Asante kwa kutembelea Nature.com. Toleo la kivinjari unachotumia lina msaada mdogo wa CSS. Kwa matokeo bora, tunapendekeza utumie toleo jipya la kivinjari chako (au uzima hali ya utangamano katika Internet Explorer). Kwa sasa, ili kuhakikisha msaada unaoendelea, tunaonyesha tovuti bila kupiga maridadi au JavaScript.
Filamu za Graphite za Nanoscale (NGFS) ni nanomatadium zenye nguvu ambazo zinaweza kuzalishwa na athari ya mvuke ya kemikali, lakini maswali yanabaki juu ya urahisi wao wa kuhamisha na jinsi morphology ya uso inavyoathiri matumizi yao katika vifaa vya kizazi kijacho. Hapa tunaripoti ukuaji wa NGF pande zote za foil ya nickel ya polycrystalline (eneo 55 cm2, unene karibu 100 nm) na uhamishaji wake wa bure wa polymer (mbele na nyuma, eneo hadi 6 cm2). Kwa sababu ya morphology ya foil ya kichocheo, filamu mbili za kaboni zinatofautiana katika mali zao za mwili na sifa zingine (kama vile ukali wa uso). Tunaonyesha kuwa NGF zilizo na upande wa nyuma zinafaa vizuri kwa kugunduliwa kwa NO2, wakati NGF laini na zenye nguvu zaidi upande wa mbele (2000 s/cm, upinzani wa karatasi - 50 ohms/m2) zinaweza kuwa conductors zinazofaa. kituo au elektroni ya seli ya jua (kwani hupitisha 62% ya taa inayoonekana). Kwa jumla, michakato ya ukuaji na usafirishaji iliyoelezewa inaweza kusaidia kutambua NGF kama nyenzo mbadala ya kaboni kwa matumizi ya kiteknolojia ambapo filamu za graphene na micron-nene hazifai.
Graphite ni nyenzo inayotumiwa sana ya viwandani. Kwa kweli, grafiti ina mali ya wiani wa chini wa kiwango cha juu na kiwango cha juu cha mafuta na umeme, na iko thabiti sana katika mazingira makali ya mafuta na kemikali1,2. Graphite ya Flake ni nyenzo inayojulikana ya Utafiti wa Graphene3. Inaposindika kuwa filamu nyembamba, inaweza kutumika katika matumizi anuwai, pamoja na kuzama kwa joto kwa vifaa vya elektroniki kama vile smartphones4,5,6,7, kama nyenzo inayotumika katika sensorer8,9,10 na kwa kinga ya kuingilia umeme11. 12 na Filamu za Lithography katika Ultraviolet13,14 uliokithiri, ukifanya vituo katika seli za jua15,16. Kwa matumizi haya yote, itakuwa faida kubwa ikiwa maeneo makubwa ya filamu za grafiti (NGFs) na unene uliodhibitiwa katika nanoscale <100 nm inaweza kuzalishwa kwa urahisi na kusafirishwa.
Filamu za grafiti hutolewa na njia anuwai. Katika kisa kimoja, kupachika na upanuzi unaofuatwa na exfoliation zilitumiwa kutengeneza graphene flakes10,11,17. Flakes lazima zishughulikiwe zaidi kuwa filamu za unene unaohitajika, na mara nyingi huchukua siku kadhaa kutoa karatasi zenye grafiti zenye mnene. Njia nyingine ni kuanza na watangulizi thabiti wa picha. Katika tasnia, shuka za polima ni kaboni (kwa 1000-1500 ° C) na kisha graphitized (kwa 2800-3200 ° C) kuunda vifaa vyenye muundo mzuri. Ingawa ubora wa filamu hizi ni kubwa, matumizi ya nishati ni muhimu1,18,19 na unene wa chini ni mdogo kwa microns1,18,19,20.
Kichocheo cha kemikali ya kemikali (CVD) ni njia inayojulikana ya kutengeneza filamu za graphene na ultrathin grafiti (<10 nm) na ubora wa juu wa muundo na gharama nzuri21,22,23,24,25,26,27. Walakini, ikilinganishwa na ukuaji wa filamu za graphene na ultrathin grafiti28, ukuaji wa eneo kubwa na/au matumizi ya NGF kwa kutumia CVD haijachunguzwa11,13,29,30,31,32,33.
Filamu zilizokua za CVD na filamu za grafiti mara nyingi zinahitaji kuhamishiwa kwenye sehemu ndogo za kazi34. Uhamisho huu wa filamu nyembamba unahusisha njia kuu mbili35: (1) uhamishaji usio wa ETCH36,37 na (2) etch-msingi wa uhamishaji wa kemikali (substrate inayoungwa mkono) 14,34,38. Kila njia ina faida na hasara na lazima ichaguliwe kulingana na programu iliyokusudiwa, kama ilivyoelezewa mahali pengine35,39. Kwa filamu za graphene/grafiti zilizopandwa kwenye sehemu ndogo za kichocheo, uhamishaji kupitia michakato ya kemikali ya mvua (ambayo polymethyl methacrylate (PMMA) ndio safu inayotumika sana) inabaki kuwa chaguo la kwanza13,30,34,38,40,41,42. Wewe et al. Ilitajwa kuwa hakuna polymer iliyotumiwa kwa uhamishaji wa NGF (saizi ya sampuli takriban 4 cm2) 25,43, lakini hakuna maelezo yaliyotolewa kuhusu utulivu wa sampuli na/au utunzaji wakati wa uhamishaji; Michakato ya kemia ya mvua inayotumia polima inajumuisha hatua kadhaa, pamoja na matumizi na kuondolewa kwa baadaye kwa safu ya polymer ya dhabihu30,38,40,41,42. Utaratibu huu una shida: kwa mfano, mabaki ya polymer yanaweza kubadilisha mali ya filamu iliyokua38. Usindikaji wa ziada unaweza kuondoa polymer ya mabaki, lakini hatua hizi za ziada huongeza gharama na wakati wa utengenezaji wa filamu38,40. Wakati wa ukuaji wa CVD, safu ya graphene imewekwa sio tu upande wa mbele wa foil ya kichocheo (upande unaowakabili mtiririko wa mvuke), lakini pia kwa upande wake wa nyuma. Walakini, mwisho huo unachukuliwa kuwa bidhaa taka na inaweza kuondolewa haraka na laini ya plasma38,41. Kuchakata filamu hii kunaweza kusaidia kuongeza mavuno, hata ikiwa ni ya ubora wa chini kuliko filamu ya kaboni ya uso.
Hapa, tunaripoti utayarishaji wa ukuaji wa kiwango cha juu cha NGF na ubora wa juu wa muundo juu ya foil ya nickel ya polycrystalline na CVD. Ilitathminiwa jinsi ukali wa uso wa mbele na nyuma wa foil unavyoathiri morphology na muundo wa NGF. Tunaonyesha pia uhamishaji wa gharama nafuu na wa mazingira wa mazingira wa NGF kutoka pande zote za foil za nickel kwenye sehemu ndogo za kazi na kuonyesha jinsi filamu za mbele na za nyuma zinafaa kwa matumizi anuwai.
