NI మరియు దాని రెండు-మార్గం పాలిమర్-ఫ్రీ బదిలీపై అపారదర్శక గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్ పెంచడం

నేచర్.కామ్ సందర్శించినందుకు ధన్యవాదాలు. మీరు ఉపయోగిస్తున్న బ్రౌజర్ యొక్క సంస్కరణకు పరిమిత CSS మద్దతు ఉంది. ఉత్తమ ఫలితాల కోసం, మీరు మీ బ్రౌజర్ యొక్క క్రొత్త సంస్కరణను ఉపయోగించాలని మేము సిఫార్సు చేస్తున్నాము (లేదా ఇంటర్నెట్ ఎక్స్‌ప్లోరర్‌లో అనుకూలత మోడ్‌ను నిలిపివేయండి). ఈ సమయంలో, కొనసాగుతున్న మద్దతును నిర్ధారించడానికి, మేము స్టైలింగ్ లేదా జావాస్క్రిప్ట్ లేకుండా సైట్‌ను ప్రదర్శిస్తున్నాము.
నానోస్కేల్ గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్స్ (ఎన్‌జిఎఫ్‌ఎస్) అనేది ఉత్ప్రేరక రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయగల బలమైన సూక్ష్మ పదార్ధాలు, అయితే ప్రశ్నలు వాటి బదిలీ సౌలభ్యం గురించి మరియు తరువాతి తరం పరికరాల్లో వాటి వినియోగాన్ని ఉపరితల పదనిర్మాణం ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయనే దాని గురించి మిగిలి ఉన్నాయి. ఇక్కడ మేము పాలిక్రిస్టలైన్ నికెల్ రేకు (ఏరియా 55 సెం.మీ 2, 100 ఎన్ఎమ్ గురించి మందం) మరియు దాని పాలిమర్-ఫ్రీ బదిలీ (ముందు మరియు వెనుక, 6 సెం.మీ 2 వరకు) యొక్క రెండు వైపులా ఎన్జిఎఫ్ యొక్క పెరుగుదలను నివేదిస్తాము. ఉత్ప్రేరక రేకు యొక్క పదనిర్మాణం కారణంగా, రెండు కార్బన్ చిత్రాలు వాటి భౌతిక లక్షణాలు మరియు ఇతర లక్షణాలలో (ఉపరితల కరుకుదనం వంటివి) భిన్నంగా ఉంటాయి. కఠినమైన బ్యాక్‌సైడ్‌తో ఉన్న ఎన్‌జిఎఫ్‌లు NO2 గుర్తింపుకు బాగా సరిపోతాయని మేము నిరూపించాము, అయితే ముందు వైపు సున్నితమైన మరియు మరింత వాహక NGF లు (2000 s/cm, షీట్ రెసిస్టెన్స్ - 50 ఓంలు/M2) ఆచరణీయమైన కండక్టర్లు కావచ్చు. సౌర కణం యొక్క ఛానల్ లేదా ఎలక్ట్రోడ్ (ఇది కనిపించే కాంతిలో 62% ప్రసారం చేస్తుంది కాబట్టి). మొత్తంమీద, వివరించిన పెరుగుదల మరియు రవాణా ప్రక్రియలు గ్రాఫేన్ మరియు మైక్రాన్-మందపాటి గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లు తగినవి కాదని సాంకేతిక అనువర్తనాల కోసం ప్రత్యామ్నాయ కార్బన్ పదార్థంగా ఎన్‌జిఎఫ్‌ను గ్రహించడంలో సహాయపడతాయి.
గ్రాఫైట్ విస్తృతంగా ఉపయోగించే పారిశ్రామిక పదార్థం. ముఖ్యంగా, గ్రాఫైట్ సాపేక్షంగా తక్కువ ద్రవ్యరాశి సాంద్రత మరియు అధిక-విమాన ఉష్ణ మరియు విద్యుత్ వాహకత యొక్క లక్షణాలను కలిగి ఉంది మరియు కఠినమైన ఉష్ణ మరియు రసాయన వాతావరణాలలో చాలా స్థిరంగా ఉంటుంది. ఫ్లేక్ గ్రాఫైట్ గ్రాఫేన్ రీసెర్చ్ 3 కోసం ప్రసిద్ధ ప్రారంభ పదార్థం. సన్నని చలనచిత్రాలలో ప్రాసెస్ చేసినప్పుడు, స్మార్ట్ఫోన్లు 4,5,6,7 వంటి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల కోసం హీట్ సింక్‌లు, సెన్సార్స్ 8,9,10 లో క్రియాశీల పదార్థంగా మరియు విద్యుదయస్కాంత జోక్యం రక్షణ 11 కోసం దీనిని విస్తృత శ్రేణి అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించవచ్చు. 12 మరియు విపరీతమైన అతినీలలోహిత 13,14 లో లితోగ్రఫీ కోసం ఫిల్మ్‌లు, సౌర ఘటాలలో ఛానెల్‌లను నిర్వహిస్తున్నాయి 15,16. ఈ అన్ని అనువర్తనాల కోసం, నానోస్కేల్ <100 nm లో నియంత్రించబడే మందాలతో గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల (NGF లు) పెద్ద ప్రాంతాలు సులభంగా ఉత్పత్తి చేయబడి రవాణా చేయగలిగితే అది ఒక ముఖ్యమైన ప్రయోజనం.
గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లు వివిధ పద్ధతుల ద్వారా నిర్మించబడతాయి. ఒక సందర్భంలో, గ్రాఫేన్ ఫ్లేక్స్ 10,11,17 ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఎంబెడ్డింగ్ మరియు విస్తరణ తరువాత యెముక పొలుసు ation డిపోవడం ఉపయోగించబడింది. రేకులు అవసరమైన మందం యొక్క చిత్రాలలో మరింత ప్రాసెస్ చేయాలి మరియు దట్టమైన గ్రాఫైట్ షీట్లను ఉత్పత్తి చేయడానికి చాలా రోజులు పడుతుంది. మరొక విధానం ఏమిటంటే, గ్రాఫిబుల్ ఘన పూర్వగాములతో ప్రారంభించడం. పరిశ్రమలో, పాలిమర్ల షీట్లు కార్బోనైజ్ చేయబడతాయి (1000–1500 ° C వద్ద) మరియు తరువాత బాగా నిర్మాణాత్మక లేయర్డ్ పదార్థాలను ఏర్పరుస్తాయి (2800–3200 ° C వద్ద). ఈ చిత్రాల నాణ్యత ఎక్కువగా ఉన్నప్పటికీ, శక్తి వినియోగం ముఖ్యమైనది 1,18,19 మరియు కనీస మందం కొన్ని మైక్రాన్ల 1,18,19,20 కు పరిమితం చేయబడింది.
ఉత్ప్రేరక రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ (సివిడి) అనేది గ్రాఫేన్ మరియు అల్ట్రాథిన్ గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లను (<10 ఎన్ఎమ్) అధిక నిర్మాణాత్మక నాణ్యత మరియు సహేతుకమైన ఖర్చు 21,22,23,24,25,26,27 తో ఉత్పత్తి చేయడానికి ఒక ప్రసిద్ధ పద్ధతి. ఏదేమైనా, గ్రాఫేన్ మరియు అల్ట్రాథిన్ గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల పెరుగుదలతో పోలిస్తే, సివిడిని ఉపయోగించి పెద్ద-ప్రాంత పెరుగుదల మరియు/లేదా ఎన్‌జిఎఫ్ యొక్క అనువర్తనం ఇంకా తక్కువ అన్వేషించబడింది 11,13,29,30,31,32,33.
CVD- పెరిగిన గ్రాఫేన్ మరియు గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లను తరచుగా ఫంక్షనల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు బదిలీ చేయాలి. ఈ సన్నని చలన చిత్ర బదిలీలలో రెండు ప్రధాన పద్ధతులు 35 ఉన్నాయి: (1) ఎన్నులు కాని బదిలీ 36,37 మరియు (2) ఎట్చ్-ఆధారిత తడి రసాయన బదిలీ (ఉపరితలం మద్దతు) 14,34,38. ప్రతి పద్ధతిలో కొన్ని ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు ఉన్నాయి మరియు ఇతర చోట్ల వివరించిన విధంగా ఉద్దేశించిన అనువర్తనాన్ని బట్టి ఎంచుకోవాలి. ఉత్ప్రేరక ఉపరితలాలపై పెరిగిన గ్రాఫేన్/గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల కోసం, తడి రసాయన ప్రక్రియల ద్వారా బదిలీ (వీటిలో పాలిమెథైల్ మెథాక్రిలేట్ (పిఎంఎంఎ) ఎక్కువగా ఉపయోగించే మద్దతు పొర) మొదటి ఎంపిక 13,30,34,38,40,41,42. మీరు మరియు ఇతరులు. NGF బదిలీ (నమూనా పరిమాణం సుమారు 4 సెం.మీ 2) 25,43 కోసం పాలిమర్ ఉపయోగించబడలేదని ప్రస్తావించబడింది, అయితే బదిలీ సమయంలో నమూనా స్థిరత్వం మరియు/లేదా నిర్వహణకు సంబంధించి వివరాలు ఏవీ అందించబడలేదు; పాలిమర్‌లను ఉపయోగించి తడి కెమిస్ట్రీ ప్రక్రియలు అనేక దశలను కలిగి ఉంటాయి, వీటిలో అప్లికేషన్ మరియు త్యాగం పాలిమర్ లేయర్ 30,38,40,41,42 ను తొలగించడం. ఈ ప్రక్రియకు ప్రతికూలతలు ఉన్నాయి: ఉదాహరణకు, పాలిమర్ అవశేషాలు పెరిగిన ఫిల్మ్ 38 యొక్క లక్షణాలను మార్చగలవు. అదనపు ప్రాసెసింగ్ అవశేష పాలిమర్‌ను తొలగించగలదు, కానీ ఈ అదనపు దశలు ఫిల్మ్ ప్రొడక్షన్ 38,40 యొక్క ఖర్చు మరియు సమయాన్ని పెంచుతాయి. CVD పెరుగుదల సమయంలో, గ్రాఫేన్ యొక్క పొర ఉత్ప్రేరక రేకు ముందు భాగంలో (ఆవిరి ప్రవాహానికి ఎదురుగా) ముందు భాగంలో మాత్రమే కాకుండా, దాని వెనుక వైపు కూడా జమ అవుతుంది. అయినప్పటికీ, తరువాతి వ్యర్థ ఉత్పత్తిగా పరిగణించబడుతుంది మరియు మృదువైన ప్లాస్మా 38,41 ద్వారా త్వరగా తొలగించబడుతుంది. ఈ చిత్రాన్ని రీసైక్లింగ్ చేయడం ముఖ కార్బన్ ఫిల్మ్ కంటే తక్కువ నాణ్యతతో ఉన్నప్పటికీ, దిగుబడిని పెంచడానికి సహాయపడుతుంది.
