Dziękujemy za odwiedzenie Nature.com. Wersja przeglądarki, której używasz, ma ograniczoną obsługę CSS. Aby uzyskać najlepsze rezultaty, zalecamy korzystanie z nowszej wersji przeglądarki (lub wyłączenie trybu zgodności w programie Internet Explorer). W międzyczasie, aby zapewnić stałe wsparcie, wyświetlamy witrynę bez stylów ani JavaScript.
Nanoskalowe warstwy grafitowe (NGF) to wytrzymałe nanomateriały, które można wytwarzać metodą katalitycznego osadzania chemicznego z fazy gazowej, ale pozostają pytania dotyczące łatwości ich przenoszenia i wpływu morfologii powierzchni na ich zastosowanie w urządzeniach nowej generacji. W niniejszym artykule opisujemy wzrost NGF po obu stronach polikrystalicznej folii niklowej (powierzchnia 55 cm2, grubość około 100 nm) i jej bezpolimerowy transfer (przód i tył, powierzchnia do 6 cm2). Ze względu na morfologię folii katalizatora, dwie warstwy węglowe różnią się właściwościami fizycznymi i innymi cechami (takimi jak chropowatość powierzchni). Wykazujemy, że NGF o bardziej szorstkiej tylnej stronie dobrze nadają się do wykrywania NO2, podczas gdy gładsze i bardziej przewodzące NGF po stronie przedniej (2000 S/cm, rezystancja powierzchni – 50 omów/m2) mogą być żywotnymi przewodnikami. kanał lub elektroda ogniwa słonecznego (ponieważ przepuszcza 62% światła widzialnego). Ogólnie rzecz biorąc, opisane procesy wzrostu i transportu mogą pomóc w realizacji NGF jako alternatywnego materiału węglowego do zastosowań technologicznych, w których grafen i mikronowej grubości warstwy grafitu nie sprawdzają się.
Grafit jest szeroko stosowanym materiałem przemysłowym. Co ciekawe, grafit ma właściwości stosunkowo niskiej gęstości masowej i wysokiej przewodności cieplnej i elektrycznej w płaszczyźnie, a także jest bardzo stabilny w trudnych warunkach termicznych i chemicznych1,2. Grafit płatkowy jest dobrze znanym materiałem wyjściowym do badań nad grafenem3. Po przetworzeniu na cienkie warstwy może być stosowany w szerokim zakresie zastosowań, w tym w radiatorach urządzeń elektronicznych, takich jak smartfony4,5,6,7, jako materiał aktywny w czujnikach8,9,10 i do ochrony przed zakłóceniami elektromagnetycznymi11. 12 oraz w warstwach do litografii w ekstremalnym ultrafiolecie13,14, przewodzących kanałach w ogniwach słonecznych15,16. We wszystkich tych zastosowaniach znaczną zaletą byłoby, gdyby duże obszary warstw grafitowych (NGF) o grubości kontrolowanej w skali nano <100 nm można było łatwo wytwarzać i transportować.
Warstwy grafitowe są produkowane różnymi metodami. W jednym przypadku, osadzanie i ekspansja, a następnie eksfoliacja zostały użyte do wytworzenia płatków grafenu10,11,17. Płatki muszą być dalej przetwarzane na warstwy o wymaganej grubości, a wytworzenie gęstych arkuszy grafitu często zajmuje kilka dni. Innym podejściem jest rozpoczęcie od grafitowalnych stałych prekursorów. W przemyśle arkusze polimerów są karbonizowane (w temperaturze 1000–1500 °C), a następnie grafityzowane (w temperaturze 2800–3200 °C), aby utworzyć dobrze ustrukturyzowane materiały warstwowe. Chociaż jakość tych warstw jest wysoka, zużycie energii jest znaczne1,18,19, a minimalna grubość jest ograniczona do kilku mikronów1,18,19,20.
Katalityczne osadzanie chemiczne z fazy gazowej (CVD) jest dobrze znaną metodą produkcji grafenu i ultracienkich warstw grafitowych (<10 nm) o wysokiej jakości strukturalnej i rozsądnych kosztach21,22,23,24,25,26,27. Jednak w porównaniu ze wzrostem grafenu i ultracienkich warstw grafitowych28, wzrost na dużej powierzchni i/lub stosowanie NGF przy użyciu CVD jest jeszcze mniej zbadane11,13,29,30,31,32,33.
Warstwy grafenu i grafitu wytwarzane metodą CVD często muszą być przenoszone na podłoża funkcjonalne34. Te cienkie warstwy transferu obejmują dwie główne metody35: (1) transfer bez trawienia36,37 i (2) transfer chemiczny na mokro oparty na trawieniu (podłoże podłoża)14,34,38. Każda metoda ma pewne zalety i wady i musi być wybrana w zależności od zamierzonego zastosowania, jak opisano gdzie indziej35,39. W przypadku warstw grafenu/grafitu wytwarzanych na podłożach katalitycznych transfer za pomocą procesów chemicznych na mokro (z których polimetakrylan metylu (PMMA) jest najczęściej stosowaną warstwą nośną) pozostaje pierwszym wyborem13,30,34,38,40,41,42. You i in. Wspomniano, że do transferu NGF nie użyto żadnego polimeru (wielkość próbki około 4 cm2)25,43, ale nie podano żadnych szczegółów dotyczących stabilności próbki i/lub jej obsługi podczas transferu; Procesy chemii mokrej z wykorzystaniem polimerów składają się z kilku etapów, w tym nałożenia i późniejszego usunięcia warstwy polimeru ofiarnego30,38,40,41,42. Proces ten ma wady: na przykład pozostałości polimeru mogą zmienić właściwości wyhodowanej folii38. Dodatkowe przetwarzanie może usunąć pozostałości polimeru, ale te dodatkowe etapy zwiększają koszty i czas produkcji folii38,40. Podczas wzrostu CVD warstwa grafenu osadza się nie tylko na przedniej stronie folii katalizatora (stronie zwróconej w stronę przepływu pary), ale także na jej tylnej stronie. Jednak ta ostatnia jest uważana za produkt odpadowy i może zostać szybko usunięta za pomocą miękkiej plazmy38,41. Recykling tej folii może pomóc zmaksymalizować wydajność, nawet jeśli jest ona gorszej jakości niż wierzchnia folia węglowa.
