நி மற்றும் அதன் இரு வழி பாலிமர் இல்லாத பரிமாற்றத்தில் ஒரு ஒளிஊடுருவக்கூடிய கிராஃபைட் திரைப்படத்தை வளர்ப்பது

Nature.com ஐப் பார்வையிட்டதற்கு நன்றி. நீங்கள் பயன்படுத்தும் உலாவியின் பதிப்பில் வரையறுக்கப்பட்ட CSS ஆதரவு உள்ளது. சிறந்த முடிவுகளுக்கு, உங்கள் உலாவியின் புதிய பதிப்பைப் பயன்படுத்த பரிந்துரைக்கிறோம் (அல்லது இன்டர்நெட் எக்ஸ்ப்ளோரரில் பொருந்தக்கூடிய பயன்முறையை முடக்கு). இதற்கிடையில், தொடர்ச்சியான ஆதரவை உறுதிப்படுத்த, நாங்கள் ஸ்டைலிங் அல்லது ஜாவாஸ்கிரிப்ட் இல்லாமல் தளத்தை காண்பிக்கிறோம்.
நானோஸ்கேல் கிராஃபைட் பிலிம்ஸ் (என்ஜிஎஃப்) வலுவான நானோ பொருட்களாகும், அவை வினையூக்க வேதியியல் நீராவி படிவு மூலம் தயாரிக்கப்படலாம், ஆனால் கேள்விகள் அவற்றின் பரிமாற்றத்தின் எளிமை மற்றும் மேற்பரப்பு உருவவியல் அடுத்த தலைமுறை சாதனங்களில் அவற்றின் பயன்பாட்டை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பது பற்றியும் உள்ளது. பாலிகிரிஸ்டலின் நிக்கல் படலத்தின் இருபுறமும் (பகுதி 55 செ.மீ 2, தடிமன் சுமார் 100 என்.எம்) மற்றும் அதன் பாலிமர் இல்லாத பரிமாற்றம் (முன் மற்றும் பின்புறம், 6 செ.மீ 2 வரை பகுதி) ஆகியவற்றின் இருபுறமும் என்ஜிஎஃப் வளர்ச்சியை இங்கே தெரிவிக்கிறோம். வினையூக்கி படலத்தின் உருவவியல் காரணமாக, இரண்டு கார்பன் படங்களும் அவற்றின் இயற்பியல் பண்புகள் மற்றும் பிற குணாதிசயங்களில் (மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை போன்றவை) வேறுபடுகின்றன. NO2 கண்டறிதலுக்கு ஒரு கடுமையான பின்புறத்துடன் கூடிய NGF கள் மிகவும் பொருத்தமானவை என்பதை நாங்கள் நிரூபிக்கிறோம், அதே நேரத்தில் முன் பக்கத்தில் மென்மையான மற்றும் அதிக கடத்தும் NGF கள் (2000 s/cm, தாள் எதிர்ப்பு - 50 ஓம்ஸ்/மீ 2) சாத்தியமான கடத்திகளாக இருக்கலாம். சூரிய மின்கலத்தின் சேனல் அல்லது மின்முனை (இது 62% புலப்படும் ஒளியை கடத்துகிறது என்பதால்). ஒட்டுமொத்தமாக, விவரிக்கப்பட்ட வளர்ச்சி மற்றும் போக்குவரத்து செயல்முறைகள் என்ஜிஎஃப் தொழில்நுட்ப பயன்பாடுகளுக்கான மாற்று கார்பன் பொருளாக என்ஜிஎஃப் உணர உதவும், அங்கு கிராபெனின் மற்றும் மைக்ரான்-தடிமன் கிராஃபைட் படங்கள் பொருத்தமானவை அல்ல.
கிராஃபைட் என்பது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் தொழில்துறை பொருள். குறிப்பிடத்தக்க வகையில், கிராஃபைட் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெகுஜன அடர்த்தி மற்றும் அதிக விமானத்தில் வெப்ப மற்றும் மின் கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றின் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் கடுமையான வெப்ப மற்றும் வேதியியல் சூழல்களில் 1,2 இல் இது மிகவும் நிலையானது. ஃப்ளேக் கிராஃபைட் என்பது கிராபெனின் ஆராய்ச்சி 3 க்கான நன்கு அறியப்பட்ட தொடக்க பொருள். மெல்லிய படங்களில் செயலாக்கப்படும்போது, ​​ஸ்மார்ட்போன்கள் 4,5,6,7 போன்ற மின்னணு சாதனங்களுக்கான வெப்ப மூழ்கிகள், சென்சார்கள் 8,9,10 இல் செயலில் உள்ள பொருளாகவும், மின்காந்த குறுக்கீடு பாதுகாப்பு 11 க்காகவும் இதில் பரந்த அளவிலான பயன்பாடுகளில் இதைப் பயன்படுத்தலாம். 12 மற்றும் தீவிர புற ஊதா13,14 இல் லித்தோகிராஃபிக்கான திரைப்படங்கள், சூரிய மின்கலங்களில் சேனல்களை நடத்துகின்றன 15,16. இந்த எல்லா பயன்பாடுகளுக்கும், நானோ அளவிலான <100 என்.எம் இல் கட்டுப்படுத்தப்படும் தடிமன் கொண்ட கிராஃபைட் படங்களின் (என்ஜிஎஃப்) பெரிய பகுதிகள் எளிதில் தயாரிக்கப்பட்டு கொண்டு செல்லப்பட்டால் அது ஒரு குறிப்பிடத்தக்க நன்மையாக இருக்கும்.
கிராஃபைட் படங்கள் பல்வேறு முறைகளால் தயாரிக்கப்படுகின்றன. ஒரு சந்தர்ப்பத்தில், கிராபெனின் செதில்களாக 10,11,17 தயாரிக்க உட்பொதித்தல் மற்றும் விரிவாக்கம் ஆகியவை பயன்படுத்தப்பட்டன. தேவையான தடிமன் படங்களில் செதில்களை மேலும் செயலாக்க வேண்டும், மேலும் அடர்த்தியான கிராஃபைட் தாள்களை தயாரிக்க பெரும்பாலும் பல நாட்கள் ஆகும். மற்றொரு அணுகுமுறை கிராஃபிட்டபிள் திட முன்னோடிகளுடன் தொடங்குவது. தொழில்துறையில், பாலிமர்களின் தாள்கள் கார்பனைஸ் செய்யப்பட்டு (1000–1500 ° C இல்), பின்னர் கிராஃபிடைஸ் (2800–3200 ° C இல்) நன்கு கட்டமைக்கப்பட்ட அடுக்கு பொருட்களை உருவாக்குகின்றன. இந்த படங்களின் தரம் அதிகமாக இருந்தாலும், ஆற்றல் நுகர்வு குறிப்பிடத்தக்க 1,18,19 மற்றும் குறைந்தபட்ச தடிமன் சில மைக்ரான்கள் 1,18,19,20 என வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது.
வினையூக்க வேதியியல் நீராவி படிவு (சி.வி.டி) என்பது உயர் கட்டமைப்பு தரம் மற்றும் நியாயமான செலவு 21,22,23,24,25,26,27 உடன் கிராபெனின் மற்றும் அல்ட்ராதின் கிராஃபைட் படங்களை (<10 என்எம்) தயாரிப்பதற்கான நன்கு அறியப்பட்ட முறையாகும். இருப்பினும், கிராபெனின் மற்றும் அல்ட்ராதின் கிராஃபைட் பிலிம்ஸ் 28 இன் வளர்ச்சியுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​பெரிய பகுதி வளர்ச்சி மற்றும்/அல்லது சி.வி.டி பயன்படுத்தி என்ஜிஎஃப் பயன்பாடு இன்னும் குறைவாக ஆராயப்படுகிறது 11,13,29,30,31,32,33.
சி.வி.டி-வளர்ந்த கிராபெனின் மற்றும் கிராஃபைட் படங்கள் பெரும்பாலும் செயல்பாட்டு அடி மூலக்கூறுகளுக்கு மாற்றப்பட வேண்டும். இந்த மெல்லிய திரைப்பட இடமாற்றங்கள் இரண்டு முக்கிய முறைகள் 35: (1) எட்ச் அல்லாத பரிமாற்றம் 36,37 மற்றும் (2) எட்ச் அடிப்படையிலான ஈரமான வேதியியல் பரிமாற்றம் (அடி மூலக்கூறு ஆதரவு) 14,34,38. ஒவ்வொரு முறைக்கும் சில நன்மைகள் மற்றும் தீமைகள் உள்ளன, மேலும் 35,39 வேறு இடங்களில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி, நோக்கம் கொண்ட பயன்பாட்டைப் பொறுத்து தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும். வினையூக்க அடி மூலக்கூறுகளில் வளர்க்கப்பட்ட கிராபெனின்/கிராஃபைட் படங்களுக்கு, ஈரமான வேதியியல் செயல்முறைகள் வழியாக மாற்றவும் (அவற்றில் பாலிமெதில் மெதாக்ரிலேட் (பி.எம்.எம்.ஏ) மிகவும் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஆதரவு அடுக்கு) முதல் தேர்வாக உள்ளது 13,30,34,38,40,41,42. நீங்கள் மற்றும் பலர். என்ஜிஎஃப் பரிமாற்றத்திற்கு (மாதிரி அளவு சுமார் 4 செ.மீ 2) 25,43 க்கு பாலிமர் பயன்படுத்தப்படவில்லை என்று குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது, ஆனால் மாதிரி நிலைத்தன்மை மற்றும்/அல்லது பரிமாற்றத்தின் போது கையாளுதல் குறித்து விவரங்கள் எதுவும் வழங்கப்படவில்லை; பாலிமர்களைப் பயன்படுத்தும் ஈரமான வேதியியல் செயல்முறைகள் பல படிகளைக் கொண்டிருக்கின்றன, இதில் பயன்பாடு மற்றும் பின்னர் ஒரு தியாக பாலிமர் லேயரை அகற்றுதல் 30,38,40,41,42. இந்த செயல்முறைக்கு தீமைகள் உள்ளன: எடுத்துக்காட்டாக, பாலிமர் எச்சங்கள் வளர்ந்த பிலிம் 38 இன் பண்புகளை மாற்றலாம். கூடுதல் செயலாக்கம் மீதமுள்ள பாலிமரை அகற்றும், ஆனால் இந்த கூடுதல் படிகள் திரைப்பட உற்பத்தியின் செலவு மற்றும் நேரத்தை 38,40 அதிகரிக்கும். சி.வி.டி வளர்ச்சியின் போது, ​​கிராபெனின் ஒரு அடுக்கு வினையூக்கி படலத்தின் முன் பக்கத்தில் மட்டுமல்ல (நீராவி ஓட்டத்தை எதிர்கொள்ளும் பக்கம்) டெபாசிட் செய்யப்படுகிறது, ஆனால் அதன் பின்புறத்திலும். இருப்பினும், பிந்தையது ஒரு கழிவு உற்பத்தியாகக் கருதப்படுகிறது மற்றும் மென்மையான பிளாஸ்மா 38,41 மூலம் விரைவாக அகற்றப்படலாம். இந்த படத்தை மறுசுழற்சி செய்வது முகம் கார்பன் படத்தை விட குறைந்த தரம் வாய்ந்ததாக இருந்தாலும், விளைச்சலை அதிகரிக்க உதவும்.