ఇక్కడ, సివిడి చేత పాలీక్రిస్టలైన్ నికెల్ రేకుపై అధిక నిర్మాణ నాణ్యతతో ఎన్జిఎఫ్ యొక్క పొర-స్థాయి ద్విచక్రియ పెరుగుదల తయారీని మేము నివేదిస్తాము. రేకు యొక్క ముందు మరియు వెనుక ఉపరితలం యొక్క కరుకుదనం NGF యొక్క పదనిర్మాణం మరియు నిర్మాణాన్ని ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో అంచనా వేయబడింది. నికెల్ రేకు యొక్క రెండు వైపుల నుండి ఎన్‌జిఎఫ్ యొక్క ఖర్చుతో కూడుకున్న మరియు పర్యావరణ అనుకూలమైన పాలిమర్-ఫ్రీ బదిలీని కూడా మేము ప్రదర్శిస్తాము మరియు వివిధ అనువర్తనాలకు ముందు మరియు వెనుక ఫిల్మ్‌లు ఎలా అనుకూలంగా ఉన్నాయో చూపిస్తాము.
ఈ క్రింది విభాగాలు పేర్చబడిన గ్రాఫేన్ పొరల సంఖ్యను బట్టి వేర్వేరు గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్ మందాలను చర్చిస్తాయి: (i) సింగిల్ లేయర్ గ్రాఫేన్ (SLG, 1 పొర), (ii) కొన్ని లేయర్ గ్రాఫేన్ (FLG, <10 పొరలు), (iii) మల్టీలేయర్ గ్రాఫేన్ (MLG, 10-30 పొరలు) మరియు (IV) NGF (~ 300 లేయర్స్). తరువాతి విస్తీర్ణం యొక్క శాతం (100 µm2 కు సుమారు 97% ప్రాంతం) 30 గా వ్యక్తీకరించబడిన అత్యంత సాధారణ మందం. అందుకే మొత్తం సినిమాను ఎన్‌జిఎఫ్ అని పిలుస్తారు.
గ్రాఫేన్ మరియు గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల సంశ్లేషణ కోసం ఉపయోగించే పాలీక్రిస్టలైన్ నికెల్ రేకులు వాటి తయారీ మరియు తదుపరి ప్రాసెసింగ్ ఫలితంగా వేర్వేరు అల్లికలను కలిగి ఉంటాయి. NGF30 యొక్క వృద్ధి ప్రక్రియను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి మేము ఇటీవల ఒక అధ్యయనాన్ని నివేదించాము. వృద్ధి దశలో ఎనియలింగ్ సమయం మరియు ఛాంబర్ పీడనం వంటి ప్రాసెస్ పారామితులు ఏకరీతి మందం యొక్క NGF లను పొందడంలో కీలక పాత్ర పోషిస్తాయని మేము చూపిస్తాము. ఇక్కడ, పాలిష్ ఫ్రంట్ (ఎఫ్ఎస్) మరియు నికెల్ రేకు (Fig. 1A) యొక్క అన్‌బిష్డ్ బ్యాక్ (BS) ఉపరితలాలపై NGF యొక్క పెరుగుదలను మేము మరింత పరిశోధించాము. మూడు రకాల నమూనాలను FS మరియు BS పరిశీలించారు, టేబుల్ 1 లో జాబితా చేయబడింది. దృశ్య తనిఖీ తరువాత, నికెల్ రేకు (Neag) యొక్క రెండు వైపులా NGF యొక్క ఏకరీతి పెరుగుదల బల్క్ ని ఉపరితలం యొక్క రంగు మార్పు ద్వారా ఒక లక్షణమైన లోహ వెండి బూడిద రంగు నుండి మాట్టే బూడిద రంగు (Fig. 1A) వరకు చూడవచ్చు; మైక్రోస్కోపిక్ కొలతలు నిర్ధారించబడ్డాయి (Fig. 1B, C). ప్రకాశవంతమైన ప్రాంతంలో గమనించిన FS-NGF యొక్క ఒక సాధారణ రామన్ స్పెక్ట్రం మరియు మూర్తి 1B లోని ఎరుపు, నీలం మరియు నారింజ బాణాల ద్వారా సూచించబడుతుంది మూర్తి 1C లో చూపబడింది. గ్రాఫైట్ G (1683 cm - 1) మరియు 2d (2696 cm - 1) యొక్క రామన్ శిఖరాలు అధిక స్ఫటికాకార NGF (Fig. 1C, టేబుల్ SI1) యొక్క పెరుగుదలను నిర్ధారిస్తాయి. చిత్రం అంతటా, తీవ్రత నిష్పత్తి (I2D/IG) ~ 0.3 తో రామన్ స్పెక్ట్రా యొక్క ప్రాబల్యం గమనించబడింది, అయితే I2D/IG = 0.8 తో రామన్ స్పెక్ట్రా చాలా అరుదుగా గమనించబడింది. మొత్తం చిత్రంలో లోపభూయిష్ట శిఖరాలు (d = 1350 cm-1) లేకపోవడం NGF పెరుగుదల యొక్క అధిక నాణ్యతను సూచిస్తుంది. బిఎస్-ఎన్జిఎఫ్ నమూనాపై ఇలాంటి రామన్ ఫలితాలు పొందబడ్డాయి (మూర్తి SI1 A మరియు B, టేబుల్ SI1).
NIAG FS- మరియు BS-NGF యొక్క పోలిక: (ఎ) పొర స్కేల్ (55 సెం.మీ 2) వద్ద NGF పెరుగుదలను చూపించే ఒక సాధారణ NGF (NIAG) నమూనా యొక్క ఛాయాచిత్రం మరియు ఫలితంగా BS- మరియు FS-NI రేకు నమూనాలు, (B) FS-NGF చిత్రాలు/ ని ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్, (సి) విభిన్నమైన రామన్ స్పెక్ట్రాలో పొందిన చిత్రాలు, (బి) విభిన్నమైన చిత్రాలు FS -NGF/NI, (E, G) SEM చిత్రాలపై మాగ్నిఫికేషన్స్ వేర్వేరు మాగ్నిఫికేషన్ల వద్ద BS -NGF/NI ని సెట్ చేస్తుంది. నీలం బాణం FLG ప్రాంతాన్ని సూచిస్తుంది, నారింజ బాణం MLG ప్రాంతాన్ని (FLG ప్రాంతానికి సమీపంలో) సూచిస్తుంది, ఎరుపు బాణం NGF ప్రాంతాన్ని సూచిస్తుంది మరియు మెజెంటా బాణం రెట్లు సూచిస్తుంది.
పెరుగుదల ప్రారంభ ఉపరితలం, క్రిస్టల్ పరిమాణం, ధోరణి మరియు ధాన్యం సరిహద్దుల మందం మీద ఆధారపడి ఉంటుంది కాబట్టి, పెద్ద ప్రాంతాలపై ఎన్జిఎఫ్ మందంపై సహేతుకమైన నియంత్రణను సాధించడం ఛాలెంజ్ 20,34,44. ఈ అధ్యయనం మేము గతంలో 30 ప్రచురించిన కంటెంట్‌ను ఉపయోగించాము. ఈ ప్రక్రియ 100 µm230 కి 0.1 నుండి 3% ప్రకాశవంతమైన ప్రాంతాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కింది విభాగాలలో, మేము రెండు రకాల ప్రాంతాల కోసం ఫలితాలను అందిస్తాము. అధిక మాగ్నిఫికేషన్ SEM చిత్రాలు రెండు వైపులా (Fig. 1F, G) అనేక ప్రకాశవంతమైన కాంట్రాస్ట్ ప్రాంతాల ఉనికిని చూపుతాయి, ఇది FLG మరియు MLG ప్రాంతాలు 30,45 ఉనికిని సూచిస్తుంది. ఇది రామన్ స్కాటరింగ్ (Fig. 1C) మరియు TEM ఫలితాల ద్వారా కూడా ధృవీకరించబడింది (తరువాత “FS-NNGF: నిర్మాణం మరియు లక్షణాలు” విభాగంలో చర్చించబడింది). FS- మరియు BS-NGF/NI నమూనాలపై గమనించిన FLG మరియు MLG ప్రాంతాలు (NI లో పెరిగిన ముందు మరియు వెనుక NGF) పెద్ద Ni (111) ధాన్యాలపై పెరిగింది, ముందే ఎన్నియలింగ్ 22,30,45 సమయంలో ఏర్పడింది. రెండు వైపులా మడత గమనించబడింది (Fig. 1B, ple దా బాణాలతో గుర్తించబడింది). గ్రాఫైట్ మరియు నికెల్ సబ్‌స్ట్రేట్ 30,38 మధ్య ఉష్ణ విస్తరణ గుణకంలో పెద్ద వ్యత్యాసం కారణంగా ఈ మడతలు తరచుగా సివిడి-పెరిగిన గ్రాఫేన్ మరియు గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లలో కనిపిస్తాయి.
