Hatur nuhun parantos nganjang ka Nature.com. Vérsi browser anu anjeun anggo gaduh dukungan CSS anu terbatas. Pikeun hasil anu pangsaéna, kami nyarankeun anjeun nganggo vérsi browser anu langkung énggal (atanapi nonaktipkeun Modeu Kompatibilitas dina Internet Explorer). Samentawis waktos, pikeun mastikeun dukungan anu terus-terusan, kami nampilkeun situs ieu tanpa gaya atanapi JavaScript.
Pilem grafit nanoskala (NGF) nyaéta nanomaterial anu kuat anu tiasa dihasilkeun ku déposisi uap kimia katalitik, tapi masih aya patarosan ngeunaan gampangna mindahkeun sareng kumaha morfologi permukaan mangaruhan panggunaanana dina alat generasi salajengna. Di dieu kami ngalaporkeun kamekaran NGF dina dua sisi foil nikel polikristalin (aréa 55 cm2, ketebalan sakitar 100 nm) sareng transfer bébas polimérna (hareup sareng tukang, aréa dugi ka 6 cm2). Kusabab morfologi foil katalis, dua pilem karbon béda dina sipat fisik sareng ciri sanésna (sapertos karasana permukaan). Kami nunjukkeun yén NGF kalayan bagian tukang anu langkung kasar cocog pikeun deteksi NO2, sedengkeun NGF anu langkung lemes sareng langkung konduktif di sisi payun (2000 S/cm, résistansi lambaran - 50 ohm/m2) tiasa janten konduktor anu layak. saluran atanapi éléktroda sél surya (sabab ngirimkeun 62% cahaya anu katingali). Sacara umum, prosés kamekaran sareng transportasi anu dijelaskeun tiasa ngabantosan ngawujudkeun NGF salaku bahan karbon alternatif pikeun aplikasi téknologi dimana pilem grafit graphene sareng kandel mikron henteu cocog.
Grafit mangrupikeun bahan industri anu seueur dianggo. Anu penting, grafit ngagaduhan sipat kapadetan massa anu relatif handap sareng konduktivitas termal sareng listrik dina bidang anu luhur, sareng stabil pisan dina lingkungan termal sareng kimia anu keras1,2. Grafit serpihan mangrupikeun bahan awal anu terkenal pikeun panilitian graphene3. Nalika diolah janten pilem ipis, éta tiasa dianggo dina rupa-rupa aplikasi, kalebet heat sink pikeun alat éléktronik sapertos smartphone4,5,6,7, salaku bahan aktif dina sensor8,9,10 sareng pikeun panyalindungan gangguan éléktromagnétik11.12 sareng pilem pikeun litografi dina ultraviolet ekstrim13,14, saluran konduktor dina sél surya15,16. Pikeun sadaya aplikasi ieu, éta bakal janten kaunggulan anu signifikan upami daérah pilem grafit (NGF) anu ageung kalayan ketebalan anu dikontrol dina skala nano <100 nm tiasa gampang diproduksi sareng diangkut.
Pilem grafit dihasilkeun ku rupa-rupa metode. Dina hiji kasus, embedding sareng ékspansi dituturkeun ku exfoliation dianggo pikeun ngahasilkeun serpihan graphene10,11,17. Serpihan éta kedah diolah deui janten pilem kalayan ketebalan anu diperyogikeun, sareng sering peryogi sababaraha dinten pikeun ngahasilkeun lambaran grafit anu padet. Pendekatan anu sanés nyaéta ngamimitian ku prekursor padet anu tiasa digrafit. Dina industri, lambaran polimér dikarbonisasi (dina 1000–1500 °C) teras digrafitisasi (dina 2800–3200 °C) pikeun ngabentuk bahan berlapis anu terstruktur kalayan saé. Sanaos kualitas pilem ieu luhur, konsumsi énergina signifikan1,18,19 sareng ketebalan minimum diwatesan ku sababaraha mikron1,18,19,20.
Déposisi uap kimia katalitik (CVD) mangrupikeun metode anu terkenal pikeun ngahasilkeun pilem graféna sareng grafit ultra ipis (<10 nm) kalayan kualitas struktural anu luhur sareng biaya anu lumayan21,22,23,24,25,26,27. Nanging, dibandingkeun sareng kamekaran pilem graféna sareng grafit ultra ipis28, kamekaran daérah anu ageung sareng/atanapi aplikasi NGF nganggo CVD langkung kirang ditalungtik11,13,29,30,31,32,33.
Pilem graphene sareng grafit anu dipelak dina CVD sering kedah dipindahkeun kana substrat fungsional34. Transfer pilem ipis ieu ngalibatkeun dua metode utama35: (1) transfer non-etch36,37 sareng (2) transfer kimia baseuh dumasar etch (substrat anu dirojong)14,34,38. Unggal metode ngagaduhan sababaraha kaunggulan sareng kalemahan sareng kedah dipilih gumantung kana aplikasi anu dimaksud, sapertos anu dijelaskeun di tempat sanés35,39. Pikeun pilem graphene/graphite anu dipelak dina substrat katalitik, transfer ngalangkungan prosés kimia baseuh (anu polimetil metakrilat (PMMA) mangrupikeun lapisan dukungan anu paling umum dianggo) tetep janten pilihan anu munggaran13,30,34,38,40,41,42. Anjeun et al. Disebatkeun yén teu aya polimér anu dianggo pikeun transfer NGF (ukuran sampel sakitar 4 cm2)25,43, tapi teu aya rinci anu disayogikeun ngeunaan stabilitas sampel sareng/atanapi penanganan salami transfer; Prosés kimia baseuh nganggo polimér diwangun ku sababaraha léngkah, kalebet aplikasi sareng panyabutan lapisan polimér kurban salajengna30,38,40,41,42. Prosés ieu ngagaduhan kalemahan: contona, résidu polimér tiasa ngarobih sipat pilem anu dipelak38. Pamrosésan tambahan tiasa miceun polimér sésa, tapi léngkah tambahan ieu ningkatkeun biaya sareng waktos produksi pilem38,40. Salila kamekaran CVD, lapisan graphene disimpen henteu ngan ukur dina sisi hareup foil katalis (sisi anu nyanghareup aliran uap), tapi ogé dina sisi tukangna. Nanging, anu terakhir dianggap produk runtah sareng tiasa gancang dipiceun ku plasma lemes38,41. Daur ulang pilem ieu tiasa ngabantosan maksimalkeun hasil, sanaos kualitasna langkung handap tibatan pilem karbon beungeut.