சி.வி.டி எழுதிய பாலிகிரிஸ்டலின் நிக்கல் படலத்தில் உயர் கட்டமைப்பு தரத்துடன் என்.ஜி.எஃப் இன் செதில்-அளவிலான பிஃபேசியல் வளர்ச்சியைத் தயாரிப்பதை இங்கே தெரிவிக்கிறோம். படலத்தின் முன் மற்றும் பின் மேற்பரப்பின் கடினத்தன்மை NGF இன் உருவவியல் மற்றும் கட்டமைப்பை எவ்வாறு பாதிக்கிறது என்பதை இது மதிப்பிடப்பட்டது. நிக்கல் படலத்தின் இருபுறமும் மல்டிஃபங்க்ஸ்னல் அடி மூலக்கூறுகளில் என்ஜிஎஃப் செலவு குறைந்த மற்றும் சுற்றுச்சூழல் நட்பு பாலிமர் இல்லாத பரிமாற்றத்தையும் நாங்கள் நிரூபிக்கிறோம், மேலும் முன் மற்றும் பின் படங்கள் பல்வேறு பயன்பாடுகளுக்கு எவ்வாறு பொருத்தமானவை என்பதைக் காட்டுகிறோம்.
அடுக்கப்பட்ட கிராபெனின் அடுக்குகளின் எண்ணிக்கையைப் பொறுத்து பின்வரும் பிரிவுகள் வெவ்வேறு கிராஃபைட் பட தடிமன் பற்றி விவாதிக்கின்றன: (i) ஒற்றை அடுக்கு கிராபெனின் (எஸ்.எல்.ஜி, 1 அடுக்கு), (ii) சில அடுக்கு கிராபெனின் (எஃப்.எல்.ஜி, <10 அடுக்குகள்), (III) மல்டிலேயர் கிராபெனின் (எம்.எல்.ஜி, 10-30 லேயர்கள்) மற்றும் (iv) என்ஜிஎஃப் (~ 300 லேயர்கள்). பிந்தையது மிகவும் பொதுவான தடிமன் ஒரு பகுதியின் சதவீதமாக வெளிப்படுத்தப்படுகிறது (100 µm2 க்கு சுமார் 97% பரப்பளவு) 30. அதனால்தான் முழு படமும் வெறுமனே என்ஜிஎஃப் என்று அழைக்கப்படுகிறது.
கிராபெனின் மற்றும் கிராஃபைட் படங்களின் தொகுப்புக்கு பயன்படுத்தப்படும் பாலிகிரிஸ்டலின் நிக்கல் படலம் அவற்றின் உற்பத்தி மற்றும் அடுத்தடுத்த செயலாக்கத்தின் விளைவாக வெவ்வேறு அமைப்புகளைக் கொண்டுள்ளது. NGF30 இன் வளர்ச்சி செயல்முறையை மேம்படுத்த ஒரு ஆய்வை நாங்கள் சமீபத்தில் அறிவித்தோம். வளர்ச்சியின் போது வருடாந்திர நேரம் மற்றும் அறை அழுத்தம் போன்ற செயல்முறை அளவுருக்கள் சீரான தடிமன் என்ஜிஎஃப்ஸைப் பெறுவதில் முக்கிய பங்கு வகிக்கின்றன என்பதை நாங்கள் காட்டுகிறோம். இங்கே, நிக்கல் படலத்தின் (படம் 1 ஏ) மெருகூட்டப்பட்ட முன் (எஃப்எஸ்) மற்றும் திட்டமிடப்படாத பின்புறம் (பிஎஸ்) மேற்பரப்புகளில் என்ஜிஎஃப் வளர்ச்சியை மேலும் ஆராய்ந்தோம். அட்டவணை 1 இல் பட்டியலிடப்பட்ட மூன்று வகையான மாதிரிகள் எஃப்எஸ் மற்றும் பிஎஸ் ஆய்வு செய்யப்பட்டன. காட்சி பரிசோதனையின் போது, ​​நிக்கல் படலத்தின் (என்ஏஜி) இருபுறமும் என்ஜிஎஃப் இன் சீரான வளர்ச்சியைக் காணலாம், மொத்த நி அடி மூலக்கூறின் வண்ண மாற்றத்தால் ஒரு சிறப்பியல்பு உலோக வெள்ளி சாம்பல் நிறத்தில் இருந்து மேட் சாம்பல் நிறத்திற்கு (படம் 1 ஏ); நுண்ணிய அளவீடுகள் உறுதிப்படுத்தப்பட்டன (படம் 1 பி, சி). பிரகாசமான பிராந்தியத்தில் காணப்பட்ட மற்றும் படம் 1 பி இல் சிவப்பு, நீலம் மற்றும் ஆரஞ்சு அம்புகளால் சுட்டிக்காட்டப்பட்ட FS-NGF இன் ஒரு பொதுவான ராமன் ஸ்பெக்ட்ரம் படம் 1c இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. கிராஃபைட் ஜி (1683 செ.மீ - 1) மற்றும் 2 டி (2696 செ.மீ - 1) ஆகியவற்றின் சிறப்பியல்பு ராமன் சிகரங்கள் அதிக படிக என்ஜிஎஃப் (படம் 1 சி, அட்டவணை எஸ்ஐ 1) இன் வளர்ச்சியை உறுதிப்படுத்துகின்றன. படம் முழுவதும், தீவிர விகிதம் (I2D/IG) ~ 0.3 உடன் ராமன் ஸ்பெக்ட்ராவின் ஆதிக்கம் காணப்பட்டது, அதே நேரத்தில் I2D/IG = 0.8 உடன் ராமன் ஸ்பெக்ட்ரா அரிதாகவே காணப்பட்டது. முழு படத்திலும் குறைபாடுள்ள சிகரங்கள் (டி = 1350 செ.மீ -1) இல்லாதது என்ஜிஎஃப் வளர்ச்சியின் உயர் தரத்தைக் குறிக்கிறது. இதேபோன்ற ராமன் முடிவுகள் BS-NGF மாதிரியில் பெறப்பட்டன (படம் SI1 A மற்றும் B, அட்டவணை SI1).
NIAG FS- மற்றும் BS-NGF இன் ஒப்பீடு: (அ) ஒரு பொதுவான NGF (NIAG) மாதிரியின் புகைப்படம், என்ஜிஎஃப் வளர்ச்சியை வேஃபர் அளவில் (55 செ.மீ 2) மற்றும் அதன் விளைவாக வரும் பிஎஸ்- மற்றும் எஃப்எஸ்-என்ஐ படலம் மாதிரிகள், (பி) எஃப்எஸ்-என்ஜிஎஃப் படங்கள்/ நி-இன்-டீய்ட் பேல்ட், (சி) வெவ்வேறு நிலை, (சி) வெவ்வேறு நிலை FS -NGF/NI, (E, G) SEM படங்களில் உள்ள சிறப்புகள் வெவ்வேறு உருப்பெருக்கங்களில் bs -ngf/ni ஐ அமைக்கின்றன. நீல அம்பு எஃப்.எல்.ஜி பகுதியைக் குறிக்கிறது, ஆரஞ்சு அம்பு எம்.எல்.ஜி பகுதியைக் குறிக்கிறது (எஃப்.எல்.ஜி பகுதிக்கு அருகில்), சிவப்பு அம்பு என்ஜிஎஃப் பகுதியைக் குறிக்கிறது, மற்றும் மெஜந்தா அம்பு மடிப்பைக் குறிக்கிறது.
வளர்ச்சி ஆரம்ப அடி மூலக்கூறின் தடிமன், படிக அளவு, நோக்குநிலை மற்றும் தானிய எல்லைகள் ஆகியவற்றைப் பொறுத்தது என்பதால், பெரிய பகுதிகளில் என்ஜிஎஃப் தடிமன் நியாயமான கட்டுப்பாட்டை அடைவது ஒரு சவாலாக உள்ளது 20,34,44. இந்த ஆய்வு நாங்கள் முன்பு வெளியிட்ட உள்ளடக்கத்தைப் பயன்படுத்தியது 30. இந்த செயல்முறை 100 µm230 க்கு 0.1 முதல் 3% வரை பிரகாசமான பகுதியை உருவாக்குகிறது. பின்வரும் பிரிவுகளில், இரண்டு வகையான பகுதிகளுக்கும் முடிவுகளை நாங்கள் முன்வைக்கிறோம். உயர் உருப்பெருக்கம் SEM படங்கள் இருபுறமும் பல பிரகாசமான மாறுபட்ட பகுதிகளின் இருப்பைக் காட்டுகின்றன (படம் 1 எஃப், ஜி), இது எஃப்.எல்.ஜி மற்றும் எம்.எல்.ஜி பகுதிகள் 30,45 இருப்பதைக் குறிக்கிறது. ராமன் சிதறல் (படம் 1 சி) மற்றும் TEM முடிவுகள் (பின்னர் “FS-NGF: கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகள்” என்ற பிரிவில் விவாதிக்கப்பட்டது) இது உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. FS- மற்றும் BS-NGF/NI மாதிரிகளில் (NI இல் வளர்க்கப்படும் முன் மற்றும் பின் NGF) காணப்பட்ட FLG மற்றும் MLG பகுதிகள் 22,30,45 க்கு முந்தைய காலத்தில் உருவான பெரிய NI (111) தானியங்களில் வளர்ந்திருக்கலாம். இருபுறமும் மடிப்பு காணப்பட்டது (படம் 1 பி, ஊதா அம்புகளால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது). கிராஃபைட் மற்றும் நிக்கல் அடி மூலக்கூறு 30,38 க்கு இடையிலான வெப்ப விரிவாக்கத்தின் குணகத்தின் பெரிய வேறுபாடு காரணமாக இந்த மடிப்புகள் பெரும்பாலும் சி.வி.டி-வளர்ந்த கிராபெனின் மற்றும் கிராஃபைட் படங்களில் காணப்படுகின்றன.