Sehemu zifuatazo zinajadili unene tofauti wa filamu ya grafiti kulingana na idadi ya tabaka za graphene zilizowekwa: (i) safu moja ya graphene (SLG, safu 1), (ii) safu chache za graphene (FLG, <tabaka 10), (iii) graphene ya multilayer (mlg, tabaka 10-30) na (iv) NGF (~ 300 tabaka). Mwisho ni unene wa kawaida ulioonyeshwa kama asilimia ya eneo (takriban eneo la 97% kwa 100 µm2) 30. Ndio sababu filamu nzima inaitwa NGF.
Foils za nickel za polycrystalline zinazotumiwa kwa muundo wa filamu za graphene na grafiti zina maandishi tofauti kama matokeo ya utengenezaji wao na usindikaji wa baadaye. Hivi majuzi tuliripoti utafiti ili kuongeza mchakato wa ukuaji wa NGF30. Tunaonyesha kuwa vigezo vya mchakato kama vile wakati wa kushinikiza na shinikizo la chumba wakati wa hatua ya ukuaji huchukua jukumu muhimu katika kupata NGFs ya unene sawa. Hapa, tulichunguza zaidi ukuaji wa NGF mbele (FS) na nyuso za nyuma (BS) za foil ya nickel (Mtini. 1A). Aina tatu za sampuli za FS na B zilichunguzwa, zilizoorodheshwa katika Jedwali 1. Baada ya ukaguzi wa kuona, ukuaji wa sare ya NGF pande zote za foil ya nickel (NIAG) inaweza kuonekana na mabadiliko ya rangi ya sehemu ndogo ya Nicke kutoka kwa rangi ya kijivu ya rangi ya kijivu hadi rangi ya kijivu ya matte (Mtini. 1A); Vipimo vya microscopic vilithibitishwa (Mtini. 1B, C). Wigo wa kawaida wa Raman wa FS-NGF unaozingatiwa katika mkoa mkali na unaonyeshwa na mishale nyekundu, bluu na machungwa kwenye Kielelezo 1b imeonyeshwa kwenye Mchoro 1C. Tabia ya Raman Peaks ya grafiti G (1683 cm - 1) na 2d (2696 cm - 1) inathibitisha ukuaji wa NGF ya fuwele sana (Mtini. 1C, Jedwali Si1). Katika filamu yote, uboreshaji wa spectra ya Raman na kiwango cha nguvu (I2D/IG) ~ 0.3 ilizingatiwa, wakati Raman spectra na I2D/IG = 0.8 haikuzingatiwa sana. Kutokuwepo kwa kilele chenye kasoro (d = 1350 cm-1) katika filamu nzima inaonyesha ubora wa juu wa ukuaji wa NGF. Matokeo sawa ya Raman yalipatikana kwenye sampuli ya BS-NGF (Kielelezo Si1 A na B, Jedwali SI1).
Comparison of NiAG FS- and BS-NGF: (a) Photograph of a typical NGF (NiAG) sample showing NGF growth at wafer scale (55 cm2) and the resulting BS- and FS-Ni foil samples, (b) FS-NGF Images/ Ni obtained by an optical microscope, (c) typical Raman spectra recorded at different positions in panel b, (d, f) SEM images at different Kukuzwa juu ya FS -NGF/Ni, (E, G) picha za SEM kwa ukubwa tofauti huweka BS -NGF/Ni. Mshale wa bluu unaonyesha mkoa wa FLG, mshale wa machungwa unaonyesha mkoa wa MLG (karibu na mkoa wa FLG), mshale nyekundu unaonyesha mkoa wa NGF, na mshale wa magenta unaonyesha mara.
Kwa kuwa ukuaji unategemea unene wa substrate ya awali, ukubwa wa kioo, mwelekeo, na mipaka ya nafaka, kufikia udhibiti mzuri wa unene wa NGF juu ya maeneo makubwa bado ni changamoto20,34,44. Utafiti huu ulitumia yaliyomo hapo awali tulichapisha30. Utaratibu huu hutoa mkoa mkali wa 0.1 hadi 3% kwa 100 µm230. Katika sehemu zifuatazo, tunawasilisha matokeo ya aina zote mbili za mikoa. Picha za juu za ukuzaji wa SEM zinaonyesha uwepo wa maeneo kadhaa ya kutofautisha kwa pande zote (Mtini. 1F, G), zinaonyesha uwepo wa mikoa ya FLG na MLG30,45. Hii pia ilithibitishwa na Raman kutawanya (Mtini. 1C) na matokeo ya TEM (yaliyojadiliwa baadaye katika sehemu "FS-NGF: muundo na mali"). Mikoa ya FLG na MLG iliyozingatiwa kwenye sampuli za FS- na BS-NGF/Ni (mbele na nyuma NGF iliyokua kwenye Ni) inaweza kuwa imekua kwenye nafaka kubwa za Ni (111) zilizoundwa wakati wa kabla ya Annealing22,30,45. Folding ilizingatiwa pande zote (Mtini. 1B, iliyowekwa alama na mishale ya zambarau). Mara hizi mara nyingi hupatikana katika filamu za graphene zilizokua na graphite kwa sababu ya tofauti kubwa ya mgawo wa upanuzi wa mafuta kati ya grafiti na substrate30,38.
Picha ya AFM ilithibitisha kwamba sampuli ya FS-NGF ilikuwa ya gorofa kuliko sampuli ya BS-NGF (Kielelezo Si1) (Kielelezo Si2). Mizizi ya maana ya mraba (RMS) ya ukali wa FS-NGF/Ni (Mtini. Si2C) na BS-NGF/Ni (Mtini. Si2d) ni 82 na 200 nm, mtawaliwa (kipimo juu ya eneo la 20 × 20 μm2). Ukali wa juu unaweza kueleweka kulingana na uchambuzi wa uso wa foil ya nickel (niar) katika hali iliyopokelewa (Kielelezo Si3). Picha za SEM za FS na BS-NIAR zinaonyeshwa kwenye takwimu Si3A-D, zinaonyesha morphologies tofauti za uso: FS-NI-foil iliyochafuliwa ina nano- na chembe za ukubwa wa spherical, wakati zisizo wazi za BS-NI zinaonyesha ngazi ya uzalishaji. kama chembe zilizo na nguvu kubwa. na kupungua. Picha za chini na za juu za azimio la nickel foil (NIA) zinaonyeshwa kwenye Mchoro Si3E -H. Katika takwimu hizi, tunaweza kuona uwepo wa chembe kadhaa za ukubwa wa micron kwa pande zote za foil ya nickel (Mtini. Si3E-H). Nafaka kubwa zinaweza kuwa na mwelekeo wa uso wa Ni (111), kama ilivyoripotiwa hapo awali30,46. Kuna tofauti kubwa katika morphology ya foil ya nickel kati ya FS-nia na BS-nia. Ukali wa juu wa BS-NGF/Ni ni kwa sababu ya uso ambao haujasafishwa wa BS-NIAR, uso ambao unabaki mbaya sana hata baada ya kushinikiza (Kielelezo Si3). Aina hii ya tabia ya uso kabla ya mchakato wa ukuaji inaruhusu ukali wa filamu za graphene na grafiti kudhibitiwa. Ikumbukwe kwamba sehemu ndogo ya asili ilifanywa upya wakati wa ukuaji wa graphene, ambayo ilipungua kidogo saizi ya nafaka na kwa kiasi fulani iliongeza ukali wa uso wa substrate ikilinganishwa na foil iliyowekwa na filamu ya kichocheo22.