Di dieu, kami ngalaporkeun persiapan pertumbuhan bifasial skala wafer NGF kalayan kualitas struktural anu luhur dina foil nikel polikristalin ku CVD. Dipeunteun kumaha kasarna permukaan hareup sareng tukang foil mangaruhan morfologi sareng struktur NGF. Kami ogé nunjukkeun transfer NGF anu hemat biaya sareng ramah lingkungan bébas polimér ti dua sisi foil nikel kana substrat multifungsi sareng nunjukkeun kumaha pilem hareup sareng tukang cocog pikeun rupa-rupa aplikasi.
Bagian-bagian di handap ieu ngabahas ketebalan pilem grafit anu béda-béda gumantung kana jumlah lapisan graphene anu ditumpuk: (i) graphene lapisan tunggal (SLG, 1 lapisan), (ii) graphene sababaraha lapisan (FLG, < 10 lapisan), (iii) graphene multilayer (MLG, 10-30 lapisan) sareng (iv) NGF (~300 lapisan). Anu terakhir nyaéta ketebalan anu paling umum dikedalkeun salaku persentase daérah (sakitar 97% daérah per 100 µm2)30. Éta sababna sakabéh pilem disebut NGF.
Foil nikel polikristalin anu dianggo pikeun sintésis pilem graphene sareng grafit gaduh tékstur anu béda-béda salaku hasil tina manufaktur sareng pamrosésan salajengna. Kami nembe ngalaporkeun panilitian pikeun ngaoptimalkeun prosés kamekaran NGF30. Kami nunjukkeun yén parameter prosés sapertos waktos annealing sareng tekanan kamar salami tahap kamekaran maénkeun peran penting dina kéngingkeun NGF kalayan ketebalan anu seragam. Di dieu, kami langkung nalungtik kamekaran NGF dina permukaan hareup anu dipoles (FS) sareng tonggong anu henteu dipoles (BS) tina foil nikel (Gambar 1a). Tilu jinis sampel FS sareng BS ditalungtik, didaptarkeun dina Tabel 1. Saatos pamariksaan visual, kamekaran NGF anu seragam dina dua sisi foil nikel (NiAG) tiasa katingali ku parobahan warna substrat Ni massal tina warna pérak logam anu khas janten warna abu-abu matte (Gambar 1a); pangukuran mikroskopis dikonfirmasi (Gambar 1b, c). Spéktrum Raman has FS-NGF anu dititénan di daérah anu caang sareng dituduhkeun ku panah beureum, biru sareng oranyeu dina Gambar 1b dipidangkeun dina Gambar 1c. Puncak Raman anu khas tina grafit G (1683 cm−1) sareng 2D (2696 cm−1) mastikeun kamekaran NGF anu kristalin pisan (Gambar 1c, Tabel SI1). Sapanjang pilem, dominasi spéktra Raman kalayan babandingan inténsitas (I2D/IG) ~0,3 katingali, sedengkeun spéktra Raman kalayan I2D/IG = 0,8 jarang katingali. Henteuna puncak anu cacad (D = 1350 cm-1) dina sakumna pilem nunjukkeun kualitas kamekaran NGF anu luhur. Hasil Raman anu sami diala dina sampel BS-NGF (Gambar SI1 a sareng b, Tabel SI1).
Babandingan NiAG FS- sareng BS-NGF: (a) Poto sampel NGF (NiAG) has anu nunjukkeun kamekaran NGF dina skala wafer (55 cm2) sareng sampel foil BS- sareng FS-Ni anu dihasilkeun, (b) Gambar FS-NGF/Ni anu diala ku mikroskop optik, (c) spéktra Raman has anu dirékam dina posisi anu béda dina panel b, (d, f) gambar SEM dina pembesaran anu béda dina FS-NGF/Ni, (e, g) gambar SEM dina pembesaran anu béda Nyetél BS-NGF/Ni. Panah biru nunjukkeun daérah FLG, panah oranyeu nunjukkeun daérah MLG (deukeut daérah FLG), panah beureum nunjukkeun daérah NGF, sareng panah magenta nunjukkeun lipatan.
Kusabab kamekaran gumantung kana ketebalan substrat awal, ukuran kristal, orientasi, sareng wates butir, ngahontal kontrol ketebalan NGF anu wajar dina daérah anu lega tetep janten tantangan20,34,44. Panilitian ieu nganggo eusi anu parantos diterbitkeun sateuacanna30. Prosés ieu ngahasilkeun daérah anu caang 0,1 dugi ka 3% per 100 µm230. Dina bagian-bagian salajengna, urang nampilkeun hasil pikeun dua jinis daérah. Gambar SEM pembesaran anu luhur nunjukkeun ayana sababaraha daérah kontras anu caang dina dua sisi (Gambar 1f,g), nunjukkeun ayana daérah FLG sareng MLG30,45. Ieu ogé dikonfirmasi ku hamburan Raman (Gambar 1c) sareng hasil TEM (dibahas engké dina bagian "FS-NGF: struktur sareng sipat"). Daérah FLG sareng MLG anu dititénan dina sampel FS- sareng BS-NGF/Ni (NGF payun sareng tukang anu dipelak dina Ni) panginten parantos tumuwuh dina butir Ni(111) ageung anu kabentuk nalika pra-annealing22,30,45. Lipetan katingali dina dua sisi (Gambar 1b, ditandaan ku panah wungu). Lipetan ieu sering kapanggih dina pilem graphene sareng grafit anu dipelak dina CVD kusabab bédana anu ageung dina koéfisién ékspansi termal antara grafit sareng substrat nikel30,38.
Gambar AFM mastikeun yén sampel FS-NGF langkung datar tibatan sampel BS-NGF (Gambar SI1) (Gambar SI2). Nilai karasana akar rata-rata kuadrat (RMS) tina FS-NGF/Ni (Gambar SI2c) sareng BS-NGF/Ni (Gambar SI2d) masing-masing nyaéta 82 sareng 200 nm (diukur dina daérah 20 × 20 μm2). Karasana anu langkung luhur tiasa kahartos dumasar kana analisis permukaan foil nikel (NiAR) dina kaayaan sapertos anu ditampi (Gambar SI3). Gambar SEM tina FS sareng BS-NiAR dipidangkeun dina Gambar SI3a–d, nunjukkeun morfologi permukaan anu béda: foil FS-Ni anu dipoles gaduh partikel buleud ukuran nano sareng mikron, sedengkeun foil BS-Ni anu henteu dipoles nunjukkeun tangga produksi. salaku partikel kalayan kakuatan anu luhur. sareng turunna. Gambar résolusi rendah sareng luhur tina foil nikel anu dipanaskeun (NiA) dipidangkeun dina Gambar SI3e–h. Dina gambar-gambar ieu, urang tiasa niténan ayana sababaraha partikel nikel ukuran mikron dina dua sisi foil nikel (Gambar SI3e–h). Séréal ageung tiasa gaduh orientasi permukaan Ni(111), sapertos anu dilaporkeun sateuacanna30,46. Aya béda anu signifikan dina morfologi foil nikel antara FS-NiA sareng BS-NiA. Kasar BS-NGF/Ni anu langkung luhur disababkeun ku permukaan BS-NiAR anu henteu dipoles, permukaanna tetep kasar sacara signifikan bahkan saatos annealing (Gambar SI3). Jenis karakterisasi permukaan ieu sateuacan prosés pertumbuhan ngamungkinkeun kasar pilem graphene sareng grafit dikontrol. Perlu dicatet yén substrat aslina ngalaman sababaraha reorganisasi séréal nalika pertumbuhan graphene, anu rada ngirangan ukuran séréal sareng rada ningkatkeun kasar permukaan substrat dibandingkeun sareng foil annealing sareng pilem katalis22.
