Nature.com-a gireniňiz üçin sag boluň. Ulanylýan brauzeriňiziň wersiýasynda CSS goldawy çäklidir. Iň oňat netijeler üçin brauzeriňiziň has täze wersiýasyny ulanmagy maslahat berýäris (ýa-da Internet Explorer-de Gabat geliş tertibini öçüriň). Şol aralykda, dowamly goldawy üpjün etmek üçin sahypany stil ýa-da JavaScript görkezmeýäris.
Nanoskale grafit filmleri (NGF) katalitik himiki bug çökdürilmegi arkaly öndürilip bilinjek berk nanomateriallar, ýöne olaryň geçmeginiň aňsatlygy we ýerüsti morfologiýanyň geljekki nesillerde ulanylmagyna nähili täsir edýändigi barada soraglar galýar. Bu ýerde polikristally nikel folga (iki meýdany 55 sm2, galyňlygy 100 nm) we polimersiz geçişi (öň we arka, meýdany 6 sm2) NGF-iň ösüşini habar berýäris. Katalizator folgasynyň morfologiýasy sebäpli iki uglerod filmi fiziki aýratynlyklary we beýleki aýratynlyklary (ýeriň çişligi ýaly) bilen tapawutlanýar. Has arka tarapy bolan NGF-leriň NO2 kesgitlemek üçin oňaýlydygyny görkezýäris, öň tarapyndaky has ýumşak we has geçirijili NGF-ler (2000 S / sm, list garşylygy - 50 ohms / m2) durmuşa geçiriji bolup biler. gün öýjüginiň kanaly ýa-da elektrody (görünýän ýagtylygyň 62% -ini geçirýändigi sebäpli). Umuman aýdanyňda, beýan edilen ösüş we transport prosesleri, grafen we mikron galyňlykly grafit filmleri laýyk gelmeýän tehnologiki goşundylar üçin alternatiw uglerod materialy hökmünde NGF-ni durmuşa geçirmäge kömek edip biler.
Grafit giňden ulanylýan senagat materialydyr. Grafit, has az massa dykyzlygy we uçardaky ýokary ýylylyk we elektrik geçirijiligi ýaly häsiýetlere eýedir we agyr ýylylyk we himiki şertlerde örän durnukly1,2. Flake grafit, grafen gözlegleri üçin belli başlangyç materialdyr3. Inçe filmlere gaýtadan işlenende, smartfonlar 4,5,6,7 ýaly elektron enjamlar üçin ýylylyk enjamlaryny, 8,9,10 datçiklerde işjeň material hökmünde we elektromagnit päsgelçiliklerden goramak üçin köp sanly programmada ulanylyp bilner11. 12 we gün öýjüklerinde kanallary geçirýän aşa ultramelewşe13,14-de litografiýa üçin filmler 15,16. Bu programmalaryň hemmesi üçin, nanoskale <100 nm-de gözegçilik edilýän galyňlygy bolan grafit filmleriň (NGF) uly ýerleri aňsatlyk bilen öndürilip we daşalsa, uly artykmaçlyk bolar.
Grafit filmleri dürli usullar bilen öndürilýär. Bir ýagdaýda, grafen flaklaryny öndürmek üçin siňdirmek we siňdirmek bilen ulaldyldy10,11,17. Çukurlar zerur galyňlykdaky filmlere gaýtadan işlenmeli we dykyz grafit listleri öndürmek üçin köplenç birnäçe gün gerek bolýar. Başga bir çemeleşme, grafiki gaty prekursorlardan başlamakdyr. Senagatda polimerleriň listleri karbonlaşdyrylan (1000–1500 ° C), soňra bolsa gowy gurluşly gatlak materiallary emele getirmek üçin grafizasiýa edilýär (2800–3200 ° C). Bu filmleriň hili ýokary bolsa-da, energiýa sarp edilişi ep-esli 1,18,19 we iň pes galyňlygy birnäçe mikron bilen çäklenýär1,18,19,20.
Katalitik himiki bug bugy (CVD), ýokary gurluş hili we amatly bahasy 21,22,23,24,25,26,27 bolan grafen we ultratin grafit filmlerini (<10 nm) öndürmek üçin belli usuldyr. Şeýle-de bolsa, grafeniň we ultratin grafit filmleriniň ösüşi bilen deňeşdirilende28, uly meýdanyň ösüşi we / ýa-da CVD ulanyp NGF-ni ulanmak has az öwrenilýär11,13,29,30,31,32,33.
CVD-de ösdürilip ýetişdirilen grafen we grafit filmleri köplenç funksional substratlara geçirilmeli34. Bu inçe film geçirişleri iki esasy usuly öz içine alýar35: (1) et däl geçiriş36,37 we (2) çygly himiki geçiriş (substrat goldaýar) 14,34,38. Her usulyň käbir artykmaçlyklary we kemçilikleri bar we başga ýerlerde düşündirilişi ýaly göz öňünde tutulan programma baglylykda saýlanmalydyr35,39. Katalitik substratlarda ösdürilip ýetişdirilen grafen / grafit filmleri üçin çygly himiki prosesleriň üsti bilen geçirmek (şolardan polimetil metakrilat (PMMA) iň köp ulanylýan goldaw gatlagydyr) 13,30,34,38,40,41,42. Siz we ş.m. NGF geçirmek üçin hiç hili polimeriň ulanylmadygy (nusga ölçegi takmynan 4 sm2) 25,43, ýöne geçiriş wagtynda nusga durnuklylygy we / ýa-da işleýşi barada jikme-jiklikler berilmedi; Polimerleri ulanmak bilen çygly himiýa amallary, gurbanlyk polimer gatlagynyň ulanylmagy we soňundan aýrylmagy ýaly birnäçe ädimden durýar30,38,40,41,42. Bu prosesiň kemçilikleri bar: mysal üçin polimer galyndylary ösen filmiň häsiýetlerini üýtgedip biler38. Goşmaça gaýtadan işlemek galyndy polimeri aýryp biler, ýöne bu goşmaça ädimler film önümçiliginiň bahasyny we wagtyny artdyrýar38,40. CVD ulalanda grafeniň bir gatlagy diňe katalizator folgasynyň öň tarapynda däl (bug akymynyň garşysynda) däl, eýsem arka tarapynda hem saklanýar. Şeýle-de bolsa, ikinjisi galyndy önümi hasaplanýar we ýumşak plazma bilen çalt aýrylyp bilner38,41. Bu filmi gaýtadan işlemek, ýüz uglerod plyonkasyndan has pes hilli bolsa-da hasyllylygy ýokarlandyrmaga kömek edip biler.