AFM చిత్రం BS-NNGF నమూనా (మూర్తి SI1) (మూర్తి SI2) కంటే FS-NGF నమూనా చదునుగా ఉందని నిర్ధారించింది. రూట్ మీన్ స్క్వేర్ (RMS) fs-gnf/ni (Fig. SI2C) మరియు BS-NGF/NI (Fig. SI2D) యొక్క కరుకుదనం విలువలు వరుసగా 82 మరియు 200 nm, (20 × 20 μm2 విస్తీర్ణంలో కొలుస్తారు). అస్-రిసీజ్డ్ స్టేట్ (మూర్తి SI3) లో నికెల్ (NAIR) రేకు యొక్క ఉపరితల విశ్లేషణ ఆధారంగా అధిక కరుకుదనాన్ని అర్థం చేసుకోవచ్చు. FS మరియు BS-NIAR యొక్క SEM చిత్రాలు గణాంకాల Si3A-D లో చూపబడ్డాయి, ఇది వేర్వేరు ఉపరితల స్వరూపాలను ప్రదర్శిస్తుంది: పాలిష్ చేసిన FS-NI రేకులో నానో- మరియు మైక్రాన్-సైజ్ గోళాకార కణాలు ఉన్నాయి, అయితే అన్‌పోలిడ్ BS-NI రేకు ఉత్పత్తి నిచ్చెనను ప్రదర్శిస్తుంది. అధిక బలం ఉన్న కణాలుగా. మరియు క్షీణత. ఎనియల్డ్ నికెల్ రేకు (NIA) యొక్క తక్కువ మరియు అధిక రిజల్యూషన్ చిత్రాలు మూర్తి SI3E -H లో చూపబడ్డాయి. ఈ బొమ్మలలో, నికెల్ రేకు (Fig. Si3e-H) యొక్క రెండు వైపులా అనేక మైక్రాన్-పరిమాణ నికెల్ కణాల ఉనికిని మనం గమనించవచ్చు. పెద్ద ధాన్యాలు గతంలో నివేదించినట్లుగా, Ni (111) ఉపరితల ధోరణిని కలిగి ఉండవచ్చు. FS-NIA మరియు BS-NAY మధ్య నికెల్ రేకు పదనిర్మాణ శాస్త్రంలో గణనీయమైన తేడాలు ఉన్నాయి. BS-ENGF/NI యొక్క అధిక కరుకుదనం BS-NIAR యొక్క అసంపూర్తిగా ఉన్న ఉపరితలం కారణంగా ఉంటుంది, వీటిలో ఉపరితలం ఎనియలింగ్ తర్వాత కూడా గణనీయంగా కఠినంగా ఉంటుంది (మూర్తి SI3). వృద్ధి ప్రక్రియకు ముందు ఈ రకమైన ఉపరితల క్యారెక్టరైజేషన్ గ్రాఫేన్ మరియు గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల కరుకుదనాన్ని నియంత్రించడానికి అనుమతిస్తుంది. గ్రాఫేన్ పెరుగుదల సమయంలో అసలు ఉపరితలం కొంత ధాన్యం పునర్వ్యవస్థీకరణకు గురైందని గమనించాలి, ఇది ధాన్యం పరిమాణాన్ని కొద్దిగా తగ్గించింది మరియు ఎనియల్డ్ రేకు మరియు ఉత్ప్రేరక ఫిల్మ్ 22 తో పోలిస్తే ఉపరితలం యొక్క ఉపరితల కరుకుదనాన్ని కొంతవరకు పెంచింది.
ఉపరితల ఉపరితల కరుకుదనం, ఎనియలింగ్ సమయం (ధాన్యం పరిమాణం) 30,47 మరియు విడుదల నియంత్రణ 43 ప్రాంతీయ NGF మందం ఏకరూపతను µM2 మరియు/లేదా NM2 స్కేల్ (అనగా, కొన్ని నానోమీటర్ల మందం వైవిధ్యాలు) కు తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది. ఉపరితలం యొక్క ఉపరితల కరుకుదనాన్ని నియంత్రించడానికి, ఫలిత నికెల్ రేకు యొక్క ఎలెక్ట్రోలైటిక్ పాలిషింగ్ వంటి పద్ధతులను 48 గా పరిగణించవచ్చు. ప్రీట్రీట్ చేయబడిన నికెల్ రేకును పెద్ద ఉష్ణోగ్రత (<900 ° C) 46 మరియు సమయం (<5 నిమి) వద్ద ఎనియెల్ చేయవచ్చు, పెద్ద Ni (111) ధాన్యాలు ఏర్పడకుండా ఉండటానికి (ఇది FLG పెరుగుదలకు ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది).
SLG మరియు FLG గ్రాఫేన్ ఆమ్లాలు మరియు నీటి ఉపరితల ఉద్రిక్తతను తట్టుకోలేకపోతున్నాయి, తడి రసాయన బదిలీ ప్రక్రియల సమయంలో యాంత్రిక మద్దతు పొరలు అవసరం 22,34,38. పాలిమర్-మద్దతు గల సింగిల్-లేయర్ గ్రాఫేన్ 38 యొక్క తడి రసాయన బదిలీకి భిన్నంగా, మూర్తి 2A లో చూపిన విధంగా, పెరిగిన NGF యొక్క రెండు వైపులా పాలిమర్ మద్దతు లేకుండా బదిలీ చేయవచ్చని మేము కనుగొన్నాము (మరిన్ని వివరాల కోసం మూర్తి SI4A చూడండి). ఇచ్చిన ఉపరితలానికి NGF ను బదిలీ చేయడం అంతర్లీన Ni30.49 చిత్రం యొక్క తడి ఎచింగ్‌తో ప్రారంభమవుతుంది. పెరిగిన NGF/NI/NGF నమూనాలను 70% HNO3 యొక్క 15 mL లో రాత్రిపూట 600 mL డీయోనైజ్డ్ (DI) నీటితో కరిగించారు. ని రేకు పూర్తిగా కరిగిపోయిన తరువాత, ఎఫ్ఎస్-ఎన్జిఎఫ్ ఫ్లాట్ గా ఉండి ద్రవ ఉపరితలంపై తేలుతుంది, ఎన్జిఎఫ్/ని/ఎన్జిఎఫ్ నమూనా వలె, బిఎస్-ఎన్జిఎఫ్ నీటిలో మునిగిపోతుంది (Fig. 2A, B). వివిక్త ఎన్‌జిఎఫ్‌ను ఒక బీకర్ నుండి తాజా డీయోనైజ్డ్ నీటిని మరొక బీకర్‌కు బదిలీ చేశారు మరియు వివిక్త ఎన్‌జిఎఫ్‌ను పూర్తిగా కడిగి, పుటాకార గ్లాస్ డిష్ ద్వారా నాలుగు నుండి ఆరు సార్లు పునరావృతం చేశారు. చివరగా, FS-NNGF మరియు BS-NGF ను కావలసిన ఉపరితలంపై ఉంచారు (Fig. 2C).
నికెల్ రేకుపై పెరిగిన ఎన్జిఎఫ్ కోసం పాలిమర్-ఫ్రీ తడి రసాయన బదిలీ ప్రక్రియ: (ఎ) ప్రాసెస్ ఫ్లో రేఖాచిత్రం (మరిన్ని వివరాల కోసం మూర్తి SI4 చూడండి), (బి) NI ఎచింగ్ (2 నమూనాలు) తర్వాత వేరు చేయబడిన NGF యొక్క డిజిటల్ ఛాయాచిత్రం, (సి) ఉదాహరణ FS-మరియు BS-NGF SIO2/SI ఉపరితలం, (D) నుండి బదిలీ, (D) fs-fs-fs-fs-fs-fs-fs-fs-fs- fs-gt ప్యానెల్ డి (రెండు భాగాలుగా విభజించబడింది) వలె అదే నమూనా, బంగారు పూతతో కూడిన సి పేపర్ మరియు నాఫియన్ (సౌకర్యవంతమైన పారదర్శక ఉపరితలం, ఎరుపు మూలలతో గుర్తించబడిన అంచులు) కు బదిలీ చేయబడింది.
తడి రసాయన బదిలీ పద్ధతులను ఉపయోగించి చేసే SLG బదిలీకి మొత్తం ప్రాసెసింగ్ సమయం 20-24 గంటలు 38 అవసరం. ఇక్కడ ప్రదర్శించిన పాలిమర్-రహిత బదిలీ సాంకేతికతతో (మూర్తి SI4A), మొత్తం NGF బదిలీ ప్రాసెసింగ్ సమయం గణనీయంగా తగ్గుతుంది (సుమారు 15 గంటలు). ఈ ప్రక్రియలో వీటిని కలిగి ఉంటుంది: (దశ 1) ఎట్చింగ్ ద్రావణాన్ని సిద్ధం చేసి, దానిలో నమూనాను ఉంచండి (~ 10 నిమిషాలు), ఆపై ని ఎచింగ్ (~ 7200 నిమిషాలు), (దశ 2) కోసం రాత్రిపూట వేచి ఉండండి (దశ - 3). డీయోనైజ్డ్ నీటిలో నిల్వ చేయండి లేదా లక్ష్య ఉపరితలం (20 నిమి) కు బదిలీ చేయండి. ఎన్‌జిఎఫ్ మరియు బల్క్ మ్యాట్రిక్స్ మధ్య చిక్కుకున్న నీరు కేశనాళిక చర్య (బ్లాటింగ్ పేపర్‌ను ఉపయోగించి) 38 ద్వారా తొలగించబడుతుంది, అప్పుడు మిగిలిన నీటి బిందువులు సహజ ఎండబెట్టడం ద్వారా తొలగించబడతాయి (సుమారు 30 నిమిషాలు), చివరకు నమూనా 10 నిమిషాలు ఎండబెట్టబడుతుంది. 50-90 ° C (60 నిమి) 38 వద్ద వాక్యూమ్ ఓవెన్ (10–1 mbar) లో కనిష్ట.
గ్రాఫైట్ అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (≥ 200 ° C) 50,51,52 వద్ద నీరు మరియు గాలి ఉనికిని తట్టుకుంటుంది. మేము గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద డీయోనైజ్డ్ నీటిలో మరియు కొన్ని రోజుల నుండి ఒక సంవత్సరం వరకు ఎక్కడైనా సీలు చేసిన సీసాలలో రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ, SEM మరియు XRD ను ఉపయోగించి నమూనాలను పరీక్షించాము (మూర్తి SI4). గుర్తించదగిన క్షీణత లేదు. మూర్తి 2 సి డీయోనైజ్డ్ నీటిలో ఉచిత-నిలబడి ఉన్న FS-NNGF మరియు BS-NGF ని చూపిస్తుంది. మూర్తి 2 సి ప్రారంభంలో చూపిన విధంగా మేము వాటిని SIO2 (300 nm)/Si ఉపరితలంపై స్వాధీనం చేసుకున్నాము. అదనంగా, మూర్తి 2D, E లో చూపినట్లుగా, నిరంతర NGF ను పాలిమర్లు (నెక్సోల్వ్ మరియు నాఫియన్ నుండి థర్మాబ్రైట్ పాలిమైడ్) మరియు బంగారు-పూతతో కూడిన కార్బన్ పేపర్ వంటి వివిధ ఉపరితలాలకు బదిలీ చేయవచ్చు. తేలియాడే FS-NGF ను లక్ష్య ఉపరితలంపై సులభంగా ఉంచారు (Fig. 2C, D). అయినప్పటికీ, 3 సెం.మీ 2 కన్నా పెద్ద బిఎస్-ఎన్జిఎఫ్ నమూనాలను పూర్తిగా నీటిలో మునిగిపోయినప్పుడు నిర్వహించడం కష్టం. సాధారణంగా, అవి నీటిలో చుట్టడం ప్రారంభించినప్పుడు, అజాగ్రత్త నిర్వహణ కారణంగా అవి కొన్నిసార్లు రెండు లేదా మూడు భాగాలుగా విరిగిపోతాయి (Fig. 2E). మొత్తంమీద, మేము వరుసగా 6 మరియు 3 సెం.మీ 2 వరకు ఉన్న నమూనాల కోసం PS- మరియు BS-ENGF (NGF/NI/NGF 6 cm2 వద్ద NGF పెరుగుదల లేకుండా నిరంతర అతుకులు బదిలీ) యొక్క పాలిమర్-ఫ్రీ బదిలీని సాధించగలిగాము. కావలసిన ఉపరితలంపై మిగిలిన పెద్ద లేదా చిన్న ముక్కలు (ఎచింగ్ ద్రావణం లేదా డీయోనైజ్డ్ నీటిలో సులభంగా చూడవచ్చు) (~ 1 mm2, Figure Si4b, “FS-NNGF:“ నిర్మాణం మరియు లక్షణాలు ”క్రింద ఉన్న నిర్మాణం మరియు లక్షణాలు (చర్చించబడిన) లో ఉన్నట్లుగా రాగి గ్రిడ్‌కు బదిలీ చేయబడిన నమూనా చూడండి లేదా భవిష్యత్ ఉపయోగం కోసం స్టోర్. 98-99% (బదిలీ కోసం పెరుగుదల తరువాత).