W niniejszym artykule przedstawiamy przygotowanie dwustronnego wzrostu NGF w skali wafla o wysokiej jakości strukturalnej na polikrystalicznej folii niklowej metodą CVD. Oceniono, w jaki sposób chropowatość przedniej i tylnej powierzchni folii wpływa na morfologię i strukturę NGF. Przedstawiamy również opłacalny i przyjazny dla środowiska transfer NGF bez użycia polimerów z obu stron folii niklowej na wielofunkcyjne podłoża oraz pokazujemy, w jaki sposób przednia i tylna folia nadają się do różnych zastosowań.
W poniższych sekcjach omówiono różne grubości filmu grafitowego w zależności od liczby ułożonych warstw grafenu: (i) grafen jednowarstwowy (SLG, 1 warstwa), (ii) grafen wielowarstwowy (FLG, < 10 warstw), (iii) grafen wielowarstwowy (MLG, 10-30 warstw) i (iv) NGF (~300 warstw). Ta ostatnia jest najczęstszą grubością wyrażoną jako procent powierzchni (około 97% powierzchni na 100 µm2)30. Dlatego cały film jest po prostu nazywany NGF.
Polikrystaliczne folie niklowe stosowane do syntezy grafenu i filmów grafitowych mają różne tekstury w wyniku ich produkcji i późniejszej obróbki. Niedawno zgłosiliśmy badanie mające na celu optymalizację procesu wzrostu NGF30. Wykazaliśmy, że parametry procesu, takie jak czas wyżarzania i ciśnienie w komorze podczas etapu wzrostu, odgrywają kluczową rolę w uzyskiwaniu NGF o jednolitej grubości. Tutaj dalej badaliśmy wzrost NGF na polerowanej przedniej (FS) i niepolerowanej tylnej (BS) powierzchni folii niklowej (rys. 1a). Przebadano trzy rodzaje próbek FS i BS, wymienione w tabeli 1. Po oględzinach wizualnych można zaobserwować jednolity wzrost NGF po obu stronach folii niklowej (NiAG) na podstawie zmiany koloru podłoża Ni z charakterystycznego metalicznego srebrzystoszarego na matowy szary kolor (rys. 1a); pomiary mikroskopowe zostały potwierdzone (rys. 1b, c). Typowe widmo Ramana FS-NGF obserwowane w jasnym obszarze i oznaczone czerwonymi, niebieskimi i pomarańczowymi strzałkami na rysunku 1b pokazano na rysunku 1c. Charakterystyczne piki ramanowskie grafitu G (1683 cm−1) i 2D (2696 cm−1) potwierdzają wzrost wysoce krystalicznego NGF (rys. 1c, tabela SI1). W całym filmie zaobserwowano przewagę widm ramanowskich o stosunku intensywności (I2D/IG) ~0,3, podczas gdy widma ramanowskie o I2D/IG = 0,8 były obserwowane rzadko. Brak wadliwych pików (D = 1350 cm-1) w całym filmie wskazuje na wysoką jakość wzrostu NGF. Podobne wyniki ramanowskie uzyskano w próbce BS-NGF (rysunek SI1 a i b, tabela SI1).
Porównanie NiAG FS- i BS-NGF: (a) Fotografia typowej próbki NGF (NiAG) pokazująca wzrost NGF w skali wafla (55 cm2) i powstałe próbki folii BS- i FS-Ni, (b) Obrazy FS-NGF/Ni uzyskane za pomocą mikroskopu optycznego, (c) typowe widma Ramana zarejestrowane w różnych pozycjach na panelu b, (d, f) Obrazy SEM przy różnych powiększeniach na FS-NGF/Ni, (e, g) Obrazy SEM przy różnych powiększeniach Zestawy BS -NGF/Ni. Niebieska strzałka wskazuje obszar FLG, pomarańczowa strzałka wskazuje obszar MLG (w pobliżu obszaru FLG), czerwona strzałka wskazuje obszar NGF, a magenta strzałka wskazuje fałd.
Ponieważ wzrost zależy od grubości początkowego podłoża, rozmiaru kryształu, orientacji i granic ziaren, osiągnięcie rozsądnej kontroli grubości NGF na dużych obszarach pozostaje wyzwaniem20,34,44. W tym badaniu wykorzystano treści, które opublikowaliśmy wcześniej30. Ten proces wytwarza jasny obszar o grubości od 0,1 do 3% na 100 µm230. W poniższych sekcjach przedstawiamy wyniki dla obu typów obszarów. Obrazy SEM o dużym powiększeniu pokazują obecność kilku jasnych obszarów kontrastowych po obu stronach (rys. 1f,g), co wskazuje na obecność obszarów FLG i MLG30,45. Potwierdziło to również rozpraszanie Ramana (rys. 1c) i wyniki TEM (omówione później w sekcji „FS-NGF: struktura i właściwości”). Obszary FLG i MLG obserwowane na próbkach FS- i BS-NGF/Ni (przedni i tylny NGF wyhodowany na Ni) mogły wyrosnąć na dużych ziarnach Ni(111) utworzonych podczas wstępnego wyżarzania22,30,45. Zafałdowanie zaobserwowano po obu stronach (rys. 1b, zaznaczone fioletowymi strzałkami). Te fałdy często występują w filmach grafenowych i grafitowych hodowanych metodą CVD ze względu na dużą różnicę współczynnika rozszerzalności cieplnej między grafitem a podłożem niklowym30,38.
Obraz AFM potwierdził, że próbka FS-NGF była bardziej płaska niż próbka BS-NGF (rysunek SI1) (rysunek SI2). Średnia kwadratowa (RMS) wartości chropowatości FS-NGF/Ni (rysunek SI2c) i BS-NGF/Ni (rysunek SI2d) wynosi odpowiednio 82 i 200 nm (mierzone na obszarze 20 × 20 μm2). Większą chropowatość można zrozumieć na podstawie analizy powierzchni folii niklowej (NiAR) w stanie otrzymanym (rysunek SI3). Obrazy SEM FS i BS-NiAR pokazano na rysunkach SI3a–d, pokazując różne morfologie powierzchni: polerowana folia FS-Ni ma cząstki kuliste o rozmiarach nano i mikronów, podczas gdy niepolerowana folia BS-Ni wykazuje drabinę produkcyjną. jako cząstki o wysokiej wytrzymałości. i spadek. Obrazy o niskiej i wysokiej rozdzielczości wyżarzanej folii niklowej (NiA) pokazano na rysunku SI3e–h. Na rysunkach tych możemy zaobserwować obecność kilku mikronowych cząstek niklu po obu stronach folii niklowej (rys. SI3e–h). Duże ziarna mogą mieć orientację powierzchni Ni(111), jak wcześniej zgłaszano30,46. Istnieją znaczące różnice w morfologii folii niklowej między FS-NiA i BS-NiA. Większa chropowatość BS-NGF/Ni wynika z niepolerowanej powierzchni BS-NiAR, której powierzchnia pozostaje znacząco chropowata nawet po wyżarzaniu (rysunek SI3). Ten typ charakterystyki powierzchni przed procesem wzrostu pozwala kontrolować chropowatość warstw grafenu i grafitu. Należy zauważyć, że oryginalne podłoże uległo pewnej reorganizacji ziaren podczas wzrostu grafenu, co nieznacznie zmniejszyło rozmiar ziaren i nieco zwiększyło chropowatość powierzchni podłoża w porównaniu z wyżarzaną folią i warstwą katalizatora22.