Bu ýerde, CVD tarapyndan polikristally nikel folga boýunça ýokary gurluşly hil bilen NGF-iň wafli masştably bifasial ösüşiniň taýýarlanylandygyny habar berýäris. Folganyň öň we arka ýüzüniň gödekliginiň NGF morfologiýasyna we gurluşyna nähili täsir edýändigi kesgitlenildi. Şeýle hem, nikel folgasynyň iki tarapyndan NGF-iň tygşytly we ekologiýa taýdan arassa polimersiz köp funksiýaly substratlara geçirilmegini görkezýäris we öň we yzky filmleriň dürli programmalar üçin näderejede laýykdygyny görkezýäris.
Aşakdaky bölümlerde grafen gatlaklarynyň sanyna baglylykda dürli grafit filminiň galyňlygy ara alnyp maslahatlaşylýar: (i) bir gatlakly grafen (SLG, 1 gatlak), (ii) az gatlakly grafen (FLG, <10 gatlak), (iii) köp gatly grafen ( MLG, 10-30 gatlak) we (iv) NGF (~ 300 gatlak). Ikinjisi, meýdanyň göterimi (100 µm2 üçin takmynan 97%) 30 hökmünde aňladylýan iň köp ýaýran galyňlykdyr. Şonuň üçin tutuş filme diňe NGF diýilýär.
Grafeniň we grafit filmleriniň sintezi üçin ulanylýan polikristally nikel folga, öndürilmegi we soňraky gaýtadan işlenmegi netijesinde dürli dokumalara eýe. Recentlyakynda NGF30-nyň ösüş prosesini optimizirlemek üçin bir barlag barada habar berdik. Ösüş döwründe garyş wagty we kameranyň basyşy ýaly proses parametrleriniň birmeňzeş galyňlykdaky NGF-leri almakda möhüm rol oýnaýandygyny görkezýäris. Bu ýerde, nikel folga bilen örtülen (FS) we polislenmedik arka (BS) ýüzlerinde NGF-iň ösüşini has-da derňedik (1a surat). FS we BS nusgalarynyň üç görnüşi gözden geçirildi, 1-nji tablisada görkezilen çal çal reňkden çal reňk (1a surat); mikroskopiki ölçegler tassyklandy (1b surat, c). Açyk sebitde syn edilýän we 1b suratda gyzyl, gök we mämişi oklar bilen görkezilen FS-NGF adaty Raman spektri 1c suratda görkezilýär. Grafit G (1683 sm - 1) we 2D (2696 sm - 1) häsiýetli Raman ýokary kristal NGF-iň ösmegini tassyklaýar (1-nji surat, SI1 tablisa). Filmiň dowamynda intensiwlik gatnaşygy (I2D / IG) ~ 0.3 bolan Raman spektriniň agdyklyk etmegi synlandy, I2D / IG = 0.8 bolan Raman spektrleri seýrek göründi. Tutuş filmde kemçilikli pikleriň (D = 1350 sm-1) ýoklugy, NGF ösüşiniň ýokary hilini görkezýär. Şuňa meňzeş Raman netijeleri BS-NGF nusgasynda alyndy (SI1 a we b surat, SI1 tablisa).
NiAG FS- we BS-NGF deňeşdirme: (a) WGF şkalasynda (55 sm2) NGF ösüşini we adaty BS- we FS-Ni folga nusgalaryny görkezýän adaty NGF (NiAG) nusgasynyň suraty, (b) FS-NGF Optiki mikroskop bilen alnan suratlar, (c) b panelinde dürli pozisiýalarda ýazylan adaty Raman spektri, (d, f) FS-NGF / Ni-de dürli ulaldylan SEM şekilleri, (e, g) SEM şekilleri dürli ulaldylyşda BS -NGF / Ni düzýär. Gök ok FLG sebitini, mämişi ok MLG sebitini görkezýär (FLG sebitiniň golaýynda), gyzyl ok NGF sebitini görkezýär, magenta oky bolsa bukjany görkezýär.
Ösüş başlangyç substratyň galyňlygyna, kristal ululygyna, ugruna we däne araçäklerine bagly bolany üçin, uly ýerlerde NGF galyňlygyna dogry gözegçilik etmek 20,34,44 kynçylyk bolup galýar. Bu gözleg, öň neşir eden mazmunymyzy ulandy30. Bu amal, 100 µm230 üçin 0,1-3% aralygynda ýagty sebit öndürýär. Indiki bölümlerde sebitleriň iki görnüşi üçin netijeleri hödürleýäris. Magnokary ulaldylan SEM şekilleri, iki tarapda birnäçe açyk kontrastly ýerleriň bardygyny görkezýär (1f surat, g), FLG we MLG sebitleriniň bardygyny görkezýär30,45. Muny Raman dargamak (1-nji surat) we TEM netijeleri bilen tassyklady (soňrak "FS-NGF: gurluş we häsiýetler" bölüminde ara alnyp maslahatlaşyldy). FS- we BS-NGF / Ni nusgalarynda synlanan FLG we MLG sebitleri (Ni-de ösdürilip ýetişdirilen öň we arka NGF), annealdan öň emele gelen uly Ni (111) dänelerinde ösüp biler22,30,45. Iki tarapda eplenme syn edildi (1b surat, gyrmyzy oklar bilen bellendi). Bu buklar, grafit bilen nikel substratynyň arasyndaky ýylylyk giňeliş koeffisiýentiniň uly tapawudy sebäpli CVD-de ösen grafen we grafit filmlerinde köplenç bolýar.