పాలిమర్ లేకుండా బదిలీ నమూనాలను వివరంగా విశ్లేషించారు. ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోపీ (OM) మరియు SEM చిత్రాలు (Fig. Si5 మరియు Fig. 3) ఉపయోగించి FS- మరియు BS-NNGF/SIO2/SI (Fig. 2C) పై పొందిన ఉపరితల పదనిర్మాణ లక్షణాలు ఈ నమూనాలను మైక్రోస్కోపీ లేకుండా బదిలీ చేయబడిందని చూపించాయి. పగుళ్లు, రంధ్రాలు లేదా అన్‌రోల్డ్ ప్రాంతాలు వంటి నిర్మాణాత్మక నష్టం. పెరుగుతున్న NGF (Fig. 3B, D, పర్పుల్ బాణాల ద్వారా గుర్తించబడిన) పై మడతలు బదిలీ తర్వాత చెక్కుచెదరకుండా ఉన్నాయి. FS- మరియు BS-NGF లు రెండూ FLG ప్రాంతాలతో కూడి ఉంటాయి (మూర్తి 3 లో నీలిరంగు బాణాలు సూచించిన ప్రకాశవంతమైన ప్రాంతాలు). ఆశ్చర్యకరంగా, అల్ట్రాథిన్ గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల పాలిమర్ బదిలీ సమయంలో సాధారణంగా గమనించిన కొన్ని దెబ్బతిన్న ప్రాంతాలకు భిన్నంగా, NGF కి అనుసంధానించే అనేక మైక్రాన్-పరిమాణ FLG మరియు MLG ప్రాంతాలు (మూర్తి 3D లో నీలిరంగు బాణాల ద్వారా గుర్తించబడ్డాయి) పగుళ్లు లేదా విరామాలు లేకుండా బదిలీ చేయబడ్డాయి (మూర్తి 3D). 3). . తరువాత చర్చించినట్లుగా, లేస్-కార్బన్ రాగి గ్రిడ్లలోకి బదిలీ చేయబడిన NGF యొక్క TEM మరియు SEM చిత్రాలను ఉపయోగించి యాంత్రిక సమగ్రత మరింత ధృవీకరించబడింది (“FS-NNGF: నిర్మాణం మరియు లక్షణాలు”). మూర్తి SI6A మరియు B (20 × 20 μm2) లో చూపిన విధంగా, బదిలీ చేయబడిన BS-NGF/SIO2/SI వరుసగా 140 nm మరియు 17 nm ల యొక్క RMS విలువలతో FS-NGF/SIO2/SI కన్నా కఠినమైనది. NGF యొక్క RMS విలువ SIO2/SI ఉపరితలం (RMS <2 nm) లోకి బదిలీ చేయబడిన NI (Figure SI2) పై పెరిగిన NGF కన్నా చాలా తక్కువగా ఉంది (సుమారు 3 రెట్లు), అదనపు కరుకుదనం NI ఉపరితలానికి అనుగుణంగా ఉంటుందని సూచిస్తుంది. అదనంగా, FS- మరియు BS-NGF/SIO2/SI నమూనాల అంచులలో ప్రదర్శించిన AFM చిత్రాలు వరుసగా 100 మరియు 80 nm యొక్క NGF మందాలను చూపించాయి (Fig. SI7). BS-NNGF యొక్క చిన్న మందం ఉపరితలం నేరుగా పూర్వగామి వాయువుకు బహిర్గతం కాకపోవడం వల్ల కావచ్చు.
SIO2/SI పొరపై పాలిమర్ లేకుండా బదిలీ చేయబడిన NGF (NIAG) (మూర్తి 2 సి చూడండి): (ఎ, బి) బదిలీ చేయబడిన FS-NNF యొక్క SEM చిత్రాలు: తక్కువ మరియు అధిక మాగ్నిఫికేషన్ (ప్యానెల్‌లోని ఆరెంజ్ స్క్వేర్‌కు అనుగుణంగా). సాధారణ ప్రాంతాలు) - ఎ). . (ఇ, ఎఫ్) బదిలీ చేయబడిన FS- మరియు BS-NGF ల యొక్క AFM చిత్రాలు. బ్లూ బాణం FLG ప్రాంతాన్ని సూచిస్తుంది - ప్రకాశవంతమైన కాంట్రాస్ట్, సియాన్ బాణం - బ్లాక్ MLG కాంట్రాస్ట్, రెడ్ బాణం - బ్లాక్ కాంట్రాస్ట్ NGF ప్రాంతాన్ని సూచిస్తుంది, మెజెంటా బాణం రెట్లు సూచిస్తుంది.
ఎదిగిన మరియు బదిలీ చేయబడిన FS- మరియు BS-NGF ల యొక్క రసాయన కూర్పును ఎక్స్-రే ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (XPS) (Fig. 4) విశ్లేషించారు. కొలిచిన స్పెక్ట్రా (Fig. 4A, B) లో బలహీనమైన శిఖరం గమనించబడింది, ఇది ఎదిగిన FS- మరియు BS-NGF లు (NAIAG) యొక్క Ni ఉపరితలం (850 EV) కు అనుగుణంగా ఉంటుంది. బదిలీ చేయబడిన FS- మరియు BS-NNGF/SIO2/SI యొక్క కొలిచిన స్పెక్ట్రాలో శిఖరాలు లేవు (Fig. 4C; BS-NNGF/SIO2/SI కోసం ఇలాంటి ఫలితాలు చూపబడలేదు), బదిలీ తర్వాత అవశేష NI కలుషితం లేదని సూచిస్తుంది. గణాంకాలు 4D-F C 1 S, O 1 s మరియు Si 2p శక్తి స్థాయిల యొక్క అధిక-రిజల్యూషన్ స్పెక్ట్రాను FS-NNGF/SIO2/SI యొక్క శక్తి స్థాయిలను చూపుతాయి. C 1 s గ్రాఫైట్ యొక్క బైండింగ్ శక్తి 284.4 EV53.54. మూర్తి 4D54 లో చూపిన విధంగా గ్రాఫైట్ శిఖరాల యొక్క సరళ ఆకారం సాధారణంగా అసమానంగా పరిగణించబడుతుంది. అధిక-రిజల్యూషన్ కోర్-స్థాయి C 1 S స్పెక్ట్రం (Fig. 4D) కూడా స్వచ్ఛమైన బదిలీని ధృవీకరించింది (అనగా, పాలిమర్ అవశేషాలు లేవు), ఇది మునుపటి అధ్యయనాలకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. తాజాగా పెరిగిన నమూనా (NAIAG) యొక్క C 1 S స్పెక్ట్రా యొక్క లైన్విడ్త్‌లు మరియు బదిలీ తర్వాత వరుసగా 0.55 మరియు 0.62 EV. ఈ విలువలు SLG (SIO2 ఉపరితలంపై SLG కోసం 0.49 EV) కంటే ఎక్కువ. ఏదేమైనా, ఈ విలువలు గతంలో నివేదించబడిన లైన్‌విడ్త్‌ల కంటే అధికంగా ఉంటాయి, ఇది అధిక ఆధారిత పైరోలైటిక్ గ్రాఫేన్ నమూనాలు (~ 0.75 EV) 53,54,55, ఇది ప్రస్తుత పదార్థంలో లోపభూయిష్ట కార్బన్ సైట్లు లేకపోవడాన్ని సూచిస్తుంది. C 1 S మరియు O 1 S గ్రౌండ్ లెవల్ స్పెక్ట్రాకు కూడా భుజాలు లేవు, అధిక-రిజల్యూషన్ పీక్ డీకన్వల్యూషన్ 54 యొక్క అవసరాన్ని తొలగిస్తాయి. 291.1 EV చుట్టూ π → π* ఉపగ్రహ శిఖరం ఉంది, ఇది తరచుగా గ్రాఫైట్ నమూనాలలో గమనించబడుతుంది. SI 2P మరియు O 1 S కోర్ లెవల్ స్పెక్ట్రాలోని 103 EV మరియు 532.5 EV సిగ్నల్స్ (Fig. 4E, F చూడండి) వరుసగా SIO2 56 ఉపరితలానికి ఆపాదించబడ్డాయి. XPS అనేది ఉపరితల-సెన్సిటివ్ టెక్నిక్, కాబట్టి NI మరియు SIO2 లకు సంబంధించిన సంకేతాలు వరుసగా NGF బదిలీకి ముందు మరియు తరువాత కనుగొనబడ్డాయి, FLG ప్రాంతం నుండి ఉద్భవించిందని భావించబడుతుంది. బదిలీ చేయబడిన BS-ENGF నమూనాల కోసం ఇలాంటి ఫలితాలు గమనించబడ్డాయి (చూపబడలేదు).
NAIAG XPS ఫలితాలు: (AC) ఎదిగిన FS-NGF/NI, BS-NGF/NI యొక్క వివిధ ఎలిమెంటల్ అణు కూర్పుల యొక్క సర్వే స్పెక్ట్రా మరియు వరుసగా FS-NGF/SIO2/SI బదిలీ చేయబడింది. .