Ngalereskeun karasana permukaan substrat, waktos annealing (ukuran butir)30,47 sareng kontrol pelepasan43 bakal ngabantosan ngirangan keseragaman ketebalan NGF régional kana skala µm2 sareng/atanapi bahkan skala nm2 (nyaéta, variasi ketebalan sababaraha nanometer). Pikeun ngontrol karasana permukaan substrat, metode sapertos polesan éléktrolitik tina foil nikel anu dihasilkeun tiasa dipertimbangkeun48. Foil nikel anu parantos diolah sateuacanna teras tiasa diannealing dina suhu anu langkung handap (< 900 °C)46 sareng waktos (< 5 menit) pikeun nyingkahan pembentukan butir Ni(111) anu ageung (anu mangpaat pikeun kamekaran FLG).
SLG sareng FLG graphene teu tiasa nahan tegangan permukaan asam sareng cai, anu meryogikeun lapisan pangrojong mékanis salami prosés transfer kimia baseuh22,34,38. Sabalikna tina transfer kimia baseuh tina graphene lapisan tunggal anu dirojong polimér38, kami mendakan yén dua sisi NGF anu parantos dewasa tiasa ditransfer tanpa pangrojong polimér, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 2a (tingali Gambar SI4a kanggo langkung rinci). Transfer NGF ka substrat anu dipasihkeun dimimitian ku etsa baseuh tina pilem Ni30.49 anu aya di handapeunna. Sampel NGF/Ni/NGF anu parantos dewasa disimpen sapeuting dina 15 mL 70% HNO3 anu diéncérkeun ku 600 mL cai deionisasi (DI). Saatos foil Ni leyur sapinuhna, FS-NGF tetep datar sareng ngambang dina permukaan cairan, sapertos sampel NGF/Ni/NGF, sedengkeun BS-NGF dicelupkeun kana cai (Gambar 2a,b). NGF anu diisolasi teras dipindahkeun tina hiji gelas kimia anu ngandung cai deionisasi seger ka gelas kimia anu sanés sareng NGF anu diisolasi dikumbah tuntas, diulang opat dugi ka genep kali ngalangkungan piring kaca cekung. Pamungkas, FS-NGF sareng BS-NGF disimpen dina substrat anu dipikahoyong (Gambar 2c).
Prosés transfer kimia baseuh bébas polimér pikeun NGF anu dipelak dina foil nikel: (a) Diagram aliran prosés (tingali Gambar SI4 kanggo langkung rinci), (b) Poto digital NGF anu dipisahkeun saatos étsa Ni (2 sampel), (c) Conto transfer FS – sareng BS-NGF ka substrat SiO2/Si, (d) Transfer FS-NGF ka substrat polimér anu teu transparan, (e) BS-NGF tina sampel anu sami sareng panel d (dibagi janten dua bagian), ditransfer ka kertas C anu dilapis emas sareng Nafion (substrat transparan fléksibel, sisi-sisina ditandaan ku juru beureum).
Catet yén transfer SLG anu dilakukeun nganggo metode transfer kimia baseuh meryogikeun total waktos pamrosésan 20–24 jam 38. Kalayan téknik transfer bébas polimér anu dipidangkeun di dieu (Gambar SI4a), waktos pamrosésan transfer NGF sacara umum dikirangan sacara signifikan (sakitar 15 jam). Prosésna diwangun ku: (Léngkah 1) Nyiapkeun larutan étsa sareng lebetkeun sampel ka jerona (~10 menit), teras antosan sapeuting kanggo étsa Ni (~7200 menit), (Léngkah 2) Bilas ku cai deionisasi (Léngkah – 3). simpen dina cai deionisasi atanapi transfer ka substrat target (20 menit). Cai anu kajebak antara NGF sareng matriks bulk dipiceun ku aksi kapiler (nganggo kertas blotting) 38, teras tetesan cai anu sésana dipiceun ku pangeringan alami (sakitar 30 menit), sareng pamungkas sampel dikeringkeun salami 10 menit dina oven vakum (10–1 mbar) dina suhu 50–90 °C (60 menit) 38.
Grafit dipikanyaho tahan kana ayana cai sareng hawa dina suhu anu lumayan luhur (≥ 200 °C)50,51,52. Kami nguji sampel nganggo spéktroskopi Raman, SEM, sareng XRD saatos disimpen dina cai deionisasi dina suhu kamar sareng dina botol anu disegel salami sababaraha dinten dugi ka sataun (Gambar SI4). Teu aya degradasi anu katingali. Gambar 2c nunjukkeun FS-NGF sareng BS-NGF anu nangtung mandiri dina cai deionisasi. Kami néwak éta dina substrat SiO2 (300 nm)/Si, sapertos anu dipidangkeun dina awal Gambar 2c. Salaku tambahan, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 2d,e, NGF kontinyu tiasa ditransfer ka rupa-rupa substrat sapertos polimér (poliamida Thermabright ti Nexolve sareng Nafion) sareng kertas karbon anu dilapis emas. FS-NGF anu ngambang gampang disimpen dina substrat target (Gambar 2c, d). Nanging, sampel BS-NGF anu langkung ageung tibatan 3 cm2 hésé diurus nalika dicelupkeun sapinuhna kana cai. Biasana, nalika aranjeunna mimiti ngagulung dina cai, kusabab penanganan anu teu ati-ati, aranjeunna sakapeung peupeus jadi dua atanapi tilu bagian (Gambar 2e). Sacara umum, urang tiasa ngahontal transfer PS- sareng BS-NGF anu bébas polimér (transfer anu mulus terus-terusan tanpa pertumbuhan NGF/Ni/NGF dina 6 cm2) pikeun sampel dugi ka 6 sareng 3 cm2 di daérah éta. Sagala potongan ageung atanapi alit anu sésana tiasa (gampang katingali dina larutan etsa atanapi cai deionisasi) dina substrat anu dipikahoyong (~1 mm2, Gambar SI4b, tingali sampel anu ditransfer ka grid tambaga sapertos dina "FS-NGF: Struktur sareng Sipat (dibahas) dina "Struktur sareng Sipat") atanapi disimpen pikeun dianggo ka hareup (Gambar SI4). Dumasar kana kriteria ieu, urang ngira-ngira yén NGF tiasa dipulihkeun dina hasil dugi ka 98-99% (saatos pertumbuhan pikeun transfer).