AFM şekili FS-NGF nusgasynyň BS-NGF nusgasyndan (SI1 surat) tekizdigini tassyklady (SI2 surat). Kök ortaça kwadrat (RMS) FS-NGF / Ni (SI2c surat) we BS-NGF / Ni (SI2d surat) degişlilikde 82 we 200 nm (20 × meýdanda ölçelýär) 20 μm2). Has ýokary gödeklige nikel (NiAR) folganyň kabul edilen ýagdaýynda ýerüsti derňewi esasynda düşünip bolar (SI3-nji surat). FS we BS-NiAR-nyň SEM şekilleri SI3a - d şekillerinde görkezilýär, dürli ýerüsti morfologiýalary görkezýär: ýalpyldawuk FS-Ni folga nano we mikron ölçegli sferik bölejikleri bar, polisiz BS-Ni folga önümçilik basgançagyny görkezýär. ýokary güýçli bölejikler hökmünde. we peselmek. Nikel folga (NiA) -yň pes we ýokary çözgütli şekilleri SI3e - h suratda görkezilýär. Bu sanlarda, nikel folgasynyň iki gapdalynda birnäçe mikron ölçegli nikel bölejikleriniň bardygyny synlap bileris (SI3e - h). Uly dänelerde öň habar berlişi ýaly Ni (111) ýer ugry bolup biler. FS-NiA bilen BS-NiA arasynda nikel folga morfologiýasynda düýpli tapawutlar bar. BS-NGF / Ni-iň has ýokary gödekligi, BS-NiAR-nyň polislenmedik ýüzüne baglydyr, üstesine-de garylandan soňam ep-esli gödek bolýar (SI3-nji surat). Ösüş prosesinden öň ýerüsti häsiýetnamanyň bu görnüşi grafen we grafit filmleriniň gödekligini gözegçilikde saklamaga mümkinçilik berýär. Asyl substratyň grafeniň ösmegi wagtynda käbir däne üýtgedip gurmalarynyň geçirilendigini bellemelidiris, bu dänäniň göwrümini birneme azaldyp, örtülen folga we katalizator filmi bilen deňeşdirilende substratyň üstki çişligini birneme ýokarlandyrdy22.
Substratyň üstki çişligini inçe düzmek, ýygnamak wagty (däne ululygy) 30,47 we goýberiliş gözegçiligi43 sebitdäki NGF galyňlygynyň birmeňzeşligini µm2 we / ýa-da nm2 şkalasyna (ýagny birnäçe nanometriň galyňlygy üýtgemegine) kömek eder. Substratyň üstki çişligini gözegçilikde saklamak üçin emele gelen nikel folga elektrolitiki polat ýaly usullary göz öňünde tutup bolar48. Öňünden taýýarlanan nikel folga has uly Ni (111) däneleriniň (FLG ösmegi üçin peýdaly) döremezligi üçin has pes temperaturada (<900 ° C) 46 we wagt (<5 min) bilen ýapylyp bilner.
SLG we FLG grafen, çygly himiki geçiriş proseslerinde mehaniki goldaw gatlaklaryny talap edýän kislotalaryň we suwuň üstki dartyşlaryna çydap bilmeýärler22,34,38. Polimer bilen goldanýan bir gatlakly grafen38-iň çygly himiki geçirişinden tapawutlylykda, ulaldylan NGF-iň iki tarapynyň hem 2a suratda görkezilişi ýaly polimer goldawy bolmazdan geçirilip bilinjekdigini gördük (has giňişleýin maglumat üçin SI4a surata serediň). NGF-ni berlen substrata geçirmek, esasy Ni30.49 filminiň çygly çişmegi bilen başlaýar. Ulaldylan NGF / Ni / NGF nusgalary bir gije 600 ml deionizirlenen (DI) suw bilen garylan 15 ml 70% HNO3-e ýerleşdirildi. Ni folga doly eränsoň, FS-NGF tekiz bolup, NGF / Ni / NGF nusgasy ýaly suwuklygyň üstünde ýüzýär, BS-NGF bolsa suwa çümýär (2a surat, b). Izolirlenen NGF soňra süýji deionizirlenen suwy öz içine alýan bir çeňňekden beýlekisine geçirildi we izolirlenen NGF gowy ýuwuldy, konkaw aýna tabagyň üsti bilen dört-alty gezek gaýtalandy. Ahyrynda, FS-NGF we BS-NGF islenýän substrata ýerleşdirildi (2-nji surat).
Nikel folga bilen ösdürilip ýetişdirilen NGF üçin polimersiz çygly himiki geçiriş prosesi: (a) Amal akymynyň diagrammasy (has giňişleýin maglumat üçin SI4 surata serediň), (b) Ni çykarylandan soň bölünen NGF-iň sanly suraty (2 nusga), (c) FS mysal - we BS-NGF SiO2 / Si substrata geçirmek, (d) FS-NGF aç-açan polimer substrata geçirmek, (e) BS-NGF d panelden (iki bölege bölünen) nusgadan altyn çaýylan C kagyzyna geçirmek we Nafion (çeýe aç-açan substrat, gyzyl burçlar bilen bellenen gyralar).