బదిలీ చేయబడిన NGF స్ఫటికాల యొక్క మొత్తం నాణ్యతను ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ (XRD) ఉపయోగించి అంచనా వేశారు. బదిలీ చేయబడిన FS- మరియు BS-NGF/SIO2/SI యొక్క సాధారణ XRD నమూనాలు (Fig. Si8) గ్రాఫైట్ మాదిరిగానే 26.6 ° మరియు 54.7 at వద్ద డిఫ్రాక్షన్ శిఖరాలు (0 0 0 2) మరియు (0 0 0 4) ఉనికిని చూపుతాయి. . ఇది NGF యొక్క అధిక స్ఫటికాకార నాణ్యతను నిర్ధారిస్తుంది మరియు D = 0.335 nm యొక్క ఇంటర్లేయర్ దూరానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది, ఇది బదిలీ దశ తర్వాత నిర్వహించబడుతుంది. డిఫ్రాక్షన్ శిఖరం (0 0 0 2) యొక్క తీవ్రత డిఫ్రాక్షన్ శిఖరం (0 0 0 4) కంటే సుమారు 30 రెట్లు ఉంటుంది, ఇది NGF క్రిస్టల్ విమానం నమూనా ఉపరితలంతో బాగా సమలేఖనం చేయబడిందని సూచిస్తుంది.
SEM, రామన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ, ఎక్స్‌పిఎస్ మరియు ఎక్స్‌ఆర్‌డి ఫలితాల ప్రకారం, బిఎస్-ఎన్‌జిఎఫ్/ఎన్‌ఐ యొక్క నాణ్యత ఎఫ్‌ఎస్-ఎన్‌జిఎఫ్/ఎన్‌ఐ మాదిరిగానే ఉన్నట్లు కనుగొనబడింది, అయినప్పటికీ దాని ఆర్‌ఎంఎస్ కరుకుదనం కొంచెం ఎక్కువగా ఉంది (గణాంకాలు SI2, SI5) మరియు SI7).
200 nm మందపాటి వరకు పాలిమర్ సపోర్ట్ పొరలతో SLG లు నీటిపై తేలుతాయి. ఈ సెటప్ సాధారణంగా పాలిమర్-సహాయక తడి రసాయన బదిలీ ప్రక్రియలలో 22,38 లో ఉపయోగించబడుతుంది. గ్రాఫేన్ మరియు గ్రాఫైట్ హైడ్రోఫోబిక్ (తడి కోణం 80-90 °) 57. గ్రాఫేన్ మరియు FLG రెండింటి యొక్క సంభావ్య శక్తి ఉపరితలాలు చాలా ఫ్లాట్ గా నివేదించబడ్డాయి, ఉపరితలం 58 వద్ద నీటి పార్శ్వ కదలిక కోసం తక్కువ సంభావ్య శక్తి (~ 1 kj/mol) తో. ఏదేమైనా, గ్రాఫేన్ మరియు మూడు పొరల గ్రాఫేన్‌తో నీటి యొక్క లెక్కించిన పరస్పర శక్తులు వరుసగా - 13 మరియు - 15 kJ/mol, 58, ఇది గ్రాఫేన్‌తో పోలిస్తే NGF (సుమారు 300 పొరలు) తో నీటి పరస్పర చర్య తక్కువగా ఉందని సూచిస్తుంది. ఫ్రీస్టాండింగ్ ఎన్జిఎఫ్ నీటి ఉపరితలంపై చదునుగా ఉండటానికి ఇది ఒక కారణం కావచ్చు, అయితే ఫ్రీస్టాండింగ్ గ్రాఫేన్ (ఇది నీటిలో తేలుతుంది) వంకరగా మరియు విచ్ఛిన్నమవుతుంది. NGF పూర్తిగా నీటిలో మునిగిపోయినప్పుడు (ఫలితాలు కఠినమైన మరియు ఫ్లాట్ NGF కి ఒకే విధంగా ఉంటాయి), దాని అంచులు వంగి ఉంటాయి (మూర్తి SI4). పూర్తి ఇమ్మర్షన్ విషయంలో, NGF- నీటి పరస్పర శక్తి దాదాపు రెట్టింపు అవుతుందని (ఫ్లోటింగ్ NGF తో పోలిస్తే) మరియు అధిక కాంటాక్ట్ కోణం (హైడ్రోఫోబిసిటీ) ను నిర్వహించడానికి NGF మడత యొక్క అంచులు అని భావిస్తున్నారు. ఎంబెడెడ్ ఎన్‌జిఎఫ్‌ల అంచుల కర్లింగ్ నివారించడానికి వ్యూహాలను అభివృద్ధి చేయవచ్చని మేము నమ్ముతున్నాము. గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్ 59 యొక్క చెమ్మగిల్లడం ప్రతిచర్యను మాడ్యులేట్ చేయడానికి మిశ్రమ ద్రావకాలను ఉపయోగించడం ఒక విధానం.
తడి రసాయన బదిలీ ప్రక్రియల ద్వారా SLG ని వివిధ రకాల ఉపరితలాలకు బదిలీ చేయడం గతంలో నివేదించబడింది. బలహీనమైన వాన్ డెర్ వాల్స్ శక్తులు గ్రాఫేన్/గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లు మరియు ఉపరితలాల మధ్య ఉన్నాయని సాధారణంగా అంగీకరించబడింది (ఇది SIO2/SI38,41,46,60, SIC38, AU42, SI స్తంభాలు 22 మరియు లాసీ కార్బన్ ఫిల్మ్స్ 30, 34 లేదా పాలిమైడ్ 37 వంటి సౌకర్యవంతమైన ఉపరితలాలు వంటి దృ subst మైన ఉపరితలాలు. ఇక్కడ మేము ఒకే రకమైన పరస్పర చర్యలు ఎక్కువగా ఉంటాయని అనుకుంటాము. యాంత్రిక నిర్వహణ సమయంలో (వాక్యూమ్ మరియు/లేదా వాతావరణ పరిస్థితులలో లేదా నిల్వ సమయంలో క్యారెక్టరైజేషన్ సమయంలో) (ఉదా., మూర్తి 2, SI7 మరియు SI9) ఇక్కడ సమర్పించిన ఏవైనా ఉపరితలాల కోసం మేము NGF యొక్క ఎటువంటి నష్టం లేదా పై తొక్కను గమనించలేదు. అదనంగా, మేము NGF/SIO2/SI నమూనా (Fig. 4) యొక్క కోర్ స్థాయి యొక్క XPS C 1 S స్పెక్ట్రంలో SIC శిఖరాన్ని గమనించలేదు. ఈ ఫలితాలు NGF మరియు లక్ష్య ఉపరితలం మధ్య రసాయన బంధం లేదని సూచిస్తున్నాయి.
మునుపటి విభాగంలో, “fs- మరియు bs-ngf యొక్క పాలిమర్-ఫ్రీ బదిలీ”, నికెల్ రేకు యొక్క రెండు వైపులా NGF పెరుగుతుందని మరియు బదిలీ చేయగలదని మేము నిరూపించాము. ఈ FS-NNGF లు మరియు BS-NNGF లు ఉపరితల కరుకుదనం పరంగా ఒకేలా ఉండవు, ఇది ప్రతి రకానికి అత్యంత సరిఅయిన అనువర్తనాలను అన్వేషించడానికి ప్రేరేపించింది.
FS-NGF యొక్క పారదర్శకత మరియు సున్నితమైన ఉపరితలాన్ని పరిశీలిస్తే, మేము దాని స్థానిక నిర్మాణం, ఆప్టికల్ మరియు విద్యుత్ లక్షణాలను మరింత వివరంగా అధ్యయనం చేసాము. పాలిమర్ బదిలీ లేకుండా ఎఫ్ఎస్-ఎన్జిఎఫ్ యొక్క నిర్మాణం మరియు నిర్మాణం ట్రాన్స్మిషన్ ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపీ (టెమ్) ఇమేజింగ్ మరియు ఎంచుకున్న ఏరియా ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ (SAED) నమూనా విశ్లేషణ ద్వారా వర్గీకరించబడింది. సంబంధిత ఫలితాలు మూర్తి 5 లో చూపబడ్డాయి. తక్కువ మాగ్నిఫికేషన్ ప్లానర్ TEM ఇమేజింగ్ వివిధ ఎలక్ట్రాన్ కాంట్రాస్ట్ లక్షణాలతో NGF మరియు FLG ప్రాంతాల ఉనికిని వెల్లడించింది, అనగా ముదురు మరియు ప్రకాశవంతమైన ప్రాంతాలు (Fig. 5A). ఈ చిత్రం మొత్తం NGF మరియు FLG యొక్క వివిధ ప్రాంతాల మధ్య మంచి యాంత్రిక సమగ్రత మరియు స్థిరత్వాన్ని ప్రదర్శిస్తుంది, మంచి అతివ్యాప్తి మరియు నష్టం లేదా చిరిగిపోవటం లేదు, ఇది SEM (మూర్తి 3) మరియు అధిక మాగ్నిఫికేషన్ TEM అధ్యయనాల ద్వారా కూడా నిర్ధారించబడింది (మూర్తి 5C-E). ప్రత్యేకించి, అంజీర్లో మూర్తి 5D వంతెన నిర్మాణాన్ని దాని అతిపెద్ద భాగంలో చూపిస్తుంది (మూర్తి 5D లోని బ్లాక్ చుక్కల బాణం ద్వారా గుర్తించబడిన స్థానం), ఇది త్రిభుజాకార ఆకారం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది మరియు సుమారు 51 వెడల్పు కలిగిన గ్రాఫేన్ పొరను కలిగి ఉంటుంది. 0.33 ± 0.01 nm యొక్క ఇంటర్‌ప్లానార్ అంతరం ఉన్న కూర్పు ఇరుకైన ప్రాంతంలో గ్రాఫేన్ యొక్క అనేక పొరలకు మరింత తగ్గించబడుతుంది (మూర్తి 5 D లోని ఘన నల్ల బాణం ముగింపు).
కార్బన్ లాసీ కాపర్ గ్రిడ్‌లో పాలిమర్-ఫ్రీ NAIAG నమూనా యొక్క ప్లానర్ TEM చిత్రం: (A, B) NGF మరియు FLG ప్రాంతాలతో సహా తక్కువ మాగ్నిఫికేషన్ TEM చిత్రాలు, (CE) ప్యానెల్-ఎ మరియు ప్యానెల్-బిలోని వివిధ ప్రాంతాల యొక్క అధిక మాగ్నిఫికేషన్ చిత్రాలు ఒకే రంగు యొక్క బాణాలుగా గుర్తించబడతాయి. ప్యానెల్లు A మరియు C లోని ఆకుపచ్చ బాణాలు పుంజం అమరిక సమయంలో నష్టం యొక్క వృత్తాకార ప్రాంతాలను సూచిస్తాయి. .