Sampel transfer tanpa polimér dianalisis sacara rinci. Karakteristik morfologis permukaan anu diala dina FS- sareng BS-NGF/SiO2/Si (Gambar 2c) nganggo mikroskop optik (OM) sareng gambar SEM (Gambar SI5 sareng Gambar 3) nunjukkeun yén sampel ieu ditransfer tanpa mikroskop. Karusakan struktural anu katingali sapertos retakan, liang, atanapi daérah anu teu digulung. Lipetan dina NGF anu nuju tumuwuh (Gambar 3b, d, ditandaan ku panah wungu) tetep utuh saatos transfer. Duanana FS- sareng BS-NGF diwangun ku daérah FLG (daérah caang anu dituduhkeun ku panah biru dina Gambar 3). Anu héran, béda sareng sababaraha daérah anu ruksak anu biasana dititénan nalika transfer polimér tina pilem grafit ultra-ipis, sababaraha daérah FLG sareng MLG ukuran mikron anu nyambung ka NGF (ditandaan ku panah biru dina Gambar 3d) ditransfer tanpa retakan atanapi pegat (Gambar 3d). 3). Integritas mékanis salajengna dikonfirmasi nganggo gambar TEM sareng SEM tina NGF anu ditransfer kana grid tambaga renda-karbon, sapertos anu dibahas engké ("FS-NGF: Struktur sareng Sipat"). BS-NGF/SiO2/Si anu ditransfer langkung kasar tibatan FS-NGF/SiO2/Si kalayan nilai rms 140 nm sareng 17 nm, masing-masing, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar SI6a sareng b (20 × 20 μm2). Nilai RMS NGF anu ditransfer kana substrat SiO2/Si (RMS < 2 nm) sacara signifikan langkung handap (sakitar 3 kali) tibatan NGF anu dipelak dina Ni (Gambar SI2), nunjukkeun yén karasana tambahan tiasa saluyu sareng permukaan Ni. Salaku tambahan, gambar AFM anu dilakukeun dina sisi sampel FS- sareng BS-NGF/SiO2/Si nunjukkeun ketebalan NGF masing-masing 100 sareng 80 nm (Gambar SI7). Ketebalan BS-NGF anu langkung alit tiasa janten akibat tina permukaan anu henteu langsung kakeunaan gas prékursor.
NGF anu ditransfer (NiAG) tanpa polimér dina wafer SiO2/Si (tingali Gambar 2c): (a,b) Gambar SEM tina FS-NGF anu ditransfer: pembesaran handap sareng luhur (saluyu sareng kotak oranyeu dina panel). Daérah has) – a). (c,d) Gambar SEM tina BS-NGF anu ditransfer: pembesaran handap sareng luhur (saluyu sareng daérah has anu dipidangkeun ku kotak oranyeu dina panel c). (e,f) Gambar AFM tina FS- sareng BS-NGF anu ditransfer. Panah biru ngagambarkeun daérah FLG – kontras caang, panah cyan – kontras MLG hideung, panah beureum – kontras hideung ngagambarkeun daérah NGF, panah magenta ngagambarkeun lipatan.
Komposisi kimia FS- sareng BS-NGF anu dipelak sareng ditransfer dianalisis ku spéktroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS) (Gambar 4). Puncak anu lemah katingali dina spéktra anu diukur (Gambar 4a, b), anu saluyu sareng substrat Ni (850 eV) tina FS- sareng BS-NGF anu dipelak (NiAG). Teu aya puncak dina spéktra anu diukur tina FS- sareng BS-NGF/SiO2/Si (Gambar 4c; hasil anu sami pikeun BS-NGF/SiO2/Si teu dipidangkeun), nunjukkeun yén teu aya kontaminasi Ni sésa saatos transfer. Gambar 4d–f nunjukkeun spéktra résolusi luhur tina tingkat énergi C1s, O1s sareng Si2p tina FS-NGF/SiO2/Si. Énergi pangiket C1s grafit nyaéta 284,4 eV53,54. Bentuk linier puncak grafit sacara umum dianggap asimetris, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 4d54. Spéktrum C1s tingkat inti résolusi luhur (Gambar 4d) ogé mastikeun transfer murni (nyaéta, teu aya résidu polimér), anu saluyu sareng panilitian sateuacana38. Lebar garis spéktra C1s tina sampel anu nembé dipelak (NiAG) sareng saatos transfer masing-masing nyaéta 0,55 sareng 0,62 eV. Nilai-nilai ieu langkung luhur tibatan SLG (0,49 eV pikeun SLG dina substrat SiO2)38. Nanging, nilai-nilai ieu langkung alit tibatan lebar garis anu dilaporkeun sateuacanna pikeun sampel graphene pirolitik anu berorientasi luhur (~0,75 eV)53,54,55, nunjukkeun henteuna situs karbon anu cacad dina bahan ayeuna. Spéktra tingkat taneuh C1s sareng O1s ogé kakurangan taktak, ngaleungitkeun kabutuhan pikeun dekonvolusi puncak résolusi luhur54. Aya puncak satelit π → π* di sakitar 291,1 eV, anu sering katingali dina sampel grafit. Sinyal 103 eV sareng 532,5 eV dina spéktra tingkat inti Si 2p sareng O 1 s (tingali Gambar 4e, f) masing-masing disababkeun ku substrat SiO2 56. XPS mangrupikeun téknik anu sénsitip kana permukaan, janten sinyal anu pakait sareng Ni sareng SiO2 anu dideteksi sateuacan sareng saatos transfer NGF, masing-masing, dianggap asalna tina daérah FLG. Hasil anu sami katingali pikeun sampel BS-NGF anu ditransfer (henteu dipidangkeun).
Hasil NiAG XPS: (ac) Spéktra survéy tina komposisi atom unsur anu béda-béda tina FS-NGF/Ni, BS-NGF/Ni sareng FS-NGF/SiO2/Si anu dipelak, masing-masing. (d–f) Spéktra résolusi luhur tina tingkat inti C1s, O1s sareng Si2p tina sampel FS-NGF/SiO2/Si.