Kuweka vizuri ukali wa uso wa substrate, wakati wa kuzidisha (saizi ya nafaka) 30,47 na kutolewa kwa kudhibiti43 itasaidia kupunguza unene wa unene wa NGF kwa kiwango cha µM2 na/au hata NM2 (yaani, tofauti za unene wa nanometers chache). Ili kudhibiti ukali wa uso wa substrate, njia kama vile polishing ya elektroni ya foil ya nickel inaweza kuzingatiwa48. Foil ya nickel iliyotangazwa inaweza kushikwa kwa joto la chini (<900 ° C) 46 na wakati (<5 min) ili kuepusha malezi ya nafaka kubwa za Ni (111) (ambayo ni ya faida kwa ukuaji wa FLG).
Graphene ya SLG na FLG haiwezi kuhimili mvutano wa uso wa asidi na maji, inayohitaji tabaka za msaada wa mitambo wakati wa michakato ya kuhamisha kemikali22,34,38. Kinyume na uhamishaji wa kemikali wa mvua wa graphene38 iliyosaidiwa na polymer, tuligundua kuwa pande zote mbili za NGF zilizokua zinaweza kuhamishwa bila msaada wa polymer, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2A (ona Kielelezo SI4A kwa maelezo zaidi). Uhamisho wa NGF kwa substrate iliyopewa huanza na kunyoosha kwa filamu ya msingi ya Ni30.49. Sampuli zilizokua za NGF/Ni/NGF ziliwekwa usiku kucha katika 15 ml ya 70% HNO3 iliyoongezwa na mililita 600 ya maji ya deionized (DI). Baada ya foil ya Ni kufutwa kabisa, FS-NGF inabaki gorofa na kuelea juu ya uso wa kioevu, kama mfano wa NGF/Ni/NGF, wakati BS-NGF imeingizwa katika maji (Mtini. 2A, B). NGF iliyotengwa ilihamishwa kutoka kwa beaker moja iliyo na maji safi ya deionized kwenda kwa beaker nyingine na NGF iliyotengwa ilioshwa kabisa, ikirudia mara nne hadi sita kupitia sahani ya glasi ya concave. Mwishowe, FS-NGF na BS-NGF ziliwekwa kwenye substrate inayotaka (Mtini. 2C).
Mchakato wa uhamishaji wa kemikali wa polymer-bure kwa NGF iliyopandwa kwenye foil ya nickel: (a) Mchoro wa mtiririko wa mchakato (ona takwimu Si4 kwa maelezo zaidi), (b) Picha ya dijiti ya kutengwa kwa NGF baada ya ni etching (sampuli 2), (c) mfano FS-na BS-NGF uhamishaji kwa SiO2/Si substrate, (D) FS-NG TOSS TOSSHES TOSTM, D). BS-NGF kutoka kwa sampuli sawa na jopo D (imegawanywa katika sehemu mbili), kuhamishiwa kwa karatasi ya dhahabu iliyowekwa na nafion (substrate ya uwazi inayobadilika, kingo zilizo na pembe nyekundu).
Kumbuka kuwa uhamishaji wa SLG uliofanywa kwa kutumia njia za mvua za kuhamisha kemikali unahitaji wakati wa usindikaji wa masaa 20-25 38. Na mbinu ya uhamishaji ya bure ya polymer iliyoonyeshwa hapa (Kielelezo SI4A), wakati wa usindikaji wa uhamishaji wa NGF umepunguzwa sana (takriban masaa 15). Mchakato huo una: (Hatua ya 1) Andaa suluhisho la kuorodhesha na uweke sampuli ndani yake (~ dakika 10), kisha subiri mara moja kwa ni etching (~ dakika 7200), (hatua ya 2) suuza na maji ya deionized (hatua - 3). Hifadhi katika maji yenye deionized au uhamishe kwa Substrate inayolenga (dakika 20). Maji yaliyowekwa kati ya NGF na matrix ya wingi huondolewa na hatua ya capillary (kwa kutumia karatasi ya kufuta) 38, basi matone ya maji yaliyobaki huondolewa na kukausha asili (takriban dakika 30), na mwishowe sampuli imekaushwa kwa dakika 10. min katika oveni ya utupu (10-1 MBAR) kwa 50-90 ° C (60 min) 38.
Graphite inajulikana kuhimili uwepo wa maji na hewa kwa joto la juu (≥ 200 ° C) 50,51,52. Tulijaribu sampuli kwa kutumia Raman Spectroscopy, SEM, na XRD baada ya kuhifadhi katika maji yaliyowekwa kwenye joto la kawaida na kwenye chupa zilizotiwa muhuri kwa mahali popote kutoka siku chache hadi mwaka mmoja (Kielelezo SI4). Hakuna uharibifu unaoonekana. Kielelezo 2c kinaonyesha FS-NGF ya bure na BS-NGF katika maji yenye deionized. Tuliwakamata kwenye sehemu ndogo ya SiO2 (300 nm)/Si, kama inavyoonyeshwa mwanzoni mwa Mchoro 2C. Kwa kuongeza, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2D, E, NGF inayoendelea inaweza kuhamishiwa kwa sehemu ndogo kama vile polima (Thermabright polyamide kutoka Nexolve na Nafion) na karatasi ya kaboni iliyofunikwa na dhahabu. FS-NGF ya kuelea iliwekwa kwa urahisi kwenye sehemu ndogo ya lengo (Mtini. 2C, D). Walakini, sampuli za BS-NGF kubwa kuliko 3 cm2 zilikuwa ngumu kushughulikia wakati zimeingizwa kabisa kwenye maji. Kawaida, wakati wanaanza kusonga kwa maji, kwa sababu ya utunzaji usiojali wakati mwingine huvunja sehemu mbili au tatu (Mtini. 2E). Kwa jumla, tuliweza kufikia uhamishaji wa bure wa polymer wa PS- na BS-NGF (uhamishaji unaoendelea bila mshono bila ukuaji wa NGF/Ni/NGF kwa 6 cm2) kwa sampuli hadi 6 na 3 cm2 katika eneo hilo, mtawaliwa. Vipande vyovyote vikubwa au vidogo vinaweza (kuonekana kwa urahisi katika suluhisho la kuoka au maji ya deionized) kwenye substrate inayotaka (~ 1 mm2, takwimu Si4B, angalia sampuli iliyohamishwa kwa gridi ya shaba kama ilivyo kwa "FS-NGF: muundo na mali (iliyojadiliwa) chini ya" muundo na mali ") au kuhifadhi kwa matumizi ya baadaye (takwimu sio. 98-99% (baada ya ukuaji wa uhamishaji).