మూర్తి 5 సిలోని రిబ్బన్ నిర్మాణం (ఎరుపు బాణంతో గుర్తించబడింది) గ్రాఫైట్ లాటిస్ విమానాల యొక్క నిలువు ధోరణిని చూపిస్తుంది, ఇది అధికంగా అసంపూర్తిగా ఉన్న కోత ఒత్తిడి 30,61,62 కారణంగా ఈ చిత్రం (మూర్తి 5 సిలో ఇన్సెట్) వెంట నానోఫోల్డ్స్ ఏర్పడటం వల్ల కావచ్చు. అధిక-రిజల్యూషన్ TEM కింద, ఈ నానోఫోల్డ్స్ 30 మిగిలిన NGF ప్రాంతం కంటే భిన్నమైన స్ఫటికాకార ధోరణిని ప్రదర్శిస్తుంది; గ్రాఫైట్ లాటిస్ యొక్క బేసల్ విమానాలు మిగిలిన చిత్రం వలె అడ్డంగా కాకుండా, దాదాపు నిలువుగా ఉంటాయి (మూర్తి 5 సిలో ఇన్సెట్). అదేవిధంగా, FLG ప్రాంతం అప్పుడప్పుడు సరళ మరియు ఇరుకైన బ్యాండ్ లాంటి మడతలను ప్రదర్శిస్తుంది (నీలిరంగు బాణాలతో గుర్తించబడింది), ఇవి వరుసగా 5B, 5E గణాంకాలలో తక్కువ మరియు మధ్యస్థ మాగ్నిఫికేషన్ వద్ద కనిపిస్తాయి. మూర్తి 5E లోని ఇన్సెట్ FLG రంగంలో రెండు మరియు మూడు-పొరల గ్రాఫేన్ పొరల ఉనికిని నిర్ధారిస్తుంది (ఇంటర్‌ప్లానార్ దూరం 0.33 ± 0.01 nm), ఇది మా మునుపటి ఫలితాలతో మంచి ఒప్పందంలో ఉంది. అదనంగా, పాలిమర్-ఫ్రీ ఎన్జిఎఫ్ యొక్క రికార్డ్ చేసిన SEM చిత్రాలు లాసీ కార్బన్ ఫిల్మ్‌లతో రాగి గ్రిడ్‌లపైకి బదిలీ చేయబడతాయి (టాప్-వ్యూ TEM కొలతలు చేసిన తరువాత) ఫిగర్ SI9 లో చూపబడ్డాయి. బాగా సస్పెండ్ చేయబడిన FLG ప్రాంతం (నీలం బాణంతో గుర్తించబడింది) మరియు ఫిగర్ SI9F లో విరిగిన ప్రాంతం. నీలిరంగు బాణం (బదిలీ చేయబడిన NGF యొక్క అంచున) ఉద్దేశపూర్వకంగా పాలిమర్ లేకుండా బదిలీ ప్రక్రియను FLG ప్రాంతం నిరోధించగలదని నిరూపించడానికి ప్రదర్శించబడుతుంది. సారాంశంలో, ఈ చిత్రాలు పాక్షికంగా సస్పెండ్ చేయబడిన NGF (FLG ప్రాంతంతో సహా) TEM మరియు SEM కొలతల సమయంలో కఠినమైన నిర్వహణ మరియు అధిక శూన్యతకు గురైన తర్వాత కూడా యాంత్రిక సమగ్రతను నిర్వహిస్తుందని నిర్ధారిస్తుంది (మూర్తి SI9).
NGF యొక్క అద్భుతమైన ఫ్లాట్‌నెస్ కారణంగా (మూర్తి 5A చూడండి), SAED నిర్మాణాన్ని విశ్లేషించడానికి [0001] డొమైన్ అక్షం వెంట రేకులను ఓరియంట్ చేయడం కష్టం కాదు. చిత్రం యొక్క స్థానిక మందాన్ని మరియు దాని స్థానాన్ని బట్టి, ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ అధ్యయనాల కోసం అనేక ఆసక్తి ప్రాంతాలు (12 పాయింట్లు) గుర్తించబడ్డాయి. గణాంకాలు 5A -C లో, ఈ నాలుగు విలక్షణ ప్రాంతాలు చూపబడతాయి మరియు రంగు వృత్తాలతో (నీలం, సియాన్, నారింజ మరియు ఎరుపు కోడెడ్) గుర్తించబడతాయి. SAED మోడ్ కోసం గణాంకాలు 2 మరియు 3. గణాంకాలు 5 మరియు 5 లలో చూపిన FLG ప్రాంతం నుండి 5F మరియు G గణాంకాలు పొందబడ్డాయి. వరుసగా 5B మరియు C గణాంకాలు చూపినట్లు. వారు వక్రీకృత గ్రాఫేన్ 63 మాదిరిగానే షట్కోణ నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉన్నారు. ప్రత్యేకించి, మూర్తి 5F [0001] జోన్ అక్షం యొక్క ఒకే ధోరణితో మూడు సూపర్మోస్డ్ నమూనాలను చూపిస్తుంది, ఇది 10 ° మరియు 20 by చేత తిప్పబడుతుంది, ఇది మూడు జతల (10-10) ప్రతిబింబాల కోణీయ అసమతుల్యత ద్వారా రుజువు అవుతుంది. అదేవిధంగా, మూర్తి 5 జి 20 by చేత తిప్పబడిన రెండు సూపర్మోస్డ్ షట్కోణ నమూనాలను చూపిస్తుంది. FLG ప్రాంతంలో షట్కోణ నమూనాల యొక్క రెండు లేదా మూడు సమూహాలు మూడు విమానంలో లేదా వెలుపల ఉన్న గ్రాఫేన్ పొరల నుండి 33 ఒకదానితో ఒకటి తిప్పబడతాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, మూర్తి 5H లోని ఎలక్ట్రాన్ డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలు, I (మూర్తి 5A లో చూపిన NGF ప్రాంతానికి అనుగుణంగా) మొత్తం అధిక పాయింట్ డిఫ్రాక్షన్ తీవ్రతతో ఒకే [0001] నమూనాను చూపిస్తుంది, ఇది ఎక్కువ పదార్థ మందానికి అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ SAED నమూనాలు FLG కన్నా మందమైన గ్రాఫిటిక్ నిర్మాణం మరియు ఇంటర్మీడియట్ ధోరణికి అనుగుణంగా ఉంటాయి, ఇండెక్స్ 64 నుండి er హించినట్లుగా. NGF యొక్క స్ఫటికాకార లక్షణాల యొక్క లక్షణం రెండు లేదా మూడు సూపర్మోస్డ్ గ్రాఫైట్ (లేదా గ్రాఫేన్) స్ఫటికాకారాల యొక్క సహజీవనాన్ని వెల్లడించింది. FLG ప్రాంతంలో ముఖ్యంగా గమనార్హం ఏమిటంటే, స్ఫటికాలు కొంతవరకు విమానంలో లేదా విమానంలో వెలుపల దుర్వినియోగం కలిగి ఉంటాయి. NI 64 చిత్రాలపై పెరిగిన NGF కోసం 17 °, 22 ° మరియు 25 of యొక్క విమానంలో భ్రమణ కోణాలతో గ్రాఫైట్ కణాలు/పొరలు గతంలో నివేదించబడ్డాయి. ఈ అధ్యయనంలో గమనించిన భ్రమణ కోణం విలువలు వక్రీకృత BLG63 గ్రాఫేన్ కోసం గతంలో గమనించిన భ్రమణ కోణాలకు (± 1 °) అనుగుణంగా ఉంటాయి.
NGF/SIO2/SI యొక్క విద్యుత్ లక్షణాలను 10 × 3 mm2 విస్తీర్ణంలో 300 K వద్ద కొలుస్తారు. ఎలక్ట్రాన్ క్యారియర్ ఏకాగ్రత, చలనశీలత మరియు వాహకత యొక్క విలువలు వరుసగా 1.6 × 1020 సెం.మీ -3, 220 సెం.మీ 2 V-1 C-1 మరియు 2000 S-CM-1. మా NGF యొక్క చలనశీలత మరియు వాహకత విలువలు సహజ గ్రాఫైట్ 2 ను పోలి ఉంటాయి మరియు వాణిజ్యపరంగా లభించే అత్యంత ఆధారిత పైరోలైటిక్ గ్రాఫైట్ (3000 ° C వద్ద ఉత్పత్తి చేయబడతాయి) 29 కంటే ఎక్కువ. గమనించిన ఎలక్ట్రాన్ క్యారియర్ ఏకాగ్రత విలువలు అధిక-ఉష్ణోగ్రత (3200 ° C) పాలిమైడ్ షీట్లను ఉపయోగించి తయారుచేసిన మైక్రాన్-మందపాటి గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌ల కోసం ఇటీవల నివేదించిన (7.25 × 10 సెం.మీ -3) కంటే రెండు ఆర్డర్లు (7.25 × 10 సెం.మీ -3).
మేము క్వార్ట్జ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు బదిలీ చేయబడిన FS-NGF పై UV- కనిపించే ప్రసార కొలతలను కూడా చేసాము (మూర్తి 6). ఫలిత స్పెక్ట్రం 350–800 ఎన్ఎమ్ పరిధిలో దాదాపు 62% స్థిరమైన ప్రసారం చూపిస్తుంది, ఇది ఎన్‌జిఎఫ్ కనిపించే కాంతికి అపారదర్శకమని సూచిస్తుంది. వాస్తవానికి, “KAUST” అనే పేరును మూర్తి 6B లోని నమూనా యొక్క డిజిటల్ ఛాయాచిత్రంలో చూడవచ్చు. NGF యొక్క నానోక్రిస్టలైన్ నిర్మాణం SLG కి భిన్నంగా ఉన్నప్పటికీ, అదనపు పొర 65 కి 2.3% ప్రసార నష్టం యొక్క నియమాన్ని ఉపయోగించి పొరల సంఖ్యను సుమారుగా అంచనా వేయవచ్చు. ఈ సంబంధం ప్రకారం, 38% ట్రాన్స్మిషన్ నష్టంతో గ్రాఫేన్ పొరల సంఖ్య 21. పెరిగిన NGF ప్రధానంగా 300 గ్రాఫేన్ పొరలను కలిగి ఉంటుంది, అనగా 100 nm మందపాటి (Fig. 1, Si5 మరియు Si7). అందువల్ల, గమనించిన ఆప్టికల్ పారదర్శకత FLG మరియు MLG ప్రాంతాలకు అనుగుణంగా ఉంటుందని మేము అనుకుంటాము, ఎందుకంటే అవి సినిమా అంతటా పంపిణీ చేయబడతాయి (అత్తి. 1, 3, 5 మరియు 6C). పై నిర్మాణ డేటాతో పాటు, వాహకత మరియు పారదర్శకత కూడా బదిలీ చేయబడిన NGF యొక్క అధిక స్ఫటికాకార నాణ్యతను నిర్ధారిస్తాయి.