Kualitas sakabéh kristal NGF anu ditransfer dipeunteun nganggo difraksi sinar-X (XRD). Pola XRD has (Gambar SI8) tina FS- sareng BS-NGF/SiO2/Si anu ditransfer nunjukkeun ayana puncak difraksi (0 0 0 2) sareng (0 0 0 4) dina 26,6° sareng 54,7°, sami sareng grafit. . Ieu mastikeun kualitas kristal NGF anu luhur sareng saluyu sareng jarak antar lapisan d = 0,335 nm, anu dijaga saatos léngkah transfer. Inténsitas puncak difraksi (0 0 0 2) sakitar 30 kali puncak difraksi (0 0 0 4), nunjukkeun yén bidang kristal NGF saluyu sareng permukaan sampel.
Numutkeun hasil SEM, spéktroskopi Raman, XPS sareng XRD, kualitas BS-NGF/Ni kapanggih sami sareng FS-NGF/Ni, sanaos karasana rms-na rada langkung luhur (Gambar SI2, SI5) sareng SI7).
SLG kalayan lapisan pangrojong polimér anu kandelna dugi ka 200 nm tiasa ngambang dina cai. Setelan ieu umumna dianggo dina prosés transfer kimia baseuh anu dibantuan polimér22,38. Graphene sareng grafit nyaéta hidrofobik (sudut baseuh 80–90°)57. Beungeut énergi poténsial graphene sareng FLG parantos dilaporkeun rada datar, kalayan énergi poténsial anu handap (~1 kJ/mol) pikeun gerakan lateral cai dina permukaan58. Nanging, énergi interaksi cai anu diitung sareng graphene sareng tilu lapisan graphene masing-masing sakitar −13 sareng −15 kJ/mol,58, nunjukkeun yén interaksi cai sareng NGF (sakitar 300 lapisan) langkung handap dibandingkeun sareng graphene. Ieu tiasa janten salah sahiji alesan kunaon NGF anu nangtung mandiri tetep datar dina permukaan cai, sedengkeun graphene anu nangtung mandiri (anu ngambang dina cai) ngagulung sareng rusak. Nalika NGF tilelep sapinuhna dina cai (hasilna sami pikeun NGF kasar sareng datar), sisi-sisina melengkung (Gambar SI4). Dina kasus perendaman lengkep, diperkirakeun yén énergi interaksi NGF-cai ampir dua kali lipat (dibandingkeun sareng NGF anu ngambang) sareng ujung-ujung NGF ngalipet pikeun ngajaga sudut kontak anu luhur (hidrofobisitas). Kami yakin yén strategi tiasa dikembangkeun pikeun nyingkahan ngagulungna ujung-ujung NGF anu dipasang. Salah sahiji pendekatan nyaéta nganggo pangleyur campuran pikeun modulasi réaksi baseuh tina pilem grafit59.
Transfer SLG ka rupa-rupa jinis substrat ngalangkungan prosés transfer kimia baseuh parantos dilaporkeun sateuacanna. Sacara umum ditarima yén aya gaya van der Waals anu lemah antara pilem graphene/graphite sareng substrat (boh substrat kaku sapertos SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, pilar Si22 sareng pilem karbon renda30, 34 atanapi substrat fléksibel sapertos polimida 37). Di dieu urang nganggap yén interaksi tina jinis anu sami dominan. Kami henteu niténan karusakan atanapi pengelupasan NGF pikeun substrat naon waé anu dipidangkeun di dieu nalika penanganan mékanis (salila karakterisasi dina kaayaan vakum sareng/atanapi atmosfir atanapi nalika panyimpenan) (contona, Gambar 2, SI7 sareng SI9). Salaku tambahan, kami henteu niténan puncak SiC dina spéktrum XPS C1s tina tingkat inti sampel NGF/SiO2/Si (Gambar 4). Hasil ieu nunjukkeun yén henteu aya beungkeut kimia antara NGF sareng substrat target.
Dina bagian samemehna, "Transfer FS- sareng BS-NGF anu bébas polimér," urang nunjukkeun yén NGF tiasa tumuwuh sareng mindahkeun dina dua sisi foil nikel. FS-NGF sareng BS-NGF ieu henteu idéntik dina hal karasana permukaan, anu ngadorong urang pikeun ngajalajah aplikasi anu paling cocog pikeun unggal jinis.
Kalayan ngémutan transparansi sareng permukaan FS-NGF anu langkung lemes, urang nalungtik struktur lokal, sipat optik sareng listrikna sacara langkung rinci. Struktur sareng struktur FS-NGF tanpa transfer polimér dicirikeun ku pencitraan mikroskop éléktron transmisi (TEM) sareng analisis pola difraksi éléktron daérah anu dipilih (SAED). Hasil anu saluyu dipidangkeun dina Gambar 5. Pencitraan TEM planar pembesaran rendah ngungkabkeun ayana daérah NGF sareng FLG kalayan karakteristik kontras éléktron anu béda, nyaéta daérah anu langkung poék sareng langkung cerah, masing-masing (Gambar 5a). Pilem sacara umum nunjukkeun integritas mékanis sareng stabilitas anu saé antara daérah NGF sareng FLG anu béda, kalayan tumpang tindih anu saé sareng henteu aya karusakan atanapi robek, anu ogé dikonfirmasi ku SEM (Gambar 3) sareng studi TEM pembesaran tinggi (Gambar 5c-e). Khususna, dina Gambar 5d nunjukkeun struktur sasak dina bagian panggedéna (posisi anu ditandaan ku panah titik-titik hideung dina Gambar 5d), anu dicirikeun ku bentuk segitiga sareng diwangun ku lapisan graphene kalayan lébar sakitar 51. Komposisi kalayan jarak antarplanar 0,33 ± 0,01 nm salajengna diréduksi jadi sababaraha lapisan graphene di daérah anu paling heureut (tungtung panah hideung padet dina Gambar 5 d).
Gambar TEM planar tina sampel NiAG anu bébas polimér dina grid tambaga karbon renda: (a, b) Gambar TEM pembesaran rendah kalebet daérah NGF sareng FLG, (ce) Gambar pembesaran tinggi tina rupa-rupa daérah dina panel-a sareng panel-b ditandaan panah anu warnana sami. Panah héjo dina panel a sareng c nunjukkeun daérah karusakan bunderan nalika panyelarasan sinar. (f–i) Dina panel a dugi ka c, pola SAED di daérah anu béda dituduhkeun ku bunderan biru, cyan, oranyeu, sareng beureum.
