးအများဆုံးအထူဖြစ်သည် (၁၀၀ µm2 လျှင် ဧရိယာ ၉၇% ခန့်)၃၀။ ထို့ကြောင့် အလွှာတစ်ခုလုံးကို NGF ဟုခေါ်သည်။
ဂရပ်ဖင်းနှင့် ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များ ပေါင်းစပ်ရာတွင် အသုံးပြုသော polycrystalline nickel foils များသည် ၎င်းတို့၏ ထုတ်လုပ်မှုနှင့် နောက်ဆက်တွဲ လုပ်ဆောင်မှုကြောင့် မတူညီသော texture များရှိသည်။ မကြာသေးမီက NGF30 ၏ ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ပြုလုပ်သည့် လေ့လာမှုတစ်ခုကို ကျွန်ုပ်တို့ အစီရင်ခံခဲ့ပါသည်။ ကြီးထွားမှုအဆင့်အတွင်း အပူပေးချိန်နှင့် အခန်းဖိအားကဲ့သို့သော လုပ်ငန်းစဉ် parameters များသည် တူညီသောအထူရှိသော NGF များရရှိရန် အရေးကြီးသော အခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ ပြသထားပါသည်။ ဤတွင်၊ နီကယ်သတ္တုပြား၏ ඔප දැමීම (FS) နှင့် ඔප දැමීම မ (BS) မျက်နှာပြင်များပေါ်တွင် NGF ကြီးထွားမှုကို ကျွန်ုပ်တို့ ဆက်လက်စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့ပါသည် (ပုံ ၁က)။ ဇယား ၁ တွင် ဖော်ပြထားသော FS နှင့် BS နမူနာသုံးမျိုးအား စစ်ဆေးခဲ့သည်။ မျက်မြင်စစ်ဆေးပြီးနောက်၊ နီကယ်သတ္တုပြား (NiAG) ၏ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် NGF ၏ တူညီသောကြီးထွားမှုကို ထူးခြားသော သတ္တုငွေရောင်မှ မက်တဲလ်မီးခိုးရောင်သို့ အရောင်ပြောင်းလဲမှုဖြင့် မြင်တွေ့နိုင်သည် (ပုံ ၁က)။ အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့် တိုင်းတာမှုများကို အတည်ပြုခဲ့သည် (ပုံ ၁ခ၊ ဂ)။ တောက်ပသောဒေသတွင် တွေ့ရှိရသော FS-NGF ၏ ပုံမှန် Raman spectrum ကို ပုံ ၁ခ တွင် အနီ၊ အပြာနှင့် လိမ္မော်ရောင်မြှားများဖြင့် ညွှန်ပြထားသည်ကို ပုံ ၁ဂ တွင် ပြသထားသည်။ ဂရပ်ဖိုက် G (1683 cm−1) နှင့် 2D (2696 cm−1) တို့၏ ထူးခြားသော Raman peaks များသည် အလွန်ကြည်လင်သော NGF ကြီးထွားမှုကို အတည်ပြုသည် (ပုံ 1c၊ ဇယား SI1)။ ဖလင်တစ်လျှောက်တွင် ပြင်းထန်မှုအချိုး (I2D/IG) ~0.3 ရှိသော Raman spectra များ လွှမ်းမိုးနေသည်ကို တွေ့ရှိရပြီး I2D/IG = 0.8 ရှိသော Raman spectra များကို ရှားရှားပါးပါးသာ တွေ့ရှိရသည်။ ဖလင်တစ်ခုလုံးတွင် ချို့ယွင်းသော peaks (D = 1350 cm-1) မရှိခြင်းက NGF ကြီးထွားမှု အရည်အသွေးမြင့်မားကြောင်း ညွှန်ပြနေသည်။ BS-NGF နမူနာတွင် အလားတူ Raman ရလဒ်များကို ရရှိခဲ့သည် (ပုံ SI1 a နှင့် b၊ ဇယား SI1)။
NiAG FS- နှင့် BS-NGF နှိုင်းယှဉ်ချက်- (က) wafer scale (55 cm2) တွင် NGF ကြီးထွားမှုကိုပြသသည့် ပုံမှန် NGF (NiAG) နမူနာ၏ ဓာတ်ပုံနှင့် ရလဒ် BS- နှင့် FS-Ni foil နမူနာများ၊ (ခ) optical microscope မှရရှိသော FS-NGF Images/ Ni၊ (ဂ) panel b တွင် နေရာအမျိုးမျိုးတွင် မှတ်တမ်းတင်ထားသော ပုံမှန် Raman spectra များ၊ (ဃ၊ စ) FS-NGF/Ni တွင် မတူညီသော magnification များဖြင့် SEM ပုံရိပ်များ၊ (င၊ ဆ) မတူညီသော magnification များဖြင့် SEM ပုံရိပ်များ BS -NGF/Ni ကို set လုပ်ပါ။ အပြာရောင်မြှားသည် FLG ဒေသကို ညွှန်ပြပြီး လိမ္မော်ရောင်မြှားသည် MLG ဒေသ (FLG ဒေသအနီး) ကို ညွှန်ပြသည်)၊ အနီရောင်မြှားသည် NGF ဒေသကို ညွှန်ပြပြီး ပန်းရောင်မြှားသည် ခေါက်ရာကို ညွှန်ပြသည်။
ကြီးထွားမှုသည် ကနဦးအလွှာ၏အထူ၊ ပုံဆောင်ခဲအရွယ်အစား၊ ဦးတည်ချက်နှင့် အမှုန်အမွှားနယ်နိမိတ်များပေါ်တွင် မူတည်သောကြောင့်၊ ဧရိယာကြီးများတွင် NGF အထူကို သင့်တင့်လျောက်ပတ်စွာ ထိန်းချုပ်နိုင်ရန် စိန်ခေါ်မှုတစ်ရပ်အဖြစ် ရှိနေပါသည်20,34,44။ ဤလေ့လာမှုသည် ကျွန်ုပ်တို့ယခင်ထုတ်ဝေခဲ့သော အကြောင်းအရာ30 ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် 100 µm230 လျှင် 0.1 မှ 3% အထိ တောက်ပသောဧရိယာကို ထုတ်လုပ်ပေးသည်။ အောက်ပါအပိုင်းများတွင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ဒေသနှစ်မျိုးလုံးအတွက် ရလဒ်များကို တင်ပြပါသည်။ ချဲ့ထွင်မှုမြင့်မားသော SEM ရုပ်ပုံများသည် နှစ်ဖက်စလုံးတွင် တောက်ပသော ဆန့်ကျင်ဘက်ဧရိယာများစွာ ရှိနေခြင်းကို ပြသသည် (ပုံ 1f,g)၊ FLG နှင့် MLG ဒေသများ ရှိနေခြင်းကို ညွှန်ပြသည်30,45။ ၎င်းကို Raman ပြန့်ကျဲမှု (ပုံ 1c) နှင့် TEM ရလဒ်များ (“FS-NGF: ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ဂုဏ်သတ္တိများ” အပိုင်းတွင် နောက်ပိုင်းတွင် ဆွေးနွေးပါမည်) ဖြင့်လည်း အတည်ပြုခဲ့သည်။ FS- နှင့် BS-NGF/Ni နမူနာများတွင် တွေ့ရှိရသည့် FLG နှင့် MLG ဒေသများ (Ni တွင် ကြီးထွားလာသော ရှေ့နှင့်နောက် NGF) သည် အပူပေးမှုမတိုင်မီအတွင်း ဖွဲ့စည်းထားသော Ni(111) အမှုန်အမွှားကြီးများပေါ်တွင် ကြီးထွားလာနိုင်သည်22,30,45။ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် ခေါက်ခြင်းကို တွေ့ရှိခဲ့ရသည် (ပုံ 1b၊ ခရမ်းရောင်မြှားများဖြင့်မှတ်သားထားသည်)။ ဤခေါက်ခြင်းများကို CVD ဖြင့်စိုက်ပျိုးထားသော ဂရပ်ဖင်းနှင့် ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များတွင် မကြာခဏတွေ့ရှိရသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ဂရပ်ဖင်းနှင့် နီကယ်အောက်ခံ 30,38 အကြား အပူချဲ့ထွင်မှုကိန်းဂဏန်း ကွာခြားချက်ကြီးမားသောကြောင့်ဖြစ်သည်။
AFM ပုံရိပ်က FS-NGF နမူနာသည် BS-NGF နမူနာထက် ပိုပြားကြောင်း အတည်ပြုခဲ့သည် (ပုံ SI1) (ပုံ SI2)။ FS-NGF/Ni (ပုံ SI2c) နှင့် BS-NGF/Ni (ပုံ SI2d) ၏ root mean square (RMS) roughness တန်ဖိုးများသည် အသီးသီး 82 နှင့် 200 nm ဖြစ်သည် (20 × 20 μm2 ဧရိယာပေါ်တွင် တိုင်းတာသည်)။ ပိုမိုမြင့်မားသော roughness ကို နီကယ် (NiAR) ဖောင်၏ as-received အခြေအနေတွင် မျက်နှာပြင် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုအပေါ် အခြေခံ၍ နားလည်နိုင်သည် (ပုံ SI3)။ FS နှင့် BS-NiAR ၏ SEM ပုံများကို ပုံ SI3a–d တွင် ပြသထားပြီး မျက်နှာပြင် morphology အမျိုးမျိုးကို ပြသထားသည်- ඔප දැමීම FS-Ni ဖောင်တွင် nano- နှင့် micron-sized spherical အမှုန်များရှိပြီး ඔප දැමීම BS-Ni ဖောင်တွင် ထုတ်လုပ်မှုလှေကားကို ပြသထားသည်။ မြင့်မားသော အစွမ်းသတ္တိရှိသော အမှုန်များအဖြစ် ඔප දැමීම နှင့် ကျဆင်းမှု။ အပူပေးထားသော နီကယ်ဖောင် (NiA) ၏ အနိမ့်နှင့် မြင့်မားသော resolution ပုံများကို ပုံ SI3e–h တွင် ပြသထားသည်။ ဤပုံများတွင်၊ နီကယ်သတ္တုပြား၏ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် မိုက်ခရွန်အရွယ် နီကယ်အမှုန်အမွှားများစွာ ရှိနေခြင်းကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိနိုင်သည် (ပုံ SI3e–h)။ ယခင်က ဖော်ပြခဲ့သည့်အတိုင်း အမှုန်အမွှားကြီးများသည် Ni(111) မျက်နှာပြင် ဦးတည်ချက်ရှိနိုင်သည်30,46။ FS-NiA နှင့် BS-NiA အကြား နီကယ်သတ္တုပြားပုံသဏ္ဌာန်တွင် သိသာထင်ရှားသော ကွာခြားချက်များရှိသည်။ BS-NGF/Ni ၏ ကြမ်းတမ်းမှုမြင့်မားခြင်းသည် BS-NiAR ၏ ඔප දැමීමမမျက်နှာပြင်ကြောင့်ဖြစ်ပြီး အပူပေးပြီးနောက်တွင်ပင် မျက်နှာပြင်သည် သိသိသာသာ ကြမ်းတမ်းနေဆဲဖြစ်သည် (ပုံ SI3)။ ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်မတိုင်မီ ဤမျက်နှာပြင်လက္ခဏာအမျိုးအစားသည် ဂရပ်ဖင်းနှင့် ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များ၏ ကြမ်းတမ်းမှုကို ထိန်းချုပ်နိုင်စေပါသည်။ ဂရပ်ဖင်းကြီးထွားမှုအတွင်း မူလအလွှာသည် အမှုန်အမွှားပြန်လည်ဖွဲ့စည်းမှုအချို့ကို ဖြတ်သန်းခဲ့ပြီး အပူပေးထားသောသတ္တုပြားနှင့် ဓာတ်ကူပစ္စည်းဖလင်22 နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက အမှုန်အမွှားအရွယ်အစားကို အနည်းငယ်လျော့ကျစေပြီး အလွှာ၏ မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှုကို အနည်းငယ်တိုးစေကြောင်း သတိပြုသင့်သည်။