Çygly himiki geçiriş usullaryny ulanyp ýerine ýetirilen SLG geçirişiniň jemi 20–24 sagat 38 wagt talap edýändigini ýadyňyzdan çykarmaň. Bu ýerde görkezilen polimersiz geçiriş usuly bilen (SI4a surat), umumy NGF geçiriş işleýiş wagty ep-esli azalýar (takmynan 15 sagat). Bu proses aşakdakylardan ybarat: (1-nji ädim) Düwürtik erginini taýýarlaň we nusgasyny (~ 10 minut) ýerleşdiriň, soňra Ni etine garaşyň (00 7200 minut), (2-nji ädim) Deionizirlenen suw bilen ýuwuň (Stepdim - 3) . deionizirlenen suwda saklaň ýa-da maksatly substrata geçiriň (20 min). NGF bilen köp mukdarda matrisanyň arasynda galan suw kapilýar hereketi bilen (pürküji kagyzy ulanyp) 38 aýrylýar, galan suw damjalary tebigy guratmak bilen aýrylýar (takmynan 30 minut) we ahyrynda nusga 10 minut guradylýar. vakuum peçinde min (10–1 mbar) 50–90 ° C (60 min) 38.
Grafit, ýokary temperaturada (≥ 200 ° C) 50,51,52 suwuň we howanyň barlygyna çydamlydyr. Raman spektroskopiýasy, SEM we XRD ulanyp, nusgalary otag temperaturasynda deionlaşdyrylan suwda we birnäçe günden bir ýyla çenli islendik ýerde möhürlenen çüýşelerde sakladyk (SI4 surat). Göze görnüp duran peselme ýok. 2c suratda deionizirlenen suwda erkin durýan FS-NGF we BS-NGF görkezilýär. 2c-nji suratyň başynda görkezilişi ýaly, olary SiO2 (300 nm) / Si substratynda aldyk. Mundan başga-da, 2d, e suratda görkezilişi ýaly, üznüksiz NGF polimerler (Nexolve we Nafion-dan termabright poliamid) we altyn bilen örtülen uglerod kagyzy ýaly dürli substratlara geçirilip bilner. Floüzýän FS-NGF maksat substratyna aňsatlyk bilen ýerleşdirildi (2-nji surat, d). Şeýle-de bolsa, 3 sm2-den uly BS-NGF nusgalary suwa doly çümdürilende işlemek kyn boldy. Adatça, seresapsyz işlemek sebäpli suwda togalanyp başlanda käwagt iki ýa-da üç bölege bölünýärler (2-nji surat). Umuman alanyňda, sebitde 6 we 3 sm2 çenli nusgalar üçin PS- we BS-NGF (6 sm2-de NGF / Ni / NGF ösüşi bolmazdan üznüksiz geçiriş) polimersiz geçirilmegini gazandyk. Islendik substratda galan uly ýa-da ownuk bölekleri (eriş ergininde ýa-da deionizirlenen suwda aňsatlyk bilen görüp bolýar) (mm 1 mm2, SI4b surat, mis toruna geçirilen nusga serediň “FS-NGF: Gurluşy we häsiýetleri (ara alnyp maslahatlaşyldy) “Gurluşy we häsiýetleri” astynda ýa-da geljekde ulanmak üçin saklaň (SI4-nji surat). Bu ölçege esaslanyp, NGF-iň 98-99% -e çenli hasyl almakda (transfer üçin ösüşden soň) dikeldilip bilinjekdigini çaklaýarys.
Polimersiz geçirmek nusgalary jikme-jik seljerildi. FS- we BS-NGF / SiO2 / Si (2-nji surat) optiki mikroskopiýa (OM) we SEM şekilleri (SI5 we 3-nji surat) ulanyp, ýerüsti morfologiki aýratynlyklar bu nusgalaryň mikroskopiýa berilmän geçirilendigini görkezdi. Acksaryklar, deşikler ýa-da gözegçilik edilmedik ýerler ýaly görünýän gurluş zeperleri. Ösýän NGF-de epler (3b surat, d, gyrmyzy oklar bilen bellendi) geçirilenden soň üýtgemedi. FS- we BS-NGF ikisi hem FLG sebitlerinden durýar (3-nji suratda gök oklar bilen görkezilen ýagty sebitler). Ultratin grafit filmleriniň polimer geçirişinde adatça görülýän az sanly zeper ýeten sebitlerden tapawutlylykda, NGF-e birikýän birnäçe mikron ululykdaky FLG we MLG sebitleri (3d suratda gök oklar bilen bellendi) ýarylmazdan ýa-da döwülmezden geçirildi (3d surat) . 3). . Mehaniki bütewilik, soňra ara alnyp maslahatlaşylyşy ýaly (“FS-NGF: Gurluş we häsiýetler”) NGF-iň TEM we SEM şekillerini ulanyp, bogun uglerod mis torlaryna geçirildi. Geçirilen BS-NGF / SiO2 / Si, SI6a we b (20 × 20 μm2) suratda görkezilişi ýaly rms bahasy 140 nm we 17 nm bolan FS-NGF / SiO2 / Si-den has gödek. SiO2 / Si substratyna (RMS <2 nm) geçirilen NGF-iň RMS bahasy Ni-de ösdürilip ýetişdirilen NGF-den ep-esli pesdir (SI2-nji surat), goşmaça gödekligiň Ni ýüzüne laýyk bolup biljekdigini görkezýär. Mundan başga-da, FS- we BS-NGF / SiO2 / Si nusgalarynyň gyralarynda ýerine ýetirilen AFM şekilleri degişlilikde 100 we 80 nm NGF galyňlygyny görkezdi (SI7-nji surat). BS-NGF-iň kiçi galyňlygy, ýeriň deslapky gaza göni täsir etmezliginiň netijesi bolup biler.