Dokładne dostrojenie chropowatości powierzchni podłoża, czasu wyżarzania (wielkości ziarna)30,47 i kontroli uwalniania43 pomoże zmniejszyć regionalną jednorodność grubości NGF do skali µm2 i/lub nawet nm2 (tj. zmiany grubości rzędu kilku nanometrów). Aby kontrolować chropowatość powierzchni podłoża, można rozważyć metody takie jak elektrolityczne polerowanie powstałej folii niklowej48. Wstępnie obrobioną folię niklową można następnie wyżarzać w niższej temperaturze (<900 °C)46 i czasie (<5 min), aby uniknąć tworzenia się dużych ziaren Ni(111) (co jest korzystne dla wzrostu FLG).
Grafen SLG i FLG nie jest w stanie wytrzymać napięcia powierzchniowego kwasów i wody, co wymaga mechanicznych warstw podporowych podczas procesów mokrego transferu chemicznego22,34,38. W przeciwieństwie do mokrego transferu chemicznego jednowarstwowego grafenu podpartego polimerem38, odkryliśmy, że obie strony wyhodowanego NGF można przenieść bez wsparcia polimerowego, jak pokazano na rysunku 2a (więcej szczegółów można znaleźć na rysunku SI4a). Transfer NGF na dane podłoże rozpoczyna się od mokrego trawienia znajdującej się pod spodem warstwy Ni30.49. Wyhodowane próbki NGF/Ni/NGF umieszczono na noc w 15 ml 70% HNO3 rozcieńczonego 600 ml dejonizowanej (DI) wody. Po całkowitym rozpuszczeniu folii Ni, FS-NGF pozostaje płaski i unosi się na powierzchni cieczy, podobnie jak próbka NGF/Ni/NGF, podczas gdy BS-NGF jest zanurzony w wodzie (rys. 2a, b). Następnie wyizolowany NGF przeniesiono z jednego naczynia zawierającego świeżą dejonizowaną wodę do drugiego naczynia i dokładnie umyto wyizolowany NGF, powtarzając tę czynność cztery do sześciu razy przez wklęsłe szklane naczynie. Na koniec FS-NGF i BS-NGF umieszczono na pożądanym podłożu (rys. 2c).
Proces transferu chemicznego na mokro bez użycia polimerów dla NGF hodowanego na folii niklowej: (a) Schemat blokowy procesu (więcej szczegółów można znaleźć na rysunku SI4), (b) Cyfrowe zdjęcie oddzielonego NGF po trawieniu Ni (2 próbki), (c) Przykład transferu FS i BS-NGF na podłoże SiO2/Si, (d) Transfer FS-NGF na nieprzezroczyste podłoże polimerowe, (e) BS-NGF z tej samej próbki co panel d (podzielony na dwie części), przeniesiony na pozłacany papier C i Nafion (elastyczne przezroczyste podłoże, krawędzie zaznaczone czerwonymi rogami).
Należy pamiętać, że transfer SLG wykonywany przy użyciu metod transferu chemicznego na mokro wymaga całkowitego czasu przetwarzania wynoszącego 20–24 godzin38. Dzięki zaprezentowanej tutaj technice transferu bez polimerów (rysunek SI4a) całkowity czas przetwarzania transferu NGF jest znacznie skrócony (około 15 godzin). Proces składa się z: (Krok 1) Przygotuj roztwór trawiący i umieść w nim próbkę (~10 minut), a następnie odczekaj noc na trawienie Ni (~7200 minut), (Krok 2) Przepłucz wodą dejonizowaną (Krok – 3). Przechowuj w wodzie dejonizowanej lub przenieś na podłoże docelowe (20 min). Woda uwięziona między NGF a matrycą główną jest usuwana przez działanie kapilarne (za pomocą bibuły)38, a następnie pozostałe krople wody są usuwane przez naturalne suszenie (około 30 min), a na koniec próbka jest suszona przez 10 min. min w piecu próżniowym (10–1 mbar) w temp. 50–90 °C (60 min) 38.
Wiadomo, że grafit wytrzymuje obecność wody i powietrza w dość wysokich temperaturach (≥ 200 °C)50,51,52. Przetestowaliśmy próbki za pomocą spektroskopii Ramana, SEM i XRD po przechowywaniu w dejonizowanej wodzie w temperaturze pokojowej i w zamkniętych butelkach przez okres od kilku dni do roku (rysunek SI4). Nie zaobserwowano żadnej zauważalnej degradacji. Rysunek 2c przedstawia wolnostojące FS-NGF i BS-NGF w dejonizowanej wodzie. Uchwyciliśmy je na podłożu SiO2 (300 nm)/Si, jak pokazano na początku rysunku 2c. Ponadto, jak pokazano na rysunku 2d,e, ciągły NGF można przenieść na różne podłoża, takie jak polimery (poliamid Thermabright firmy Nexolve i Nafion) i powlekany złotem papier węglowy. Pływający FS-NGF został łatwo umieszczony na docelowym podłożu (rys. 2c, d). Jednakże próbki BS-NGF większe niż 3 cm2 były trudne w obsłudze, gdy były całkowicie zanurzone w wodzie. Zazwyczaj, gdy zaczynają się toczyć w wodzie, z powodu nieostrożnego obchodzenia się, czasami rozpadają się na dwie lub trzy części (rys. 2e). Ogólnie rzecz biorąc, udało nam się osiągnąć transfer bez polimerów PS- i BS-NGF (ciągły, bezproblemowy transfer bez wzrostu NGF/Ni/NGF przy 6 cm2) dla próbek o powierzchni odpowiednio do 6 i 3 cm2. Wszelkie pozostałe duże lub małe kawałki można (łatwo widoczne w roztworze trawiącym lub wodzie dejonizowanej) umieścić na pożądanym podłożu (~1 mm2, rysunek SI4b, patrz próbka przeniesiona na siatkę miedzianą, jak w „FS-NGF: Struktura i właściwości (omówione) w części „Struktura i właściwości”) lub przechowywać do przyszłego wykorzystania (rysunek SI4). Na podstawie tego kryterium szacujemy, że NGF można odzyskać z wydajnością do 98-99% (po wzroście do transferu).