အောက်ခံမျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှု၊ အပူပေးချိန် (အမှုန်အရွယ်အစား)30,47 နှင့် ထုတ်လွှတ်မှုထိန်းချုပ်မှု43 တို့ကို အသေးစိတ်ညှိယူခြင်းသည် ဒေသတွင်း NGF အထူတူညီမှုကို µm2 နှင့်/သို့မဟုတ် nm2 စကေးအထိ (ဆိုလိုသည်မှာ နာနိုမီတာအနည်းငယ်၏ အထူပြောင်းလဲမှုများ) အထိ လျှော့ချရန် ကူညီပေးပါလိမ့်မည်။ အောက်ခံ၏ မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှုကို ထိန်းချုပ်ရန်အတွက် ရရှိလာသော နီကယ်သတ္တုပြား၏ အီလက်ထရိုလိုက်တစ် ඔප දැමීමကဲ့သို့သော နည်းလမ်းများကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားနိုင်သည်48။ ကြိုတင်ပြုပြင်ထားသော နီကယ်သတ္တုပြားကို အပူချိန်နိမ့် (< 900 °C)46 နှင့် အချိန် (< 5 မိနစ်) တွင် အပူပေးနိုင်ပြီး ကြီးမားသော Ni(111) အမှုန်များဖွဲ့စည်းခြင်း (FLG ကြီးထွားမှုအတွက် အကျိုးရှိသည်) ကို ရှောင်ရှားနိုင်သည်)။
SLG နှင့် FLG ဂရပ်ဖင်းသည် အက်ဆစ်နှင့်ရေ၏ မျက်နှာပြင်တင်းအားကို မခံနိုင်သောကြောင့် စိုစွတ်သော ဓာတုလွှဲပြောင်းမှုလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ အထောက်အပံ့အလွှာများ လိုအပ်ပါသည်22,34,38။ ပိုလီမာဖြင့် ထောက်ပံ့ပေးထားသော single-layer graphene38 ၏ စိုစွတ်သော ဓာတုလွှဲပြောင်းမှုနှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့်၊ ပုံ ၂က တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ကြီးထွားလာသော NGF ၏ နှစ်ဖက်စလုံးကို ပိုလီမာအထောက်အပံ့မပါဘဲ လွှဲပြောင်းနိုင်ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့တွေ့ရှိခဲ့သည် (အသေးစိတ်အတွက် ပုံ SI4a ကိုကြည့်ပါ)။ NGF ကို ပေးထားသော အလွှာသို့ လွှဲပြောင်းခြင်းသည် အောက်ခံ Ni30.49 ဖလင်ကို စိုစွတ်စွာ ထွင်းထုခြင်းဖြင့် စတင်သည်။ ကြီးထွားလာသော NGF/Ni/NGF နမူနာများကို deionized (DI) ရေ 600 mL ဖြင့် ရောစပ်ထားသော 70% HNO3 15 mL တွင် တစ်ညလုံးထားခဲ့သည်။ Ni foil လုံးဝပျော်ဝင်သွားပြီးနောက်၊ FS-NGF သည် NGF/Ni/NGF နမူနာကဲ့သို့ပင် အရည်၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ပြားချပ်နေပြီး BS-NGF ကို ရေတွင်နှစ်ထားသည် (ပုံ ၂က၊ ခ)။ ထို့နောက် သီးခြားခွဲထုတ်ထားသော NGF ကို အိုင်းယွန်းကင်းစင်သောရေပါသည့် ဘီကာတစ်ခုမှ အခြားဘီကာတစ်ခုသို့ လွှဲပြောင်းပြီး သီးခြားခွဲထုတ်ထားသော NGF ကို ခွက်ခွက်ပုံသဏ္ဍာန်ဖန်ခွက်မှတစ်ဆင့် လေးကြိမ်မှ ခြောက်ကြိမ်အထိ ထပ်ခါတလဲလဲ သေချာစွာဆေးကြောခဲ့သည်။ နောက်ဆုံးတွင် FS-NGF နှင့် BS-NGF တို့ကို လိုချင်သောအလွှာပေါ်တွင် ထားရှိခဲ့သည် (ပုံ ၂ဂ)။
နီကယ်သတ္တုပြားပေါ်တွင် ကြီးထွားလာသော NGF အတွက် ပိုလီမာမပါသော အစိုဓာတုဗေဒ လွှဲပြောင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်- (က) လုပ်ငန်းစဉ်စီးဆင်းမှုပုံ (အသေးစိတ်အတွက် ပုံ SI4 ကိုကြည့်ပါ)၊ (ခ) Ni ထွင်းထုပြီးနောက် ခွဲထားသော NGF ၏ ဒစ်ဂျစ်တယ်ဓာတ်ပုံ (နမူနာ ၂ ခု)၊ (ဂ) FS ဥပမာ – နှင့် BS-NGF SiO2/Si အောက်ခံသို့ လွှဲပြောင်းခြင်း၊ (ဃ) FS-NGF မှိန်သောပိုလီမာအောက်ခံသို့ လွှဲပြောင်းခြင်း၊ (င) ပြား d နှင့် နမူနာတူမှ BS-NGF (အပိုင်းနှစ်ပိုင်းခွဲထားသည်)၊ ရွှေချထားသော C စက္ကူနှင့် Nafion (ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိသော ပွင့်လင်းမြင်သာသော အောက်ခံ၊ အနီရောင်ထောင့်များဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားသော အနားများ) သို့ လွှဲပြောင်းခြင်း။
စိုစွတ်သော ဓာတုဗေဒ လွှဲပြောင်းနည်းလမ်းများကို အသုံးပြု၍ လုပ်ဆောင်သော SLG လွှဲပြောင်းမှုသည် စုစုပေါင်း လုပ်ဆောင်ချိန် ၂၀-၂၄ နာရီ လိုအပ်ကြောင်း သတိပြုပါ 38။ ဤနေရာတွင် ပြသထားသော polymer-free transfer နည်းပညာဖြင့် (ပုံ SI4a)၊ NGF လွှဲပြောင်းမှု လုပ်ဆောင်ချိန် စုစုပေါင်းသည် သိသိသာသာ လျော့ကျသွားသည် (ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် ၁၅ နာရီ)။ လုပ်ငန်းစဉ်တွင် အောက်ပါတို့ ပါဝင်သည်- (အဆင့် ၁) etching solution တစ်ခုကို ပြင်ဆင်ပြီး နမူနာကို ၎င်းတွင်ထည့်ပါ (~၁၀ မိနစ်)၊ ထို့နောက် Ni etching အတွက် တစ်ညလုံးစောင့်ပါ (~၇၂၀၀ မိနစ်)၊ (အဆင့် ၂) deionized water ဖြင့် ဆေးကြောပါ (အဆင့် - ၃)။ deionized water တွင် သိမ်းဆည်းပါ သို့မဟုတ် target substrate သို့ လွှဲပြောင်းပါ (၂၀ မိနစ်)။ NGF နှင့် bulk matrix အကြားတွင် ပိတ်မိနေသော ရေကို capillary action (blotting paper ကို အသုံးပြု၍)38 ဖြင့် ဖယ်ရှားပြီးနောက် ကျန်ရှိနေသော ရေစက်များကို သဘာဝအတိုင်း အခြောက်ခံခြင်းဖြင့် (ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် ၃၀ မိနစ်) ဖယ်ရှားပြီး နောက်ဆုံးတွင် နမူနာကို vacuum oven (10-1 mbar) တွင် ၅၀-၉၀ °C (၆၀ မိနစ်) တွင် ၁၀ မိနစ် အခြောက်ခံသည် 38။
ဂရပ်ဖိုက်သည် အပူချိန်အတော်လေးမြင့်မားသော (≥ 200 °C)50,51,52 တွင် ရေနှင့်လေရှိနေခြင်းကို ခံနိုင်ရည်ရှိသည်ဟု လူသိများသည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် အခန်းအပူချိန်တွင် အိုင်းယွန်းမပါသောရေနှင့် ပုလင်းများဖြင့် ရက်အနည်းငယ်မှ တစ်နှစ်အထိ သိမ်းဆည်းပြီးနောက် Raman spectroscopy၊ SEM နှင့် XRD တို့ကို အသုံးပြု၍ နမူနာများကို စမ်းသပ်ခဲ့သည် (ပုံ SI4)။ သိသာထင်ရှားသော ယိုယွင်းပျက်စီးမှု မရှိပါ။ ပုံ 2c တွင် အိုင်းယွန်းမပါသောရေတွင် လွတ်လပ်စွာရပ်တည်နေသော FS-NGF နှင့် BS-NGF ကို ပြသထားသည်။ ပုံ 2c ၏အစတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း SiO2 (300 nm)/Si အောက်ခံပေါ်တွင် ကျွန်ုပ်တို့ဖမ်းယူခဲ့သည်။ ထို့အပြင် ပုံ 2d,e တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ စဉ်ဆက်မပြတ် NGF ကို ပိုလီမာများ (Nexolve နှင့် Nafion မှ Thermabright polyamide) နှင့် ရွှေဖြင့်ဖုံးအုပ်ထားသော ကာဗွန်စက္ကူကဲ့သို့သော မတူညီသော အောက်ခံများသို့ လွှဲပြောင်းနိုင်သည်။ ရေပေါ်မျောနေသော FS-NGF ကို ပစ်မှတ်အောက်ခံပေါ်တွင် အလွယ်တကူထားရှိနိုင်သည် (ပုံ 2c, d)။ သို့သော် 3 cm2 ထက်ကြီးသော