Struktur pita dina Gambar 5c nunjukkeun (ditandaan ku panah beureum) orientasi vertikal tina bidang kisi grafit, anu tiasa disababkeun ku formasi nanofolds sapanjang pilem (sisipan dina Gambar 5c) kusabab tegangan geser anu teu dikompensasi anu kaleuleuwihi30,61,62. Dina TEM résolusi luhur, nanofolds 30 ieu nunjukkeun orientasi kristalografi anu béda tibatan sésa daérah NGF; bidang basal tina kisi grafit diorientasikeun ampir sacara vertikal, tinimbang sacara horizontal sapertos sésa pilem (sisipan dina Gambar 5c). Nya kitu, daérah FLG sakapeung nunjukkeun lipatan linier sareng sempit sapertos pita (ditandaan ku panah biru), anu muncul dina pembesaran rendah sareng sedeng dina Gambar 5b, 5e, masing-masing. Sisipan dina Gambar 5e mastikeun ayana lapisan graphene dua sareng tilu lapisan dina séktor FLG (jarak interplanar 0,33 ± 0,01 nm), anu saluyu sareng hasil kami sateuacanna30. Salian ti éta, gambar SEM anu dirékam tina NGF bébas polimér anu ditransfer kana grid tambaga nganggo pilem karbon renda (saatos ngalakukeun pangukuran TEM tampilan luhur) dipidangkeun dina Gambar SI9. Daérah FLG anu digantungkeun kalayan saé (ditandaan ku panah biru) sareng daérah anu rusak dina Gambar SI9f. Panah biru (di ujung NGF anu ditransfer) ngahaja dipidangkeun pikeun nunjukkeun yén daérah FLG tiasa nolak prosés transfer tanpa polimér. Singkatna, gambar-gambar ieu mastikeun yén NGF anu digantungkeun sabagian (kalebet daérah FLG) ngajaga integritas mékanis bahkan saatos penanganan anu ketat sareng paparan kana vakum anu luhur salami pangukuran TEM sareng SEM (Gambar SI9).
Kusabab NGF anu rata pisan (tingali Gambar 5a), teu hésé pikeun ngaorientasikeun serpihan sapanjang sumbu domain [0001] pikeun nganalisis struktur SAED. Gumantung kana ketebalan lokal pilem sareng lokasina, sababaraha daérah anu dipikaresep (12 titik) diidentifikasi pikeun studi difraksi éléktron. Dina Gambar 5a-c, opat daérah has ieu dipidangkeun sareng ditandaan ku bunderan warna (biru, cyan, oranyeu, sareng beureum dikodekeun). Gambar 2 sareng 3 pikeun modeu SAED. Gambar 5f sareng g diala tina daérah FLG anu dipidangkeun dina Gambar 5 sareng 5. Sakumaha anu dipidangkeun dina Gambar 5b sareng c, masing-masing. Éta gaduh struktur heksagonal anu sami sareng graphene bengkong63. Khususna, Gambar 5f nunjukkeun tilu pola anu ditumpangkeun kalayan orientasi anu sami tina sumbu zona [0001], diputer ku 10° sareng 20°, sakumaha dibuktikeun ku ketidakcocokan sudut tina tilu pasang pantulan (10-10). Sarua kitu, Gambar 5g nunjukkeun dua pola heksagonal anu ditumpangkeun anu diputer ku 20°. Dua atanapi tilu kelompok pola heksagonal di daérah FLG tiasa timbul tina tilu lapisan graphene in-plane atanapi out-of-plane 33 anu diputer relatif ka silih. Sabalikna, pola difraksi éléktron dina Gambar 5h,i (anu saluyu sareng daérah NGF anu dipidangkeun dina Gambar 5a) nunjukkeun hiji pola [0001] kalayan inténsitas difraksi titik anu langkung luhur sacara umum, anu saluyu sareng ketebalan bahan anu langkung ageung. Modél SAED ieu saluyu sareng struktur grafit anu langkung kandel sareng orientasi antara tibatan FLG, sakumaha anu disimpulkeun tina indéks 64. Karakterisasi sipat kristal NGF ngungkabkeun ayana dua atanapi tilu kristalit grafit (atanapi graphene) anu ditumpangkeun. Anu khususna penting di daérah FLG nyaéta kristalit ngagaduhan tingkat misorientasi in-plane atanapi out-of-plane anu tangtu. Partikel/lapisan grafit kalayan sudut rotasi dina bidang 17°, 22° sareng 25° sateuacanna parantos dilaporkeun pikeun NGF anu dipelak dina pilem Ni 64. Nilai sudut rotasi anu dititénan dina panilitian ieu saluyu sareng sudut rotasi anu dititénan sateuacanna (±1°) pikeun graféna BLG63 anu dipelintir.
Sipat listrik NGF/SiO2/Si diukur dina 300 K di luhur wewengkon 10×3 mm2. Nilai konsentrasi, mobilitas, sareng konduktivitas pamawa éléktron nyaéta 1,6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 sareng 2000 S-cm-1, masing-masing. Nilai mobilitas sareng konduktivitas NGF urang sami sareng grafit alami2 sareng langkung luhur tibatan grafit pirolitik anu berorientasi tinggi anu sayogi sacara komersil (dihasilkeun dina 3000 °C)29. Nilai konsentrasi pamawa éléktron anu dititénan dua kali langkung luhur tibatan anu nembe dilaporkeun (7,25 × 10 cm-3) pikeun pilem grafit kandel mikron anu disiapkeun nganggo lambaran polimida suhu luhur (3200 °C) 20.
Kami ogé ngalaksanakeun pangukuran transmitansi anu katingali ku UV dina FS-NGF anu ditransfer ka substrat kuarsa (Gambar 6). Spéktrum anu dihasilkeun nunjukkeun transmitansi anu ampir konstan 62% dina kisaran 350–800 nm, nunjukkeun yén NGF tembus cahaya anu katingali. Nyatana, nami "KAUST" tiasa ditingali dina poto digital sampel dina Gambar 6b. Sanaos struktur nanokristalin NGF béda ti SLG, jumlah lapisan tiasa diperkirakeun sacara kasar nganggo aturan leungitna transmisi 2,3% per lapisan tambahan65. Numutkeun hubungan ieu, jumlah lapisan graphene kalayan leungitna transmisi 38% nyaéta 21. NGF anu dipelak utamina diwangun ku 300 lapisan graphene, nyaéta kandelna sakitar 100 nm (Gambar 1, SI5 sareng SI7). Ku alatan éta, urang nganggap yén transparansi optik anu dititénan pakait sareng daérah FLG sareng MLG, sabab disebarkeun di sapanjang pilem (Gambar 1, 3, 5 sareng 6c). Salian ti data struktural di luhur, konduktivitas sareng transparansi ogé mastikeun kualitas kristalin anu luhur tina NGF anu ditransfer.