SiO2 / Si waferinde polimersiz geçirilen NGF (NiAG) (2-nji surata serediň): (a, b) Geçirilen FS-NGF-iň SEM şekilleri: pes we ýokary ulaltmak (paneldäki mämişi kwadratyna laýyk). Adaty ýerler) - a). (c, d) Geçirilen BS-NGF-iň SEM şekilleri: pes we ýokary ulaltmak (c panelindäki mämişi meýdançanyň görkezýän adaty meýdanyna laýyk). (e, f) Geçirilen FS- we BS-NGF-leriň AFM şekilleri. Gök ok FLG sebitini aňladýar - açyk kontrast, sian oky - gara MLG kontrast, gyzyl ok - gara kontrast NGF sebitini, magenta oky epini görkezýär.
Ulaldylan we geçirilen FS- we BS-NGF-leriň himiki düzümi rentgen fotoelektron spektroskopiýasy (XPS) arkaly derňeldi (4-nji surat). Ösen FS- we BS-NGF-leriň (NiAG) Ni substratyna (850 eV) laýyk gelýän ölçenen spektrde (4a surat, b) gowşak pik göründi. Geçirilen FS- we BS-NGF / SiO2 / Si ölçeg spektrinde hiç hili pik ýok (4c-nji surat; BS-NGF / SiO2 / Si üçin şuňa meňzeş netijeler görkezilmeýär), geçenden soň Ni galyndysynyň ýoklugyny görkezýär . 4d - f suratlarda FS-NGF / SiO2 / Si derejesindäki C 1 s, O 1 s we Si 2p ýokary çözgüt spektrleri görkezilýär. Grafitiň C 1 s birleşdiriji energiýasy 284,4 eV53.54. Grafit depeleriniň çyzykly görnüşi, 4d54-nji suratda görkezilişi ýaly, asimmetrik hasaplanýar. Resolutionokary çözgütli ýadro derejeli C 1 s spektri (4d surat) hem öňki barlaglara laýyk gelýän arassa geçişi tassyklady (ýagny polimer galyndylary ýok). Täze ösen nusganyň (NiAG) C 1 s spektriniň çyzyk giňlikleri degişlilikde 0,55 we 0,62 eV. Bu bahalar SLG-den has ýokary (SiO2 substratda SLG üçin 0,49 eV) 38. Şeýle-de bolsa, bu bahalar ýokary materially pirolitiki grafen nusgalary (~ 0.75 eV) 53,54,55 üçin öň habar berlen çyzyklardan has kiçi, bu häzirki materialda kemçilikli uglerod ýerleriniň ýoklugyny görkezýär. C 1 s we O 1 s ýer derejesindäki spektrlerde-de ýokary çözgütli pik dekonwolýasiýa zerurlygyny aradan aýyrýan eginler ýok. Grafit nusgalarynda köplenç görülýän 291.1 eV töweregi π → π * hemra pikiri bar. Si 2p we O 1 s esasy derejeli spektrdäki 103 eV we 532.5 eV signallary (4e surata serediň) degişlilikde SiO2 56 substratyna degişlidir. XPS ýerüsti duýgur tehnika, şonuň üçin NGF geçirmezden ozal we soň ýüze çykarylan Ni we SiO2 gabat gelýän signallar, FLG sebitinden gelip çykýar diýlip çaklanylýar. Geçirilen BS-NGF nusgalarynda şuňa meňzeş netijeler görkezildi (görkezilmeýär).
NiAG XPS netijeleri: (ac) FS-NGF / Ni, BS-NGF / Ni ösen FS-NGF / SiO2 / Si-iň dürli elementar atom kompozisiýalarynyň gözleg spektri. (d - f) FS-NGF / SiO2 / Si nusgasynyň C 1 s, O 1s we Si 2p derejesiniň ýokary çözgütli spektri.
Geçirilen NGF kristallarynyň umumy hiline rentgen difraksiýasy (XRD) ulanylyp baha berildi. Geçirilen FS- we BS-NGF / SiO2 / Si-iň adaty XRD nagyşlary, grafit bilen meňzeş 26,6 ° we 54,7 ° derejesinde difraksiýa pikleriniň (0 0 0 2) we (0 0 0 4) bardygyny görkezýär. . Bu, NGF-iň ýokary kristal hilini tassyklaýar we geçiş ädiminden soň saklanýan d = 0.335 nm aralyk aralygyna laýyk gelýär. Difraksiýa pikiniň (0 0 0 2) intensiwligi, difraksiýa pikiniň (0 0 0 4) takmynan 30 essesidir, bu bolsa NGF kristal tekizliginiň nusga ýüzüne gowy gabat gelendigini görkezýär.
SEM, Raman spektroskopiýasy, XPS we XRD-iň netijelerine görä, BS-NGF / Ni-iň hili FS-NGF / Ni bilen deňeşdirilende, rmsiniň gödekligi birneme ýokary bolsa-da (SI2, SI5 suratlar) we SI7).
200 nm galyňlykda polimer goldaw gatlaklary bolan SLG-ler suwda ýüzüp bilýärler. Bu gurnama, adatça polimer kömegi bilen çygly himiki geçiriş proseslerinde ulanylýar22,38. Grafen we grafit gidrofobiki (çygly burç 80–90 °) 57. Grafeniň we FLG-iň potensial energiýa ýüzleriniň, suwuň gapdal hereketi üçin pes potensial energiýa (~ 1 kJ / mol) bilen gaty tekizdigi habar berildi. Şeýle-de bolsa, suwuň grafen we üç gatlak grafen bilen hasaplanan özara täsir güýji takmynan - 13 we - 15 kJ / mol, 58 bolup, suwuň NGF (300 gat töweregi) bilen täsiriniň grafen bilen deňeşdirilende pesdigini görkezýär. Freestanding grafeniniň (suwda ýüzýän) egrelip, döwülmegi bilen, erkin NGF-iň suwuň üstünde tekiz galmagynyň sebäplerinden biri bolup biler. NGF doly suwa çümdürilende (netijeler gödek we tekiz NGF üçin birmeňzeş), gyralary egilýär (SI4-nji surat). Doly suwa çümdürilen ýagdaýynda, NGF-suw täsiri energiýasynyň iki esse ýokarlanmagyna (ýüzýän NGF bilen deňeşdirilende) we ýokary kontakt burçuny (gidrofobiýa) saklamak üçin NGF bukulmalarynyň gyralaryna garaşylýar. Içerki NGF-leriň gyralarynyň gysylmazlygy üçin strategiýalary işläp düzüp boljakdygyna ynanýarys. Bir çemeleşme, grafit filminiň çygly reaksiýasyny modulirlemek üçin garyşyk erginleri ulanmakdyr.