Przeniesione próbki bez polimeru zostały szczegółowo przeanalizowane. Charakterystyka morfologiczna powierzchni uzyskana na FS- i BS-NGF/SiO2/Si (rys. 2c) przy użyciu mikroskopii optycznej (OM) i obrazów SEM (rys. SI5 i rys. 3) wykazała, że próbki te zostały przeniesione bez mikroskopii. Widoczne uszkodzenia strukturalne, takie jak pęknięcia, otwory lub obszary rozwinięte. Fałdy na rosnącym NGF (rys. 3b, d, oznaczone fioletowymi strzałkami) pozostały nienaruszone po przeniesieniu. Zarówno FS-, jak i BS-NGF składają się z regionów FLG (jasne regiony oznaczone niebieskimi strzałkami na rys. 3). Co zaskakujące, w przeciwieństwie do kilku uszkodzonych regionów zwykle obserwowanych podczas przenoszenia polimerów ultracienkich folii grafitowych, kilka mikronowych regionów FLG i MLG łączących się z NGF (oznaczonych niebieskimi strzałkami na rys. 3d) zostało przeniesionych bez pęknięć lub przerw (rys. 3d). 3). . Integralność mechaniczną potwierdzono dodatkowo za pomocą obrazów TEM i SEM NGF przeniesionego na siatki miedziane z włókna węglowego, jak omówiono później („FS-NGF: Struktura i właściwości”). Przeniesiony BS-NGF/SiO2/Si jest bardziej szorstki niż FS-NGF/SiO2/Si, z wartościami średniokwadratowymi odpowiednio 140 nm i 17 nm, jak pokazano na rysunkach SI6a i b (20 × 20 μm2). Wartość średniokwadratowa NGF przeniesionego na podłoże SiO2/Si (RMS < 2 nm) jest znacznie niższa (około 3 razy) niż wartość NGF hodowanego na Ni (rysunek SI2), co wskazuje, że dodatkowa chropowatość może odpowiadać powierzchni Ni. Ponadto obrazy AFM wykonane na krawędziach próbek FS- i BS-NGF/SiO2/Si wykazały grubości NGF odpowiednio 100 i 80 nm (rys. SI7). Mniejsza grubość warstwy BS-NGF może wynikać z faktu, że powierzchnia nie jest bezpośrednio wystawiona na działanie gazu prekursorowego.
Przeniesiony NGF (NiAG) bez polimeru na płytce SiO2/Si (patrz rysunek 2c): (a, b) Obrazy SEM przeniesionego FS-NGF: małe i duże powiększenie (odpowiadające pomarańczowemu kwadratowi na panelu). Typowe obszary) – a). (c, d) Obrazy SEM przeniesionego BS-NGF: małe i duże powiększenie (odpowiadające typowemu obszarowi pokazanemu przez pomarańczowy kwadrat na panelu c). (e, f) Obrazy AFM przeniesionych FS- i BS-NGF. Niebieska strzałka reprezentuje region FLG – jasny kontrast, cyjanowa strzałka – czarny kontrast MLG, czerwona strzałka – czarny kontrast reprezentuje region NGF, magenta strzałka reprezentuje fałd.
Skład chemiczny wyhodowanych i przeniesionych FS- i BS-NGF analizowano metodą spektroskopii fotoelektronów rentgenowskich (XPS) (rys. 4). W zmierzonych widmach zaobserwowano słaby pik (rys. 4a, b), odpowiadający substratowi Ni (850 eV) wyhodowanych FS- i BS-NGF (NiAG). W zmierzonych widmach przeniesionych FS- i BS-NGF/SiO2/Si nie ma pików (rys. 4c; podobne wyniki dla BS-NGF/SiO2/Si nie są pokazane), co wskazuje, że nie ma resztkowego zanieczyszczenia Ni po przeniesieniu. Rysunki 4d–f przedstawiają widma o wysokiej rozdzielczości poziomów energetycznych C 1 s, O 1 s i Si 2p FS-NGF/SiO2/Si. Energia wiązania C 1 s grafitu wynosi 284,4 eV53,54. Liniowy kształt szczytów grafitu jest ogólnie uważany za asymetryczny, jak pokazano na rysunku 4d54. Widmo rdzenia C 1 s o wysokiej rozdzielczości (rys. 4d) również potwierdziło czysty transfer (tj. brak pozostałości polimeru), co jest zgodne z poprzednimi badaniami38. Szerokości linii widm C 1 s świeżo wyhodowanej próbki (NiAG) i po transferze wynoszą odpowiednio 0,55 i 0,62 eV. Wartości te są wyższe niż w przypadku SLG (0,49 eV dla SLG na podłożu SiO2)38. Jednak wartości te są mniejsze niż wcześniej zgłaszane szerokości linii dla wysoce zorientowanych próbek grafenu pirolitycznego (~0,75 eV)53,54,55, co wskazuje na brak wadliwych miejsc węglowych w obecnym materiale. Widma poziomu podstawowego C 1 s i O 1 s również nie mają ramion, co eliminuje potrzebę dekonwolucji szczytów o wysokiej rozdzielczości54. Istnieje szczyt satelitarny π → π* w okolicach 291,1 eV, który jest często obserwowany w próbkach grafitu. Sygnały 103 eV i 532,5 eV w widmach poziomu rdzenia Si 2p i O 1 s (patrz rys. 4e, f) są przypisywane odpowiednio do podłoża SiO2 56. XPS jest techniką wrażliwą na powierzchnię, więc sygnały odpowiadające Ni i SiO2 wykryte odpowiednio przed i po transferze NGF, są uznawane za pochodzące z regionu FLG. Podobne wyniki zaobserwowano dla przeniesionych próbek BS-NGF (nie pokazano).
Wyniki analizy NiAG XPS: (ac) Widma przeglądowe różnych pierwiastkowych składów atomowych odpowiednio wyhodowanych FS-NGF/Ni, BS-NGF/Ni i przeniesionych FS-NGF/SiO2/Si. (d–f) Widma o wysokiej rozdzielczości poziomów rdzeniowych C 1 s, O 1s i Si 2p próbki FS-NGF/SiO2/Si.