Sampuli za uhamishaji bila polymer zilichambuliwa kwa undani. Tabia za morpholojia zilizopatikana kwenye FS- na BS-NGF/SiO2/Si (Mtini. 2C) kwa kutumia microscopy ya macho (OM) na picha za SEM (Mtini. Si5 na Mtini. 3) zilionyesha kuwa sampuli hizi zilihamishwa bila microscopy. Uharibifu unaoonekana wa miundo kama vile nyufa, mashimo, au maeneo ambayo hayajakamilika. Folds kwenye NGF inayokua (Mtini. 3B, D, iliyowekwa alama na mishale ya zambarau) ilibaki wazi baada ya kuhamishwa. FS- na BS-NGF zote zinaundwa na mikoa ya FLG (mikoa mkali iliyoonyeshwa na mishale ya bluu kwenye Kielelezo 3). Kwa kushangaza, tofauti na mikoa michache iliyoharibiwa kawaida huzingatiwa wakati wa uhamishaji wa polymer wa filamu za grafiti za ultrathin, mikoa kadhaa ya ukubwa wa micron na mikoa ya MLG inayounganisha na NGF (iliyowekwa na mishale ya bluu kwenye Kielelezo 3D) ilihamishwa bila nyufa au mapumziko (Kielelezo 3D). 3). . Uadilifu wa mitambo ulithibitishwa zaidi kwa kutumia picha za TEM na SEM za NGF zilizohamishwa kwenye gridi za shaba za kaboni, kama ilivyojadiliwa baadaye ("FS-NGF: muundo na mali"). BS-NGF/SIO2/Si ni ngumu kuliko FS-NGF/SIO2/Si na maadili ya RMS ya 140 nm na 17 nm, mtawaliwa, kama inavyoonyeshwa kwenye Kielelezo SI6A na B (20 × 20 μm2). Thamani ya RMS ya NGF iliyohamishwa kwenye substrate ya SiO2/Si (RMS <2 nm) iko chini sana (karibu mara 3) kuliko ile ya NGF iliyopandwa kwenye Ni (Kielelezo Si2), ikionyesha kuwa ukali wa ziada unaweza kuendana na uso wa Ni. Kwa kuongezea, picha za AFM zilizofanywa kwenye kingo za FS- na BS-NGF/SiO2/Si sampuli zilionyesha unene wa NGF wa 100 na 80 nm, mtawaliwa (Mtini. Si7). Unene mdogo wa BS-NGF inaweza kuwa matokeo ya uso bila kufunuliwa moja kwa moja na gesi ya mtangulizi.
Kuhamishwa NGF (NIAG) bila polymer kwenye SiO2/Si wafer (ona Mchoro 2C): (A, B) Picha za SEM za FS-NGF: ukuzaji wa chini na wa juu (sambamba na mraba wa machungwa kwenye jopo). Maeneo ya kawaida) - a). . (E, F) Picha za AFM za kuhamishwa FS- na BS-NGFS. Mshale wa Bluu unawakilisha mkoa wa FLG - tofauti mkali, mshale wa cyan - tofauti nyeusi ya MLG, mshale nyekundu - tofauti nyeusi inawakilisha mkoa wa NGF, mshale wa magenta unawakilisha zizi.
Muundo wa kemikali wa FS- na BS-NGFS iliyokuzwa na iliyohamishwa ilichambuliwa na X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) (Mtini. 4). Peak dhaifu ilizingatiwa katika uchunguzi uliopimwa (Mtini. 4A, B), sambamba na substrate ya Ni (850 eV) ya FS- na BS-NGFS (NIAG). Hakuna kilele katika uchunguzi uliopimwa wa FS- na BS-NGF/SiO2/Si (Mtini. 4C; matokeo sawa ya BS-NGF/SiO2/Si hayaonyeshwa), ikionyesha kuwa hakuna uchafu wa mabaki ya Ni baada ya kuhamishwa. Kielelezo 4D-F kinaonyesha kiwango cha juu cha azimio la C 1 S, O 1 S na viwango vya nishati vya SI 2P ya FS-NGF/SiO2/Si. Nishati inayofunga ya C 1 S ya grafiti ni 284.4 EV53.54. Sura ya mstari wa kilele cha grafiti kwa ujumla inachukuliwa kuwa ya asymmetrical, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 4D54. Kiwango cha juu cha azimio la kiwango cha juu cha C 1 S wigo (Mtini. 4D) pia kilithibitisha uhamishaji safi (yaani, hakuna mabaki ya polymer), ambayo inaambatana na masomo ya zamani38. Vipimo vya picha ya C 1 S ya sampuli iliyokua (NIAG) na baada ya kuhamishwa ni 0.55 na 0.62 eV, mtawaliwa. Thamani hizi ni kubwa kuliko zile za SLG (0.49 eV kwa SLG kwenye substrate ya SiO2) 38. Walakini, maadili haya ni madogo kuliko yaliyoripotiwa hapo awali kwa sampuli za graphene zilizoelekezwa sana (~ 0.75 eV) 53,54,55, zinaonyesha kukosekana kwa tovuti zenye kaboni zenye kasoro kwenye nyenzo za sasa. Kiwango cha chini cha C 1 S na O 1 S cha chini cha ardhi pia kinakosa mabega, kuondoa hitaji la kiwango cha juu cha azimio la juu. Kuna π → π* kilele cha satelaiti karibu 291.1 eV, ambayo mara nyingi huzingatiwa katika sampuli za grafiti. Ishara za 103 eV na 532.5 EV katika SI 2P na O 1 S ya kiwango cha msingi (ona Mtini. 4E, F) zinahusishwa na substrate ya SiO2 56, mtawaliwa. XPS ni mbinu nyeti ya uso, kwa hivyo ishara zinazolingana na NI na SiO2 zilizogunduliwa kabla na baada ya uhamishaji wa NGF, mtawaliwa, hufikiriwa kutoka mkoa wa FLG. Matokeo kama hayo yalizingatiwa kwa sampuli za BS-NGF zilizohamishwa (hazijaonyeshwa).
Matokeo ya NIAG XPS: (AC) Utafiti wa Utaftaji wa Nyimbo tofauti za Atomiki za FS-NGF/Ni, BS-NGF/Ni na kuhamishwa FS-NGF/SiO2/Si, mtawaliwa. .
Ubora wa jumla wa fuwele za NGF zilizohamishwa zilitathminiwa kwa kutumia X-ray diffraction (XRD). Mifumo ya kawaida ya XRD (Mtini. Si8) ya FS- na BS-NGF/SIO2/Si inaonyesha uwepo wa kilele cha kueneza (0 0 0 2) na (0 0 0 4) kwa 26.6 ° na 54.7 °, sawa na grafiti. . Hii inathibitisha ubora wa juu wa fuwele ya NGF na inalingana na umbali wa kuingiliana wa d = 0.335 nm, ambayo inadumishwa baada ya hatua ya kuhamisha. Nguvu ya kilele cha kueneza (0 0 0 2) ni takriban mara 30 ya kilele cha kueneza (0 0 0 4), ikionyesha kuwa ndege ya glasi ya NGF imeunganishwa vizuri na uso wa mfano.
Kulingana na matokeo ya SEM, Raman Spectroscopy, XPS na XRD, ubora wa BS-NGF/Ni ulipatikana kuwa sawa na ile ya FS-NGF/Ni, ingawa ukali wake wa RMS ulikuwa juu kidogo (takwimu Si2, Si5) na Si7).
SLG zilizo na tabaka za msaada wa polymer hadi 200 nm nene zinaweza kuelea juu ya maji. Usanidi huu hutumiwa kawaida katika michakato ya kuhamisha kemikali ya polymer iliyosaidiwa na polymer22,38. Graphene na grafiti ni hydrophobic (pembe ya mvua 80-90 °) 57. Nyuso za nishati zinazowezekana za graphene na FLG zimeripotiwa kuwa gorofa kabisa, na nishati ya chini (~ 1 kJ/mol) kwa harakati za maji kwenye uso58. Walakini, nguvu za mwingiliano zilizohesabiwa za maji na graphene na tabaka tatu za graphene ni takriban - 13 na - 15 kJ/mol, 58 mtawaliwa, ikionyesha kuwa mwingiliano wa maji na NGF (tabaka 300) ni chini ikilinganishwa na graphene. Hii inaweza kuwa moja ya sababu kwa nini NGF ya freestanding inabaki gorofa juu ya uso wa maji, wakati graphene ya freestanding (ambayo huelea katika maji) inajifunga na kuvunja. Wakati NGF imeingizwa kabisa katika maji (matokeo ni sawa kwa NGF mbaya na gorofa), ncha zake huinama (Kielelezo Si4). Katika kesi ya kuzamishwa kamili, inatarajiwa kwamba nishati ya mwingiliano wa maji ya NGF ni karibu mara mbili (ikilinganishwa na NGF ya kuelea) na kwamba kingo za NGF ili kudumisha pembe ya mawasiliano ya juu (hydrophobicity). Tunaamini kuwa mikakati inaweza kuandaliwa ili kuzuia kupindika kwa kingo za NGF zilizoingia. Njia moja ni kutumia vimumunyisho vilivyochanganywa kurekebisha athari ya kunyunyiza ya filamu ya grafiti59.
Uhamisho wa SLG kwa aina anuwai ya sehemu ndogo kupitia michakato ya uhamishaji wa kemikali umeripotiwa hapo awali. Inakubaliwa kwa ujumla kuwa vikosi dhaifu vya van der Waals vipo kati ya filamu za graphene/grafiti na sehemu ndogo (iwe ni ngumu kama vile SiO2/SI38,41,46,60, SIC38, AU42, Sillars22 na filamu za kaboni30, 34 au sehemu ndogo kama vile Polyimide 37). Hapa tunadhania kuwa mwingiliano wa aina moja. Hatukuona uharibifu wowote au peeling ya NGF kwa yoyote ya sehemu ndogo zilizowasilishwa hapa wakati wa utunzaji wa mitambo (wakati wa tabia chini ya utupu na/au hali ya anga au wakati wa uhifadhi) (kwa mfano, Kielelezo 2, Si7 na Si9). Kwa kuongezea, hatukuona kilele cha SIC katika wigo wa XPS C 1 S wa kiwango cha msingi cha sampuli ya NGF/SiO2/Si (Mtini. 4). Matokeo haya yanaonyesha kuwa hakuna dhamana ya kemikali kati ya NGF na sehemu ndogo ya lengo.
Katika sehemu iliyopita, "uhamishaji wa bure wa polymer wa FS- na BS-NGF," tulionyesha kuwa NGF inaweza kukua na kuhamisha pande zote za foil ya nickel. Hizi FS-NGFS na BS-NGF hazifanani katika suala la ukali wa uso, ambayo ilituchochea kuchunguza matumizi yanayofaa zaidi kwa kila aina.
Kuzingatia uwazi na uso laini wa FS-NGF, tulisoma muundo wake wa ndani, mali za macho na umeme kwa undani zaidi. Muundo na muundo wa FS-NGF bila uhamishaji wa polymer vilikuwa na sifa ya maambukizi ya elektroni (TEM) na uchambuzi wa muundo wa eneo la elektroni (SAED). Matokeo yanayolingana yanaonyeshwa kwenye Kielelezo 5. Kufikiria kwa kiwango cha chini cha sayari ya TEM ilifunua uwepo wa mikoa ya NGF na FLG na sifa tofauti za tofauti za elektroni, yaani maeneo ya giza na mkali, mtawaliwa (Mtini. 5A). Filamu kwa ujumla inaonyesha uadilifu mzuri wa mitambo na utulivu kati ya mikoa tofauti ya NGF na FLG, na mwingiliano mzuri na hakuna uharibifu au kubomoa, ambayo pia ilithibitishwa na SEM (Kielelezo 3) na masomo ya juu ya TEM (Kielelezo 5C-E). Hasa, katika Mtini. Kielelezo 5D kinaonyesha muundo wa daraja katika sehemu yake kubwa (msimamo uliowekwa na mshale mweusi kwenye Kielelezo 5D), ambayo inaonyeshwa na sura ya pembe tatu na ina safu ya graphene na upana wa karibu 51. Muundo ulio na nafasi ya kuingiliana ya 0.33 ± 0.01 nm hupunguzwa zaidi kwa tabaka kadhaa za graphene katika mkoa mwembamba (mwisho wa mshale mweusi kwenye Kielelezo 5 d).
Picha ya sayari ya sampuli ya bure ya polymer kwenye gridi ya shaba ya kaboni ya kaboni: (a, b) picha za chini za ukuzaji wa TEM pamoja na mikoa ya NGF na FLG, (CE) picha za juu za mikoa mbali mbali katika Jopo-A na Jopo-B ni alama za rangi moja. Mishale ya kijani kwenye paneli A na C zinaonyesha maeneo ya uharibifu wakati wa upatanishi wa boriti. .