SLG-iň çygly himiki geçiriş prosesi arkaly dürli görnüşli substratlara geçirilendigi öň habar berildi. Gowşak van der Waals güýçleriniň grafen / grafit filmleri bilen substratlaryň arasynda barlygy kabul edilýär (SiO2 / Si38,41,46,60, SiC38, Au42, Si sütünleri22 we çeýe uglerod filmleri30, 34 ýa-da çeýe substratlar bolsun) polimid 37 ýaly). Bu ýerde şol bir görnüşdäki täsirleriň agdyklyk edýändigini çaklaýarys. Bu ýerde mehaniki işlenende (wakuum we / ýa-da atmosfera şertlerinde häsiýetlendirilende ýa-da saklanylanda) görkezilen substratlaryň haýsydyr birine zeper ýetmegini ýa-da gabygyny görmedik (mysal üçin, 2-nji surat, SI7 we SI9). Mundan başga-da, NGF / SiO2 / Si nusgasynyň esasy derejesiniň XPS C 1 s spektrinde SiC ýokary derejesini görmedik (4-nji surat). Bu netijeler, NGF bilen maksatly substratyň arasynda himiki baglanyşygyň ýokdugyny görkezýär.
Öňki bölümde, “FS- we BS-NGF-ni polimersiz geçirmek”, NGF-iň nikel folgaň iki gapdalynda ösüp we geçip biljekdigini görkezdik. Bu FS-NGF we BS-NGF-ler, ýeriň gödekligi taýdan birmeňzeş däl, bu bolsa her görnüş üçin iň amatly programmalary öwrenmäge mejbur etdi.
FS-NGF-iň aýdyňlygyny we has ýumşak ýerini göz öňünde tutup, onuň ýerli gurluşyny, optiki we elektrik aýratynlyklaryny has jikme-jik öwrendik. Polimer geçirmezden FS-NGF-iň gurluşy we gurluşy, elektron mikroskopiýa (TEM) şekillendiriş we saýlanan sebit elektron difraksiýasy (SAED) nagyş derňewi bilen häsiýetlendirildi. Degişli netijeler 5-nji suratda görkezilýär. Pes ulaldyjy planar TEM şekillendirişi, dürli elektron kontrast aýratynlyklary bolan NGF we FLG sebitleriniň, degişlilikde has garaňky we ýagty ýerleriň bardygyny ýüze çykardy (5a surat). Film, umuman, NGF we FLG-iň dürli sebitleriniň arasynda gowy mehaniki bitewiligi we durnuklylygy görkezýär, oňat gabat gelýär we zeper ýetmeýär we ýyrtylmaýar, bu hem SEM (3-nji surat) we ýokary ulaldylan TEM barlaglary (5c-e surat) tarapyndan tassyklandy. Hususan-da, 5d-nji suratda üçburçluk görnüşi bilen häsiýetlendirilen we takmynan 51 ini bolan grafen gatlagyndan ybarat iň uly böleginde (5d suratda gara nokatly ok bilen bellenen ýer) köpri gurluşy görkezilýär. Planetara aralygy 0,33 ± 0.01 nm bolan kompozisiýa has dar sebitdäki grafeniň birnäçe gatlagyna çenli azalýar (5-nji suratdaky gaty gara okuň soňy).
Ugleroddan ýasalan mis torda polimersiz NiAG nusgasynyň planar TEM şekili: (a, b) NGF we FLG sebitlerini öz içine alýan pes ulaldylan TEM şekilleri, (ce) Panel-a we panel-b-de dürli sebitleriň ýokary ulaldyjy şekilleri birmeňzeş reňkli bellikli oklar. A we c panellerdäki ýaşyl oklar şöhläni deňleşdirmek wagtynda zeper ýeten tegelek ýerleri görkezýär. (f - i) a-c panellerinde dürli sebitlerdäki SAED nagyşlary degişlilikde gök, sary, mämişi we gyzyl tegelekler bilen görkezilýär.
5c-nji suratda lentanyň gurluşy (gyzyl ok bilen bellenen) grafit panjara uçarlarynyň dik ugruny görkezýär, bu filmiň boýundaky nanofoldlaryň (5-nji suratdaky goşgy) artykmaç kompensasiýa edilmedik gyjyndyrma sebäpli ýüze çykmagy mümkin 30,61,62 . Resolutionokary çözgütli TEM-iň aşagynda bu nanofoldlar 30, NGF sebitiniň beýleki ýerlerinden tapawutly kristalografiki ugry görkezýär; Grafit panjaranyň bazal uçarlary filmiň galan bölekleri ýaly keseligine däl-de, dikligine gönükdirilen (5-nji suratdaky goşgy). Şonuň ýaly-da, FLG sebiti degişlilikde 5b, 5e suratlarynda pes we orta ulalanda görünýän çyzykly we dar zolakly epikleri (gök oklar bilen bellenýär) görkezýär. 5e-nji suratdaky ýazgy, FLG sektorynda iki we üç gatly grafen gatlaklarynyň bardygyny tassyklaýar (meýilnamalar aralygy 0,33 ± 0.01 nm), bu öňki netijelerimize laýyk gelýär30. Mundan başga-da, polimersiz NGF-iň mis torlaryna örtülen uglerod filmleri (iň ýokary derejeli TEM ölçegleri ýerine ýetirilenden soň) ýazylan SEM şekilleri SI9-njy suratda görkezilýär. Gowy asylan FLG sebiti (gök ok bilen bellendi) we SI9f suratda döwülen sebit. Gök ok (geçirilen NGF-iň gyrasynda), FLG sebitiniň polimersiz geçiş prosesine garşy durup biljekdigini görkezmek üçin bilkastlaýyn görkezilýär. Gysgaça aýtsak, bu suratlar bölekleýin togtadylan NGF-iň (FLG sebtini hem goşmak bilen) TEM we SEM ölçegleri wagtynda gaty vakuuma sezewar bolandan soň hem mehaniki bitewiligini saklaýandygyny tassyklaýar (SI9 surat).