Całkowitą jakość przeniesionych kryształów NGF oceniono za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD). Typowe wzory XRD (rys. SI8) przeniesionych FS- i BS-NGF/SiO2/Si wykazują obecność pików dyfrakcyjnych (0 0 0 2) i (0 0 0 4) przy 26,6° i 54,7°, podobnie jak w przypadku grafitu. Potwierdza to wysoką jakość krystaliczną NGF i odpowiada odległości międzywarstwowej d = 0,335 nm, która jest utrzymywana po etapie transferu. Intensywność piku dyfrakcyjnego (0 0 0 2) jest około 30 razy większa od intensywności piku dyfrakcyjnego (0 0 0 4), co wskazuje, że płaszczyzna kryształu NGF jest dobrze wyrównana z powierzchnią próbki.
Zgodnie z wynikami SEM, spektroskopii Ramana, XPS i XRD jakość BS-NGF/Ni okazała się taka sama jak FS-NGF/Ni, chociaż jej średnia kwadratowa chropowatości była nieznacznie wyższa (rysunki SI2, SI5) i SI7).
SLG z warstwami nośnymi z polimeru o grubości do 200 nm mogą unosić się na wodzie. Ta konfiguracja jest powszechnie stosowana w procesach mokrego transferu chemicznego wspomaganych polimerami22,38. Grafen i grafit są hydrofobowe (kąt nachylenia 80–90°)57. Donoszono, że powierzchnie energii potencjalnej zarówno grafenu, jak i FLG są dość płaskie, z niską energią potencjalną (~1 kJ/mol) dla bocznego ruchu wody na powierzchni58. Jednak obliczone energie interakcji wody z grafenem i trzema warstwami grafenu wynoszą odpowiednio około -13 i -15 kJ/mol58, co wskazuje, że interakcja wody z NGF (około 300 warstw) jest niższa w porównaniu z grafenem. Może to być jeden z powodów, dla których wolnostojący NGF pozostaje płaski na powierzchni wody, podczas gdy wolnostojący grafen (który unosi się w wodzie) zwija się i rozpada. Gdy NGF jest całkowicie zanurzony w wodzie (wyniki są takie same dla szorstkiego i płaskiego NGF), jego krawędzie wyginają się (rysunek SI4). W przypadku całkowitego zanurzenia oczekuje się, że energia oddziaływania NGF-woda jest prawie podwojona (w porównaniu do pływającego NGF) i że krawędzie NGF składają się, aby utrzymać wysoki kąt kontaktu (hydrofobowość). Uważamy, że można opracować strategie, aby uniknąć zwijania się krawędzi osadzonych NGF. Jednym z podejść jest użycie mieszanych rozpuszczalników w celu modulacji reakcji zwilżania filmu grafitowego59.
Transfer SLG na różne typy podłoży za pomocą mokrych procesów transferu chemicznego został już wcześniej zgłoszony. Ogólnie przyjmuje się, że istnieją słabe siły van der Waalsa między warstwami grafenu/grafitu a podłożami (niezależnie od tego, czy są to sztywne podłoża, takie jak SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, filary Si22 i koronkowe warstwy węglowe30, 34, czy elastyczne podłoża, takie jak poliimid 37). Tutaj zakładamy, że dominują oddziaływania tego samego typu. Nie zaobserwowaliśmy żadnych uszkodzeń ani łuszczenia się NGF dla żadnego z przedstawionych tutaj podłoży podczas obróbki mechanicznej (podczas charakteryzacji w warunkach próżniowych i/lub atmosferycznych lub podczas przechowywania) (np. Rysunek 2, SI7 i SI9). Ponadto nie zaobserwowaliśmy piku SiC w widmie XPS C 1 s poziomu rdzenia próbki NGF/SiO2/Si (Rys. 4). Wyniki te wskazują, że nie ma wiązania chemicznego między NGF a podłożem docelowym.
W poprzedniej sekcji „Bezpolimerowy transfer FS- i BS-NGF” wykazaliśmy, że NGF może rosnąć i przenosić się po obu stronach folii niklowej. Te FS-NGF i BS-NGF nie są identyczne pod względem chropowatości powierzchni, co skłoniło nas do zbadania najbardziej odpowiednich zastosowań dla każdego typu.
Biorąc pod uwagę przejrzystość i gładszą powierzchnię FS-NGF, zbadaliśmy jego lokalną strukturę, właściwości optyczne i elektryczne bardziej szczegółowo. Strukturę i strukturę FS-NGF bez transferu polimeru scharakteryzowano za pomocą obrazowania transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) i analizy wzoru dyfrakcji elektronowej wybranego obszaru (SAED). Odpowiednie wyniki przedstawiono na rysunku 5. Obrazowanie planarne TEM przy niskim powiększeniu ujawniło obecność regionów NGF i FLG o różnych charakterystykach kontrastu elektronowego, tj. odpowiednio ciemniejszych i jaśniejszych obszarów (rys. 5a). Film ogólnie wykazuje dobrą integralność mechaniczną i stabilność między różnymi regionami NGF i FLG, z dobrym nakładaniem się i bez uszkodzeń lub rozdarć, co zostało również potwierdzone przez SEM (rysunek 3) i badania TEM przy dużym powiększeniu (rysunek 5c-e). W szczególności na rys. Rysunek 5d pokazuje strukturę mostu w jej największej części (pozycja oznaczona czarną przerywaną strzałką na rysunku 5d), która charakteryzuje się trójkątnym kształtem i składa się z warstwy grafenu o szerokości około 51 . Skład charakteryzujący się odstępem międzypłaszczyznowym wynoszącym 0,33 ± 0,01 nm zostaje dalej zredukowany do kilku warstw grafenu w najwęższym obszarze (koniec czarnej strzałki na rysunku 5d).
Planarny obraz TEM próbki NiAG bez polimeru na siatce miedzianej z koronką węglową: (a, b) Obrazy TEM o niskim powiększeniu, obejmujące obszary NGF i FLG, (ce) Obrazy o dużym powiększeniu różnych obszarów na panelu a i panelu b są oznaczone strzałkami tego samego koloru. Zielone strzałki na panelach a i c wskazują okrągłe obszary uszkodzeń podczas ustawiania wiązki. (f–i) Na panelach a do c wzory SAED w różnych obszarach są oznaczone odpowiednio niebieskimi, cyjanowymi, pomarańczowymi i czerwonymi okręgami.