BS-NGF နမူနာများကို ရေထဲတွင် လုံးဝနှစ်မြှုပ်ထားသောအခါ ကိုင်တွယ်ရန်ခက်ခဲသည်။ ပုံမှန်အားဖြင့် ၎င်းတို့သည် ရေထဲတွင် လူးလှိမ့်လာသောအခါ၊ ပေါ့လျော့စွာကိုင်တွယ်မှုကြောင့် တစ်ခါတစ်ရံ အပိုင်းနှစ်ပိုင်း သို့မဟုတ် သုံးပိုင်းကွဲသွားတတ်သည် (ပုံ ၂e)။ အလုံးစုံပြောရလျှင် ကျွန်ုပ်တို့သည် PS- နှင့် BS-NGF (6 cm2 တွင် NGF/Ni/NGF ကြီးထွားမှုမရှိဘဲ အဆက်မပြတ် ချောမွေ့စွာလွှဲပြောင်းခြင်း) ကို ဧရိယာ ၆ နှင့် ၃ cm2 အထိရှိသော နမူနာများအတွက် ပိုလီမာမပါသော လွှဲပြောင်းမှုကို ရရှိနိုင်ခဲ့သည်။ ကျန်ရှိနေသော ကြီးမားသော သို့မဟုတ် သေးငယ်သော အပိုင်းအစများကို (etching solution သို့မဟုတ် deionized water တွင် အလွယ်တကူမြင်နိုင်သည်) လိုချင်သော substrate ပေါ်တွင် (~1 mm2၊ ပုံ SI4b၊ “FS-NGF: Structure and Properties (ဆွေးနွေးထားသည်)” တွင်ကဲ့သို့ ကြေးနီ grid သို့ လွှဲပြောင်းထားသော နမူနာကိုကြည့်ပါ) သို့မဟုတ် အနာဂတ်အသုံးပြုရန် သိမ်းဆည်းနိုင်သည် (ပုံ SI4)။ ဤစံနှုန်းအပေါ်အခြေခံ၍ NGF ကို (လွှဲပြောင်းရန်အတွက် ကြီးထွားမှုပြီးနောက်) 98-99% အထိ အထွက်နှုန်းဖြင့် ပြန်လည်ရရှိနိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ခန့်မှန်းပါသည်။
ပိုလီမာမပါဘဲ လွှဲပြောင်းနမူနာများကို အသေးစိတ် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ optical microscopy (OM) နှင့် SEM ပုံရိပ်များကို အသုံးပြု၍ FS- နှင့် BS-NGF/SiO2/Si (ပုံ ၂ဂ) တွင် ရရှိသော မျက်နှာပြင် morphological ဝိသေသလက္ခဏာများ (ပုံ SI5 နှင့် ပုံ ၃) အရ ဤနမူနာများကို အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းမပါဘဲ လွှဲပြောင်းခဲ့ကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ အက်ကွဲကြောင်းများ၊ အပေါက်များ သို့မဟုတ် လိပ်မထားသောနေရာများကဲ့သို့သော မြင်သာသောဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ ပျက်စီးမှုများ။ ကြီးထွားလာသော NGF ရှိ အတွန့်များသည် (ပုံ ၃ခ၊ ဃ၊ ခရမ်းရောင်မြှားများဖြင့် မှတ်သားထားသည်) လွှဲပြောင်းပြီးနောက် မပျက်စီးဘဲ ရှိနေခဲ့သည်။ FS- နှင့် BS-NGF နှစ်ခုစလုံးသည် FLG ဒေသများ (ပုံ ၃ တွင် အပြာရောင်မြှားများဖြင့် ညွှန်ပြထားသော တောက်ပသောဒေသများ) ဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည်။ အံ့သြစရာကောင်းသည်မှာ အလွန်ပါးလွှာသော ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များ၏ ပိုလီမာလွှဲပြောင်းစဉ်အတွင်း ပုံမှန်တွေ့ရှိရသော ပျက်စီးသွားသော ဒေသအနည်းငယ်နှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့် NGF နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသော မိုက်ခရွန်အရွယ်အစား FLG နှင့် MLG ဒေသများစွာ (ပုံ ၃ဃ တွင် အပြာရောင်မြှားများဖြင့် မှတ်သားထားသည်) ကို အက်ကွဲကြောင်းများ သို့မဟုတ် အက်ကွဲကြောင်းများမရှိဘဲ လွှဲပြောင်းခဲ့သည် (ပုံ ၃ဃ)။ ၃။ နောက်ပိုင်းတွင် ဆွေးနွေးခဲ့သည့်အတိုင်း (“FS-NGF: ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ဂုဏ်သတ္တိများ”) lace-carbon copper grid များပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းပေးထားသော NGF ၏ TEM နှင့် SEM ပုံများကို အသုံးပြု၍ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တည်တံ့မှုကို ထပ်မံအတည်ပြုခဲ့သည်။ လွှဲပြောင်းပေးထားသော BS-NGF/SiO2/Si သည် FS-NGF/SiO2/Si ထက် rms တန်ဖိုးများ 140 nm နှင့် 17 nm အသီးသီးဖြင့် ပိုမိုကြမ်းတမ်းပြီး ပုံ SI6a နှင့် b (20 × 20 μm2) တွင် ပြထားသည်။ SiO2/Si အောက်ခံပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းပေးထားသော NGF ၏ RMS တန်ဖိုး (RMS < 2 nm) သည် Ni ပေါ်တွင် ကြီးထွားသော NGF ထက် သိသိသာသာ နိမ့်ကျသည် (၃ ဆခန့်) (ပုံ SI2)၊ ၎င်းသည် အပိုကြမ်းတမ်းမှုသည် Ni မျက်နှာပြင်နှင့် ကိုက်ညီနိုင်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ထို့အပြင်၊ FS- နှင့် BS-NGF/SiO2/Si နမူနာများ၏ အစွန်းများတွင် လုပ်ဆောင်ထားသော AFM ပုံများသည် NGF အထူ 100 နှင့် 80 nm အသီးသီးကို ပြသခဲ့သည် (ပုံ SI7)။ BS-NGF ၏ အထူ သေးငယ်ခြင်းသည် မျက်နှာပြင်သည် precursor ဓာတ်ငွေ့နှင့် တိုက်ရိုက်ထိတွေ့မှုမရှိခြင်းကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်။
SiO2/Si wafer ပေါ်တွင် polymer မပါဘဲ ရွှေ့ပြောင်းထားသော NGF (NiAG) (ပုံ 2c ကိုကြည့်ပါ): (a,b) ရွှေ့ပြောင်းထားသော FS-NGF ၏ SEM ပုံများ- အနိမ့်ဆုံးနှင့် အမြင့်ဆုံးချဲ့ထွင်မှု (panel ရှိ လိမ္မော်ရောင်စတုရန်းနှင့် ကိုက်ညီသည်)။ ပုံမှန်ဧရိယာများ) – a). (c,d) ရွှေ့ပြောင်းထားသော BS-NGF ၏ SEM ပုံများ- အနိမ့်ဆုံးနှင့် အမြင့်ဆုံးချဲ့ထွင်မှု (panel c ရှိ လိမ္မော်ရောင်စတုရန်းဖြင့် ပြသထားသော ပုံမှန်ဧရိယာနှင့် ကိုက်ညီသည်)။ (e, f) ရွှေ့ပြောင်းထားသော FS- နှင့် BS-NGF များ၏ AFM ပုံများ။ အပြာရောင်မြှားသည် FLG ဒေသကို ကိုယ်စားပြုသည် – တောက်ပသော ဆန့်ကျင်ဘက်အရောင်၊ အပြာရောင်မြှား – အနက်ရောင် MLG ဆန့်ကျင်ဘက်အရောင်၊ အနီရောင်မြှား – အနက်ရောင် ဆန့်ကျင်ဘက်အရောင်သည် NGF ဒေသကို ကိုယ်စားပြုပြီး ပန်းရောင်မြှားသည် အခေါက်ကို ကိုယ်စားပြုသည်။
ကြီးထွားပြီး လွှဲပြောင်းထားသော FS- နှင့် BS-NGF များ၏ ဓာတုဖွဲ့စည်းမှုကို X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ဖြင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည် (ပုံ ၄)။ တိုင်းတာထားသော spectra များတွင် (ပုံ ၄က၊ ခ) အားနည်းသော peak ကို တွေ့ရှိခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် ကြီးထွားလာသော FS- နှင့် BS-NGF များ (NiAG) ၏ Ni substrate (850 eV) နှင့် ကိုက်ညီသည်။ လွှဲပြောင်းထားသော FS- နှင့် BS-NGF/SiO2/Si ၏ တိုင်းတာထားသော spectra များတွင် peak များ မရှိပါ (ပုံ ၄ဂ; BS-NGF/SiO2/Si အတွက် အလားတူရလဒ်များကို မပြသထားပါ)၊ လွှဲပြောင်းပြီးနောက် Ni ညစ်ညမ်းမှု အကြွင်းအကျန် မရှိကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ပုံ ၄ဃ-ဖ သည် FS-NGF/SiO2/Si ၏ C 1s၊ O 1s နှင့် Si 2p စွမ်းအင်အဆင့်များ၏ မြင့်မားသော resolution spectra ကို ပြသထားသည်။ ဂရပ်ဖိုက်၏ C 1s ၏ binding energy မှာ 284.4 eV53.54 ဖြစ်သည်။ ပုံ ၄d၅၄ တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ဂရပ်ဖိုက်ထိပ်များ၏ မျဉ်းဖြောင့်ပုံသဏ္ဍာန်ကို ယေဘုယျအားဖြင့် မညီမျှဟု ယူဆကြသည်။ မြင့်မားသော resolution ရှိသည့် core-level C1s spectrum (ပုံ ၄d) သည် သန့်စင်သော transfer (ဆိုလိုသည်မှာ polymer residues မရှိခြင်း) ကို အတည်ပြုခဲ့ပြီး ၎င်းသည် ယခင်လေ့လာမှုများနှင့် ကိုက်ညီပါသည်၃၈။ လတ်လတ်ဆတ်ဆတ်ကြီးထွားလာသောနမူနာ (NiAG) ၏ C1s spectra များ၏ linewidths နှင့် transfer လုပ်ပြီးနောက် linewidths များသည် အသီးသီး 