NGF-iň ajaýyp tekizligi sebäpli (5a surata serediň), SAED gurluşyny seljermek üçin [0001] domen okuna ugrukdyrmak kyn däl. Filmiň ýerli galyňlygyna we ýerleşişine baglylykda, elektron difraksiýa barlaglary üçin gyzyklanýan birnäçe sebit (12 bal) kesgitlenildi. 5a - c suratlarynda bu adaty sebitleriň dördüsi reňkli tegelekler bilen görkezilýär we bellik edilýär (gök, sary, mämişi we gyzyl kodlanan). SAED tertibi üçin 2-nji we 3-nji suratlar. 5f we g suratlar 5-nji we 5-nji suratlarda görkezilen FLG sebitinden alyndy, degişlilikde 5b we c suratlarda görkezilişi ýaly. Bükülen grafena meňzeş altyburç gurluş bar63. Hususan-da, 5f suratda 10 000 we 20 ° aýlanýan [0001] zona okunyň birmeňzeş ugry bolan üç sany üstaşyr nagyş görkezilýär, üç jübüt (10-10) şöhlelenmäniň burç gabat gelmezligi şaýatlyk edýär. Edil şonuň ýaly, 5g suratda 20 ° aýlanýan iki sany ýokary derejeli altyburç nagyş görkezilýär. FLG sebitindäki altyburç nagyşlaryň iki ýa-da üç topary biri-birine görä aýlanýan 33 uçarda ýa-da uçardan daşardaky grafen gatlaklaryndan döräp biler. Munuň tersine, 5h, i (5a suratda görkezilen NGF sebtine gabat gelýän) elektron difraksiýa nagyşlary, has ýokary material galyňlygyna laýyk gelýän has ýokary nokat difraksiýa intensiwligi bilen ýekeje [0001] nagşy görkezýär. Bu SAED modelleri, 64-nji indeksden görnüşi ýaly, FLG-den has galyň grafiki gurluşa we aralyk ugruna laýyk gelýär. NGF-iň kristal häsiýetleriniň häsiýetlendirilmegi iki ýa-da üç sany üstaşyr grafit (ýa-da grafen) kristallarynyň bilelikde ýaşaýandygyny ýüze çykardy. FLG sebitinde aýratyn bellemeli zat, kristallaryň belli bir derejede uçarda ýa-da uçardan daşda nädogry bolmagydyr. Ni 64 filminde ösdürilip ýetişdirilen NGF üçin uçarda aýlanma burçlary 17 °, 22 ° we 25 ° bolan grafit bölejikleri / gatlaklary habar berildi. Bu gözlegde görlen aýlanma burç bahalary, bükülen BLG63 grafeni üçin öň synlanan aýlaw burçlaryna (± 1 °) laýyk gelýär.
NGF / SiO2 / Si-iň elektrik häsiýetleri 10 × 3 mm2 meýdanda 300 K ölçenildi. Elektron göterijiniň konsentrasiýasynyň, hereketiniň we geçirijiliginiň bahalary degişlilikde 1,6 × 1020 sm-3, 220 sm2 V-1 C-1 we 2000 S-cm-1. NGF-iň hereketliligi we geçirijilik bahalary tebigy grafit2 bilen meňzeş we täjirçilik taýdan ýokary derejeli pirolitiki grafitden (3000 ° C öndürilýär) 29-dan ýokarydyr. Gözlenýän elektron göterijiniň konsentrasiýa bahalary, ýokary temperaturaly (3200 ° C) polimid listleri 20 bilen taýýarlanan mikron galyň grafit filmleri üçin ýaňy habar berlenlerden (7,25 × 10 sm-3) iki esse ýokarydyr.
Şeýle hem kwars substratlaryna geçirilen FS-NGF-de UV bilen görünýän geçiriş ölçeglerini ýerine ýetirdik (6-njy surat). Alnan spektr, 350–800 nm aralykda 62% diýen ýaly hemişelik geçişini görkezýär, bu bolsa NGF-iň görünýän ýagtylyga aýdyňdygyny görkezýär. Aslynda, “KAUST” adyny nusganyň sanly suratynda 6b suratda görmek bolýar. NGF-nyň nanokristally gurluşy SLG-den tapawutly bolsa-da, goşmaça gatlak üçin 2,3% geçiriş ýitgisiniň düzgünini ulanyp, gatlaklaryň sanyny takmynan çaklap bolar65. Bu gatnaşyga görä, 38% geçiriş ýitgisi bolan grafen gatlaklarynyň sany 21. Ösüp barýan NGF esasan 300 grafen gatlagyndan, ýagny takmynan 100 nm galyňlykdan ybarat (1-nji surat, SI5 we SI7). Şol sebäpden, syn edilýän optiki aç-açanlyk FLG we MLG sebitlerine gabat gelýär diýip çaklaýarys, sebäbi olar filmiň hemme ýerinde paýlanýar (1, 3, 5 we 6c suratlar). Aboveokardaky gurluş maglumatlaryna goşmaça, geçirijilik we aç-açanlyk hem geçirilen NGF-iň ýokary kristal hilini tassyklaýar.