(a) Pangukuran transmitansi anu katingali ku UV, (b) transfer NGF has dina kuarsa nganggo sampel anu ngawakilan. (c) Skéma NGF (kotak poék) kalayan daérah FLG sareng MLG anu disebarkeun rata ditandaan salaku bentuk acak kulawu di sakumna sampel (tingali Gambar 1) (kira-kira 0,1–3% daérah per 100 μm2). Bentuk acak sareng ukuranana dina diagram ngan ukur kanggo tujuan ilustrasi sareng henteu pakait sareng daérah anu saleresna.
NGF transparan anu dipelak ku CVD sateuacanna parantos ditransfer ka permukaan silikon polos sareng dianggo dina sél surya15,16. Efisiensi konvérsi daya (PCE) anu dihasilkeun nyaéta 1,5%. NGF ieu ngalaksanakeun sababaraha fungsi sapertos lapisan sanyawa aktif, jalur transportasi muatan, sareng éléktroda transparan15,16. Nanging, pilem grafit henteu seragam. Optimasi salajengna diperyogikeun ku cara ngontrol résistansi lambaran sareng transmitansi optik éléktroda grafit sacara saksama, sabab dua sipat ieu maénkeun peran penting dina nangtukeun nilai PCE sél surya15,16. Biasana, pilem graphene 97,7% transparan kana cahaya anu katingali, tapi gaduh résistansi lambaran 200–3000 ohm/sq.16. Résistansi permukaan pilem graphene tiasa dikirangan ku cara ningkatkeun jumlah lapisan (sababaraha transfer lapisan graphene) sareng doping ku HNO3 (~30 Ohm/sq.)66. Nanging, prosés ieu peryogi waktos anu lami sareng lapisan transfer anu béda henteu salawasna ngajaga kontak anu saé. NGF sisi hareup urang gaduh sipat sapertos konduktivitas 2000 S/cm, résistansi lambaran pilem 50 ohm/sq. sareng transparansi 62%, jantenkeun alternatif anu layak pikeun saluran konduktif atanapi éléktroda lawan dina sél surya15,16.
Sanaos struktur sareng kimia permukaan BS-NGF sami sareng FS-NGF, karasana béda ("Tumuwuhna FS- sareng BS-NGF"). Sateuacanna, urang nganggo grafit pilem ultra-ipis22 salaku sénsor gas. Ku alatan éta, urang nguji kalayakan ngagunakeun BS-NGF pikeun tugas sensing gas (Gambar SI10). Mimitina, bagian BS-NGF ukuran mm2 ditransfer kana chip sénsor éléktroda interdigitating (Gambar SI10a-c). Rincian manufaktur chip parantos dilaporkeun sateuacanna; daérah sénsitip aktifna nyaéta 9 mm267. Dina gambar SEM (Gambar SI10b sareng c), éléktroda emas anu aya di handapeunna katingali jelas ngalangkungan NGF. Sakali deui, tiasa katingali yén panutup chip anu seragam kahontal pikeun sadaya sampel. Pangukuran sénsor gas tina rupa-rupa gas dirékam (Gambar SI10d) (Gambar SI11) sareng laju réspon anu dihasilkeun dipidangkeun dina Gambar SI10g. Kamungkinan aya gas-gas séjén anu ngaganggu kaasup SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) sareng NH3 (200 ppm). Salah sahiji kamungkinan panyababna nyaéta NO2. sipat éléktrofilik gas22,68. Nalika diserep dina permukaan graphene, éta ngirangan panyerepan éléktron ku sistem. Babandingan data waktos réspon sénsor BS-NGF sareng sénsor anu diterbitkeun sateuacanna dipidangkeun dina Tabel SI2. Mékanisme pikeun ngaktifkeun deui sénsor NGF nganggo plasma UV, plasma O3 atanapi perlakuan termal (50–150°C) tina sampel anu kakeunaan masih lumangsung, idéalna dituturkeun ku palaksanaan sistem anu dipasang69.
Salila prosés CVD, kamekaran graphene lumangsung dina dua sisi substrat katalis41. Nanging, BS-graphene biasana dikaluarkeun nalika prosés transfer41. Dina panilitian ieu, urang nunjukkeun yén kamekaran NGF anu kualitasna luhur sareng transfer NGF bébas polimér tiasa kahontal dina dua sisi pangrojong katalis. BS-NGF langkung ipis (~80 nm) tibatan FS-NGF (~100 nm), sareng bédana ieu dijelaskeun ku kanyataan yén BS-Ni henteu langsung kakeunaan aliran gas prékursor. Kami ogé mendakan yén kasarna substrat NiAR mangaruhan kasarna NGF. Hasil ieu nunjukkeun yén FS-NGF planar anu dipelak tiasa dianggo salaku bahan prékursor pikeun graphene (ku metode éksfoliasi70) atanapi salaku saluran konduktif dina sél surya15,16. Sabalikna, BS-NGF bakal dianggo pikeun deteksi gas (Gambar SI9) sareng kamungkinan pikeun sistem panyimpenan énergi71,72 dimana kasarna permukaanana bakal mangpaat.
Kalawan ngémutan hal-hal di luhur, aya mangpaatna pikeun ngagabungkeun karya ayeuna sareng pilem grafit anu parantos diterbitkeun sateuacanna anu dipelak ku CVD sareng nganggo foil nikel. Sakumaha anu tiasa ditingali dina Tabel 2, tekanan anu langkung luhur anu kami anggo ngirangan waktos réaksi (tahap kamekaran) bahkan dina suhu anu relatif handap (dina kisaran 850–1300 °C). Kami ogé ngahontal kamekaran anu langkung ageung tibatan biasana, nunjukkeun poténsi pikeun ékspansi. Aya faktor sanés anu kedah dipertimbangkeun, sababaraha di antarana parantos kami lebetkeun dina tabel.
NGF kualitas luhur dua sisi dipelak dina foil nikel ku CVD katalitik. Ku cara ngaleungitkeun substrat polimér tradisional (sapertos anu dianggo dina graphene CVD), urang ngahontal transfer NGF baseuh anu bersih sareng bébas cacad (dipelak dina sisi tukang sareng payun foil nikel) kana rupa-rupa substrat anu kritis kana prosés. Anu penting, NGF kalebet daérah FLG sareng MLG (biasana 0,1% dugi ka 3% per 100 µm2) anu sacara struktural terintegrasi kalayan saé kana pilem anu langkung kandel. TEM planar nunjukkeun yén daérah ieu diwangun ku tumpukan dua dugi ka tilu partikel grafit/graphene (kristal atanapi lapisan, masing-masing), sababaraha di antarana gaduh ketidakcocokan rotasi 10–20°. Daérah FLG sareng MLG tanggung jawab kana transparansi FS-NGF kana cahaya anu katingali. Sedengkeun pikeun lambaran tukang, éta tiasa dibawa sajajar sareng lambaran payun sareng, sapertos anu dipidangkeun, tiasa gaduh tujuan fungsional (contona, pikeun deteksi gas). Panilitian ieu mangpaat pisan pikeun ngirangan runtah sareng biaya dina prosés CVD skala industri.