BS-NGF மாதிரியை விட FS-NGF மாதிரி முகஸ்துதி என்பதை AFM படம் உறுதிப்படுத்தியது (படம் SI1) (படம் SI2). ROOD சராசரி சதுரம் (RMS) FS-NGF/NI (படம் SI2C) மற்றும் BS-NGF/NI (படம் SI2D) ஆகியவற்றின் மதிப்புகள் முறையே 82 மற்றும் 200 nm ஆகும் (20 × 20 μM2 பரப்பளவில் அளவிடப்படுகிறது). பெறப்பட்ட நிலையில் (படம் SI3) நிக்கல் (NIAR) படலத்தின் மேற்பரப்பு பகுப்பாய்வின் அடிப்படையில் அதிக கடினத்தன்மையைப் புரிந்து கொள்ள முடியும். எஃப்எஸ் மற்றும் பிஎஸ்-நியார் ஆகியவற்றின் எஸ்இஎம் படங்கள் புள்ளிவிவரங்கள் எஸ்ஐ 3 ஏ-டி இல் காட்டப்பட்டுள்ளன, இது வெவ்வேறு மேற்பரப்பு உருவங்களை நிரூபிக்கிறது: மெருகூட்டப்பட்ட எஃப்எஸ்-நி படலம் நானோ மற்றும் மைக்ரான் அளவிலான கோளத் துகள்களைக் கொண்டுள்ளது, அதே நேரத்தில் திட்டமிடப்படாத பிஎஸ்-நி படலம் ஒரு உற்பத்தி ஏணியை வெளிப்படுத்துகிறது. அதிக வலிமை கொண்ட துகள்களாக. மற்றும் சரிவு. வருடாந்திர நிக்கல் ஃபாயில் (என்ஐஏ) இன் குறைந்த மற்றும் உயர் தெளிவுத்திறன் படங்கள் படம் Si3e -h இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. இந்த புள்ளிவிவரங்களில், நிக்கல் படலத்தின் இருபுறமும் பல மைக்ரான் அளவிலான நிக்கல் துகள்கள் இருப்பதை நாம் அவதானிக்கலாம் (படம் Si3E-H). பெரிய தானியங்களில் ஒரு நி (111) மேற்பரப்பு நோக்குநிலை இருக்கலாம், முன்னர் அறிவிக்கப்பட்ட 30,46. FS-NAC மற்றும் BS-NATIO க்கு இடையில் நிக்கல் படலம் உருவ அமைப்பில் குறிப்பிடத்தக்க வேறுபாடுகள் உள்ளன. BS-NGF/NI இன் அதிக கடினத்தன்மை BS- NIAR இன் திட்டமிடப்படாத மேற்பரப்பு காரணமாகும், இதன் மேற்பரப்பு வருடாந்திரத்திற்குப் பிறகும் கணிசமாக தோராயமாக உள்ளது (படம் SI3). வளர்ச்சி செயல்முறைக்கு முன் இந்த வகை மேற்பரப்பு தன்மை கிராபெனின் மற்றும் கிராஃபைட் படங்களின் கடினத்தன்மையைக் கட்டுப்படுத்த அனுமதிக்கிறது. கிராபெனின் வளர்ச்சியின் போது அசல் அடி மூலக்கூறு சில தானிய மறுசீரமைப்பிற்கு உட்பட்டது என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும், இது தானிய அளவைக் குறைத்து, வருடாந்திர படலம் மற்றும் வினையூக்கி பிலிம் 22 உடன் ஒப்பிடும்போது அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையை ஓரளவு அதிகரித்தது.
அடி மூலக்கூறு மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை, வருடாந்திர நேரம் (தானிய அளவு) 30,47 மற்றும் வெளியீட்டு கட்டுப்பாடு 43 ஆகியவை பிராந்திய என்ஜிஎஃப் தடிமன் சீரான தன்மையை µm2 மற்றும்/அல்லது என்எம் 2 அளவிற்கு (அதாவது, ஒரு சில நானோமீட்டர்களின் தடிமன் மாறுபாடுகள்) குறைக்க உதவும். அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையைக் கட்டுப்படுத்த, இதன் விளைவாக வரும் நிக்கல் படலத்தின் மின்னாற்பகுப்பு மெருகூட்டல் போன்ற முறைகள் 48 ஆக கருதப்படலாம். பெரிய நி (111) தானியங்களை உருவாக்குவதைத் தவிர்ப்பதற்காக முன்கூட்டியே சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட நிக்கல் படலம் குறைந்த வெப்பநிலையில் (<900 ° C) 46 மற்றும் நேரம் (<5 நிமிடம்) ஆகியவற்றில் (இது FLG வளர்ச்சிக்கு நன்மை பயக்கும்) அனீல் செய்யலாம்.
எஸ்.எல்.ஜி மற்றும் எஃப்.எல்.ஜி கிராபெனின் அமிலங்கள் மற்றும் நீரின் மேற்பரப்பு பதற்றத்தைத் தாங்க முடியவில்லை, ஈரமான வேதியியல் பரிமாற்ற செயல்முறைகளின் போது இயந்திர ஆதரவு அடுக்குகள் தேவைப்படுகின்றன 22,34,38. பாலிமர்-ஆதரவு ஒற்றை-அடுக்கு கிராபெனின் 38 இன் ஈரமான வேதியியல் பரிமாற்றத்திற்கு மாறாக, படம் 2A இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, வளர்ந்த NGF இன் இருபுறமும் பாலிமர் ஆதரவு இல்லாமல் மாற்றப்படலாம் என்பதைக் கண்டறிந்தோம் (மேலும் விவரங்களுக்கு படம் SI4A ஐப் பார்க்கவும்). கொடுக்கப்பட்ட அடி மூலக்கூறுக்கு NGF ஐ மாற்றுவது NI30.49 படத்தின் அடிப்படை பொறிப்புடன் தொடங்குகிறது. வளர்ந்த என்ஜிஎஃப்/என்ஐ/என்ஜிஎஃப் மாதிரிகள் 70% எச்.என்.ஓ 3 இன் 15 எம்.எல். என்ஐ படலம் முற்றிலுமாக கரைந்த பிறகு, என்ஜிஎஃப்/என்ஐ/என்ஜிஎஃப் மாதிரியைப் போலவே எஃப்எஸ்-என்ஜிஎஃப் தட்டையாகவும், திரவத்தின் மேற்பரப்பில் மிதக்கிறது, அதே நேரத்தில் பிஎஸ்-என்ஜிஎஃப் தண்ணீரில் மூழ்கியுள்ளது (படம் 2 ஏ, பி). தனிமைப்படுத்தப்பட்ட என்ஜிஎஃப் பின்னர் புதிய டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட நீரைக் கொண்ட ஒரு பீக்கரிலிருந்து மற்றொரு பீக்கருக்கு மாற்றப்பட்டு, தனிமைப்படுத்தப்பட்ட என்ஜிஎஃப் நன்கு கழுவப்பட்டு, குழிவான கண்ணாடி டிஷ் வழியாக நான்கு முதல் ஆறு முறை மீண்டும் மீண்டும் செய்யப்பட்டது. இறுதியாக, FS-NGF மற்றும் BS-NGF ஆகியவை விரும்பிய அடி மூலக்கூறில் வைக்கப்பட்டன (படம் 2 சி).
நிக்கல் படலத்தில் வளர்க்கப்படும் என்ஜிஎஃப்-க்கான பாலிமர் இல்லாத ஈரமான வேதியியல் பரிமாற்ற செயல்முறை: (அ) செயல்முறை ஓட்ட வரைபடம் (மேலும் விவரங்களுக்கு படம் SI4 ஐப் பார்க்கவும்), (ஆ) நி எட்சிங் (2 மாதிரிகள்) க்குப் பிறகு பிரிக்கப்பட்ட என்ஜிஎஃப் டிஜிட்டல் புகைப்படம் பேனல் டி (இரண்டு பகுதிகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது), தங்க பூசப்பட்ட சி காகிதம் மற்றும் நாஃபியன் (நெகிழ்வான வெளிப்படையான அடி மூலக்கூறு, சிவப்பு மூலைகளால் குறிக்கப்பட்ட விளிம்புகள்) என மாற்றப்படுகிறது.
ஈரமான வேதியியல் பரிமாற்ற முறைகளைப் பயன்படுத்தி நிகழ்த்தப்படும் எஸ்.எல்.ஜி பரிமாற்றம் மொத்த செயலாக்க நேரம் 20-24 மணிநேரம் 38 தேவைப்படுகிறது என்பதை நினைவில் கொள்க. பாலிமர் இல்லாத பரிமாற்ற நுட்பம் இங்கே நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது (படம் SI4A), ஒட்டுமொத்த NGF பரிமாற்ற செயலாக்க நேரம் கணிசமாகக் குறைக்கப்படுகிறது (தோராயமாக 15 மணிநேரம்). செயல்முறை பின்வருமாறு: (படி 1) ஒரு பொறிப்பு தீர்வைத் தயாரித்து, அதில் மாதிரியை அதில் (~ 10 நிமிடங்கள்) வைக்கவும், பின்னர் நி பொறிக்க (~ 7200 நிமிடங்கள்) ஒரே இரவில் காத்திருங்கள், (படி 2) டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட தண்ணீருடன் துவைக்கவும் (படி - 3). டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட தண்ணீரில் சேமிக்கவும் அல்லது இலக்கு அடி மூலக்கூறுக்கு (20 நிமிடம்) மாற்றவும். என்ஜிஎஃப் மற்றும் மொத்த மேட்ரிக்ஸுக்கு இடையில் சிக்கிய நீர் தந்துகி செயலால் அகற்றப்படுகிறது (வெடிக்கும் காகிதத்தைப் பயன்படுத்தி) 38, பின்னர் மீதமுள்ள நீர் துளிகள் இயற்கையான உலர்த்துவதன் மூலம் (தோராயமாக 30 நிமிடம்) அகற்றப்படுகின்றன, இறுதியாக மாதிரி 10 நிமிடம் உலர்த்தப்படுகிறது. 50-90 ° C (60 நிமிடம்) 38 இல் ஒரு வெற்றிட அடுப்பில் (10–1 mbar) நிமிடம்.
கிராஃபைட் மிகவும் அதிக வெப்பநிலையில் (≥ 200 ° C) 50,51,52 இல் நீர் மற்றும் காற்று இருப்பதைத் தாங்கும் என்று அறியப்படுகிறது. அறை வெப்பநிலையில் டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட நீரில் சேமித்து வைத்த பிறகு ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, எஸ்இஎம் மற்றும் எக்ஸ்ஆர்டி ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி மாதிரிகளை சோதித்தோம், சில நாட்கள் முதல் ஒரு வருடம் வரை எங்கும் சீல் செய்யப்பட்ட பாட்டில்களில் (படம் SI4). குறிப்பிடத்தக்க சீரழிவு இல்லை. படம் 2 சி டீயோனைஸ் செய்யப்பட்ட நீரில் இலவசமாக நிற்கும் FS-NGF மற்றும் BS-NGF ஐக் காட்டுகிறது. படம் 2 சி தொடக்கத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, அவற்றை ஒரு SIO2 (300 nm)/SI அடி மூலக்கூறில் கைப்பற்றினோம். கூடுதலாக, படம் 2 டி, ஈ, தொடர்ச்சியான என்ஜிஎஃப் பாலிமர்கள் (நெக்ஸோல்வ் மற்றும் நாஃபியனில் இருந்து தெர்மபரைட் பாலிமைடு) மற்றும் தங்கம் பூசப்பட்ட கார்பன் பேப்பர் போன்ற பல்வேறு அடி மூலக்கூறுகளுக்கு மாற்றப்படலாம். மிதக்கும் FS-NGF இலக்கு அடி மூலக்கூறில் எளிதாக வைக்கப்பட்டது (படம் 2 சி, டி). இருப்பினும், 3 செ.மீ 2 ஐ விட பெரிய பி.எஸ்-என்.என்.ஜி மாதிரிகள் தண்ணீரில் முழுமையாக மூழ்கும்போது கையாள கடினமாக இருந்தன. வழக்கமாக, அவை தண்ணீரில் உருட்டத் தொடங்கும் போது, ​​கவனக்குறைவான கையாளுதல் காரணமாக அவை சில நேரங்களில் இரண்டு அல்லது மூன்று பகுதிகளாக உடைகின்றன (படம் 2 இ). ஒட்டுமொத்தமாக, முறையே 6 மற்றும் 3 செ.மீ. மீதமுள்ள பெரிய அல்லது சிறிய துண்டுகள் விரும்பிய அடி மூலக்கூறில் (m 1 மிமீ 2, படம் எஸ்ஐ 4 பி, “எஃப்எஸ்-என்ஜிஎஃப்: கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகள் (விவாதிக்கப்பட்டவை)“ கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகள் ”என்பதன் கீழ் மாற்றப்பட்ட மாதிரியைப் போல மாற்றப்பட்ட மாதிரியைக் காண்க (படம் எஸ்ஐ 4 பி) அல்லது இந்த கட்டமைப்பின் அடிப்படையில் (படம் சை 4). 98-99% (பரிமாற்றத்திற்கான வளர்ச்சிக்குப் பிறகு).