Muundo wa Ribbon kwenye Kielelezo 5C unaonyesha (alama na mshale nyekundu) mwelekeo wa wima wa ndege za grafiti, ambayo inaweza kuwa ni kwa sababu ya malezi ya nanofolds kando ya filamu (kipengee kwenye Kielelezo 5C) kwa sababu ya kukandamiza shear isiyo na malipo30,61,62. Chini ya azimio kubwa, hizi nanofolds 30 zinaonyesha mwelekeo tofauti wa glasi kuliko mkoa wote wa NGF; Ndege za basal za kimiani ya grafiti zimeelekezwa karibu wima, badala ya usawa kama filamu iliyobaki (kipengee kwenye Mchoro 5C). Vivyo hivyo, mkoa wa FLG mara kwa mara huonyesha folda za mstari na nyembamba za bendi (zilizowekwa na mishale ya bluu), ambazo zinaonekana kwa ukuzaji wa chini na wa kati katika Mchoro 5B, 5e, mtawaliwa. Zana katika Kielelezo 5E inathibitisha uwepo wa tabaka mbili- na tatu za safu katika sekta ya FLG (umbali wa kati 0.33 ± 0.01 nm), ambayo iko katika makubaliano mazuri na matokeo yetu ya zamani30. Kwa kuongezea, picha za kumbukumbu za SEM zilizorekodiwa za NGF zisizo na polymer zilizohamishwa kwenye gridi za shaba zilizo na filamu za kaboni za Lacy (baada ya kufanya vipimo vya hali ya juu) zinaonyeshwa kwenye Kielelezo SI9. Mkoa uliosimamishwa vizuri wa FLG (uliowekwa alama na mshale wa bluu) na mkoa uliovunjika katika Kielelezo SI9F. Mshale wa bluu (ukingoni mwa NGF iliyohamishwa) imewasilishwa kwa makusudi kuonyesha kuwa mkoa wa FLG unaweza kupinga mchakato wa uhamishaji bila polymer. Kwa muhtasari, picha hizi zinathibitisha kwamba sehemu iliyosimamishwa kwa sehemu ya NGF (pamoja na mkoa wa FLG) inashikilia uadilifu wa mitambo hata baada ya utunzaji mkali na mfiduo wa utupu wa juu wakati wa vipimo vya TEM na SEM (Kielelezo SI9).
Kwa sababu ya gorofa bora ya NGF (ona Mchoro 5A), sio ngumu kuelekeza flakes kando ya mhimili wa kikoa [0001] kuchambua muundo wa SAED. Kulingana na unene wa ndani wa filamu na eneo lake, mikoa kadhaa ya riba (alama 12) iligunduliwa kwa masomo ya elektroni. Katika Mchoro 5A -C, nne za mikoa hii ya kawaida huonyeshwa na alama na miduara ya rangi (bluu, cyan, machungwa, na nyekundu iliyo na alama). Kielelezo 2 na 3 kwa hali ya SAED. Takwimu 5F na G zilipatikana kutoka kwa mkoa wa FLG ulioonyeshwa kwenye Mchoro 5 na 5. Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 5B na C, mtawaliwa. Wana muundo wa hexagonal sawa na iliyopotoka graphene63. Hasa, Kielelezo 5F kinaonyesha mifumo mitatu iliyowekwa wazi na mwelekeo sawa wa mhimili wa [0001], uliozungushwa na 10 ° na 20 °, kama inavyothibitishwa na mismatch ya angular ya jozi tatu za (10-10). Vivyo hivyo, Kielelezo 5G kinaonyesha mifumo miwili ya hexagonal iliyozungushwa na 20 °. Vikundi viwili au vitatu vya mifumo ya hexagonal katika mkoa wa FLG vinaweza kutokea kutoka kwa tabaka tatu za ndege au nje ya ndege 33 zilizozungushwa jamaa na kila mmoja. Kwa kulinganisha, mifumo ya elektroni katika Kielelezo 5H, mimi (sambamba na mkoa wa NGF ulioonyeshwa kwenye Kielelezo 5a) zinaonyesha muundo mmoja [0001] na kiwango cha juu cha kiwango cha juu cha kiwango cha juu, sambamba na unene mkubwa wa nyenzo. Aina hizi za SAED zinahusiana na muundo mzito wa graphitic na mwelekeo wa kati kuliko FLG, kama ilivyoainishwa kutoka kwa faharisi ya 64. Tabia ya mali ya fuwele ya NGF ilifunua usawa wa glasi mbili au tatu za grafiti (au graphene). Kinachojulikana sana katika mkoa wa FLG ni kwamba fuwele zina kiwango fulani cha upotezaji wa ndege au nje ya ndege. Chembe za grafiti/tabaka zilizo na pembe za mzunguko wa ndege ya 17 °, 22 ° na 25 ° zimeripotiwa hapo awali kwa NGF iliyopandwa kwenye filamu za NI 64. Thamani za pembe za mzunguko zinazozingatiwa katika utafiti huu zinaambatana na pembe za mzunguko zilizoonekana hapo awali (± 1 °) kwa graphene iliyopotoka ya BLG63.
Sifa za umeme za NGF/SIO2/Si zilipimwa kwa 300 K juu ya eneo la 10 × 3 mm2. Thamani za mkusanyiko wa wabebaji wa elektroni, uhamaji na ubora ni 1.6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 na 2000 S-CM-1, mtawaliwa. Thamani za uhamaji na ubora wa NGF yetu ni sawa na graphite2 ya asili na ya juu kuliko grafiti inayopatikana kibiashara ya pyrolytic (inayozalishwa kwa 3000 ° C) 29. Thamani za mkusanyiko wa wabebaji wa elektroni ni maagizo mawili ya ukubwa wa juu kuliko ile iliyoripotiwa hivi karibuni (7.25 × 10 cm-3) kwa filamu za grafiti za micron-unene zilizoandaliwa kwa kutumia shuka za joto la juu (3200 ° C).
Tulifanya pia vipimo vya transmittance inayoonekana ya UV kwenye FS-NGF kuhamishiwa kwa sehemu ndogo za quartz (Mchoro 6). Wigo unaosababishwa unaonyesha upitishaji wa karibu wa 62% katika safu ya 350-800 nm, ikionyesha kuwa NGF ni nyepesi kwa nuru inayoonekana. Kwa kweli, jina "Kaust" linaweza kuonekana kwenye picha ya dijiti ya sampuli kwenye Mchoro 6B. Ingawa muundo wa nanocrystalline wa NGF ni tofauti na ile ya SLG, idadi ya tabaka inaweza kukadiriwa kwa kutumia sheria ya upotezaji wa maambukizi ya 2.3% kwa safu ya ziada. Kulingana na uhusiano huu, idadi ya tabaka za graphene zilizo na upotezaji wa 38% ni 21. NGF iliyokua ina tabaka 300 za graphene, yaani karibu 100 nm nene (Mtini. 1, Si5 na Si7). Kwa hivyo, tunadhania kuwa uwazi wa macho ulioonekana unalingana na mikoa ya FLG na MLG, kwani zinasambazwa katika filamu yote (Matini. 1, 3, 5 na 6c). Mbali na data ya muundo hapo juu, ubora na uwazi pia inathibitisha ubora wa juu wa fuwele ya NGF iliyohamishwa.