0.55 နှင့် 0.62 eV ဖြစ်သည်။ ဤတန်ဖိုးများသည် SLG (SiO2 substrate ပေါ်ရှိ SLG အတွက် 0.49 eV)၃၈ ထက် ပိုမိုမြင့်မားသည်။ သို့သော်၊ ဤတန်ဖိုးများသည် မြင့်မားစွာ oriented pyrolytic graphene နမူနာများအတွက် ယခင်ကဖော်ပြခဲ့သော linewidths (~0.75 eV)၅၃,၅၄,၅၅ ထက် ပိုမိုသေးငယ်ပြီး လက်ရှိပစ္စည်းတွင် ချို့ယွင်းနေသော carbon sites များမရှိခြင်းကို ညွှန်ပြသည်။ C1s နှင့် O1s မြေပြင်အဆင့် spectra များတွင် shoulders များလည်းမရှိသောကြောင့် high-resolution peak deconvolution၅၄ မလိုအပ်တော့ပါ။ 291.1 eV ဝန်းကျင်တွင် π → π* ဂြိုဟ်တုထိပ်တစ်ခုရှိပြီး ၎င်းကို ဂရပ်ဖိုက်နမူနာများတွင် မကြာခဏတွေ့ရှိရလေ့ရှိသည်။ Si 2p နှင့် O 1 s core level spectra ရှိ 103 eV နှင့် 532.5 eV အချက်ပြမှုများ (ပုံ 4e၊ f ကိုကြည့်ပါ) ကို SiO2 56 substrate နှင့် အသီးသီးဆက်စပ်ထားသည်။ XPS သည် မျက်နှာပြင်-အာရုံခံနိုင်သော နည်းပညာတစ်ခုဖြစ်သောကြောင့် NGF လွှဲပြောင်းမှုမတိုင်မီနှင့် ပြီးနောက်တွင် တွေ့ရှိရသော Ni နှင့် SiO2 နှင့် ကိုက်ညီသော အချက်ပြမှုများသည် FLG ဒေသမှ ဆင်းသက်လာသည်ဟု ယူဆရသည်။ လွှဲပြောင်းထားသော BS-NGF နမူနာများအတွက်လည်း အလားတူရလဒ်များကို တွေ့ရှိခဲ့ရသည် (ပြမထားပါ)။
NiAG XPS ရလဒ်များ- (ac) ကြီးထွားလာသော FS-NGF/Ni၊ BS-NGF/Ni နှင့် လွှဲပြောင်းထားသော FS-NGF/SiO2/Si တို့၏ မတူညီသော ဒြပ်စင်အက်တမ်ဖွဲ့စည်းမှုများ၏ ရောင်စဉ်များကို စစ်တမ်းကောက်ယူခြင်း။ (d–f) FS-NGF/SiO2/Si နမူနာ၏ core levels C 1 s၊ O 1s နှင့် Si 2p ၏ မြင့်မားသော resolution ရောင်စဉ်များ။
လွှဲပြောင်းထားသော NGF ပုံဆောင်ခဲများ၏ အလုံးစုံအရည်အသွေးကို X-ray diffraction (XRD) ကို အသုံးပြု၍ အကဲဖြတ်ခဲ့သည်။ လွှဲပြောင်းထားသော FS- နှင့် BS-NGF/SiO2/Si ၏ ပုံမှန် XRD ပုံစံများ (ပုံ SI8) သည် ဂရပ်ဖိုက်နှင့်ဆင်တူသော 26.6° နှင့် 54.7° တွင် diffraction peaks (0 0 0 2) နှင့် (0 0 0 4) ရှိနေခြင်းကို ပြသသည်။ ၎င်းသည် NGF ၏ မြင့်မားသော ပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကို အတည်ပြုပြီး d = 0.335 nm ၏ အလွှာအကြားအကွာအဝေးနှင့် ကိုက်ညီပြီး လွှဲပြောင်းအဆင့်ပြီးနောက် ထိန်းသိမ်းထားသည်။ diffraction peak (0 0 0 2) ၏ ပြင်းထန်မှုသည် diffraction peak (0 0 0 4) ၏ ၃၀ ဆခန့်ရှိပြီး NGF ပုံဆောင်ခဲမျက်နှာပြင်သည် နမူနာမျက်နှာပြင်နှင့် ကောင်းစွာချိန်ညှိထားကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
SEM၊ Raman spectroscopy၊ XPS နှင့် XRD ရလဒ်များအရ BS-NGF/Ni ၏ အရည်အသွေးသည် FS-NGF/Ni နှင့် အတူတူပင်ဖြစ်ကြောင်း တွေ့ရှိခဲ့သော်လည်း ၎င်း၏ rms roughness အနည်းငယ်ပိုများသည် (ပုံ SI2၊ SI5) နှင့် SI7)။
200 nm အထူအထိ ပိုလီမာအထောက်အပံ့အလွှာများပါသည့် SLG များသည် ရေပေါ်တွင် ပေါ်နိုင်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံကို ပိုလီမာအကူအညီဖြင့် စိုစွတ်သော ဓာတုလွှဲပြောင်းမှုလုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အသုံးများသည်22,38။ ဂရပ်ဖင်းနှင့် ဂရပ်ဖိုက်တို့သည် hydrophobic (စိုစွတ်သောထောင့် 80–90°)57။ ဂရပ်ဖင်းနှင့် FLG နှစ်မျိုးလုံး၏ အလားအလာစွမ်းအင်မျက်နှာပြင်များသည် အတော်လေးပြားချပ်ပြီး မျက်နှာပြင်ရှိ ရေ၏ ဘေးတိုက်ရွေ့လျားမှုအတွက် အလားအလာစွမ်းအင်နည်းပါးသည် (~1 kJ/mol)58။ သို့သော် ဂရပ်ဖင်းနှင့် ဂရပ်ဖင်းအလွှာသုံးလွှာနှင့် ရေ၏ တွက်ချက်ထားသော အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုစွမ်းအင်များသည် အသီးသီး -13 နှင့် -15 kJ/mol,58 ခန့်ရှိပြီး ဂရပ်ဖင်းနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက NGF (အလွှာ ၃၀၀ ခန့်) နှင့် ရေ၏ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုသည် နိမ့်ကျကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ ၎င်းသည် လွတ်လပ်စွာရပ်တည်နေသော NGF သည် ရေမျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ပြားချပ်နေသော်လည်း လွတ်လပ်စွာရပ်တည်နေသော ဂရပ်ဖင်း (ရေတွင် ပေါလောမျောနေသော) သည် ကောက်ကွေးပြီး ပြိုကွဲသွားသည့် အကြောင်းရင်းများထဲမှ တစ်ခုဖြစ်နိုင်သည်။ NGF ကို ရေထဲတွင် လုံးဝနှစ်မြှုပ်လိုက်သောအခါ (ရလဒ်များသည် ကြမ်းတမ်းပြီး ပြားချပ်ချပ် NGF အတွက် အတူတူပင်ဖြစ်သည်)၊ ၎င်း၏အနားများသည် ကွေးသွားသည် (ပုံ SI4)။ လုံးဝနှစ်မြှုပ်သွားသည့်ကိစ္စတွင် NGF-ရေ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှု စွမ်းအင်သည် နှစ်ဆနီးပါး (ပေါလောမျောနေသော NGF နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက) မြင့်တက်လာပြီး NGF ၏ အနားများသည် မြင့်မားသော ထိတွေ့ထောင့် (hydrophobicity) ကို ထိန်းသိမ်းရန် ခေါက်သွားမည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။ ထည့်သွင်းထားသော NGF များ၏ အနားများ ကွေးညွှတ်ခြင်းကို ရှောင်ရှားရန် ဗျူဟာများ တီထွင်နိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယုံကြည်ပါသည်။ ချဉ်းကပ်မှုတစ်ခုမှာ ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်၏ ရေစိုဓာတ်တုံ့ပြန်မှုကို ထိန်းညှိရန် ရောနှောပျော်ရည်များကို အသုံးပြုရန်ဖြစ်သည်။
စိုစွတ်သော ဓာတုဗေဒ လွှဲပြောင်းမှု လုပ်ငန်းစဉ်များမှတစ်ဆင့် SLG ကို အမျိုးမျိုးသော အလွှာများသို့ လွှဲပြောင်းပေးသည်ကို ယခင်က ဖော်ပြခဲ့ပြီးဖြစ်သည်။ ဂရပ်ဖင်း/ဂရပ်ဖိုက် ဖလင်များနှင့် အလွှာများ (SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, Si pillars22 နှင့် lacy carbon films30, 34 ကဲ့သို့သော မာကျောသော အလွှာများ သို့မဟုတ် polyimide 37 ကဲ့သို့သော ပျော့ပြောင်းသော အလွှာများ) အကြားတွင် အားနည်းသော van der Waals အားများ ရှိနေကြောင်း ယေဘုယျအားဖြင့် လက်ခံထားကြသည်။ ဤနေရာတွင် တူညီသော အမျိုးအစား၏ အပြန်အလှန် ဆက်သွယ်မှုများသည် လွှမ်းမိုးနေသည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယူဆပါသည်။ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကိုင်တွယ်မှုအတွင်း (လေဟာနယ်နှင့်/သို့မဟုတ် လေထုအခြေအနေများအောက်တွင် လက္ခဏာရပ်ဖော်ထုတ်ခြင်း သို့မဟုတ် သိုလှောင်မှုအတွင်း) ဤနေရာတွင် တင်ပြထားသော မည်သည့် အလွှာအတွက်မျှ NGF ၏ ပျက်စီးမှု သို့မဟုတ် ကွာကျမှုကို ကျွန်ုပ်တို့ မတွေ့ရှိခဲ့ပါ (ဥပမာ၊ ပုံ ၂၊ SI7 နှင့် SI9)။ ထို့အပြင်၊ NGF/SiO2/Si နမူနာ၏ core level ၏ XPS C 1 s spectrum တွင် SiC peak ကို ကျွန်ုပ်တို့ မတွေ့ရှိခဲ့ပါ (ပုံ ၄)။ ဤရလဒ်များသည် NGF နှင့် ပစ်မှတ် အလွှာအကြား ဓာတုဗေဒ နှောင်ကြိုး မရှိကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