(ఎ) UV- కనిపించే ప్రసార కొలత, (బి) ప్రతినిధి నమూనాను ఉపయోగించి క్వార్ట్జ్‌లో సాధారణ NGF బదిలీ. . యాదృచ్ఛిక ఆకారాలు మరియు రేఖాచిత్రంలో వాటి పరిమాణాలు దృష్టాంత ప్రయోజనాల కోసం మాత్రమే మరియు వాస్తవ ప్రాంతాలకు అనుగుణంగా ఉండవు.
సివిడి చేత పెరిగిన అపారదర్శక ఎన్జిఎఫ్ గతంలో బేర్ సిలికాన్ ఉపరితలాలకు బదిలీ చేయబడింది మరియు సౌర ఘటాలు 15,16 లో ఉపయోగించబడింది. ఫలిత శక్తి మార్పిడి సామర్థ్యం (పిసిఇ) 1.5%. ఈ NGF లు క్రియాశీల సమ్మేళనం పొరలు, ఛార్జ్ రవాణా మార్గాలు మరియు పారదర్శక ఎలక్ట్రోడ్లు 15,16 వంటి బహుళ విధులను నిర్వహిస్తాయి. అయితే, గ్రాఫైట్ చిత్రం ఏకరీతిగా లేదు. సోలార్ సెల్ 15,16 యొక్క PCE విలువను నిర్ణయించడంలో ఈ రెండు లక్షణాలు ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తున్నందున, గ్రాఫైట్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క షీట్ నిరోధకత మరియు ఆప్టికల్ ట్రాన్స్మిటెన్స్‌ను జాగ్రత్తగా నియంత్రించడం ద్వారా మరింత ఆప్టిమైజేషన్ అవసరం. సాధారణంగా, గ్రాఫేన్ ఫిల్మ్‌లు కనిపించే కాంతికి 97.7% పారదర్శకంగా ఉంటాయి, కానీ 200–3000 ఓంలు/చదరపు .16 షీట్ నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి. పొరల సంఖ్యను (గ్రాఫేన్ పొరల యొక్క బహుళ బదిలీ) మరియు HNO3 (~ 30 ohm/sq.) 66 తో డోపింగ్ చేయడం ద్వారా గ్రాఫేన్ ఫిల్మ్‌ల యొక్క ఉపరితల నిరోధకతను తగ్గించవచ్చు. ఏదేమైనా, ఈ ప్రక్రియ చాలా సమయం పడుతుంది మరియు వేర్వేరు బదిలీ పొరలు ఎల్లప్పుడూ మంచి సంబంధాన్ని కొనసాగించవు. మా ఫ్రంట్ సైడ్ ఎన్‌జిఎఫ్‌లో కండక్టివిటీ 2000 ఎస్/సెం.మీ, ఫిల్మ్ షీట్ రెసిస్టెన్స్ 50 ఓం/చ. మరియు 62% పారదర్శకత, సౌర ఘటాలలో వాహక ఛానెల్స్ లేదా కౌంటర్ ఎలక్ట్రోడ్లకు ఇది ఆచరణీయ ప్రత్యామ్నాయంగా మారుతుంది.
BS-NGF యొక్క నిర్మాణం మరియు ఉపరితల కెమిస్ట్రీ FS-NNGF ను పోలి ఉన్నప్పటికీ, దాని కరుకుదనం భిన్నంగా ఉంటుంది (“FS- మరియు BS-NGF యొక్క పెరుగుదల”). గతంలో, మేము అల్ట్రా-సన్నని ఫిల్మ్ గ్రాఫైట్ 22 ను గ్యాస్ సెన్సార్‌గా ఉపయోగించాము. అందువల్ల, గ్యాస్ సెన్సింగ్ పనుల కోసం BS-NNGF ను ఉపయోగించుకునే సాధ్యతను మేము పరీక్షించాము (మూర్తి SI10). మొదట, BS-NGF యొక్క MM2- పరిమాణ భాగాలు ఇంటర్‌డిజిటేటింగ్ ఎలక్ట్రోడ్ సెన్సార్ చిప్ (మూర్తి SI10A-C) లోకి బదిలీ చేయబడ్డాయి. చిప్ యొక్క తయారీ వివరాలు గతంలో నివేదించబడ్డాయి; దీని క్రియాశీల సున్నితమైన ప్రాంతం 9 mm267. SEM చిత్రాలలో (Figure SI10B మరియు C), అంతర్లీన బంగారు ఎలక్ట్రోడ్ NGF ద్వారా స్పష్టంగా కనిపిస్తుంది. మళ్ళీ, అన్ని నమూనాలకు ఏకరీతి చిప్ కవరేజ్ సాధించబడిందని చూడవచ్చు. వివిధ వాయువుల గ్యాస్ సెన్సార్ కొలతలు నమోదు చేయబడ్డాయి (Fig. SI10D) (Fig. SI11) మరియు ఫలిత ప్రతిస్పందన రేట్లు అత్తి పండ్లలో చూపించబడ్డాయి. Si10G. SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) మరియు NH3 (200 ppm) తో సహా ఇతర జోక్యం చేసుకునే వాయువులతో. సాధ్యమయ్యే కారణం NO2. గ్యాస్ 22,68 యొక్క ఎలెక్ట్రోఫిలిక్ స్వభావం. గ్రాఫేన్ యొక్క ఉపరితలంపై శోషించబడినప్పుడు, ఇది సిస్టమ్ ద్వారా ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క ప్రస్తుత శోషణను తగ్గిస్తుంది. గతంలో ప్రచురించిన సెన్సార్లతో BS-NGF సెన్సార్ యొక్క ప్రతిస్పందన సమయ డేటా యొక్క పోలిక టేబుల్ SI2 లో ప్రదర్శించబడింది. UV ప్లాస్మా, O3 ప్లాస్మా లేదా థర్మల్ (50–150 ° C) చికిత్సను ఉపయోగించి NGF సెన్సార్లను తిరిగి సక్రియం చేసే విధానం బహిర్గతమైన నమూనాల చికిత్స కొనసాగుతోంది, ఆదర్శంగా ఎంబెడెడ్ సిస్టమ్స్ 69 అమలు.
CVD ప్రక్రియలో, ఉత్ప్రేరక సబ్‌స్ట్రేట్ 41 యొక్క రెండు వైపులా గ్రాఫేన్ పెరుగుదల జరుగుతుంది. అయినప్పటికీ, బదిలీ ప్రక్రియ 41 సమయంలో BS- గ్రాఫేన్ సాధారణంగా బయటకు తీయబడుతుంది. ఈ అధ్యయనంలో, ఉత్ప్రేరక మద్దతు యొక్క రెండు వైపులా అధిక-నాణ్యత NGF పెరుగుదల మరియు పాలిమర్-రహిత NGF బదిలీని సాధించవచ్చని మేము నిరూపించాము. BS-NNGF FS-NGF (~ 100 nm) కంటే సన్నగా ఉంటుంది (~ 80 nm), మరియు ఈ వ్యత్యాసం BS-NI నేరుగా పూర్వగామి వాయువు ప్రవాహానికి బహిర్గతం కాదని వివరించబడింది. NIAR ఉపరితలం యొక్క కరుకుదనం NGF యొక్క కరుకుదనాన్ని ప్రభావితం చేస్తుందని మేము కనుగొన్నాము. ఈ ఫలితాలు ఎదిగిన ప్లానార్ ఎఫ్ఎస్-ఎన్జిఎఫ్ ను గ్రాఫేన్ (యెముక పొలుసు ation డిపోజియేషన్ మెథడ్ 70 ద్వారా) లేదా సౌర ఘటాలలో వాహక ఛానెల్‌గా పూర్వగామి పదార్థంగా ఉపయోగించవచ్చని సూచిస్తున్నాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, గ్యాస్ డిటెక్షన్ (Fig. SI9) కోసం BS-NNGF ఉపయోగించబడుతుంది మరియు బహుశా దాని ఉపరితల కరుకుదనం ఉపయోగపడే శక్తి నిల్వ వ్యవస్థలు 71,72 కోసం.
పైన పేర్కొన్న వాటిని పరిశీలిస్తే, ప్రస్తుత పనిని సివిడి పెంచిన మరియు నికెల్ రేకును ఉపయోగించడం గతంలో ప్రచురించిన గ్రాఫైట్ చిత్రాలతో కలపడం ఉపయోగపడుతుంది. టేబుల్ 2 లో చూడగలిగినట్లుగా, మేము ఉపయోగించిన అధిక ఒత్తిళ్లు సాపేక్షంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద (850–1300 ° C పరిధిలో) ప్రతిచర్య సమయాన్ని (వృద్ధి దశ) కు తగ్గించాయి. మేము సాధారణం కంటే ఎక్కువ వృద్ధిని సాధించాము, ఇది విస్తరణకు సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది. పరిగణించవలసిన ఇతర అంశాలు ఉన్నాయి, వాటిలో కొన్ని మేము పట్టికలో చేర్చాము.
ఉత్ప్రేరక CVD చేత డబుల్-సైడెడ్ హై-క్వాలిటీ NGF ని నికెల్ రేకులో పెంచింది. సాంప్రదాయ పాలిమర్ ఉపరితలాలను (సివిడి గ్రాఫేన్‌లో ఉపయోగించినవి వంటివి) తొలగించడం ద్వారా, మేము ఎన్‌జిఎఫ్ యొక్క శుభ్రమైన మరియు లోపం లేని తడి బదిలీని (నికెల్ రేకు యొక్క వెనుక మరియు ముందు వైపులా పెంచారు) వివిధ రకాల ప్రాసెస్-క్రిటికల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లకు సాధిస్తాము. ముఖ్యంగా, NGF FLG మరియు MLG ప్రాంతాలను కలిగి ఉంటుంది (సాధారణంగా 100 µm2 కు 0.1% నుండి 3%), ఇవి నిర్మాణాత్మకంగా మందమైన చిత్రంలో కలిసిపోతాయి. ఈ ప్రాంతాలు రెండు నుండి మూడు గ్రాఫైట్/గ్రాఫేన్ కణాల (వరుసగా స్ఫటికాలు లేదా పొరలు) స్టాక్‌లతో కూడి ఉన్నాయని ప్లానర్ టెమ్ చూపిస్తుంది, వీటిలో కొన్ని భ్రమణ అసమతుల్యత 10–20 °. FS-NGF యొక్క పారదర్శకతకు కనిపించే కాంతికి FLG మరియు MLG ప్రాంతాలు బాధ్యత వహిస్తాయి. వెనుక షీట్ల విషయానికొస్తే, వాటిని ముందు షీట్లకు సమాంతరంగా తీసుకెళ్లవచ్చు మరియు చూపిన విధంగా, క్రియాత్మక ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటుంది (ఉదాహరణకు, గ్యాస్ గుర్తించడానికి). పారిశ్రామిక స్థాయి సివిడి ప్రక్రియలలో వ్యర్థాలు మరియు ఖర్చులను తగ్గించడానికి ఈ అధ్యయనాలు చాలా ఉపయోగపడతాయి.