. . Maumbo ya nasibu na saizi zao kwenye mchoro ni kwa madhumuni ya kielelezo tu na hayalingani na maeneo halisi.
Translucent NGF iliyokua na CVD hapo awali imehamishiwa kwa nyuso za silicon na kutumika katika seli za jua15,16. Ufanisi wa ubadilishaji wa nguvu (PCE) ni 1.5%. NGF hizi hufanya kazi nyingi kama tabaka za kiwanja zinazofanya kazi, njia za usafirishaji wa malipo, na elektroni za uwazi15,16. Walakini, filamu ya grafiti sio sawa. Uboreshaji zaidi ni muhimu kwa kudhibiti kwa uangalifu upinzani wa karatasi na upitishaji wa macho ya elektroni ya grafiti, kwani mali hizi mbili zina jukumu muhimu katika kuamua thamani ya PCE ya seli ya jua15,16. Kawaida, filamu za graphene ni wazi 97.7% kwa nuru inayoonekana, lakini ina upinzani wa karatasi ya 200-3000 ohms/sq.16. Upinzani wa uso wa filamu za graphene zinaweza kupunguzwa kwa kuongeza idadi ya tabaka (uhamishaji mwingi wa tabaka za graphene) na doping na HNO3 (~ 30 ohm/sq.) 66. Walakini, mchakato huu unachukua muda mrefu na tabaka tofauti za uhamishaji hazihifadhi mawasiliano mazuri kila wakati. Upande wetu wa mbele NGF ina mali kama vile conductivity 2000 s/cm, upinzani wa karatasi ya filamu 50 ohm/sq. na uwazi 62%, na kuifanya kuwa mbadala inayofaa kwa njia za kusisimua au elektroni za kukabiliana na seli za jua15,16.
Ingawa muundo na kemia ya uso wa BS-NGF ni sawa na FS-NGF, ukali wake ni tofauti ("ukuaji wa FS- na BS-NGF"). Hapo awali, tulitumia filamu nyembamba ya Ultra-nyembamba Graphite22 kama sensor ya gesi. Kwa hivyo, tulijaribu uwezekano wa kutumia BS-NGF kwa kazi za kuhisi gesi (Mchoro SI10). Kwanza, sehemu za ukubwa wa MM2 za BS-NGF zilihamishiwa kwenye chip ya sensor ya elektroni inayoingiliana (Kielelezo SI10A-C). Maelezo ya utengenezaji wa chip yaliripotiwa hapo awali; Sehemu yake nyeti inayofanya kazi ni 9 mm267. Katika picha za SEM (Kielelezo SI10B na C), elektroni ya dhahabu ya msingi inaonekana wazi kupitia NGF. Tena, inaweza kuonekana kuwa chanjo ya chip ya sare ilipatikana kwa sampuli zote. Vipimo vya sensor ya gesi ya gesi anuwai vilirekodiwa (Mtini. Si10D) (Mtini. Si11) na viwango vya majibu vinavyoonyeshwa vinaonyeshwa kwenye Matini. SI10G. Labda na gesi zingine zinazoingilia ikiwa ni pamoja na SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) na NH3 (200 ppm). Sababu moja inayowezekana ni NO2. Asili ya Electrophilic ya gesi22,68. Wakati adsorbed juu ya uso wa graphene, inapunguza uwekaji wa sasa wa elektroni na mfumo. Ulinganisho wa data ya wakati wa majibu ya sensor ya BS-NGF na sensorer zilizochapishwa hapo awali huwasilishwa katika Jedwali Si2. Utaratibu wa kuunda tena sensorer za NGF kwa kutumia plasma ya UV, plasma ya O3 au mafuta (50-150 ° C) matibabu ya sampuli zilizo wazi zinaendelea, ikifuatiwa na utekelezaji wa mifumo iliyoingia69.
Wakati wa mchakato wa CVD, ukuaji wa graphene hufanyika pande zote za substrate41. Walakini, BS-graphene kawaida hutolewa wakati wa mchakato wa kuhamisha41. Katika utafiti huu, tunaonyesha kuwa ukuaji wa hali ya juu wa NGF na uhamishaji wa bure wa NGF unaweza kupatikana kwa pande zote za msaada wa kichocheo. BS-NGF ni nyembamba (~ 80 nm) kuliko FS-NGF (~ 100 nm), na tofauti hii inaelezewa na ukweli kwamba BS-NI haijafunuliwa moja kwa moja na mtiririko wa gesi ya mtangulizi. Tuligundua pia kuwa ukali wa substrate ya Niar huathiri ukali wa NGF. Matokeo haya yanaonyesha kuwa sayari iliyokua ya FS-NGF inaweza kutumika kama nyenzo ya utangulizi ya graphene (kwa njia ya exfoliation70) au kama kituo cha kusisimua katika seli za jua15,16. Kwa kulinganisha, BS-NGF itatumika kwa kugundua gesi (Mtini. Si9) na labda kwa mifumo ya uhifadhi wa nishati71,72 ambapo ukali wake wa uso utakuwa muhimu.
Kuzingatia hapo juu, ni muhimu kuchanganya kazi ya sasa na filamu za grafiti zilizochapishwa hapo awali zilizopandwa na CVD na kutumia foil ya nickel. Kama inavyoonekana katika Jedwali 2, shinikizo kubwa tulizotumia zilifupisha wakati wa athari (hatua ya ukuaji) hata kwa joto la chini (katika safu ya 850-1300 ° C). Tulipata pia ukuaji mkubwa kuliko kawaida, kuonyesha uwezo wa upanuzi. Kuna mambo mengine ya kuzingatia, ambayo kadhaa tumejumuisha kwenye meza.
NGF yenye ubora wa pande mbili ilipandwa kwenye foil ya nickel na CVD ya kichocheo. Kwa kuondoa substrates za jadi za polymer (kama zile zinazotumiwa kwenye graphene ya CVD), tunafikia uhamishaji safi na usio na kasoro wa NGF (iliyokua kwa pande za nyuma na za mbele za foil ya nickel) kwa sehemu ndogo za michakato muhimu. Kwa kweli, NGF ni pamoja na mikoa ya FLG na MLG (kawaida 0.1% hadi 3% kwa 100 µm2) ambayo imeunganishwa vizuri katika filamu kubwa. PlanAr TEM inaonyesha kuwa mikoa hii inaundwa na safu ya chembe mbili hadi tatu za graphite/graphene (fuwele au tabaka, mtawaliwa), ambazo zingine zina mismatch ya mzunguko wa 10-20 °. Mikoa ya FLG na MLG inawajibika kwa uwazi wa FS-NGF kwa nuru inayoonekana. Kama karatasi za nyuma, zinaweza kubeba sambamba na shuka za mbele na, kama inavyoonyeshwa, zinaweza kuwa na kusudi la kufanya kazi (kwa mfano, kwa kugundua gesi). Masomo haya ni muhimu sana kwa kupunguza taka na gharama katika michakato ya kiwango cha CVD.