பாலிமர் இல்லாமல் பரிமாற்ற மாதிரிகள் விரிவாக பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. ஆப்டிகல் மைக்ரோஸ்கோபி (ஓஎம்) மற்றும் எஸ்இஎம் படங்களைப் பயன்படுத்தி (படம். விரிசல், துளைகள் அல்லது வெட்டப்படாத பகுதிகள் போன்ற புலப்படும் கட்டமைப்பு சேதம். வளர்ந்து வரும் என்ஜிஎஃப் (படம் 3 பி, டி, ஊதா அம்புகளால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது) ஆகியவற்றின் மடிப்புகள் பரிமாற்றத்திற்குப் பிறகு அப்படியே இருந்தன. FS- மற்றும் BS-NGF கள் இரண்டும் FLG பகுதிகளால் ஆனவை (படம் 3 இல் நீல அம்புகளால் குறிக்கப்பட்ட பிரகாசமான பகுதிகள்). ஆச்சரியப்படும் விதமாக, அல்ட்ராதின் கிராஃபைட் படங்களின் பாலிமர் பரிமாற்றத்தின் போது பொதுவாகக் காணப்பட்ட சில சேதமடைந்த பகுதிகளுக்கு மாறாக, என்ஜிஎஃப் உடன் இணைக்கும் பல மைக்ரான் அளவிலான எஃப்எல்ஜி மற்றும் எம்.எல்.ஜி பகுதிகள் (படம் 3D இல் நீல அம்புகளால் குறிக்கப்பட்டன) விரிசல் அல்லது இடைவெளிகள் இல்லாமல் மாற்றப்பட்டன (படம் 3D). 3). . பின்னர் விவாதிக்கப்பட்டபடி (“FS-NGF: கட்டமைப்பு மற்றும் பண்புகள்”), LACE- கார்பன் செப்பு கட்டங்களுக்கு மாற்றப்பட்ட NGF இன் TEM மற்றும் SEM படங்களைப் பயன்படுத்தி இயந்திர ஒருமைப்பாடு மேலும் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. மாற்றப்பட்ட BS-NGF/SIO2/Si முறையே 140 nm மற்றும் 17 nm இன் RMS மதிப்புகளுடன் FS-NGF/SIO2/Si ஐ விட கடுமையானது, படம் Si6a மற்றும் B (20 × 20 μm2) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி. NGF இன் RMS மதிப்பு SIO2/SI அடி மூலக்கூறில் (RMS <2 nm) மாற்றப்பட்ட NI (படம் SI2) இல் வளர்க்கப்படும் NGF ஐ விட கணிசமாக குறைவாக (சுமார் 3 மடங்கு) உள்ளது, இது கூடுதல் கடினத்தன்மை NI மேற்பரப்புடன் ஒத்திருக்கலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது. கூடுதலாக, FS- மற்றும் BS-NGF/SIO2/SI மாதிரிகளின் விளிம்புகளில் நிகழ்த்தப்பட்ட AFM படங்கள் முறையே 100 மற்றும் 80 nm இன் NGF தடிமன் காட்டின (படம் SI7). பி.எஸ்-என்.ஜி.எஃப் இன் சிறிய தடிமன் மேற்பரப்பு முன்னோடி வாயுவுக்கு நேரடியாக வெளிப்படுத்தப்படாததன் விளைவாக இருக்கலாம்.
SIO2/Si Wafer இல் பாலிமர் இல்லாமல் NGF (NIAG) மாற்றப்பட்டது (படம் 2C ஐப் பார்க்கவும்): (A, B) மாற்றப்பட்ட FS-NGF இன் SEM படங்கள்: குறைந்த மற்றும் உயர் உருப்பெருக்கம் (பேனலில் உள்ள ஆரஞ்சு சதுரத்திற்கு தொடர்புடையது). வழக்கமான பகுதிகள்) - அ). . (E, F) மாற்றப்பட்ட FS- மற்றும் BS-NGFS இன் AFM படங்கள். நீல அம்பு எஃப்.எல்.ஜி பகுதியைக் குறிக்கிறது - பிரகாசமான மாறுபாடு, சியான் அம்பு - கருப்பு எம்.எல்.ஜி மாறுபாடு, சிவப்பு அம்பு - கருப்பு மாறுபாடு என்ஜிஎஃப் பகுதியைக் குறிக்கிறது, மெஜந்தா அம்பு மடிப்பைக் குறிக்கிறது.
வளர்ந்த மற்றும் மாற்றப்பட்ட FS- மற்றும் BS-NGF களின் வேதியியல் கலவை எக்ஸ்ரே ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (எக்ஸ்பிஎஸ்) (படம் 4) மூலம் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டது. வளர்ந்த FS- மற்றும் BS-NGFS (NIAG) இன் NI அடி மூலக்கூறுக்கு (850 EV) தொடர்புடைய அளவிடப்பட்ட நிறமாலையில் (படம் 4 ஏ, பி) ஒரு பலவீனமான உச்சம் காணப்பட்டது. மாற்றப்பட்ட FS- மற்றும் BS-NGF/SIO2/Si (படம் 4C; BS-NGF/SIO2/Si க்கு ஒத்த முடிவுகள் காட்டப்படவில்லை) அளவிடப்பட்ட நிறமாலை எதுவும் இல்லை), பரிமாற்றத்திற்குப் பிறகு எஞ்சியிருக்கும் NI மாசுபாடு இல்லை என்பதைக் குறிக்கிறது. புள்ளிவிவரங்கள் 4D-F FS-NGF/SIO2/Si இன் C 1 S, O 1 S மற்றும் SI 2P ஆற்றல் நிலைகளின் உயர்-தெளிவுத்திறன் நிறமாலை காட்டுகிறது. கிராஃபைட்டின் சி 1 கள் பிணைப்பு ஆற்றல் 284.4 EV53.54 ஆகும். படம் 4D54 இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கிராஃபைட் சிகரங்களின் நேரியல் வடிவம் பொதுவாக சமச்சீரற்றதாகக் கருதப்படுகிறது. உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட கோர்-லெவல் சி 1 எஸ் ஸ்பெக்ட்ரம் (படம் 4 டி) தூய பரிமாற்றத்தையும் உறுதிப்படுத்தியது (அதாவது, பாலிமர் எச்சங்கள் இல்லை), இது முந்தைய ஆய்வுகள் 38 உடன் ஒத்துப்போகிறது. புதிதாக வளர்ந்த மாதிரியின் (NIAG) சி 1 எஸ் ஸ்பெக்ட்ராவின் வரி அகலம் மற்றும் பரிமாற்றத்திற்குப் பிறகு முறையே 0.55 மற்றும் 0.62 ஈ.வி. இந்த மதிப்புகள் SLG (SIO2 அடி மூலக்கூறில் SLG க்கு 0.49 EV) விட அதிகமாக உள்ளன. எவ்வாறாயினும், இந்த மதிப்புகள் மிகவும் நோக்குநிலை கொண்ட பைரோலிடிக் கிராபெனின் மாதிரிகள் (~ 0.75 ஈ.வி) 53,54,55 க்கான முன்னர் அறிவிக்கப்பட்ட வரிவிடங்களை விட சிறியவை, இது தற்போதைய பொருளில் குறைபாடுள்ள கார்பன் தளங்கள் இல்லாததைக் குறிக்கிறது. சி 1 கள் மற்றும் ஓ 1 எஸ் தரை மட்ட நிறமாலை தோள்கள் இல்லாதது, உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட உச்ச டிகான்வல்யூஷன் 54 இன் தேவையை நீக்குகிறது. 291.1 ஈ.வி.யைச் சுற்றி π → π* செயற்கைக்கோள் உச்சம் உள்ளது, இது பெரும்பாலும் கிராஃபைட் மாதிரிகளில் காணப்படுகிறது. SI 2P மற்றும் O 1 S கோர் நிலை நிறமாலையில் உள்ள 103 EV மற்றும் 532.5 EV சமிக்ஞைகள் முறையே SIO2 56 அடி மூலக்கூறுக்கு காரணம். எக்ஸ்பிஎஸ் என்பது ஒரு மேற்பரப்பு-உணர்திறன் நுட்பமாகும், எனவே முறையே என்ஜிஎஃப் பரிமாற்றத்திற்கு முன்னும் பின்னும் கண்டறியப்பட்ட என்ஐ மற்றும் எஸ்ஐஓ 2 உடன் தொடர்புடைய சமிக்ஞைகள் முறையே எஃப்எல்ஜி பகுதியிலிருந்து உருவாகின்றன என்று கருதப்படுகிறது. மாற்றப்பட்ட பிஎஸ்-என்ஜிஎஃப் மாதிரிகளுக்கும் இதே போன்ற முடிவுகள் காணப்பட்டன (காட்டப்படவில்லை).
NIAG எக்ஸ்பிஎஸ் முடிவுகள்: (ஏசி) வளர்ந்த எஃப்எஸ்-என்ஜிஎஃப்/என்ஐ, பிஎஸ்-என்ஜிஎஃப்/என்ஐ மற்றும் மாற்றப்பட்ட எஃப்எஸ்-என்ஜிஎஃப்/எஸ்ஐஓ 2/எஸ்ஐ ஆகியவற்றின் வெவ்வேறு அடிப்படை அணு கலவைகளின் கணக்கெடுப்பு நிறமாலை முறையே. .
மாற்றப்பட்ட என்ஜிஎஃப் படிகங்களின் ஒட்டுமொத்த தரம் எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் (எக்ஸ்ஆர்டி) ஐப் பயன்படுத்தி மதிப்பிடப்பட்டது. மாற்றப்பட்ட FS- மற்றும் BS-NGF/SIO2/Si இன் வழக்கமான எக்ஸ்ஆர்டி வடிவங்கள் (படம் SI8) கிராஃபைட்டுக்கு ஒத்த 26.6 ° மற்றும் 54.7 ° இல் மாறுபாடு சிகரங்கள் (0 0 0 2) மற்றும் (0 0 0 4) இருப்பதைக் காட்டுகின்றன. . இது NGF இன் உயர் படிக தரத்தை உறுதிப்படுத்துகிறது மற்றும் d = 0.335 nm இன் இன்டர்லேயர் தூரத்திற்கு ஒத்திருக்கிறது, இது பரிமாற்ற படிக்குப் பிறகு பராமரிக்கப்படுகிறது. டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் உச்சத்தின் (0 0 0 2) தீவிரம் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் உச்சத்தை விட (0 0 0 4) சுமார் 30 மடங்கு ஆகும், இது என்ஜிஎஃப் படிக விமானம் மாதிரி மேற்பரப்புடன் நன்கு சீரமைக்கப்பட்டிருப்பதைக் குறிக்கிறது.