ယခင်အပိုင်း “FS- နှင့် BS-NGF ၏ ပိုလီမာမပါသော လွှဲပြောင်းမှု” တွင် NGF သည် နီကယ်သတ္တုပြား၏ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် ကြီးထွားပြီး လွှဲပြောင်းနိုင်ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ သရုပ်ပြခဲ့ပါသည်။ ဤ FS-NGF များနှင့် BS-NGF များသည် မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှုအရ တစ်ထပ်တည်းမကျသောကြောင့် အမျိုးအစားတစ်ခုစီအတွက် အသင့်တော်ဆုံးအသုံးချမှုများကို စူးစမ်းလေ့လာရန် ကျွန်ုပ်တို့အား တွန်းအားပေးခဲ့ပါသည်။
FS-NGF ၏ ပွင့်လင်းမြင်သာမှုနှင့် ချောမွေ့သော မျက်နှာပြင်ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားလျှင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ၎င်း၏ ဒေသတွင်းဖွဲ့စည်းပုံ၊ အလင်းနှင့် လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများကို ပိုမိုအသေးစိတ် လေ့လာခဲ့ပါသည်။ ပိုလီမာလွှဲပြောင်းခြင်းမပါဝင်သော FS-NGF ၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် ဖွဲ့စည်းပုံကို transmission electron microscopy (TEM) imaging နှင့် selected area electron diffraction (SAED) pattern analysis ဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်များကို ဖော်ပြထားပါသည်။ သက်ဆိုင်ရာရလဒ်များကို ပုံ ၅ တွင် ပြသထားသည်။ ချဲ့ထွင်မှုနည်းသော planar TEM imaging သည် NGF နှင့် FLG ဒေသများတွင် အီလက်ထရွန် ဆန့်ကျင်ဘက် ဝိသေသလက္ခဏာများ၊ ဆိုလိုသည်မှာ မှောင်သောနှင့် တောက်ပသောနေရာများ အသီးသီးရှိနေကြောင်း ဖော်ထုတ်တွေ့ရှိခဲ့သည် (ပုံ ၅က)။ ဖလင်တစ်ခုလုံးသည် NGF နှင့် FLG ၏ မတူညီသော ဒေသများအကြား ကောင်းမွန်သော စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တည်တံ့မှုနှင့် တည်ငြိမ်မှုကို ပြသထားပြီး၊ ကောင်းမွန်သော overlap ရှိပြီး ပျက်စီးမှု သို့မဟုတ် စုတ်ပြဲမှုမရှိကြောင်း၊ ၎င်းကို SEM (ပုံ ၃) နှင့် မြင့်မားသော ချဲ့ထွင်မှုရှိသော TEM လေ့လာမှုများမှလည်း အတည်ပြုခဲ့သည် (ပုံ ၅ဂ-င)။ အထူးသဖြင့် ပုံ ၅ဃ တွင် ၎င်း၏အကြီးဆုံးအပိုင်း (ပုံ ၅ဃ ရှိ အနက်ရောင်အစက်ချမြားဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားသော အနေအထား) တွင် တံတားဖွဲ့စည်းပုံကို ပြသထားပြီး၊ ၎င်းသည် တြိဂံပုံသဏ္ဍာန်ဖြင့် သွင်ပြင်လက္ခဏာရပ်ရှိပြီး အကျယ် ၅၁ ဒီဂရီခန့်ရှိသော graphene အလွှာတစ်ခု ပါဝင်သည်။ 0.33 ± 0.01 nm အကွာအဝေးရှိသော ဖွဲ့စည်းမှုကို အကျဉ်းဆုံးဒေသ (ပုံ 5 d ရှိ အစိုင်အခဲအနက်ရောင်မြှား၏အဆုံး) တွင် graphene အလွှာများစွာအဖြစ်သို့ ထပ်မံလျှော့ချလိုက်သည်။
ကာဗွန်ဇာလက်စ်ကြေးနီဇယားကွက်ပေါ်ရှိ ပိုလီမာကင်းစင်သော NiAG နမူနာ၏ မျက်နှာပြင် TEM ပုံ- (က၊ ခ) NGF နှင့် FLG ဒေသများအပါအဝင် ချဲ့ထွင်မှုနည်းသော TEM ပုံများ၊ (ce) panel-a နှင့် panel-b ရှိ ဒေသအမျိုးမျိုး၏ ချဲ့ထွင်မှုမြင့်သော ပုံများသည် အရောင်တူ မြားများဖြစ်သည်။ panel a နှင့် c ရှိ အစိမ်းရောင်မြားများသည် ရောင်ခြည်တန်းညှိယူစဉ်အတွင်း ပျက်စီးမှုစက်ဝိုင်းဧရိယာများကို ညွှန်ပြသည်။ (f–i) panel a မှ c အထိ၊ ဒေသအမျိုးမျိုးရှိ SAED ပုံစံများကို အပြာ၊ စိမ်းပြာ၊ လိမ္မော်ရောင်နှင့် အနီရောင်စက်ဝိုင်းများဖြင့် အသီးသီးညွှန်ပြသည်။
ပုံ ၅ဂ ရှိ ဖဲကြိုးဖွဲ့စည်းပုံသည် ဂရပ်ဖိုက်ကွက်လပ်ပြင်ညီများ၏ ဒေါင်လိုက်ဦးတည်ချက်ကို (အနီရောင်မြှားဖြင့်မှတ်သားထားသည်) ပြသထားပြီး၊ ၎င်းသည် အလွန်အကျွံ လျော်ကြေးမပေးသော ရှပ်ဖိအားကြောင့် ဖလင်တစ်လျှောက် နာနိုခေါက်များဖွဲ့စည်းခြင်းကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည် (ပုံ ၅ဂ ရှိ အတွင်းပုံ)။ မြင့်မားသော ရုပ်ထွက်အရည်အသွေး TEM အောက်တွင်၊ ဤနာနိုခေါက်များ ၃၀ သည် NGF ဒေသ၏ ကျန်ဒေသများနှင့် ကွဲပြားသော ပုံဆောင်ခဲပုံစံဦးတည်ချက်ကို ပြသသည်။ ဂရပ်ဖိုက်ကွက်လပ်၏ အခြေခံပြင်ညီများသည် ဖလင်၏ ကျန်ဒေသများကဲ့သို့ အလျားလိုက်မဟုတ်ဘဲ ဒေါင်လိုက်နီးပါး ဦးတည်ထားသည် (ပုံ ၅ဂ ရှိ အတွင်းပုံ)။ အလားတူပင်၊ FLG ဒေသသည် ပုံ ၅ခ၊ ၅င တွင် အနိမ့်နှင့် အလတ်စားချဲ့မှုတွင် ပေါ်လာသည့် မျဉ်းဖြောင့်နှင့် ကျဉ်းမြောင်းသော band-like folds (အပြာရောင်မြှားများဖြင့်မှတ်သားထားသည်) ကို တစ်ခါတစ်ရံ ပြသလေ့ရှိသည်။ ပုံ ၅င ရှိ အတွင်းပုံသည် FLG ကဏ္ဍ (interplanar distance 0.33 ± 0.01 nm) တွင် အလွှာနှစ်လွှာနှင့် သုံးလွှာပါ graphene အလွှာများ ရှိနေခြင်းကို အတည်ပြုပြီး ၎င်းသည် ကျွန်ုပ်တို့၏ ယခင်ရလဒ်များ ၃၀ နှင့် ကောင်းမွန်စွာ ကိုက်ညီပါသည်။ ထို့အပြင်၊ အပေါ်စီးမှ TEM တိုင်းတာမှုများ ပြုလုပ်ပြီးနောက် ကာဗွန်ဖလင်များဖြင့် ကြေးနီကွက်များပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းပေးသော ပိုလီမာကင်းစင်သော NGF ၏ မှတ်တမ်းတင်ထားသော SEM ပုံများကို ပုံ SI9 တွင် ပြသထားသည်။ ပုံ SI9f ရှိ ကောင်းမွန်စွာဆိုင်းငံ့ထားသော FLG ဒေသ (အပြာရောင်မြှားဖြင့်မှတ်သားထားသော) နှင့် ကျိုးနေသောဒေသ။ အပြာရောင်မြှား (လွှဲပြောင်းထားသော NGF ၏အစွန်းတွင်) ကို FLG ဒေသသည် ပိုလီမာမပါဘဲ လွှဲပြောင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကို ခုခံနိုင်ကြောင်း ပြသရန် ရည်ရွယ်ချက်ရှိရှိ တင်ပြထားသည်။ အကျဉ်းချုပ်အားဖြင့်၊ ဤပုံများသည် တစ်စိတ်တစ်ပိုင်းဆိုင်းငံ့ထားသော NGF (FLG ဒေသအပါအဝင်) သည် TEM နှင့် SEM တိုင်းတာမှုများအတွင်း တင်းကျပ်စွာကိုင်တွယ်ခြင်းနှင့် မြင့်မားသောလေဟာနယ်နှင့်ထိတွေ့ခြင်းပြီးနောက်တွင်ပင် စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ တည်တံ့မှုကို ထိန်းသိမ်းထားကြောင်း အတည်ပြုသည် (ပုံ SI9)။
NGF ၏ အလွန်ကောင်းမွန်သော ပြားချပ်မှုကြောင့် (ပုံ 5a ကိုကြည့်ပါ)၊ SAED ဖွဲ့စည်းပုံကို ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာရန် [0001] ဒိုမိန်းဝင်ရိုးတစ်လျှောက် အလွှာများကို ආරමන්නුရန် မခက်ခဲပါ။ ဖလင်၏ ဒေသတွင်းအထူနှင့် ၎င်း၏တည်နေရာပေါ် မူတည်၍ အီလက်ထရွန် ဒစ်ဖရက်ရှင်းလေ့လာမှုများအတွက် စိတ်ဝင်စားဖွယ်ဒေသများစွာ (အမှတ် 12 မှတ်) ကို ဖော်ထုတ်ခဲ့သည်။ ပုံ 5a မှ c တွင်၊ ဤပုံမှန်ဒေသလေးခုကို ပြသထားပြီး အရောင်စက်ဝိုင်းများ (အပြာ၊ စိမ်းပြာ၊ လိမ္မော်ရောင်နှင့် အနီရောင်ကုဒ်ဖြင့် မှတ်သားထားသည်) ဖြင့် အမှတ်အသားပြုထားသည်။ SAED မုဒ်အတွက် ပုံ 2 နှင့် 3။ ပုံ 5f နှင့် g ကို ပုံ 5 နှင့် 5 တွင်ပြထားသည့် FLG ဒေသမှ ရယူခဲ့သည်။ ပုံ 5b နှင့် c တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း အသီးသီး။ ၎င်းတို့တွင် လိမ်ကောက်နေသော graphene63 နှင့်ဆင်တူသော ဆဋ္ဌဂံဖွဲ့စည်းပုံရှိသည်။ အထူးသဖြင့် ပုံ 5f တွင် [0001] ဇုန်ဝင်ရိုး၏ ආරමන්නු ... အလားတူပင်၊ ပုံ 5g တွင် 20° လှည့်ထားသော ထပ်တူကျသော ဆဋ္ဌဂံပုံစံနှစ်ခုကို ပြသထားသည်။ FLG ဒေသရှိ ဆဋ္ဌဂံပုံစံအုပ်စု နှစ်စု သို့မဟုတ် သုံးစုသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု အပြန်အလှန်လည်ပတ်နေသော မျက်နှာပြင်အတွင်း သို့မဟုတ် မျက်နှာပြင်ပြင်ပ ဂရပ်ဖင်းအလွှာ 33 သုံးခုမှ ပေါ်ပေါက်လာနိုင်သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ ပုံ 5h,i ရှိ အီလက်ထရွန် ဒစ်ဖရက်ရှင်းပုံစံများ (ပုံ 5a တွင်ပြထားသော NGF ဒေသနှင့် ကိုက်ညီသည်) သည် ပစ္စည်းအထူပိုများခြင်းနှင့် ကိုက်ညီသော ಒಟ್ಟಾರೆပိုမိုမြင့်မားသော အမှတ်ဒစ်ဖရက်ရှင်းပြင်းထန်မှုရှိသော တစ်ခုတည်းသော [0001] ပုံစံကို ပြသထားသည်။ ဤ SAED မော်ဒယ်များသည် အညွှန်း 64 မှ ကောက်ချက်ချထားသည့်အတိုင်း FLG ထက် ပိုထူသော ဂရပ်ဖိုက်ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် အလယ်အလတ်ဦးတည်ချက်နှင့် ကိုက်ညီသည်။ NGF ၏ ပုံဆောင်ခဲဂုဏ်သတ္တိများ၏ ဝိသေသလက္ခဏာသည် ထပ်တူကျသော ဂရပ်ဖိုက် (သို့မဟုတ် ဂရပ်ဖင်း) ပုံဆောင်ခဲနှစ်ခု သို့မဟုတ် သုံးခု အတူယှဉ်တွဲတည်ရှိမှုကို ဖော်ပြသည်။ FLG ဒေသတွင် အထူးသတိပြုသင့်သည်မှာ ပုံဆောင်ခဲများတွင် မျက်နှာပြင်အတွင်း သို့မဟုတ် မျက်နှာပြင်ပြင်ပ ဦးတည်ချက်လွဲချော်မှု အတိုင်းအတာတစ်ခုရှိသည်။ Ni 64 ဖလင်များပေါ်တွင် ကြီးထွားလာသော NGF အတွက် 17°၊ 22° နှင့် 25° မျက်နှာပြင်အတွင်း လည်ပတ်ထောင့်များရှိသော ဂရပ်ဖိုက်အမှုန်များ/အလွှာများကို ယခင်က အစီရင်ခံခဲ့သည်။ ဤလေ့လာမှုတွင် လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့ရသော လည်ပတ်ထောင့်တန်ဖိုးများသည် လိမ်ကောက်နေသော BLG63 ဂရပ်ဖင်းအတွက် ယခင်က လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့ရသော လည်ပတ်ထောင့်များ (±1°) နှင့် ကိုက်ညီပါသည်။
NGF/SiO2/Si ၏ လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများကို 10×3 mm2 ဧရိယာပေါ်တွင် 300 K တွင် တိုင်းတာခဲ့သည်။ အီလက်ထရွန်သယ်ဆောင်သူပါဝင်မှု၊ ရွေ့လျားနိုင်မှုနှင့် လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းတန်ဖိုးများသည် အသီးသီး 1.6 × 1020 cm-3၊ 220 cm2 V-1 C-1 နှင့် 2000 S-cm-1 ဖြစ်သည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ NGF ၏ ရွေ့လျားနိုင်မှုနှင့် လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းတန်ဖိုးများသည် သဘာဝဂရပ်ဖိုက်နှင့်ဆင်တူပြီး စီးပွားဖြစ်ရရှိနိုင်သော မြင့်မားစွာဦးတည်ထားသော ပိုင်ရိုလိုက်တစ်ဂရပ်ဖိုက် (3000 °C တွင်ထုတ်လုပ်သည်)29 ထက်ပိုမိုမြင့်မားသည်။ တွေ့ရှိရသည့် အီလက်ထရွန်သယ်ဆောင်သူပါဝင်မှုတန်ဖိုးများသည် မကြာသေးမီက မြင့်မားသောအပူချိန် (3200 °C) ပိုလီအီမိုက်စာရွက်များ 20 ကို အသုံးပြု၍ ပြင်ဆင်ထားသော မိုက်ခရွန်အထူဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များအတွက် (7.25 × 10 cm-3) ထက် အဆနှစ်ဆပိုမိုမြင့်မားသည်။
ကျွန်ုပ်တို့သည် quartz substrates သို့ လွှဲပြောင်းထားသော FS-NGF ပေါ်တွင် UV-visible transmittance တိုင်းတာမှုများကိုလည်း လုပ်ဆောင်ခဲ့ပါသည် (ပုံ ၆)။ ရလဒ် spectrum သည် 350–800 nm အတိုင်းအတာတွင် 62% နီးပါး constant transmittance ကိုပြသပြီး NGF သည် မြင်နိုင်သောအလင်းမှ ဖောက်ထွင်းမြင်ရကြောင်း ညွှန်ပြသည်။ အမှန်မှာ၊ “KAUST” ဟူသောအမည်ကို ပုံ ၆ခ ရှိ နမူနာ၏ ဒစ်ဂျစ်တယ်ဓာတ်ပုံတွင် မြင်တွေ့နိုင်ပါသည်။ NGF ၏ nanocrystalline ဖွဲ့စည်းပုံသည် SLG ၏ ဖွဲ့စည်းပုံနှင့် မတူညီသော်လည်း၊ အလွှာအရေအတွက်ကို နောက်ထပ်အလွှာတစ်ခုလျှင် 2.3% transmission loss စည်းမျဉ်းကို အသုံးပြု၍ ခန့်မှန်းနိုင်ပါသည်။ ဤဆက်နွယ်မှုအရ၊ transmission loss 38% ရှိသော graphene အလွှာအရေအတွက်မှာ 21 ဖြစ်သည်။ ကြီးထွားလာသော NGF တွင် graphene အလွှာ 300 အဓိကအားဖြင့် ပါဝင်သည်၊ ဆိုလိုသည်မှာ 100 nm အထူခန့်ရှိသည် (ပုံ ၁၊ SI5 နှင့် SI7)။ ထို့ကြောင့်၊ တွေ့ရှိထားသော optical transparency သည် FLG နှင့် MLG ဒေသများနှင့် ကိုက်ညီသည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ယူဆပါသည်၊ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် ၎င်းတို့သည် film တစ်လျှောက်တွင် ဖြန့်ဝေထားသောကြောင့်ဖြစ်သည် (ပုံ ၁၊ ၃၊ ၅ နှင့် ၆ဂ)။ အထက်ဖော်ပြပါဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာအချက်အလက်များအပြင်၊ လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းနှင့် ပွင့်လင်းမြင်သာမှုတို့သည် လွှဲပြောင်းထားသော NGF ၏ မြင့်မားသောပုံဆောင်ခဲအရည်အသွေးကိုလည်း အတည်ပြုပါသည်။
(က) UV မြင်နိုင်သော ဖြတ်သန်းမှု တိုင်းတာခြင်း၊ (ခ) ကိုယ်စားပြုနမူနာကို အသုံးပြု၍ ကွာ့ဇ်ပေါ်တွင် ပုံမှန် NGF လွှဲပြောင်းခြင်း။ (ဂ) နမူနာတစ်လျှောက်တွင် မီးခိုးရောင် ကျပန်းပုံသဏ္ဍာန်များအဖြစ် အမှတ်အသားပြုထားသော FLG နှင့် MLG ဒေသများကို ညီညာစွာ ဖြန့်ဝေထားသည့် NGF (မှောင်သောအကွက်) ၏ ပုံကြမ်း (ပုံ ၁ ကိုကြည့်ပါ) (100 μm2 လျှင် ခန့်မှန်းခြေ 0.1–3% ဧရိယာ)။ ပုံတွင်ပါရှိသော ကျပန်းပုံသဏ္ဍာန်များနှင့် ၎င်းတို့၏ အရွယ်အစားများသည် သရုပ်ဖော်ရန်အတွက်သာဖြစ်ပြီး တကယ့်ဧရိယာများနှင့် ကိုက်ညီမှုမရှိပါ။
CVD မှ ကြီးထွားလာသော ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော NGF ကို ယခင်က ဗလာဆီလီကွန်မျက်နှာပြင်များသို့ လွှဲပြောင်းပြီး ဆိုလာဆဲလ်များတွင် အသုံးပြုခဲ့သည်15,16။ ရလဒ်အနေဖြင့် ပါဝါပြောင်းလဲခြင်းစွမ်းဆောင်ရည် (PCE) သည် 1.5% ဖြစ်သည်။ ဤ NGF များသည် တက်ကြွသောဒြပ်ပေါင်းအလွှာများ၊ အားသွင်းသယ်ယူပို့ဆောင်ရေးလမ်းကြောင်းများနှင့် ဖောက်ထွင်းမြင်ရသောလျှပ်ကူးပစ္စည်းများ15,16 ကဲ့သို့သော လုပ်ဆောင်ချက်များစွာကို လုပ်ဆောင်သည်။ သို့သော် ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်သည် တစ်ပြေးညီမဟုတ်ပါ။ ဤဂုဏ်သတ္တိနှစ်ခုသည် ဆိုလာဆဲလ်၏ PCE တန်ဖိုးကို ဆုံးဖြတ်ရာတွင် အရေးကြီးသောအခန်းကဏ္ဍမှ ပါဝင်သောကြောင့် ဂရပ်ဖင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ စာရွက်ခုခံမှုနှင့် အလင်းပို့လွှတ်မှုကို ဂရုတစိုက်ထိန်းချုပ်ခြင်းဖြင့် နောက်ထပ်အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ရန် လိုအပ်သည်15,16။ ပုံမှန်အားဖြင့် ဂရပ်ဖင်းဖလင်များသည် မြင်နိုင်သောအလင်းရောင်ကို 97.7% ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော်လည်း စာရွက်ခုခံမှု 200–3000 ohms/sq.16 ရှိသည်။ ဂရပ်ဖင်းဖလင်များ၏ မျက်နှာပြင်ခုခံမှုကို အလွှာအရေအတွက်တိုးမြှင့်ခြင်း (ဂရပ်ဖင်းအလွှာများစွာလွှဲပြောင်းခြင်း) နှင့် HNO3 (~30 Ohm/sq.)66 ဖြင့် ရောစပ်ခြင်းဖြင့် လျှော့ချနိုင်သည်။ သို့သော် ဤလုပ်ငန်းစဉ်သည် အချိန်ကြာမြင့်ပြီး မတူညီသော လွှဲပြောင်းအလွှာများသည် အမြဲတမ်း ကောင်းမွန်သောထိတွေ့မှုကို ထိန်းသိမ်းမထားနိုင်ပါ။ ကျွန်ုပ်တို့၏ ရှေ့ဘက် NGF တွင် လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း 2000 S/cm၊ ဖလင်ပြားခုခံမှု 50 ohm/sq. နှင့် 62% ပွင့်လင်းမြင်သာမှုကဲ့သို့သော ဂုဏ်သတ္တိများရှိပြီး ဆိုလာဆဲလ်များတွင် လျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းများ သို့မဟုတ် တန်ပြန်လျှပ်ကူးပစ္စည်းများအတွက် အသုံးဝင်သော အခြားရွေးချယ်စရာတစ်ခုဖြစ်စေသည်15,16။