Sacara umum, ketebalan rata-rata CVD NGF aya di antara lambaran grafit (handap sareng multi-lapisan) sareng lambaran grafit industri (mikrometer). Rupa-rupa sipat anu pikaresepeun, digabungkeun sareng metode saderhana anu kami kembangkeun pikeun produksi sareng transportasina, ngajantenkeun pilem ieu cocog pisan pikeun aplikasi anu meryogikeun réspon fungsional grafit, tanpa ngorbankeun prosés produksi industri intensif énergi anu ayeuna dianggo.
Foil nikel kandel 25 μm (kamurnian 99,5%, Goodfellow) dipasang dina réaktor CVD komérsial (Aixtron 4 inci BMPro). Sistem ieu dimurnikeun ku argon sareng dievakuasi dugi ka tekanan dasar 10-3 mbar. Teras foil nikel disimpen dina Ar/H2 (Saatos pre-annealing foil Ni salami 5 menit, foil éta dipapaésan kana tekanan 500 mbar dina suhu 900 °C. NGF diendapkeun dina aliran CH4/H2 (masing-masing 100 cm3) salami 5 menit. Sampel teras didinginkan dugi ka suhu di handap 700 °C nganggo aliran Ar (4000 cm3) dina 40 °C/mnt. Rincian ngeunaan optimasi prosés pertumbuhan NGF dijelaskeun di tempat sanés 30.
Morfologi permukaan sampel divisualisasikeun ku SEM nganggo mikroskop Zeiss Merlin (1 kV, 50 pA). Kasar permukaan sampel sareng ketebalan NGF diukur nganggo AFM (Dimension Icon SPM, Bruker). Pangukuran TEM sareng SAED dilaksanakeun nganggo mikroskop FEI Titan 80–300 Cubed anu dilengkepan ku bedil émisi medan kacaangan tinggi (300 kV), monokromator tipe FEI Wien sareng koréktor aberasi bola lensa CEOS pikeun kéngingkeun hasil ahir. résolusi spasial 0,09 nm. Sampel NGF ditransfer ka grid tambaga anu dilapis renda karbon pikeun pencitraan TEM datar sareng analisis struktur SAED. Ku kituna, kaseueuran flok sampel ngagantung dina pori-pori mémbran pendukung. Sampel NGF anu ditransfer dianalisis ku XRD. Pola difraksi sinar-X diala nganggo difraktometer bubuk (Brucker, pengubah fase D2 kalayan sumber Cu Kα, 1,5418 Å sareng detektor LYNXEYE) nganggo sumber radiasi Cu kalayan diaméter titik pancaran 3 mm.
Sababaraha pangukuran titik Raman dirékam nganggo mikroskop confocal integrating (Alpha 300 RA, WITeC). Laser 532 nm kalayan daya eksitasi anu handap (25%) dianggo pikeun nyingkahan épék anu diinduksi sacara termal. Spektroskopi fotoéléktron sinar-X (XPS) dilakukeun dina spéktrométer Kratos Axis Ultra di luhur daérah sampel 300 × 700 μm2 nganggo radiasi Al Kα monokromatik (hν = 1486,6 eV) dina kakuatan 150 W. Spéktro résolusi diala dina énergi transmisi 160 eV sareng 20 eV, masing-masing. Sampel NGF anu ditransfer kana SiO2 dipotong-potong (masing-masing 3 × 10 mm2) nganggo laser serat ytterbium PLS6MW (1,06 μm) dina 30 W. Kontak kawat tambaga (kandelna 50 μm) didamel nganggo pasta pérak dina mikroskop optik. Ékspérimén transportasi listrik sareng éfék Hall dilaksanakeun dina sampel ieu dina suhu 300 K sareng variasi médan magnét ± 9 Tesla dina sistem pangukuran sipat fisik (PPMS EverCool-II, Quantum Design, USA). Spéktra UV-vis anu dikirimkeun dirékam nganggo spektrofotométer UV-vis Lambda 950 dina rentang NGF 350–800 nm anu ditransfer ka substrat kuarsa sareng sampel rujukan kuarsa.
Sensor résistansi kimia (chip éléktroda interdigitated) disambungkeun ka papan sirkuit cetak khusus 73 sareng résistansi diekstrak sacara samentawis. Papan sirkuit cetak tempat alatna ayana disambungkeun ka terminal kontak sareng disimpen di jero ruang sensor gas 74. Pangukuran résistansi dicandak dina tegangan 1 V kalayan scan kontinyu ti purge dugi ka paparan gas teras purge deui. Ruang mimitina dibersihkeun ku cara ngabersihkeun nganggo nitrogén dina 200 cm3 salami 1 jam pikeun mastikeun sadaya analit sanés anu aya dina ruang, kalebet Uap. Analit individu teras laun-laun dileupaskeun kana ruang dina laju aliran anu sami nyaéta 200 cm3 ku cara nutup silinder N2.
Versi révisi tina tulisan ieu parantos dipedalkeun sareng tiasa diaksés ngalangkungan tautan di luhur tulisan.
Inagaki, M. sareng Kang, F. Élmu Bahan sareng Téknik Karbon: Dasar-Dasar. Édisi kadua diédit. 2014. 542.
Pearson, HO Buku Panduan Karbon, Grafit, Inten sareng Fulleren: Sipat, Pamrosésan sareng Aplikasi. Édisi munggaran parantos diédit. 1994, New Jersey.
Tsai, W. et al. Pilem graféna/grafit multilapisan daérah anu lega salaku éléktroda konduktif ipis transparan. aplikasi. fisika. Wright. 95(12), 123115(2009).
Balandin AA Sipat termal tina bahan graphene sareng karbon nanostruktur. Nat. Matt. 10(8), 569–581 (2011).
Cheng KY, Brown PW sareng Cahill DG Konduktivitas termal pilem grafit anu dipelak dina Ni (111) ku cara déposisi uap kimia suhu handap. adverb. Matt. Interface 3, 16 (2016).
Hesjedal, T. Tumuwuhna pilem graphene anu terus-terusan ku cara déposisi uap kimiawi. aplikasi. fisika. Wright. 98(13), 133106(2011).
Waktos posting: 23-Agu-2024