SEM, ராமன் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி, எக்ஸ்பிஎஸ் மற்றும் எக்ஸ்ஆர்டி ஆகியவற்றின் முடிவுகளின்படி, பிஎஸ்-என்ஜிஎஃப்/என்ஐயின் தரம் எஃப்எஸ்-என்ஜிஎஃப்/என்ஐ போலவே இருப்பதைக் கண்டறிந்தது, இருப்பினும் அதன் ஆர்எம்எஸ் கடினத்தன்மை சற்று அதிகமாக இருந்தது (புள்ளிவிவரங்கள் எஸ்ஐ 2, எஸ்ஐ 5) மற்றும் எஸ்ஐ 7).
200 என்எம் தடிமன் வரை பாலிமர் ஆதரவு அடுக்குகளைக் கொண்ட எஸ்.எல்.ஜி கள் தண்ணீரில் மிதக்கக்கூடும். இந்த அமைப்பு பொதுவாக பாலிமர் உதவியுடன் ஈரமான வேதியியல் பரிமாற்ற செயல்முறைகளில் 22,38 பயன்படுத்தப்படுகிறது. கிராபெனின் மற்றும் கிராஃபைட் ஹைட்ரோபோபிக் (ஈரமான கோணம் 80-90 °) 57. கிராபெனின் மற்றும் எஃப்.எல்.ஜி இரண்டின் சாத்தியமான ஆற்றல் மேற்பரப்புகள் மிகவும் தட்டையானவை என்று தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது, மேற்பரப்பு 58 இல் நீரின் பக்கவாட்டு இயக்கத்திற்கு குறைந்த சாத்தியமான ஆற்றல் (k 1 கி.ஜே/மோல்). இருப்பினும், கிராபெனுடன் நீரின் கணக்கிடப்பட்ட தொடர்பு ஆற்றல்கள் மற்றும் கிராபெனின் மூன்று அடுக்குகள் முறையே - 13 மற்றும் - 15 கி.ஜே/மோல், முறையே 58 ஆகும், இது கிராபெனுடன் ஒப்பிடும்போது என்ஜிஎஃப் (சுமார் 300 அடுக்குகள்) உடன் நீரின் தொடர்பு குறைவாக இருப்பதைக் குறிக்கிறது. ஃப்ரீஸ்டாண்டிங் என்ஜிஎஃப் நீரின் மேற்பரப்பில் தட்டையாக இருப்பதற்கு இதுவும் ஒரு காரணமாக இருக்கலாம், அதே நேரத்தில் கிராபெனின் (இது தண்ணீரில் மிதக்கிறது) சுருண்டு உடைந்து விடுகிறது. என்ஜிஎஃப் முழுவதுமாக தண்ணீரில் மூழ்கும்போது (முடிவுகள் கடினமான மற்றும் தட்டையான என்ஜிஎஃப் ஒரே மாதிரியானவை), அதன் விளிம்புகள் வளைக்கப்படுகின்றன (படம் SI4). முழுமையான மூழ்கியது விஷயத்தில், என்ஜிஎஃப்-நீர் தொடர்பு ஆற்றல் கிட்டத்தட்ட இரட்டிப்பாகும் (மிதக்கும் என்ஜிஎஃப் உடன் ஒப்பிடும்போது) என்றும், உயர் தொடர்பு கோணத்தை (ஹைட்ரோபோபசிட்டி) பராமரிக்க என்ஜிஎஃப் மடிப்பின் விளிம்புகள் என்றும் எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. உட்பொதிக்கப்பட்ட NGF களின் விளிம்புகளை சுருட்டுவதைத் தவிர்க்க உத்திகளை உருவாக்க முடியும் என்று நாங்கள் நம்புகிறோம். கிராஃபைட் ஃபிலிம் 59 இன் ஈரமாக்கும் எதிர்வினையை மாற்றியமைக்க கலப்பு கரைப்பான்களைப் பயன்படுத்துவது ஒரு அணுகுமுறை.
ஈரமான வேதியியல் பரிமாற்ற செயல்முறைகள் வழியாக பல்வேறு வகையான அடி மூலக்கூறுகளுக்கு எஸ்.எல்.ஜி பரிமாற்றம் முன்னர் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது. கிராபெனின்/கிராஃபைட் திரைப்படங்கள் மற்றும் அடி மூலக்கூறுகளுக்கு இடையில் பலவீனமான வான் டெர் வால்ஸ் சக்திகள் உள்ளன என்பது பொதுவாக ஏற்றுக்கொள்ளப்படுகிறது (இது SIO2/SI38,41,46,60, SIC38, AU42, SI தூண்கள் 22 மற்றும் லேசி கார்பன் பிலிம்ஸ் 30, 34 அல்லது பாலிமைடு 37 என நெகிழ்வான அடி மூலக்கூறுகள் போன்ற கடுமையான அடி மூலக்கூறுகளாக இருக்கலாம். ஒரே வகையின் தொடர்புகள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன என்று இங்கே கருதுகிறோம். இயந்திர கையாளுதலின் போது இங்கு வழங்கப்பட்ட எந்தவொரு அடி மூலக்கூறுகளுக்கும் (வெற்றிடம் மற்றும்/அல்லது வளிமண்டல நிலைமைகளின் கீழ் அல்லது சேமிப்பகத்தின் போது) (எ.கா., படம் 2, SI7 மற்றும் SI9) எந்தவொரு சேதத்தையும் அல்லது உருட்டையும் நாங்கள் கவனிக்கவில்லை. கூடுதலாக, NGF/SIO2/Si மாதிரியின் (படம் 4) முக்கிய மட்டத்தின் XPS C 1 S ஸ்பெக்ட்ரமில் ஒரு SIC உச்சத்தை நாங்கள் கவனிக்கவில்லை. இந்த முடிவுகள் என்ஜிஎஃப் மற்றும் இலக்கு அடி மூலக்கூறுக்கு இடையில் வேதியியல் பிணைப்பு இல்லை என்பதைக் குறிக்கிறது.
முந்தைய பிரிவில், “FS- மற்றும் BS-NGF இன் பாலிமர் இல்லாத பரிமாற்றம்”, நிக்கல் படலத்தின் இருபுறமும் NGF வளர்ந்து மாற்ற முடியும் என்பதை நாங்கள் நிரூபித்தோம். இந்த FS-NGF கள் மற்றும் BS-NGF கள் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையின் அடிப்படையில் ஒத்ததாக இல்லை, இது ஒவ்வொரு வகைக்கும் மிகவும் பொருத்தமான பயன்பாடுகளை ஆராயத் தூண்டியது.
FS-NGF இன் வெளிப்படைத்தன்மை மற்றும் மென்மையான மேற்பரப்பைக் கருத்தில் கொண்டு, அதன் உள்ளூர் கட்டமைப்பு, ஒளியியல் மற்றும் மின் பண்புகளை இன்னும் விரிவாகப் படித்தோம். பாலிமர் பரிமாற்றம் இல்லாமல் FS-NGF இன் கட்டமைப்பு மற்றும் கட்டமைப்பு டிரான்ஸ்மிஷன் எலக்ட்ரான் மைக்ரோஸ்கோபி (TEM) இமேஜிங் மற்றும் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட பகுதி எலக்ட்ரான் டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் (SAED) முறை பகுப்பாய்வு ஆகியவற்றால் வகைப்படுத்தப்பட்டது. தொடர்புடைய முடிவுகள் படம் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. குறைந்த உருப்பெருக்கம் பிளானர் டெம் இமேஜிங் முறையே வெவ்வேறு எலக்ட்ரான் மாறுபட்ட பண்புகள், அதாவது இருண்ட மற்றும் பிரகாசமான பகுதிகள் கொண்ட என்ஜிஎஃப் மற்றும் எஃப்எல்ஜி பகுதிகள் இருப்பதை வெளிப்படுத்தியது (படம் 5 ஏ). படம் ஒட்டுமொத்தமாக என்ஜிஎஃப் மற்றும் எஃப்எல்ஜியின் வெவ்வேறு பகுதிகளுக்கு இடையில் நல்ல இயந்திர ஒருமைப்பாடு மற்றும் ஸ்திரத்தன்மையை வெளிப்படுத்துகிறது, நல்ல ஒன்றுடன் ஒன்று மற்றும் சேதம் அல்லது கிழித்தல் இல்லை, இது SEM (படம் 3) மற்றும் உயர் உருப்பெருக்கம் TEM ஆய்வுகள் (படம் 5 சி-இ) ஆகியவற்றால் உறுதிப்படுத்தப்பட்டது. குறிப்பாக, படம் 5 டி பாலம் கட்டமைப்பை அதன் மிகப்பெரிய பகுதியில் காட்டுகிறது (படம் 5d இல் கருப்பு புள்ளியிடப்பட்ட அம்புக்குறியால் குறிக்கப்பட்ட நிலை), இது ஒரு முக்கோண வடிவத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது மற்றும் சுமார் 51 அகலத்துடன் கிராபெனின் அடுக்கைக் கொண்டுள்ளது. 0.33 ± 0.01 என்.எம் இன் இன்டர் பிளானர் இடைவெளியுடன் கூடிய கலவை மேலும் குறுகிய பகுதியில் கிராபெனின் பல அடுக்குகளாகக் குறைக்கப்படுகிறது (படம் 5 டி இல் திட கருப்பு அம்புக்குறியின் முடிவு).
கார்பன் லேசி செப்பு கட்டத்தில் பாலிமர் இல்லாத நியாக் மாதிரியின் பிளானர் டெம் படம்: (அ, பி) என்ஜிஎஃப் மற்றும் எஃப்எல்ஜி பகுதிகள் உள்ளிட்ட குறைந்த உருப்பெருக்கம் TEM படங்கள், (CE) பேனல்-ஏ மற்றும் பேனல்-பி ஆகியவற்றில் உள்ள பல்வேறு பகுதிகளின் உயர் உருப்பெருக்கம் படங்கள் ஒரே நிறத்தின் அம்புகள் எனக் குறிக்கப்பட்டுள்ளன. A மற்றும் C பேனல்களில் உள்ள பச்சை அம்புகள் பீம் சீரமைப்பின் போது சேதத்தின் வட்ட பகுதிகளைக் குறிக்கின்றன. (F -I) பேனல்கள் A முதல் C வரை, வெவ்வேறு பகுதிகளில் SAED வடிவங்கள் முறையே நீலம், சியான், ஆரஞ்சு மற்றும் சிவப்பு வட்டங்களால் குறிக்கப்படுகின்றன.