BS-NGF ၏ဖွဲ့စည်းပုံနှင့်မျက်နှာပြင်ဓာတုဗေဒသည် FS-NGF နှင့်ဆင်တူသော်လည်း၎င်း၏ကြမ်းတမ်းမှုသည်ကွဲပြားသည် (“FS- နှင့် BS-NGF ကြီးထွားမှု”)။ ယခင်ကကျွန်ုပ်တို့သည်အလွန်ပါးလွှာသောဖလင်ဂရပ်ဖိုက် ၂၂ ကိုဓာတ်ငွေ့အာရုံခံကိရိယာအဖြစ်အသုံးပြုခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့်၊ ဓာတ်ငွေ့အာရုံခံလုပ်ငန်းများအတွက် BS-NGF ကိုအသုံးပြုခြင်း၏ဖြစ်နိုင်ခြေကိုကျွန်ုပ်တို့စမ်းသပ်ခဲ့သည် (ပုံ SI10)။ ပထမဦးစွာ၊ BS-NGF ၏ mm2 အရွယ်အပိုင်းများကို interdigitating electrode sensor chip ပေါ်သို့လွှဲပြောင်းခဲ့သည် (ပုံ SI10a-c)။ ချစ်ပ်၏ထုတ်လုပ်မှုအသေးစိတ်အချက်အလက်များကိုယခင်ကအစီရင်ခံခဲ့သည်။ ၎င်း၏တက်ကြွသောအာရုံခံဧရိယာသည် 9 mm267 ဖြစ်သည်။ SEM ပုံရိပ်များတွင် (ပုံ SI10b နှင့် c)၊ အောက်ခံရွှေလျှပ်ကူးပစ္စည်းကို NGF မှတစ်ဆင့်ရှင်းလင်းစွာမြင်နိုင်သည်။ ထပ်မံ၍ နမူနာအားလုံးအတွက်တူညီသောချစ်ပ်ဖုံးအုပ်မှုကိုရရှိခဲ့သည်ကိုတွေ့မြင်နိုင်သည်။ ဓာတ်ငွေ့အမျိုးမျိုး၏ဓာတ်ငွေ့အာရုံခံကိရိယာတိုင်းတာမှုများကိုမှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည် (ပုံ SI10d) (ပုံ SI11) နှင့်ရလဒ်တုံ့ပြန်မှုနှုန်းများကိုပုံ SI10g တွင်ပြသထားသည်။ SO2 (200 ppm)၊ H2 (2%)၊ CH4 (200 ppm)၊ CO2 (2%)၊ H2S (200 ppm) နှင့် NH3 (200 ppm) အပါအဝင် အခြားဝင်ရောက်စွက်ဖက်သောဓာတ်ငွေ့များနှင့် ဖြစ်နိုင်ခြေရှိသည်။ ဖြစ်နိုင်ချေရှိသောအကြောင်းရင်းတစ်ခုမှာ NO2 ဖြစ်သည်။ ဓာတ်ငွေ့၏ လျှပ်စစ်ဓာတ်လိုက်တတ်သောသဘောသဘာဝ22,68။ ဂရပ်ဖင်း၏မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် စုပ်ယူသောအခါ၊ ၎င်းသည် စနစ်မှ အီလက်ထရွန်များ၏ လျှပ်စီးကြောင်းစုပ်ယူမှုကို လျော့နည်းစေသည်။ BS-NGF အာရုံခံကိရိယာ၏ တုံ့ပြန်မှုအချိန်ဒေတာကို ယခင်ကထုတ်ဝေခဲ့သော အာရုံခံကိရိယာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ခြင်းကို ဇယား SI2 တွင် ဖော်ပြထားသည်။ UV ပလာစမာ၊ O3 ပလာစမာ သို့မဟုတ် ထိတွေ့ထားသောနမူနာများကို အပူ (50–150°C) ကုသမှုကို အသုံးပြု၍ NGF အာရုံခံကိရိယာများကို ပြန်လည်အသက်သွင်းရန် ယန္တရားသည် ဆက်လက်လုပ်ဆောင်နေပြီး၊ အကောင်းဆုံးမှာ embedded systems69 ကို အကောင်အထည်ဖော်ခြင်းဖြင့် နောက်တွင် လိုက်သင့်သည်။
CVD လုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ဂရပ်ဖင်းကြီးထွားမှုသည် ဓာတ်ကူပစ္စည်းအလွှာ၏ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် ဖြစ်ပေါ်သည်41။ သို့သော် BS-graphene ကို များသောအားဖြင့် လွှဲပြောင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း ထုတ်လွှတ်လေ့ရှိသည်41။ ဤလေ့လာမှုတွင်၊ ဓာတ်ကူပစ္စည်းအထောက်အပံ့၏ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် အရည်အသွေးမြင့် NGF ကြီးထွားမှုနှင့် ပိုလီမာကင်းစင်သော NGF လွှဲပြောင်းမှုကို ရရှိနိုင်ကြောင်း ကျွန်ုပ်တို့ သရုပ်ပြသည်။ BS-NGF သည် FS-NGF (~100 nm) ထက် ပိုပါးပြီး (~80 nm) ဤကွာခြားချက်ကို BS-Ni သည် ရှေ့ပြေးဓာတ်ငွေ့စီးဆင်းမှုနှင့် တိုက်ရိုက်ထိတွေ့ခြင်းမရှိသောကြောင့် ရှင်းပြထားသည်။ NiAR အောက်ခံ၏ ကြမ်းတမ်းမှုသည် NGF ၏ ကြမ်းတမ်းမှုကို လွှမ်းမိုးကြောင်းလည်း ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ဤရလဒ်များက ကြီးထွားလာသော ပြားချပ်ချပ် FS-NGF ကို ဂရပ်ဖင်းအတွက် ရှေ့ပြေးပစ္စည်းအဖြစ် (exfoliation နည်းလမ်း70 ဖြင့်) သို့မဟုတ် နေရောင်ခြည်ဆဲလ်များတွင် လျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်သည်ကို ညွှန်ပြသည်15,16။ ဆန့်ကျင်ဘက်အနေဖြင့် BS-NGF ကို ဓာတ်ငွေ့ထောက်လှမ်းခြင်း (ပုံ SI9) နှင့် ၎င်း၏ မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှုသည် အသုံးဝင်မည့် စွမ်းအင်သိုလှောင်စနစ်များအတွက်71,72 အတွက် အသုံးပြုမည်ဖြစ်သည်။
အထက်ဖော်ပြပါအချက်များကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားလျှင်၊ CVD ဖြင့် ကြီးထွားလာပြီး နီကယ်သတ္တုပြားကို အသုံးပြု၍ ယခင်ကထုတ်ဝေခဲ့သော ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များနှင့် လက်ရှိလုပ်ငန်းကို ပေါင်းစပ်ခြင်းသည် အသုံးဝင်ပါသည်။ ဇယား ၂ တွင် မြင်တွေ့ရသည့်အတိုင်း၊ ကျွန်ုပ်တို့အသုံးပြုခဲ့သော ဖိအားမြင့်မားခြင်းသည် အပူချိန်နိမ့် (၈၅၀-၁၃၀၀ ဒီဂရီစင်တီဂရိတ်) တွင်ပင် တုံ့ပြန်မှုအချိန် (ကြီးထွားမှုအဆင့်) ကို တိုစေပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် ပုံမှန်ထက် ပိုမိုကြီးမားသော ကြီးထွားမှုကိုလည်း ရရှိခဲ့ပြီး၊ ၎င်းသည် တိုးချဲ့မှုအတွက် အလားအလာကို ညွှန်ပြနေပါသည်။ ထည့်သွင်းစဉ်းစားရမည့် အခြားအချက်များလည်း ရှိပြီး ၎င်းတို့ထဲမှ အချို့ကို ဇယားတွင် ထည့်သွင်းထားပါသည်။
နှစ်ဖက်သုံး အရည်အသွေးမြင့် NGF ကို catalytic CVD မှတစ်ဆင့် နီကယ်သတ္တုပြားပေါ်တွင် ကြီးထွားစေခဲ့သည်။ ရိုးရာပိုလီမာအောက်ခံများ (CVD graphene တွင်အသုံးပြုသည့်အရာများကဲ့သို့) ကို ဖယ်ရှားခြင်းဖြင့်၊ NGF (နီကယ်သတ္တုပြား၏ နောက်ဘက်နှင့် ရှေ့ဘက်တွင် ကြီးထွားသည်) ကို လုပ်ငန်းစဉ်အတွက် အရေးပါသော အောက်ခံအမျိုးမျိုးသို့ သန့်ရှင်းပြီး အပြစ်အနာအဆာကင်းသော အစိုဓာတ်လွှဲပြောင်းမှုကို ကျွန်ုပ်တို့ ရရှိပါသည်။ မှတ်သားစရာကောင်းသည်မှာ NGF တွင် FLG နှင့် MLG ဒေသများ (ပုံမှန်အားဖြင့် 100 µm2 လျှင် 0.1% မှ 3%) ပါဝင်ပြီး ၎င်းတို့သည် ထူထဲသောဖလင်ထဲသို့ ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံအရ ကောင်းစွာပေါင်းစပ်ထားသည်။ Planar TEM သည် ဤဒေသများကို ဂရပ်ဖိုက်/ဂရပ်ဖင်းအမှုန် (ပုံဆောင်ခဲများ သို့မဟုတ် အလွှာများ အသီးသီး) နှစ်ခုမှ သုံးခုအထိ အစုအဝေးများဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားကြောင်း ပြသထားပြီး၊ ၎င်းတို့အချို့တွင် 10–20° လည်ပတ်မှုမကိုက်ညီမှုရှိသည်။ FLG နှင့် MLG ဒေသများသည် FS-NGF ၏ မြင်နိုင်သောအလင်းသို့ ပွင့်လင်းမြင်သာမှုအတွက် တာဝန်ရှိသည်။ နောက်ဘက်စာရွက်များအတွက်၊ ၎င်းတို့ကို ရှေ့စာရွက်များနှင့်အပြိုင် သယ်ဆောင်နိုင်ပြီး ပြထားသည့်အတိုင်း လုပ်ဆောင်ချက်ဆိုင်ရာ ရည်ရွယ်ချက်ရှိနိုင်သည် (ဥပမာ၊ ဓာတ်ငွေ့ရှာဖွေခြင်းအတွက်)။ ဤလေ့လာမှုများသည် စက်မှုလုပ်ငန်းအတိုင်းအတာ CVD လုပ်ငန်းစဉ်များတွင် အလဟဿဖြစ်မှုနှင့် ကုန်ကျစရိတ်များကို လျှော့ချရန်အတွက် အလွန်အသုံးဝင်ပါသည်။
ယေဘုယျအားဖြင့် CVD NGF ၏ ပျမ်းမျှအထူသည် (အလွှာနိမ့်နှင့် အလွှာများစွာပါသော) ဂရပ်ဖင်းနှင့် စက်မှုလုပ်ငန်းသုံး (မိုက်ခရိုမီတာ) ဂရပ်ဖိုက်စာရွက်များကြားတွင် တည်ရှိသည်။ ၎င်းတို့၏ စိတ်ဝင်စားဖွယ်ကောင်းသော ဂုဏ်သတ္တိများ အကွာအဝေးနှင့် ၎င်းတို့၏ ထုတ်လုပ်မှုနှင့် သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးအတွက် ကျွန်ုပ်တို့ တီထွင်ထားသော ရိုးရှင်းသောနည်းလမ်းတို့ ပေါင်းစပ်လိုက်သောအခါ လက်ရှိအသုံးပြုနေသော စွမ်းအင်များစွာ အသုံးပြုသည့် စက်မှုလုပ်ငန်းထုတ်လုပ်မှု လုပ်ငန်းစဉ်များကို ကုန်ကျစရိတ်မရှိဘဲ ဂရပ်ဖိုက်၏ လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းဆိုင်ရာ တုံ့ပြန်မှု လိုအပ်သော အသုံးချမှုများအတွက် ဤဖလင်များသည် အထူးသင့်လျော်ပါသည်။