Struktura wstęgowa na Rysunku 5c pokazuje (oznaczone czerwoną strzałką) pionową orientację płaszczyzn sieci grafitowej, co może być spowodowane tworzeniem się nanofałdów wzdłuż filmu (wstawka na Rysunku 5c) z powodu nadmiaru nieskompensowanego naprężenia ścinającego30,61,62. W wysokorozdzielczym TEM te nanofałdy 30 wykazują inną orientację krystalograficzną niż reszta obszaru NGF; płaszczyzny bazowe sieci grafitowej są zorientowane prawie pionowo, a nie poziomo jak reszta filmu (wstawka na Rysunku 5c). Podobnie, obszar FLG czasami wykazuje liniowe i wąskie pasma-podobne fałdy (oznaczone niebieskimi strzałkami), które pojawiają się przy małym i średnim powiększeniu odpowiednio na Rysunkach 5b, 5e. Wstawka na Rysunku 5e potwierdza obecność dwu- i trójwarstwowych warstw grafenu w sektorze FLG (odległość międzypłaszczyznowa 0,33 ± 0,01 nm), co dobrze zgadza się z naszymi poprzednimi wynikami30. Ponadto zarejestrowane obrazy SEM bezpolimerowego NGF przeniesionego na siatki miedziane z koronkowymi filmami węglowymi (po wykonaniu pomiarów TEM z góry) pokazano na Rysunku SI9. Dobrze zawieszony obszar FLG (oznaczony niebieską strzałką) i przerwany obszar na Rysunku SI9f. Niebieska strzałka (na krawędzi przeniesionego NGF) jest celowo przedstawiona, aby pokazać, że obszar FLG może oprzeć się procesowi przenoszenia bez polimeru. Podsumowując, obrazy te potwierdzają, że częściowo zawieszony NGF (w tym obszar FLG) zachowuje integralność mechaniczną nawet po rygorystycznym obchodzeniu się i narażeniu na wysoką próżnię podczas pomiarów TEM i SEM (Rysunek SI9).
Ze względu na doskonałą płaskość NGF (patrz rysunek 5a) nie jest trudno zorientować płatki wzdłuż osi domeny [0001] w celu analizy struktury SAED. W zależności od lokalnej grubości filmu i jego lokalizacji zidentyfikowano kilka obszarów zainteresowania (12 punktów) do badań dyfrakcji elektronów. Na rysunkach 5a–c pokazano cztery z tych typowych obszarów i oznaczono je kolorowymi kółkami (niebieskim, cyjanowym, pomarańczowym i czerwonym kodem). Rysunki 2 i 3 przedstawiają tryb SAED. Rysunki 5f i g uzyskano z obszaru FLG pokazanego na rysunkach 5 i 5. Jak pokazano odpowiednio na rysunkach 5b i c. Mają one strukturę heksagonalną podobną do skręconego grafenu63. W szczególności, Rysunek 5f pokazuje trzy nałożone na siebie wzory o tej samej orientacji osi strefy [0001], obrócone o 10° i 20°, o czym świadczy niedopasowanie kątowe trzech par (10-10) odbić. Podobnie, Rysunek 5g pokazuje dwa nałożone na siebie wzory heksagonalne obrócone o 20°. Dwie lub trzy grupy wzorów heksagonalnych w regionie FLG mogą powstać z trzech warstw grafenu 33 w płaszczyźnie lub poza płaszczyzną obróconych względem siebie. Natomiast wzory dyfrakcji elektronów na Rysunku 5h,i (odpowiadające regionowi NGF przedstawionemu na Rysunku 5a) pokazują pojedynczy wzór [0001] o ogólnie wyższej intensywności dyfrakcji punktowej, odpowiadającej większej grubości materiału. Te modele SAED odpowiadają grubszej strukturze grafitowej i pośredniej orientacji niż FLG, jak wynika z indeksu 64. Charakterystyka właściwości krystalicznych NGF ujawniła współistnienie dwóch lub trzech nałożonych na siebie kryształów grafitu (lub grafenu). Co jest szczególnie godne uwagi w obszarze FLG, to fakt, że kryształy mają pewien stopień dezorientacji w płaszczyźnie lub poza płaszczyzną. Cząstki/warstwy grafitu o kątach obrotu w płaszczyźnie wynoszących 17°, 22° i 25° zostały wcześniej zgłoszone dla NGF hodowanego na filmach Ni 64. Wartości kąta obrotu zaobserwowane w tym badaniu są zgodne z wcześniej zaobserwowanymi kątami obrotu (±1°) dla skręconego grafenu BLG63.
Właściwości elektryczne NGF/SiO2/Si mierzono w temperaturze 300 K na powierzchni 10×3 mm2. Wartości koncentracji nośników elektronów, ruchliwości i przewodnictwa wynoszą odpowiednio 1,6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 i 2000 S-cm-1. Wartości ruchliwości i przewodnictwa naszego NGF są podobne do naturalnego grafitu2 i wyższe niż dostępnego w handlu wysoko zorientowanego grafitu pirolitycznego (wytwarzanego w temperaturze 3000 °C)29. Obserwowane wartości koncentracji nośników elektronów są o dwa rzędy wielkości wyższe od ostatnio zgłoszonych (7,25 × 10 cm-3) dla mikronowych grubości filmów grafitowych przygotowanych z użyciem arkuszy poliimidowych o wysokiej temperaturze (3200 °C)20.
Wykonaliśmy również pomiary przepuszczalności UV-widzialnej na FS-NGF przeniesionym na podłoża kwarcowe (rysunek 6). Otrzymane widmo wykazuje niemal stałą przepuszczalność wynoszącą 62% w zakresie 350–800 nm, co wskazuje, że NGF jest przepuszczalny dla światła widzialnego. W rzeczywistości nazwa „KAUST” jest widoczna na cyfrowej fotografii próbki na rysunku 6b. Chociaż nanokrystaliczna struktura NGF różni się od struktury SLG, liczbę warstw można w przybliżeniu oszacować, stosując regułę 2,3% strat transmisji na dodatkową warstwę65. Zgodnie z tą zależnością liczba warstw grafenu ze stratą transmisji wynoszącą 38% wynosi 21. Wyhodowany NGF składa się głównie z 300 warstw grafenu, tj. o grubości około 100 nm (rysunek 1, SI5 i SI7). Dlatego zakładamy, że obserwowana przejrzystość optyczna odpowiada regionom FLG i MLG, ponieważ są one rozmieszczone w całym filmie (rys. 1, 3, 5 i 6c). Oprócz powyższych danych strukturalnych, przewodnictwo i przejrzystość potwierdzają również wysoką jakość krystaliczną przeniesionego NGF.