సాధారణంగా, సివిడి ఎన్జిఎఫ్ యొక్క సగటు మందం (తక్కువ మరియు మల్టీ-లేయర్) గ్రాఫేన్ మరియు ఇండస్ట్రియల్ (మైక్రోమీటర్) గ్రాఫైట్ షీట్ల మధ్య ఉంటుంది. ప్రస్తుతం ఉపయోగించిన శక్తి-ఇంటెన్సివ్ పారిశ్రామిక ఉత్పత్తి ప్రక్రియల ఖర్చు లేకుండా, వారి ఉత్పత్తి మరియు రవాణా కోసం మేము అభివృద్ధి చేసిన సరళమైన పద్ధతిలో మేము అభివృద్ధి చేసిన సరళమైన పద్ధతిలో, ఈ చిత్రాలు గ్రాఫైట్ యొక్క క్రియాత్మక ప్రతిస్పందన అవసరమయ్యే అనువర్తనాలకు ప్రత్యేకంగా అనుకూలంగా ఉంటాయి.
25-μm- మందపాటి నికెల్ రేకు (99.5% స్వచ్ఛత, గుడ్ ఫెలో) ను వాణిజ్య CVD రియాక్టర్ (ఐక్స్ట్రాన్ 4-అంగుళాల BMPRO) లో వ్యవస్థాపించారు. ఈ వ్యవస్థ ఆర్గాన్‌తో ప్రక్షాళన చేయబడింది మరియు 10-3 mbar యొక్క మూల పీడనానికి ఖాళీ చేయబడింది. అప్పుడు నికెల్ రేకు ఉంచారు. AR/H2 లో (5 నిమిషాలు NI రేకును ముందే ప్రారంభించిన తరువాత, రేకు 900 ° C వద్ద 500 mbar యొక్క ఒత్తిడికి గురైంది. NGF 5 నిమిషాలకు CH4/H2 (100 సెం.మీ 3) యొక్క ప్రవాహంలో జమ చేయబడింది. అప్పుడు నమూనా 700 ° C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద చల్లబరుస్తుంది (4000 cm3). మరెక్కడా 30.
జీస్ మెర్లిన్ మైక్రోస్కోప్ (1 కెవి, 50 పా) ఉపయోగించి నమూనా యొక్క ఉపరితల పదనిర్మాణం SEM ద్వారా దృశ్యమానం చేయబడింది. నమూనా ఉపరితల కరుకుదనం మరియు NGF మందం AFM (డైమెన్షన్ ఐకాన్ SPM, బ్రూకర్) ఉపయోగించి కొలుస్తారు. TEM మరియు SAED కొలతలు FEI టైటాన్ 80–300 క్యూబ్డ్ మైక్రోస్కోప్ ఉపయోగించి అధిక ప్రకాశం క్షేత్ర ఉద్గార తుపాకీ (300 kV), FEI వీన్ రకం మోనోక్రోమాటర్ మరియు తుది ఫలితాలను పొందటానికి CEOS లెన్స్ గోళాకార ఉల్లంఘన దిద్దుబాటుదారులను ఉపయోగించి జరిగాయి. ప్రాదేశిక తీర్మానం 0.09 nm. ఫ్లాట్ టెమ్ ఇమేజింగ్ మరియు SAED నిర్మాణ విశ్లేషణ కోసం NGF నమూనాలను కార్బన్ లాసీ కోటెడ్ రాగి గ్రిడ్లకు బదిలీ చేశారు. అందువల్ల, చాలా నమూనా ఫ్లోక్‌లు సహాయక పొర యొక్క రంధ్రాలలో నిలిపివేయబడతాయి. బదిలీ చేయబడిన NGF నమూనాలను XRD విశ్లేషించింది. ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్షన్ నమూనాలు 3 మిమీ యొక్క బీమ్ స్పాట్ వ్యాసం కలిగిన CU రేడియేషన్ సోర్స్ ఉపయోగించి పౌడర్ డిఫ్రాక్టోమీటర్ (బ్రూకర్, D2 ఫేజ్ షిఫ్టర్ విత్ CU Kα సోర్స్, 1.5418 Å మరియు లింక్సే డిటెక్టర్) ఉపయోగించి పొందబడ్డాయి.
ఇంటిగ్రేటింగ్ కన్ఫోకల్ మైక్రోస్కోప్ (ఆల్ఫా 300 RA, WITEC) ఉపయోగించి అనేక రామన్ పాయింట్ కొలతలు నమోదు చేయబడ్డాయి. ఉష్ణ ప్రేరిత ప్రభావాలను నివారించడానికి తక్కువ ఉత్తేజిత శక్తి (25%) ఉన్న 532 nm లేజర్ ఉపయోగించబడింది. ఎక్స్-రే ఫోటోఎలెక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రోస్కోపీ (ఎక్స్‌పిఎస్) ను క్రటోస్ యాక్సిస్ అల్ట్రా స్పెక్ట్రోమీటర్‌పై 300 × 700 μm2 యొక్క నమూనా ప్రాంతంలో మోనోక్రోమటిక్ అల్ కెα రేడియేషన్ (Hν = 1486.6 EV) ఉపయోగించి 150 W. రిజల్యూషన్ స్పెక్ట్రాను 160 EV మరియు 20 EV యొక్క ప్రసార ఎనర్జీల వద్ద పొందారు. SIO2 లోకి బదిలీ చేయబడిన NGF నమూనాలను 30 W వద్ద PLS6MW (1.06 μm) ytterbium ఫైబర్ లేజర్‌ను ఉపయోగించి ముక్కలుగా (3 × 10 mm2 ఒక్కొక్కటి) కత్తిరించారు. రాగి వైర్ పరిచయాలు (50 μm మందపాటి) ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్ కింద వెండి పేస్ట్ ఉపయోగించి కల్పించబడ్డాయి. ఈ నమూనాలపై 300 K వద్ద విద్యుత్ రవాణా మరియు హాల్ ప్రభావ ప్రయోగాలు మరియు భౌతిక లక్షణాల కొలత వ్యవస్థలో (PPMS ఎవర్‌కూల్- II, క్వాంటం డిజైన్, USA) ± 9 టెస్లా యొక్క అయస్కాంత క్షేత్ర వైవిధ్యం జరిగింది. క్వార్ట్జ్ సబ్‌స్ట్రెట్స్ మరియు క్వార్ట్జ్ రిఫరెన్స్ నమూనాలకు బదిలీ చేయబడిన 350–800 ఎన్ఎమ్ ఎన్జిఎఫ్ పరిధిలో లాంబ్డా 950 యువి -విస్ స్పెక్ట్రోఫోటోమీటర్ ఉపయోగించి ప్రసారం చేయబడిన యువి -విస్ స్పెక్ట్రా రికార్డ్ చేయబడింది.
కెమికల్ రెసిస్టెన్స్ సెన్సార్ (ఇంటర్‌డిజిటేటెడ్ ఎలక్ట్రోడ్ చిప్) కస్టమ్ ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ 73 కు వైర్ చేయబడింది మరియు నిరోధకత అస్థిరంగా సేకరించబడింది. పరికరం ఉన్న ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ కాంటాక్ట్ టెర్మినల్స్‌కు అనుసంధానించబడి గ్యాస్ సెన్సింగ్ ఛాంబర్ 74 లోపల ఉంచబడుతుంది. 1 V యొక్క వోల్టేజ్ వద్ద ప్రతిఘటన కొలతలు ప్రక్షాళన నుండి గ్యాస్ ఎక్స్‌పోజర్ వరకు నిరంతర స్కాన్‌తో తీసుకోబడ్డాయి మరియు తరువాత మళ్లీ ప్రక్షాళన చేయబడ్డాయి. తేమతో సహా గదిలో ఉన్న అన్ని ఇతర విశ్లేషణలను తొలగించేలా 1 గంటకు 200 సెం.మీ 3 వద్ద నత్రజనితో ప్రక్షాళన చేయడం ద్వారా చాంబర్ మొదట్లో శుభ్రం చేయబడింది. వ్యక్తిగత విశ్లేషణలను N2 సిలిండర్‌ను మూసివేయడం ద్వారా 200 సెం.మీ 3 యొక్క ప్రవాహం రేటుతో నెమ్మదిగా గదిలోకి విడుదల చేశారు.
ఈ వ్యాసం యొక్క సవరించిన సంస్కరణ ప్రచురించబడింది మరియు వ్యాసం ఎగువన ఉన్న లింక్ ద్వారా యాక్సెస్ చేయవచ్చు.
ఇనాగాకి, ఎం. మరియు కాంగ్, ఎఫ్. కార్బన్ మెటీరియల్స్ సైన్స్ అండ్ ఇంజనీరింగ్: ఫండమెంటల్స్. రెండవ ఎడిషన్ సవరించబడింది. 2014. 542.
పియర్సన్, HO హ్యాండ్‌బుక్ ఆఫ్ కార్బన్, గ్రాఫైట్, డైమండ్ మరియు ఫుల్లెరెన్స్: ప్రాపర్టీస్, ప్రాసెసింగ్ మరియు అప్లికేషన్స్. మొదటి ఎడిషన్ సవరించబడింది. 1994, న్యూజెర్సీ.
సాయ్, డబ్ల్యూ. మరియు ఇతరులు. పారదర్శక సన్నని వాహక ఎలక్ట్రోడ్లుగా పెద్ద ప్రాంతం బహుళస్థాయి గ్రాఫేన్/గ్రాఫైట్ ఫిల్మ్‌లు. అప్లికేషన్. భౌతికశాస్త్రం. రైట్. 95 (12), 123115 (2009).
బాలాండిన్ AA గ్రాఫేన్ మరియు నానోస్ట్రక్చర్డ్ కార్బన్ పదార్థాల థర్మల్ లక్షణాలు. నాట్. మాట్. 10 (8), 569–581 (2011).
చెంగ్ కెవై, బ్రౌన్ పిడబ్ల్యు మరియు కాహిల్ డిజి తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత రసాయన ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా ని (111) పై పెరిగిన గ్రాఫైట్ చిత్రాల ఉష్ణ వాహకత. క్రియా విశేషణం. మాట్. ఇంటర్ఫేస్ 3, 16 (2016).
హెస్జెడల్, టి. కెమికల్ ఆవిరి నిక్షేపణ ద్వారా గ్రాఫేన్ ఫిల్మ్‌ల నిరంతర పెరుగుదల. అప్లికేషన్. భౌతికశాస్త్రం. రైట్. 98 (13), 133106 (2011).