၂၅ μm အထူရှိသော နီကယ်သတ္တုပြား (၉၉.၅% သန့်ရှင်းစင်ကြယ်မှု၊ Goodfellow) ကို စီးပွားဖြစ် CVD ဓာတ်ပေါင်းဖို (Aixtron ၄ လက်မ BMPro) တွင် တပ်ဆင်ထားသည်။ စနစ်ကို အာဂွန်ဖြင့် သန့်စင်ပြီး 10-3 mbar အခြေခံဖိအားသို့ ထုတ်ယူခဲ့သည်။ ထို့နောက် နီကယ်သတ္တုပြားကို Ar/H2 တွင် ထားခဲ့သည်။ (Ni သတ္တုပြားကို ၅ မိနစ်ကြိုတင်အပူပေးပြီးနောက်၊ သတ္တုပြားကို ၉၀၀ °C တွင် ၅၀၀ mbar ဖိအားဖြင့် ထိတွေ့စေခဲ့သည်။ NGF ကို CH4/H2 (တစ်ခုလျှင် ၁၀၀ cm3) စီးဆင်းမှုတွင် ၅ မိနစ်ကြာ ထားခဲ့သည်။ ထို့နောက် နမူနာကို ၄၀ °C/မိနစ်တွင် Ar စီးဆင်းမှု (၄၀၀၀ cm3) ကို အသုံးပြု၍ ၇၀၀ °C အောက် အပူချိန်အထိ အအေးခံခဲ့သည်။ NGF ကြီးထွားမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင်ပြုလုပ်ခြင်းဆိုင်ရာ အသေးစိတ်အချက်အလက်များကို အခြားနေရာတွင် ဖော်ပြထားပါသည်။
နမူနာ၏ မျက်နှာပြင်ပုံသဏ္ဍာန်ကို Zeiss Merlin မိုက်ခရိုစကုပ် (1 kV၊ 50 pA) ကို အသုံးပြု၍ SEM ဖြင့် မြင်ယောင်ခဲ့သည်။ နမူနာမျက်နှာပြင် ကြမ်းတမ်းမှုနှင့် NGF အထူကို AFM (Dimension Icon SPM, Bruker) ကို အသုံးပြု၍ တိုင်းတာခဲ့သည်။ TEM နှင့် SAED တိုင်းတာမှုများကို မြင့်မားသော တောက်ပမှုရှိသော လယ်ကွင်းထုတ်လွှတ်မှုသေနတ် (300 kV)၊ FEI Wien အမျိုးအစား monochromator နှင့် CEOS မှန်ဘီလူး spherical aberration corrector တပ်ဆင်ထားသော FEI Titan 80–300 Cubed မိုက်ခရိုစကုပ်ကို အသုံးပြု၍ နောက်ဆုံးရလဒ်များ ရရှိရန် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ spatial resolution 0.09 nm။ NGF နမူနာများကို flat TEM imaging နှင့် SAED structure analysis အတွက် carbon lacy coated copper grids များသို့ လွှဲပြောင်းခဲ့သည်။ ထို့ကြောင့် နမူနာ flocs အများစုကို supporting membrane ၏ pores များတွင် ဆိုင်းငံ့ထားသည်။ လွှဲပြောင်းထားသော NGF နမူနာများကို XRD ဖြင့် ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခဲ့သည်။ 3 mm အချင်းရှိသော Cu ရောင်ခြည်ရင်းမြစ်ကို အသုံးပြု၍ အမှုန့်ဒိုင်ဖရက်တိုမီတာ (Brucker၊ Cu Kα ရင်းမြစ်ပါရှိသော D2 phase shifter၊ 1.5418 Å နှင့် LYNXEYE detector) ကို အသုံးပြု၍ X-ray diffraction ပုံစံများကို ရရှိခဲ့သည်။
integrating confocal microscope (Alpha 300 RA, WITeC) ကို အသုံးပြု၍ Raman point တိုင်းတာမှုများစွာကို မှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည်။ အပူကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသော အကျိုးသက်ရောက်မှုများကို ရှောင်ရှားရန် excitation power နည်းသော (25%) ရှိသော 532 nm laser ကို အသုံးပြုခဲ့သည်။ X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) ကို Kratos Axis Ultra spectrometer ပေါ်တွင် monochromatic Al Kα radiation (hν = 1486.6 eV) ကို အသုံးပြု၍ 300 × 700 μm2 ရှိသော sample area ပေါ်တွင် 150 W ပါဝါဖြင့် ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ Resolution spectra များကို 160 eV နှင့် 20 eV ၏ transmission energy များတွင် ရရှိခဲ့သည်။ SiO2 ပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းပေးထားသော NGF နမူနာများကို 30 W တွင် PLS6MW (1.06 μm) ytterbium fiber laser ကို အသုံးပြု၍ အပိုင်းအစများ (3 × 10 mm2 တစ်ခုစီ) အဖြစ် ဖြတ်တောက်ခဲ့သည်။ optical microscope အောက်တွင် silver paste ကို အသုံးပြု၍ ကြေးနီဝါယာကြိုးအဆက်အသွယ်များ (50 μm အထူ) ကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာဂုဏ်သတ္တိများတိုင်းတာခြင်းစနစ် (PPMS EverCool-II၊ Quantum Design၊ USA) တွင် 300 K နှင့် ± 9 Tesla ၏ သံလိုက်စက်ကွင်းပြောင်းလဲမှုတွင် ဤနမူနာများအပေါ် လျှပ်စစ်သယ်ယူပို့ဆောင်ရေးနှင့် Hall effect စမ်းသပ်မှုများကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ quartz substrates နှင့် quartz reference samples များသို့ လွှဲပြောင်းပေးထားသော 350–800 nm NGF အကွာအဝေးရှိ Lambda 950 UV–vis spectrophotometer ကို အသုံးပြု၍ ထုတ်လွှင့်ထားသော UV–vis spectra များကို မှတ်တမ်းတင်ခဲ့သည်။
ဓာတုခုခံမှုအာရုံခံကိရိယာ (interdigitated electrode chip) ကို custom printed circuit board 73 နှင့် ချိတ်ဆက်ထားပြီး ခုခံမှုကို ယာယီထုတ်ယူခဲ့သည်။ ကိရိယာတည်ရှိရာ printed circuit board ကို contact terminal များနှင့် ချိတ်ဆက်ထားပြီး ဓာတ်ငွေ့အာရုံခံအခန်း 74 အတွင်းတွင် ထားရှိသည်။ ခုခံမှုတိုင်းတာမှုများကို 1 V ဗို့အားဖြင့် purge မှ ဓာတ်ငွေ့ထိတွေ့မှုအထိ စဉ်ဆက်မပြတ် scan လုပ်ပြီးနောက် ထပ်မံ purge လုပ်ခဲ့သည်။ အခန်းကို 200 cm3 တွင် နိုက်ထရိုဂျင်ဖြင့် 1 နာရီကြာ purge လုပ်ခြင်းဖြင့် သန့်စင်ခဲ့ပြီး အစိုဓာတ်အပါအဝင် အခန်းတွင်ရှိသော အခြား analytes အားလုံးကို ဖယ်ရှားခဲ့သည်။ ထို့နောက် တစ်ဦးချင်း analytes များကို N2 ဆလင်ဒါကို ပိတ်ခြင်းဖြင့် 200 cm3 တူညီသော စီးဆင်းမှုနှုန်းဖြင့် အခန်းထဲသို့ ဖြည်းဖြည်းချင်း ထုတ်လွှတ်ခဲ့သည်။
ဤဆောင်းပါး၏ ပြင်ဆင်ထားသောဗားရှင်းကို ထုတ်ဝေပြီးဖြစ်ပြီး ဆောင်းပါး၏ထိပ်ရှိလင့်ခ်မှတစ်ဆင့် ဝင်ရောက်ကြည့်ရှုနိုင်ပါသည်။
Inagaki, M. နှင့် Kang, F. ကာဗွန်ပစ္စည်းများသိပ္ပံနှင့်အင်ဂျင်နီယာ- အခြေခံများ။ ဒုတိယအကြိမ်ထုတ်ဝေမှု။ ၂၀၁၄။ ၅၄၂။
Pearson၊ HO လက်စွဲစာအုပ် ကာဗွန်၊ ဂရပ်ဖိုက်၊ စိန်နှင့် ဖူလလင်းများ- ဂုဏ်သတ္တိများ၊ လုပ်ငန်းစဉ်များနှင့် အသုံးချမှုများ။ ပထမထုတ်ဝေမှုကို တည်းဖြတ်ပြီးပါပြီ။ ၁၉၉၄၊ နယူးဂျာစီ။
Tsai၊ W. et al. ကျယ်ပြန့်သောဧရိယာရှိ အလွှာများစွာပါသော ဂရပ်ဖင်း/ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များကို ပွင့်လင်းမြင်သာသော ပါးလွှာသော လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ်။ အသုံးချမှု။ ရူပဗေဒ။ Wright။ 95(12)၊ 123115(2009)။
Balandin AA ဂရပ်ဖင်းနှင့် နာနိုဖွဲ့စည်းပုံရှိသော ကာဗွန်ပစ္စည်းများ၏ အပူဂုဏ်သတ္တိများ။ Nat. Matt. 10(8), 569–581 (2011)။
Cheng KY၊ Brown PW နှင့် Cahill DG အပူချိန်နိမ့် ဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်းဖြင့် Ni (111) ပေါ်တွင် ကြီးထွားလာသော ဂရပ်ဖိုက်ဖလင်များ၏ အပူစီးကူးနိုင်စွမ်း။ ကြိယာဝိသေသန။ Matt. Interface 3, 16 (2016).
Hesjedal၊ T. ဓာတုအငွေ့စုပုံခြင်းဖြင့် ဂရပ်ဖင်းဖလင်များ စဉ်ဆက်မပြတ်ကြီးထွားခြင်း။ အသုံးချမှု။ ရူပဗေဒ။ Wright။ 98(13)၊ 133106(2011)။