(a) Pomiar przepuszczalności UV-widzialnej, (b) typowy transfer NGF na kwarcu przy użyciu reprezentatywnej próbki. (c) Schemat NGF (ciemne pole) z równomiernie rozłożonymi obszarami FLG i MLG oznaczonymi jako szare losowe kształty w całej próbce (patrz rysunek 1) (ok. 0,1–3% powierzchni na 100 μm2). Losowe kształty i ich rozmiary na diagramie służą wyłącznie celom ilustracyjnym i nie odpowiadają rzeczywistym obszarom.
Przezroczysty NGF wytworzony metodą CVD został wcześniej przeniesiony na gołe powierzchnie krzemu i wykorzystany w ogniwach słonecznych15,16. Uzyskana wydajność konwersji mocy (PCE) wynosi 1,5%. Te NGF pełnią wiele funkcji, takich jak warstwy związków aktywnych, ścieżki transportu ładunku i przezroczyste elektrody15,16. Jednak warstwa grafitowa nie jest jednolita. Konieczna jest dalsza optymalizacja poprzez staranne kontrolowanie rezystancji powierzchniowej i przepuszczalności optycznej elektrody grafitowej, ponieważ te dwie właściwości odgrywają ważną rolę w określaniu wartości PCE ogniwa słonecznego15,16. Zazwyczaj warstwy grafenowe są w 97,7% przezroczyste dla światła widzialnego, ale mają rezystancję powierzchniową 200–3000 omów/kwadrat16. Rezystancję powierzchniową warstw grafenowych można zmniejszyć, zwiększając liczbę warstw (wielokrotny transfer warstw grafenowych) i domieszkując HNO3 (~30 omów/kwadrat)66. Jednak proces ten trwa długo, a różne warstwy transferowe nie zawsze utrzymują dobry kontakt. Nasz przedni NGF ma właściwości takie jak przewodność 2000 S/cm, rezystancja warstwy folii 50 omów/kw. i przezroczystość 62%, co czyni go atrakcyjną alternatywą dla kanałów przewodzących lub przeciwelektrod w ogniwach słonecznych15,16.
Chociaż struktura i chemia powierzchni BS-NGF są podobne do FS-NGF, ich chropowatość jest inna („Wzrost FS- i BS-NGF”). Wcześniej używaliśmy ultracienkiej warstwy grafitu22 jako czujnika gazu. Dlatego przetestowaliśmy wykonalność wykorzystania BS-NGF do zadań wykrywania gazu (rysunek SI10). Najpierw porcje BS-NGF o wielkości mm2 zostały przeniesione na układ czujnika elektrody interdigitating (rysunek SI10a-c). Szczegóły produkcji układu zostały wcześniej podane; jego aktywny obszar wrażliwy wynosi 9 mm267. Na obrazach SEM (rysunek SI10b i c) leżąca pod spodem złota elektroda jest wyraźnie widoczna przez NGF. Ponownie można zauważyć, że uzyskano równomierne pokrycie układu dla wszystkich próbek. Pomiary czujników gazu różnych gazów zostały zarejestrowane (rysunek SI10d) (rysunek SI11), a uzyskane wskaźniki odpowiedzi przedstawiono na rysunkach SI10g. Prawdopodobnie z innymi gazami zakłócającymi, w tym SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) i NH3 (200 ppm). Jedną z możliwych przyczyn jest NO2. elektrofilowa natura gazu22,68. Po zaadsorbowaniu na powierzchni grafenu zmniejsza on obecną absorpcję elektronów przez układ. Porównanie danych dotyczących czasu reakcji czujnika BS-NGF z wcześniej opublikowanymi czujnikami przedstawiono w tabeli SI2. Mechanizm reaktywacji czujników NGF przy użyciu plazmy UV, plazmy O3 lub obróbki termicznej (50–150°C) odsłoniętych próbek jest w toku, w idealnym przypadku po wdrożeniu systemów wbudowanych69.
Podczas procesu CVD wzrost grafenu następuje po obu stronach podłoża katalizatora41. Jednak BS-grafen jest zwykle wyrzucany podczas procesu transferu41. W tym badaniu wykazujemy, że wysokiej jakości wzrost NGF i transfer NGF bez polimerów można osiągnąć po obu stronach podłoża katalizatora. BS-NGF jest cieńszy (~80 nm) niż FS-NGF (~100 nm), a różnica ta jest wyjaśniona faktem, że BS-Ni nie jest bezpośrednio wystawiony na przepływ gazu prekursorowego. Odkryliśmy również, że szorstkość podłoża NiAR wpływa na szorstkość NGF. Wyniki te wskazują, że wyhodowany płaski FS-NGF może być używany jako materiał prekursorowy dla grafenu (metodą eksfoliacji70) lub jako kanał przewodzący w ogniwach słonecznych15,16. Natomiast BS-NGF będzie używany do wykrywania gazu (rys. SI9) i prawdopodobnie do systemów magazynowania energii71,72, gdzie jego szorstkość powierzchni będzie przydatna.
Biorąc pod uwagę powyższe, przydatne jest połączenie obecnej pracy z wcześniej opublikowanymi filmami grafitowymi wytworzonymi metodą CVD i przy użyciu folii niklowej. Jak widać w tabeli 2, wyższe ciśnienia, których użyliśmy, skróciły czas reakcji (etap wzrostu) nawet w stosunkowo niskich temperaturach (w zakresie 850–1300 °C). Osiągnęliśmy również większy wzrost niż zwykle, co wskazuje na potencjał ekspansji. Istnieją inne czynniki do rozważenia, z których niektóre uwzględniliśmy w tabeli.
Dwustronny, wysokiej jakości NGF wyhodowano na folii niklowej metodą katalitycznego CVD. Eliminując tradycyjne podłoża polimerowe (takie jak te stosowane w grafenie CVD), uzyskujemy czysty i bezbłędny transfer na mokro NGF (wyhodowanego na tylnej i przedniej stronie folii niklowej) na różne krytyczne dla procesu podłoża. Co ciekawe, NGF obejmuje obszary FLG i MLG (zwykle 0,1% do 3% na 100 µm2), które są strukturalnie dobrze zintegrowane z grubszą warstwą. Planar TEM pokazuje, że obszary te składają się ze stosów dwóch do trzech cząstek grafitu/grafenu (odpowiednio kryształów lub warstw), z których niektóre mają niedopasowanie obrotowe wynoszące 10–20°. Obszary FLG i MLG odpowiadają za przezroczystość FS-NGF dla światła widzialnego. Jeśli chodzi o tylne arkusze, mogą być one przenoszone równolegle do przednich arkuszy i, jak pokazano, mogą mieć cel funkcjonalny (na przykład do wykrywania gazu). Badania te są bardzo przydatne w ograniczaniu ilości odpadów i kosztów w procesach chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD) na skalę przemysłową.