Kwa ujumla, unene wa wastani wa CVD NGF uko kati ya (chini na safu nyingi) graphene na shuka za viwandani (micrometer). Aina ya mali zao za kupendeza, pamoja na njia rahisi ambayo tumetengeneza kwa uzalishaji na usafirishaji, hufanya filamu hizi zinafaa sana kwa programu zinazohitaji majibu ya kazi ya grafiti, bila gharama ya michakato ya uzalishaji wa viwandani inayotumika sasa.
Foil ya nickel ya 25-μm-nene (usafi wa 99.5%, Goodfellow) iliwekwa kwenye reactor ya kibiashara ya CVD (Aixtron 4-inch BMPRO). Mfumo huo ulitakaswa na Argon na kuhamishwa kwa shinikizo la msingi la 10-3 MBAR. Kisha foil ya nickel iliwekwa. Katika AR/H2 (baada ya kuangazia foil ya Ni kwa dakika 5, foil ilifunuliwa na shinikizo la 500 MBAR kwa 900 ° C. NGF iliwekwa katika mtiririko wa CH4/H2 (100 cm3 kila moja) kwa dakika 5. Mahali pengine30.
Morphology ya uso wa sampuli ilionekana na SEM kwa kutumia microscope ya Zeiss Merlin (1 kV, 50 Pa). Ukali wa uso wa mfano na unene wa NGF ulipimwa kwa kutumia AFM (Icon ya Vipimo SPM, Bruker). Vipimo vya TEM na SAED vilifanywa kwa kutumia darubini ya FEI Titan 80-300 iliyo na bunduki ya kiwango cha juu cha bunduki (300 kV), monochromator ya aina ya FEI na kiboreshaji cha uhamishaji wa lensi ili kupata matokeo ya mwisho. Azimio la anga 0.09 nm. Sampuli za NGF zilihamishiwa kwa gridi za kaboni za kaboni zilizofungwa kwa mawazo ya gorofa ya TEM na uchambuzi wa muundo wa SAED. Kwa hivyo, sampuli nyingi za sampuli zimesimamishwa kwenye pores ya membrane inayounga mkono. Sampuli za NGF zilizohamishwa zilichambuliwa na XRD. Mifumo ya kueneza ya X-ray ilipatikana kwa kutumia difractometer ya poda (Brucker, D2 awamu ya mabadiliko na chanzo cha Cu Kcy, 1.5418 Å na kizuizi cha Lynxeye) kwa kutumia chanzo cha mionzi ya Cu na kipenyo cha boriti ya 3 mm.
Vipimo kadhaa vya hatua ya Raman vilirekodiwa kwa kutumia darubini ya siri ya siri (Alpha 300 RA, WitEc). Laser ya 532 nm iliyo na nguvu ya chini ya uchochezi (25%) ilitumiwa kuzuia athari zilizosababishwa. X-ray pichaelectron spectroscopy (XPS) ilifanywa kwenye kratos axis Ultra spectrometer juu ya eneo la sampuli ya 300 × 700 μm2 kwa kutumia mionzi ya monochromatic Al Kcy (Hč = 1486.6 eV) kwa nguvu ya utazamaji wa azimio la 150 W. zilipatikana katika maambukizi ya maambukizi ya 160 EV na 20, mtawaliwa. Sampuli za NGF zilizohamishwa kwenye SIO2 zilikatwa vipande vipande (3 × 10 mm2 kila moja) kwa kutumia PLS6MW (1.06 μm) Ytterbium fiber laser kwa 30 W. Mawasiliano ya waya ya shaba (50 μm) ilitengenezwa kwa kutumia paste ya fedha chini ya microscope ya macho. Usafirishaji wa umeme na majaribio ya athari ya ukumbi yalifanywa kwenye sampuli hizi kwa 300 K na tofauti ya shamba la ± 9 Tesla katika mfumo wa kipimo cha mali ya mwili (PPMS Evercool-II, Design ya Quantum, USA). Utazamaji wa UV -Vis uliopitishwa ulirekodiwa kwa kutumia lambda 950 UV -vis spectrophotometer katika safu ya 350-800 NM NGF iliyohamishiwa kwa sehemu ndogo za quartz na sampuli za kumbukumbu za quartz.
Sensor ya upinzani wa kemikali (chip ya elektroni iliyoingiliana) ilifungwa kwa bodi ya mzunguko iliyochapishwa 73 na upinzani ulitolewa kwa muda mfupi. Bodi ya mzunguko iliyochapishwa ambayo kifaa hicho iko imeunganishwa na vituo vya mawasiliano na kuwekwa ndani ya chumba cha kuhisi gesi 74. Vipimo vya upinzani vilichukuliwa kwa voltage ya 1 V na skana inayoendelea kutoka kwa purge hadi mfiduo wa gesi na kisha kusafisha tena. Chumba hapo awali kilisafishwa kwa kusafisha na nitrojeni kwa cm 200 kwa saa 1 ili kuhakikisha kuondolewa kwa uchambuzi mwingine wote uliopo kwenye chumba, pamoja na unyevu. Uchambuzi wa mtu binafsi wakati huo waliachiliwa polepole ndani ya chumba kwa kiwango sawa cha mtiririko wa 200 cm3 kwa kufunga silinda ya N2.
Toleo lililorekebishwa la kifungu hiki limechapishwa na linaweza kupatikana kupitia kiunga kilicho juu ya kifungu hicho.
Inagaki, M. na Kang, F. Sayansi ya vifaa vya Carbon na Uhandisi: Misingi. Toleo la pili lililohaririwa. 2014. 542.
Pearson, HO Handbook ya kaboni, grafiti, almasi na kamili: mali, usindikaji na matumizi. Toleo la kwanza limehaririwa. 1994, New Jersey.
Tsai, W. et al. Filamu kubwa za eneo kubwa la graphene/grafiti kama elektroni nyembamba za wazi. maombi. Fizikia. Wright. 95 (12), 123115 (2009).
Mali ya mafuta ya Balandin AA ya vifaa vya kaboni na vifaa vya kaboni. Nat. Math. 10 (8), 569-55 (2011).
Cheng Ky, Brown PW na Cahill DG mafuta ya ubora wa filamu za grafiti zilizopandwa kwenye Ni (111) na uwekaji wa joto wa chini wa kemikali. kiambatisho. Math. Maingiliano 3, 16 (2016).
Hesjedal, T. Ukuaji endelevu wa filamu za graphene na utuaji wa mvuke wa kemikali. maombi. Fizikia. Wright. 98 (13), 133106 (2011).
Wakati wa chapisho: Aug-23-2024