படம் 5 சி இல் உள்ள ரிப்பன் அமைப்பு கிராஃபைட் லட்டு விமானங்களின் செங்குத்து நோக்குநிலையைக் காட்டுகிறது (சிவப்பு அம்புக்குறியுடன் குறிக்கப்பட்டுள்ளது), இது அதிகப்படியான கணக்கிடப்படாத வெட்டு அழுத்தத்தால் 30,61,62 காரணமாக படத்துடன் நானோஃபோல்ட்கள் உருவாகலாம் (படம் 5 சி). உயர்-தெளிவுத்திறன் கொண்ட TEM இன் கீழ், இந்த நானோஃபோல்ட்ஸ் 30 NGF பகுதியின் மற்ற பகுதிகளை விட வேறுபட்ட படிக நோக்குநிலையை வெளிப்படுத்துகிறது; கிராஃபைட் லட்டியின் அடித்தள விமானங்கள் படத்தின் மற்ற பகுதிகளைப் போலவே கிடைமட்டமாக இல்லாமல் கிட்டத்தட்ட செங்குத்தாக நோக்குநிலை கொண்டவை (படம் 5 சி இல் இன்செட்). இதேபோல், எஃப்.எல்.ஜி பகுதி எப்போதாவது நேரியல் மற்றும் குறுகிய இசைக்குழு போன்ற மடிப்புகளை (நீல அம்புகளால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது) வெளிப்படுத்துகிறது, அவை முறையே 5 பி, 5 இ புள்ளிவிவரங்களில் குறைந்த மற்றும் நடுத்தர உருப்பெருக்கத்தில் தோன்றும். படம் 5E இல் உள்ள செருகல் FLG துறையில் (இன்டர் பிளானர் தூரம் 0.33 ± 0.01 nm) இரண்டு மற்றும் மூன்று அடுக்கு கிராபெனின் அடுக்குகள் இருப்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது, இது எங்கள் முந்தைய முடிவுகளுடன் 30 உடன் நல்ல உடன்பாட்டில் உள்ளது. கூடுதலாக, லேசி கார்பன் படங்களுடன் (சிறந்த பார்வை TEM அளவீடுகளைச் செய்த பிறகு) செப்பு கட்டங்களில் மாற்றப்படும் பாலிமர் இல்லாத என்ஜிஎஃப் இன் பதிவு செய்யப்பட்ட SEM படங்கள் படம் SI9 இல் காட்டப்பட்டுள்ளன. நன்கு இடைநீக்கம் செய்யப்பட்ட FLG பகுதி (நீல அம்புக்குறியால் குறிக்கப்பட்டுள்ளது) மற்றும் படம் Si9F இல் உடைந்த பகுதி. பாலிமர் இல்லாமல் பரிமாற்ற செயல்முறையை FLG பகுதி எதிர்க்க முடியும் என்பதை நிரூபிக்க நீல அம்பு (மாற்றப்பட்ட NGF இன் விளிம்பில்) வேண்டுமென்றே வழங்கப்படுகிறது. சுருக்கமாக, இந்த படங்கள் ஓரளவு இடைநீக்கம் செய்யப்பட்ட என்ஜிஎஃப் (எஃப்எல்ஜி பகுதி உட்பட) TEM மற்றும் SEM அளவீடுகளின் போது கடுமையான கையாளுதல் மற்றும் அதிக வெற்றிடத்தை வெளிப்படுத்திய பின்னரும் இயந்திர ஒருமைப்பாட்டை பராமரிக்கிறது என்பதை உறுதிப்படுத்துகிறது (படம் SI9).
NGF இன் சிறந்த தட்டையானது காரணமாக (படம் 5A ஐப் பார்க்கவும்), SAED கட்டமைப்பை பகுப்பாய்வு செய்ய [0001] டொமைன் அச்சில் செதில்களை நோக்குநிலைப்படுத்துவது கடினம் அல்ல. படத்தின் உள்ளூர் தடிமன் மற்றும் அதன் இருப்பிடத்தைப் பொறுத்து, எலக்ட்ரான் வேறுபாடு ஆய்வுகளுக்கு பல ஆர்வமுள்ள ஆர்வங்கள் (12 புள்ளிகள்) அடையாளம் காணப்பட்டன. புள்ளிவிவரங்கள் 5A -C இல், இந்த வழக்கமான பகுதிகள் நான்கு காட்டப்பட்டுள்ளன மற்றும் வண்ண வட்டங்களுடன் (நீலம், சியான், ஆரஞ்சு மற்றும் சிவப்பு குறியிடப்பட்டவை) குறிக்கப்பட்டுள்ளன. SAED பயன்முறைக்கு புள்ளிவிவரங்கள் 2 மற்றும் 3. புள்ளிவிவரங்கள் 5 மற்றும் 5 இல் காட்டப்பட்டுள்ள FLG பகுதியிலிருந்து 5F மற்றும் G புள்ளிவிவரங்கள் பெறப்பட்டன. முறையே 5 பி மற்றும் சி புள்ளிவிவரங்களில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி. அவை முறுக்கப்பட்ட கிராபெனின் 63 ஐப் போன்ற ஒரு அறுகோண அமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. குறிப்பாக, படம் 5 எஃப் [0001] மண்டல அச்சின் ஒரே நோக்குநிலையுடன் மூன்று மிகைப்படுத்தப்பட்ட வடிவங்களைக் காட்டுகிறது, இது 10 ° மற்றும் 20 by ஆல் சுழற்றப்படுகிறது, இது மூன்று ஜோடி (10-10) பிரதிபலிப்புகளின் கோண பொருந்தாத தன்மையால் சான்றாகும். இதேபோல், படம் 5 ஜி 20 by ஆல் சுழற்றப்பட்ட இரண்டு மிகைப்படுத்தப்பட்ட அறுகோண வடிவங்களைக் காட்டுகிறது. எஃப்.எல்.ஜி பிராந்தியத்தில் உள்ள அறுகோண வடிவங்களின் இரண்டு அல்லது மூன்று குழுக்கள் மூன்று விமானத்தில் அல்லது விமானத்திற்கு வெளியே கிராபெனின் அடுக்குகளிலிருந்து எழலாம் 33 ஒருவருக்கொருவர் ஒப்பிடும்போது சுழலும். இதற்கு நேர்மாறாக, படம் 5H இல் உள்ள எலக்ட்ரான் வேறுபாடு வடிவங்கள் (படம் 5A இல் காட்டப்பட்டுள்ள என்ஜிஎஃப் பகுதிக்கு ஒத்தவை) ஒட்டுமொத்த அதிக புள்ளி வேறுபாடு தீவிரத்துடன் ஒற்றை [0001] வடிவத்தைக் காட்டுகின்றன, இது அதிக பொருள் தடிமன் ஒத்திருக்கிறது. இந்த SAED மாதிரிகள் ஒரு தடிமனான கிராஃபிடிக் கட்டமைப்பு மற்றும் FLG ஐ விட இடைநிலை நோக்குநிலைக்கு ஒத்திருக்கின்றன, குறியீட்டு 64 இலிருந்து ஊகிக்கப்படுகின்றன. NGF இன் படிக பண்புகளின் தன்மை இரண்டு அல்லது மூன்று மிகைப்படுத்தப்பட்ட கிராஃபைட் (அல்லது கிராபீன்) படிகங்களின் சகவாழ்வை வெளிப்படுத்தியது. எஃப்.எல்.ஜி பிராந்தியத்தில் குறிப்பாக குறிப்பிடத்தக்கது என்னவென்றால், படிகங்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான விமானத்தில் அல்லது விமானத்திற்கு வெளியே உள்ள தவறான தன்மையைக் கொண்டுள்ளன. 17 °, 22 ° மற்றும் 25 of இன் விமானத்தில் சுழற்சி கோணங்களைக் கொண்ட கிராஃபைட் துகள்கள்/அடுக்குகள் முன்னர் NI 64 படங்களில் வளர்க்கப்பட்ட NGF க்கு முன்னர் பதிவாகியுள்ளன. இந்த ஆய்வில் காணப்பட்ட சுழற்சி கோண மதிப்புகள் முறுக்கப்பட்ட பி.எல்.ஜி 63 கிராபெனுக்கு முன்னர் கவனிக்கப்பட்ட சுழற்சி கோணங்களுடன் (± 1 °) ஒத்துப்போகின்றன.
NGF/SIO2/Si இன் மின் பண்புகள் 10 × 3 மிமீ 2 பரப்பளவில் 300 K இல் அளவிடப்பட்டன. எலக்ட்ரான் கேரியர் செறிவு, இயக்கம் மற்றும் கடத்துத்திறன் ஆகியவற்றின் மதிப்புகள் முறையே 1.6 × 1020 செ.மீ -3, 220 செ.மீ 2 வி -1 சி -1 மற்றும் 2000 எஸ்-சிஎம் -1 ஆகும். எங்கள் NGF இன் இயக்கம் மற்றும் கடத்துத்திறன் மதிப்புகள் இயற்கையான கிராஃபைட் 2 க்கு ஒத்தவை மற்றும் வணிக ரீதியாக கிடைக்கக்கூடிய அதிக நோக்குநிலை பைரோலிடிக் கிராஃபைட்டை விட (3000 ° C இல் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன) 29. கவனிக்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் கேரியர் செறிவு மதிப்புகள் உயர் வெப்பநிலை (3200 ° C) பாலிமைடு தாள்களைப் பயன்படுத்தி தயாரிக்கப்பட்ட மைக்ரான்-தடிமன் கிராஃபைட் படங்களுக்கு சமீபத்தில் அறிவிக்கப்பட்டதை விட (7.25 × 10 செ.மீ -3) இரண்டு ஆர்டர்கள் ஆகும்.
குவார்ட்ஸ் அடி மூலக்கூறுகளுக்கு மாற்றப்பட்ட FS-NGF இல் புற ஊதா-காணக்கூடிய பரிமாற்ற அளவீடுகளையும் நாங்கள் செய்தோம் (படம் 6). இதன் விளைவாக ஸ்பெக்ட்ரம் 350–800 என்.எம் வரம்பில் 62% நிலையான பரிமாற்றத்தைக் காட்டுகிறது, இது என்ஜிஎஃப் புலப்படும் ஒளிக்கு ஒளிஊடுருவக்கூடியது என்பதைக் குறிக்கிறது. உண்மையில், படம் 6 பி இல் உள்ள மாதிரியின் டிஜிட்டல் புகைப்படத்தில் “KAUST” என்ற பெயரைக் காணலாம். NGF இன் நானோகிரிஸ்டலின் அமைப்பு SLG இலிருந்து வேறுபட்டது என்றாலும், கூடுதல் அடுக்கு 65 க்கு 2.3% பரிமாற்ற இழப்பின் விதியைப் பயன்படுத்தி அடுக்குகளின் எண்ணிக்கையை தோராயமாக மதிப்பிடலாம். இந்த உறவின் படி, 38% பரிமாற்ற இழப்பு கொண்ட கிராபெனின் அடுக்குகளின் எண்ணிக்கை 21 ஆகும். வளர்ந்த என்ஜிஎஃப் முக்கியமாக 300 கிராபெனின் அடுக்குகளைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது 100 என்எம் தடிமன் (படம் 1, எஸ்ஐ 5 மற்றும் எஸ்ஐ 7). ஆகையால், கவனிக்கப்பட்ட ஒளியியல் வெளிப்படைத்தன்மை FLG மற்றும் MLG பகுதிகளுக்கு ஒத்திருக்கிறது என்று நாங்கள் கருதுகிறோம், ஏனெனில் அவை படம் முழுவதும் விநியோகிக்கப்படுகின்றன (அத்தி. 1, 3, 5 மற்றும் 6 சி). மேற்கண்ட கட்டமைப்பு தரவுகளுக்கு கூடுதலாக, கடத்துத்திறன் மற்றும் வெளிப்படைத்தன்மை ஆகியவை மாற்றப்பட்ட NGF இன் உயர் படிக தரத்தை உறுதிப்படுத்துகின்றன.