Ogólnie rzecz biorąc, średnia grubość CVD NGF mieści się pomiędzy (nisko- i wielowarstwowym) grafenem a przemysłowymi (mikrometrowymi) arkuszami grafitu. Zakres ich interesujących właściwości, w połączeniu z prostą metodą, którą opracowaliśmy do ich produkcji i transportu, sprawia, że te folie są szczególnie odpowiednie do zastosowań wymagających funkcjonalnej odpowiedzi grafitu, bez kosztów energochłonnych procesów produkcji przemysłowej obecnie stosowanych.
Folia niklowa o grubości 25 μm (czystość 99,5%, Goodfellow) została zainstalowana w komercyjnym reaktorze CVD (4-calowy BMPro firmy Aixtron). System został przedmuchany argonem i ewakuowany do ciśnienia bazowego 10-3 mbar. Następnie umieszczono folię niklową w Ar/H2 (po wstępnym wyżarzeniu folii Ni przez 5 min, folię wystawiono na ciśnienie 500 mbar w temperaturze 900 °C. NGF został osadzony w przepływie CH4/H2 (po 100 cm3) przez 5 min. Następnie próbka została schłodzona do temperatury poniżej 700 °C przy użyciu przepływu Ar (4000 cm3) z szybkością 40 °C/min. Szczegóły dotyczące optymalizacji procesu wzrostu NGF opisano w innym miejscu30.
Morfologię powierzchni próbki uwidoczniono za pomocą SEM przy użyciu mikroskopu Zeiss Merlin (1 kV, 50 pA). Chropowatość powierzchni próbki i grubość NGF mierzono za pomocą AFM (Dimension Icon SPM, Bruker). Pomiary TEM i SAED przeprowadzono za pomocą mikroskopu sześciennego FEI Titan 80–300 Cubed wyposażonego w działo o wysokiej jasności emisji polowej (300 kV), monochromator typu Wien FEI i korektor aberracji sferycznej soczewki CEOS, aby uzyskać końcowe wyniki. rozdzielczość przestrzenna 0,09 nm. Próbki NGF przeniesiono na siatki miedziane pokryte warstwą węgla w celu uzyskania płaskiego obrazowania TEM i analizy struktury SAED. W ten sposób większość kłaczków próbki jest zawieszona w porach membrany nośnej. Przeniesione próbki NGF analizowano za pomocą XRD. Wzory dyfrakcji rentgenowskiej uzyskano przy użyciu dyfraktometru proszkowego (Brucker, przesuwnik fazowy D2 ze źródłem Cu Kα, 1,5418 Å i detektorem LYNXEYE) wykorzystując źródło promieniowania Cu o średnicy plamki wiązki wynoszącej 3 mm.
Kilka pomiarów punktowych Ramana zostało zarejestrowanych przy użyciu integrującego mikroskopu konfokalnego (Alpha 300 RA, WITeC). Zastosowano laser 532 nm o niskiej mocy wzbudzenia (25%), aby uniknąć efektów indukowanych termicznie. Spektroskopię fotoelektronów rentgenowskich (XPS) wykonano na spektrometrze Kratos Axis Ultra na powierzchni próbki 300 × 700 μm2 przy użyciu monochromatycznego promieniowania Al Kα (hν = 1486,6 eV) przy mocy 150 W. Widma rozdzielczości uzyskano przy energiach transmisji odpowiednio 160 eV i 20 eV. Próbki NGF przeniesione na SiO2 pocięto na kawałki (3 × 10 mm2 każdy) za pomocą lasera światłowodowego iterbowego PLS6MW (1,06 μm) o mocy 30 W. Styki z drutu miedzianego (o grubości 50 μm) wykonano przy użyciu pasty srebrnej pod mikroskopem optycznym. Przeprowadzono eksperymenty transportu elektrycznego i efektu Halla na tych próbkach w temperaturze 300 K i przy zmianie pola magnetycznego ± 9 Tesli w systemie pomiaru właściwości fizycznych (PPMS EverCool-II, Quantum Design, USA). Transmitowane widma UV–vis zarejestrowano za pomocą spektrofotometru Lambda 950 UV–vis w zakresie 350–800 nm NGF przeniesionego na podłoża kwarcowe i próbki referencyjne kwarcu.
Czujnik oporu chemicznego (przeplatany układ elektrod) został podłączony do niestandardowej płytki drukowanej 73, a opór został przejściowo wyekstrahowany. Płytka drukowana, na której znajduje się urządzenie, jest podłączona do zacisków stykowych i umieszczona wewnątrz komory wykrywania gazu 74. Pomiary oporu wykonywano przy napięciu 1 V z ciągłym skanowaniem od przedmuchu do ekspozycji na gaz, a następnie ponownego przedmuchu. Komora została początkowo oczyszczona przez przedmuchanie azotem w ilości 200 cm3 przez 1 godzinę, aby zapewnić usunięcie wszystkich innych analitów obecnych w komorze, w tym wilgoci. Poszczególne anality zostały następnie powoli uwolnione do komory z tą samą szybkością przepływu 200 cm3 poprzez zamknięcie cylindra N2.
Opublikowano poprawioną wersję tego artykułu. Można się z nią zapoznać, klikając link na górze artykułu.
Inagaki, M. i Kang, F. Carbon Materials Science and Engineering: Fundamentals. Drugie wydanie zredagowane. 2014. 542.
Pearson, HO Handbook of Carbon, Graphite, Diamond and Fullerenes: Properties, Processing and Applications. Pierwsze wydanie zostało zredagowane. 1994, New Jersey.
Tsai, W. i in. Wielkopowierzchniowe wielowarstwowe folie grafenowe/grafitowe jako przezroczyste cienkie elektrody przewodzące. Zastosowanie. Fizyka. Wright. 95(12), 123115(2009).
Balandin AA Właściwości termiczne grafenu i nanostrukturyzowanych materiałów węglowych. Nat. Matt. 10(8), 569–581 (2011).
Cheng KY, Brown PW i Cahill DG Przewodność cieplna warstw grafitowych wytworzonych na Ni (111) metodą osadzania chemicznego z fazy gazowej w niskiej temperaturze. przysłówek. Matt. Interface 3, 16 (2016).
Hesjedal, T. Ciągły wzrost warstw grafenu metodą osadzania chemicznego z fazy gazowej. zastosowanie. fizyka. Wright. 98(13), 133106(2011).
Czas publikacji: 23-08-2024