(அ) ​​புற ஊதா-காணக்கூடிய பரிமாற்ற அளவீட்டு, (ஆ) ஒரு பிரதிநிதி மாதிரியைப் பயன்படுத்தி குவார்ட்ஸில் வழக்கமான என்ஜிஎஃப் பரிமாற்றம். . வரைபடத்தில் சீரற்ற வடிவங்கள் மற்றும் அவற்றின் அளவுகள் விளக்க நோக்கங்களுக்காக மட்டுமே மற்றும் உண்மையான பகுதிகளுக்கு பொருந்தாது.
சி.வி.டி வளர்க்கப்பட்ட ஒளிஊடுருவக்கூடிய என்ஜிஎஃப் முன்னர் வெற்று சிலிக்கான் மேற்பரப்புகளுக்கு மாற்றப்பட்டு சூரிய மின்கலங்கள் 15,16 இல் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இதன் விளைவாக மின் மாற்றும் திறன் (பி.சி.இ) 1.5%ஆகும். இந்த NGF கள் செயலில் உள்ள கலவை அடுக்குகள், சார்ஜ் போக்குவரத்து பாதைகள் மற்றும் வெளிப்படையான மின்முனைகள் 15,16 போன்ற பல செயல்பாடுகளைச் செய்கின்றன. இருப்பினும், கிராஃபைட் படம் ஒரே மாதிரியாக இல்லை. சூரிய மின்கலத்தின் பி.சி.இ மதிப்பை தீர்மானிப்பதில் இந்த இரண்டு பண்புகளும் முக்கிய பங்கு வகிக்கும்போது, ​​தாள் எதிர்ப்பு மற்றும் கிராஃபைட் மின்முனையின் ஒளியியல் பரிமாற்றத்தை கவனமாக கட்டுப்படுத்துவதன் மூலம் மேலும் தேர்வுமுறை அவசியம். பொதுவாக, கிராபெனின் படங்கள் 97.7% புலப்படும் ஒளிக்கு வெளிப்படையானவை, ஆனால் 200–3000 ஓம்ஸ்/சதுரத்தின் தாள் எதிர்ப்பைக் கொண்டுள்ளன. கிராபெனின் படங்களின் மேற்பரப்பு எதிர்ப்பை அடுக்குகளின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பதன் மூலமும் (கிராபெனின் அடுக்குகளின் பல பரிமாற்றம்) மற்றும் HNO3 (~ 30 ஓம்/சதுர) 66 உடன் ஊக்கமருந்து குறைக்கலாம். இருப்பினும், இந்த செயல்முறை நீண்ட நேரம் எடுக்கும் மற்றும் வெவ்வேறு பரிமாற்ற அடுக்குகள் எப்போதும் நல்ல தொடர்பைப் பராமரிக்காது. எங்கள் முன் பக்க என்ஜிஎஃப் கடத்துத்திறன் 2000 கள்/செ.மீ, திரைப்படத் தாள் எதிர்ப்பு 50 ஓம்/சதுர போன்ற பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது. மற்றும் 62% வெளிப்படைத்தன்மை, இது கடத்தும் சேனல்கள் அல்லது சூரிய மின்கலங்களில் உள்ள எதிர் மின்முனைகளுக்கு ஒரு சாத்தியமான மாற்றாக அமைகிறது .15,16.
BS-NGF இன் கட்டமைப்பு மற்றும் மேற்பரப்பு வேதியியல் FS-NGF க்கு ஒத்ததாக இருந்தாலும், அதன் கடினத்தன்மை வேறுபட்டது (“FS- மற்றும் BS-NGF இன் வளர்ச்சி”). முன்னதாக, அல்ட்ரா-மெல்லிய திரைப்பட கிராஃபைட் 22 ஐ எரிவாயு சென்சாராகப் பயன்படுத்தினோம். ஆகையால், வாயு உணர்திறன் பணிகளுக்கு பி.எஸ்-என்.என்.எஃப் பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளை நாங்கள் சோதித்தோம் (படம் SI10). முதலாவதாக, BS-NGF இன் MM2 அளவிலான பகுதிகள் இடைக்கணிப்பு எலக்ட்ரோடு சென்சார் சிப்பில் மாற்றப்பட்டன (படம் SI10A-C). சிப்பின் உற்பத்தி விவரங்கள் முன்னர் தெரிவிக்கப்பட்டன; அதன் செயலில் உள்ள உணர்திறன் பகுதி 9 மிமீ 267 ஆகும். SEM படங்களில் (படம் SI10B மற்றும் C), அடிப்படை தங்க மின்முனை NGF வழியாக தெளிவாகத் தெரியும். மீண்டும், எல்லா மாதிரிகளுக்கும் சீரான சிப் கவரேஜ் அடையப்பட்டது என்பதைக் காணலாம். பல்வேறு வாயுக்களின் வாயு சென்சார் அளவீடுகள் பதிவு செய்யப்பட்டன (படம் SI10D) (படம் SI11) மற்றும் இதன் விளைவாக மறுமொழி விகிதங்கள் அத்திப்பழத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளன. Si10G. SO2 (200 பிபிஎம்), எச் 2 (2%), சிஎச் 4 (200 பிபிஎம்), சிஓ 2 (2%), எச் 2 எஸ் (200 பிபிஎம்) மற்றும் என்எச் 3 (200 பிபிஎம்) உள்ளிட்ட பிற குறுக்கிடும் வாயுக்களுடன் இருக்கலாம். ஒரு சாத்தியமான காரணம் NO2. வாயு 22,68 இன் எலக்ட்ரோஃபிலிக் தன்மை. கிராபெனின் மேற்பரப்பில் உறிஞ்சப்படும்போது, ​​இது கணினியால் எலக்ட்ரான்களின் தற்போதைய உறிஞ்சுதலைக் குறைக்கிறது. முன்னர் வெளியிடப்பட்ட சென்சார்களுடன் பிஎஸ்-என்ஜிஎஃப் சென்சாரின் மறுமொழி நேரத் தரவின் ஒப்பீடு அட்டவணை SI2 இல் வழங்கப்பட்டுள்ளது. புற ஊதா பிளாஸ்மா, ஓ 3 பிளாஸ்மா அல்லது வெப்ப (50-150 ° C) வெளிப்படுத்தப்பட்ட மாதிரிகளின் சிகிச்சையானது நடந்து கொண்டிருக்கிறது, தொடர்ந்து உட்பொதிக்கப்பட்ட சிஸ்டம்ஸ் 69 ஐ செயல்படுத்துவதன் மூலம் என்ஜிஎஃப் சென்சார்களை மீண்டும் செயல்படுத்துவதற்கான வழிமுறை.
சி.வி.டி செயல்பாட்டின் போது, ​​வினையூக்கி அடி மூலக்கூறு 41 இன் இருபுறமும் கிராபெனின் வளர்ச்சி ஏற்படுகிறது. இருப்பினும், பி.எஸ்-கிராபீன் பொதுவாக பரிமாற்ற செயல்முறை 41 இன் போது வெளியேற்றப்படுகிறது. இந்த ஆய்வில், வினையூக்கி ஆதரவின் இருபுறமும் உயர்தர என்ஜிஎஃப் வளர்ச்சி மற்றும் பாலிமர் இல்லாத என்ஜிஎஃப் பரிமாற்றம் அடைய முடியும் என்பதை நாங்கள் நிரூபிக்கிறோம். BS-NGF FS-NGF (~ 100 nm) ஐ விட மெல்லியதாக (~ 80 nm) உள்ளது, மேலும் இந்த வேறுபாடு BS-NI நேரடியாக முன்னோடி வாயு ஓட்டத்திற்கு வெளிப்படுவதில்லை என்பதன் மூலம் விளக்கப்படுகிறது. நியார் அடி மூலக்கூறின் கடினத்தன்மை என்ஜிஎஃப் இன் கடினத்தன்மையை பாதிக்கிறது என்பதையும் நாங்கள் கண்டறிந்தோம். இந்த முடிவுகள் வளர்ந்த பிளானர் எஃப்எஸ்-என்ஜிஎஃப் கிராபெனுக்கான முன்னோடி பொருளாக (உரித்தல் முறை 70 மூலம்) அல்லது சூரிய செல்கள் 15,16 இல் கடத்தும் சேனலாக பயன்படுத்தப்படலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது. இதற்கு நேர்மாறாக, BS-NGF வாயு கண்டறிதலுக்கும் (படம் SI9) மற்றும் ஆற்றல் சேமிப்பு அமைப்புகளுக்கு 71,72 க்கும் பயன்படுத்தப்படும், அங்கு அதன் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
மேற்கூறியவற்றைக் கருத்தில் கொண்டு, சி.வி.டி வளர்ந்த மற்றும் நிக்கல் ஃபாயில் பயன்படுத்திய முன்னர் வெளியிடப்பட்ட கிராஃபைட் படங்களுடன் தற்போதைய படைப்புகளை இணைப்பது பயனுள்ளதாக இருக்கும். அட்டவணை 2 இல் காணப்படுவது போல, நாங்கள் பயன்படுத்திய உயர் அழுத்தங்கள் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த வெப்பநிலையில் கூட (850–1300 ° C வரம்பில்) எதிர்வினை நேரத்தை (வளர்ச்சி நிலை) சுருக்கின. நாங்கள் வழக்கத்தை விட அதிக வளர்ச்சியை அடைந்தோம், இது விரிவாக்கத்திற்கான திறனைக் குறிக்கிறது. கருத்தில் கொள்ள வேறு காரணிகள் உள்ளன, அவற்றில் சில அட்டவணையில் சேர்த்துள்ளன.
வினையூக்க சி.வி.டி மூலம் நிக்கல் படலத்தில் இரட்டை பக்க உயர்தர என்ஜிஎஃப் வளர்க்கப்பட்டது. பாரம்பரிய பாலிமர் அடி மூலக்கூறுகளை நீக்குவதன் மூலம் (சி.வி.டி கிராபெனில் பயன்படுத்தப்படுவது போன்றவை), பலவிதமான செயல்முறை-சிக்கலான அடி மூலக்கூறுகளுக்கு என்ஜிஎஃப் (நிக்கல் படலத்தின் பின்புறம் மற்றும் முன் பக்கங்களில் வளர்க்கப்படும்) சுத்தமான மற்றும் குறைபாடு இல்லாத ஈரமான பரிமாற்றத்தை நாங்கள் அடைகிறோம். குறிப்பிடத்தக்க வகையில், என்ஜிஎஃப் எஃப்.எல்.ஜி மற்றும் எம்.எல்.ஜி பகுதிகளை உள்ளடக்கியது (பொதுவாக 100 µm2 க்கு 0.1% முதல் 3% வரை) அவை தடிமனான படத்தில் கட்டமைப்பு ரீதியாக நன்கு ஒருங்கிணைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த பகுதிகள் இரண்டு முதல் மூன்று கிராஃபைட்/கிராபெனின் துகள்கள் (முறையே படிகங்கள் அல்லது அடுக்குகள்) அடுக்குகளால் ஆனவை என்பதை பிளானர் டெம் காட்டுகிறது, அவற்றில் சில 10-20 of சுழற்சி பொருந்தாத தன்மையைக் கொண்டுள்ளன. FS-NGF இன் வெளிப்படைத்தன்மைக்கு புலப்படும் ஒளிக்கு FLG மற்றும் MLG பகுதிகள் காரணமாகின்றன. பின்புற தாள்களைப் பொறுத்தவரை, அவை முன் தாள்களுக்கு இணையாக கொண்டு செல்லப்படலாம், மேலும் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு செயல்பாட்டு நோக்கத்தைக் கொண்டிருக்கலாம் (எடுத்துக்காட்டாக, வாயு கண்டறிதலுக்கு). தொழில்துறை அளவிலான சி.வி.டி செயல்முறைகளில் கழிவு மற்றும் செலவுகளைக் குறைக்க இந்த ஆய்வுகள் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருக்கும்.
பொதுவாக, சி.வி.டி என்.ஜி.எஃப் இன் சராசரி தடிமன் (குறைந்த மற்றும் மல்டி-லேயர்) கிராபெனின் மற்றும் தொழில்துறை (மைக்ரோமீட்டர்) கிராஃபைட் தாள்களுக்கு இடையில் உள்ளது. தற்போது பயன்படுத்தப்படும் எரிசக்தி-தீவிர தொழில்துறை உற்பத்தி செயல்முறைகளின் செலவு இல்லாமல், கிராஃபைட்டின் செயல்பாட்டு பதில் தேவைப்படும் பயன்பாடுகளுக்கு இந்த திரைப்படங்கள் குறிப்பாக பொருத்தமானவை.
25-μm- தடிமன் கொண்ட நிக்கல் படலம் (99.5% தூய்மை, குட்ஃபெலோ) வணிக சி.வி.டி உலையில் (Aixtron 4-inch BMPRO) நிறுவப்பட்டது. இந்த அமைப்பு ஆர்கானுடன் சுத்திகரிக்கப்பட்டு 10-3 MBAR இன் அடிப்படை அழுத்தத்திற்கு வெளியேற்றப்பட்டது. பின்னர் நிக்கல் படலம் வைக்கப்பட்டது. AR/H2 இல் (5 நிமிடம் NI படலம் முன் ஆண்டுக்கு முன்னதாக, படலம் 900 ° C வெப்பநிலையில் 500 mbar அழுத்தத்திற்கு வெளிப்பட்டது. NGF CH4/H2 (ஒவ்வொன்றும் 100 செ.மீ 3) ஓட்டத்தில் 5 நிமிடம் டெபாசிட் செய்யப்பட்டது. மாதிரி 700 ° C க்கு கீழே உள்ள வெப்பநிலையில் (4000 CM3) 40 bests Croptimes இல் வெப்பநிலையில் குளிரூட்டப்பட்டது.
ஜெய்ஸ் மெர்லின் நுண்ணோக்கி (1 கே.வி, 50 பி.ஏ) ஐப் பயன்படுத்தி SEM ஆல் மாதிரியின் மேற்பரப்பு உருவவியல் காட்சிப்படுத்தப்பட்டது. மாதிரி மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை மற்றும் என்ஜிஎஃப் தடிமன் ஆகியவை AFM (பரிமாண ஐகான் SPM, ப்ரூக்கர்) ஐப் பயன்படுத்தி அளவிடப்பட்டன. TEM மற்றும் SAED அளவீடுகள் ஒரு FEI டைட்டன் 80–300 க்யூப் மைக்ரோஸ்கோப்பைப் பயன்படுத்தி அதிக பிரகாசம் புலம் உமிழ்வு துப்பாக்கி (300 KV), ஒரு FEI WIEN வகை மோனோக்ரோமேட்டர் மற்றும் இறுதி முடிவுகளைப் பெற ஒரு CEOS லென்ஸ் கோள மாறுபாடு திருத்தி ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்தி மேற்கொள்ளப்பட்டன. இடஞ்சார்ந்த தீர்மானம் 0.09 என்.எம். தட்டையான TEM இமேஜிங் மற்றும் SAED கட்டமைப்பு பகுப்பாய்விற்காக என்ஜிஎஃப் மாதிரிகள் கார்பன் லேசி பூசப்பட்ட செப்பு கட்டங்களுக்கு மாற்றப்பட்டன. எனவே, பெரும்பாலான மாதிரி ஃப்ளாக்ஸ் துணை மென்படலத்தின் துளைகளில் இடைநிறுத்தப்படுகின்றன. மாற்றப்பட்ட என்ஜிஎஃப் மாதிரிகள் எக்ஸ்ஆர்டியால் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன. எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் வடிவங்கள் ஒரு தூள் டிஃப்ராக்ரோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி பெறப்பட்டன (ப்ரூக்கர், கியூ கே மூலத்துடன் டி 2 கட்ட ஷிஃப்ட்டர், 1.5418 Å மற்றும் லின்கீ டிடெக்டர்) ஒரு கியூ கதிர்வீச்சு மூலத்தைப் பயன்படுத்தி 3 மிமீ பீம் ஸ்பாட் விட்டம் கொண்டது.
ஒருங்கிணைந்த கன்போகல் நுண்ணோக்கியைப் பயன்படுத்தி பல ராமன் புள்ளி அளவீடுகள் பதிவு செய்யப்பட்டன (ஆல்பா 300 ஆர்.ஏ., விட்டெக்). வெப்பத் தூண்டப்பட்ட விளைவுகளைத் தவிர்க்க குறைந்த உற்சாக சக்தி (25%) கொண்ட 532 என்எம் லேசர் பயன்படுத்தப்பட்டது. எக்ஸ்ரே ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (எக்ஸ்பிஎஸ்) ஒரு கிராடோஸ் அச்சு அல்ட்ரா ஸ்பெக்ட்ரோமீட்டரில் 300 × 700 μm2 மாதிரி பரப்பளவில் 150 டபிள்யூ-தீர்மானம் ஸ்பெக்ட்ராவின் சக்தியில் ஒரே வண்ணமுடைய அல் கே α கதிர்வீச்சைப் பயன்படுத்தி (Hν = 1486.6 EV) பயன்படுத்தப்பட்டது. முறையே 160 மற்றும் 20 EV இன் பரிமாற்ற ஆற்றல்களில் பெறப்பட்டது. SIO2 இல் மாற்றப்பட்ட NGF மாதிரிகள் 30 W இல் PLS6MW (1.06 μM) Ytterbium ஃபைபர் லேசரைப் பயன்படுத்தி துண்டுகளாக (தலா 3 × 10 மிமீ 2) வெட்டப்பட்டன. இந்த மாதிரிகளில் 300 K இல் மின் போக்குவரத்து மற்றும் ஹால் விளைவு சோதனைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன மற்றும் இயற்பியல் பண்புகள் அளவீட்டு அமைப்பில் (பிபிஎம்எஸ் எவர்கூல்- II, குவாண்டம் வடிவமைப்பு, அமெரிக்கா) ± 9 டெஸ்லாவின் காந்தப்புல மாறுபாடு. குவார்ட்ஸ் அடி மூலக்கூறுகள் மற்றும் குவார்ட்ஸ் குறிப்பு மாதிரிகளுக்கு மாற்றப்பட்ட 350–800 என்எம் என்ஜிஎஃப் வரம்பில் லாம்ப்டா 950 யு.வி -விஸ் ஸ்பெக்ட்ரோஃபோட்டோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி கடத்தப்பட்ட யு.வி -விஸ் ஸ்பெக்ட்ரா பதிவு செய்யப்பட்டது.
வேதியியல் எதிர்ப்பு சென்சார் (இடைக்கணிப்பு எலக்ட்ரோடு சிப்) தனிப்பயன் அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் போர்டு 73 க்கு கம்பி செய்யப்பட்டது மற்றும் எதிர்ப்பு இடைவிடாமல் பிரித்தெடுக்கப்பட்டது. சாதனம் அமைந்துள்ள அச்சிடப்பட்ட சர்க்யூட் போர்டு தொடர்பு முனையங்களுடன் இணைக்கப்பட்டு வாயு உணர்திறன் அறைக்குள் வைக்கப்பட்டுள்ளது 74. எதிர்ப்பு அளவீடுகள் 1 V இன் மின்னழுத்தத்தில் எடுக்கப்பட்டன, தொடர்ச்சியான ஸ்கேன் முதல் வாயு வெளிப்பாடு வரை பின்னர் மீண்டும் தூய்மைப்படுத்துதல். ஈரப்பதம் உட்பட அறையில் இருக்கும் மற்ற அனைத்து பகுப்பாய்வுகளையும் அகற்றுவதை உறுதி செய்வதற்காக 1 மணி நேரத்திற்கு 200 செ.மீ 3 க்கு நைட்ரஜனுடன் சுத்திகரிப்பதன் மூலம் அறை ஆரம்பத்தில் சுத்தம் செய்யப்பட்டது. தனிப்பட்ட பகுப்பாய்வுகள் பின்னர் N2 சிலிண்டரை மூடுவதன் மூலம் 200 செ.மீ 3 அதே ஓட்ட விகிதத்தில் மெதுவாக அறைக்குள் வெளியிடப்பட்டன.
இந்த கட்டுரையின் திருத்தப்பட்ட பதிப்பு வெளியிடப்பட்டுள்ளது, மேலும் கட்டுரையின் மேலே உள்ள இணைப்பு மூலம் அணுகலாம்.
இனாகாக்கி, எம். மற்றும் காங், எஃப். கார்பன் பொருட்கள் அறிவியல் மற்றும் பொறியியல்: அடிப்படைகள். இரண்டாவது பதிப்பு திருத்தப்பட்டது. 2014. 542.
பியர்சன், ஹோ கையேடு கார்பன், கிராஃபைட், டயமண்ட் மற்றும் ஃபுல்லெரின்கள்: பண்புகள், செயலாக்கம் மற்றும் பயன்பாடுகள். முதல் பதிப்பு திருத்தப்பட்டுள்ளது. 1994, நியூ ஜெர்சி.
சாய், டபிள்யூ. மற்றும் பலர். பெரிய பகுதி மல்டிலேயர் கிராபெனின்/கிராஃபைட் படங்கள் வெளிப்படையான மெல்லிய கடத்தும் மின்முனைகளாக. பயன்பாடு. இயற்பியல். ரைட். 95 (12), 123115 (2009).
பாலாண்டின் ஏஏ கிராபெனின் மற்றும் நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட கார்பன் பொருட்களின் வெப்ப பண்புகள். நாட். மேட். 10 (8), 569–581 (2011).
குறைந்த வெப்பநிலை வேதியியல் நீராவி படிவு மூலம் நி (111) இல் வளர்க்கப்பட்ட கிராஃபைட் படங்களின் வெப்ப கடத்துத்திறன் செங் கே.ஒய், பிரவுன் பி.டபிள்யூ மற்றும் காஹில் டி.ஜி. வினையுரிச்சொல். மேட். இடைமுகம் 3, 16 (2016).
ஹெஸ்ஜெடல், டி. வேதியியல் நீராவி படிவு மூலம் கிராபெனின் படங்களின் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சி. பயன்பாடு. இயற்பியல். ரைட். 98 (13), 133106 (2011).