(a) UV bilen görünýän geçiriş ölçegi, (b) wekilçilikli nusga ulanyp, kwarsda adaty NGF geçiriş. (c) NGF-iň shemasy (garaňky guty) deň paýlanan FLG we MLG sebitleri bilen, nusganyň hemme ýerinde çal tötänleýin şekiller hökmünde bellendi (1-nji surata serediň) (100 μm2 üçin takmynan 0,1-3% meýdany). Diagrammadaky tötänleýin şekiller we ululyklar diňe illýustratiw maksatlar üçin bolup, hakyky ýerlere laýyk gelmeýär.
CVD tarapyndan ösdürilip ýetişdirilen aç-açan NGF öň ýalaňaç kremniniň ýüzüne geçirildi we gün öýjüklerinde ulanyldy15,16. Alnan güýç öwrülişiniň netijeliligi (PCE) 1,5%. Bu NGF-ler işjeň birleşme gatlaklary, zarýad transport ýollary we aç-açan elektrodlar ýaly birnäçe funksiýany ýerine ýetirýärler15,16. Şeýle-de bolsa, grafit filmi birmeňzeş däl. Has optimizasiýa, grafit elektrodyň liste garşylygyny we optiki geçirişini üns bilen gözegçilik etmek arkaly zerurdyr, sebäbi bu iki häsiýet gün öýjüginiň PCE bahasyny kesgitlemekde möhüm rol oýnaýar15,16. Adatça, grafen filmleri görünýän ýagtylyga 97,7% aç-açan, ýöne 200–3000 ohm / kw.16 sahypanyň garşylygy bar. Grafen filmleriniň ýerüsti garşylygy gatlaklaryň sanyny köpeltmek (grafen gatlaklarynyň köp geçirilmegi) we HNO3 (~ 30 Ohm / kw.) 66 bilen doping arkaly peselip biler. Şeýle-de bolsa, bu proses köp wagt alýar we dürli geçiriş gatlaklary hemişe gowy aragatnaşyk saklamaýarlar. Öň tarapymyz NGF geçirijilik 2000 S / sm, film listine garşylyk 50 ohm / kw. we 62% aç-açanlyk, gün öýjüklerindäki geçiriji kanallar ýa-da garşy elektrodlar üçin amatly alternatiwa öwürýär15,16.
BS-NGF-iň gurluşy we ýerüsti himiýasy FS-NGF bilen meňzeş bolsa-da, gödekligi başga (“FS- we BS-NGF-iň ösüşi”). Ozal gaz datçigi hökmünde ultra inçe film grafit22 ulanýardyk. Şonuň üçin BS-NGF-ni gaz duýmak meseleleri üçin ulanmagyň mümkinçiligini barladyk (SI10-njy surat). Ilki bilen, BS-NGF-iň mm2 ölçegli bölekleri biri-birine bagly elektrod datçik çipine geçirildi (SI10a-c surat). Çipiň önümçilik jikme-jiklikleri öň habar berilýärdi; işjeň duýgur meýdany 9 mm267. SEM şekillerinde (SI10b we c surat), esasy altyn elektrod NGF arkaly aýdyň görünýär. Againene-de ähli nusgalar üçin birmeňzeş çip örtüginiň gazanylandygyny görmek bolýar. Dürli gazlaryň gaz datçiginiň ölçegleri hasaba alyndy (SI10d surat) (SI11-nji surat) we netijede jogap derejesi Suratlarda görkezilýär. SI10g. SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) we NH3 (200 ppm) ýaly beýleki päsgel berýän gazlar bilen. Mümkin sebäpleriň biri NO2. gazyň elektrofil tebigaty22,68. Grafeniň üstünde ýerleşdirilende, elektronlaryň ulgam tarapyndan häzirki siňdirilmegini azaldar. BS-NGF datçiginiň jogap wagtynyň maglumatlaryny öň neşir edilen datçikler bilen deňeşdirmek SI2-nji tablisada getirilýär. UV plazma, O3 plazma ýa-da termiki (50–150 ° C) ulanylýan NGF datçiklerini gaýtadan işlemegiň mehanizmi dowam etdirilýär, iň oňat oturdylan ulgamlar ornaşdyrylýar69.
CVD prosesinde katalizator substratynyň iki gapdalynda grafeniň ösüşi ýüze çykýar41. Şeýle-de bolsa, BS-grafen adatça geçiş prosesinde çykarylýar41. Bu gözlegde, katalizator goldawynyň iki tarapynda-da ýokary hilli NGF ösüşine we polimersiz NGF geçirişine ýetip boljakdygyny görkezýäris. BS-NGF FS-NGF (~ 100 nm) -dan has inçe (~ 80 nm) we bu tapawut BS-Ni deslapky gaz akymyna gönüden-göni täsir etmeýändigi bilen düşündirilýär. Şeýle hem, NiAR substratynyň gödekliginiň NGF-iň gödekligine täsir edýändigini gördük. Bu netijeler, ösen planar FS-NGF grafen üçin deslapky material hökmünde (eksfolýasiýa usuly bilen 70) ýa-da gün öýjüklerinde geçiriji kanal hökmünde ulanylyp bilinjekdigini görkezýär. Munuň tersine, BS-NGF gazy kesgitlemek üçin ulanylar (SI9-njy surat) we ähtimal ýerüsti çişligi peýdaly boljak energiýa saklaýyş ulgamlary 71,72.
Aboveokardakylary göz öňünde tutup, häzirki eseri CVD tarapyndan ösdürilip ýetişdirilen we nikel folga ulanyp, öň neşir edilen grafit filmleri bilen birleşdirmek peýdalydyr. 2-nji tablisadan görnüşi ýaly, ulanan has ýokary basyşlarymyz, has pes temperaturalarda (850–1300 ° C aralygynda) reaksiýa wagtyny (ösüş tapgyryny) gysgaltdy. Şeýle hem, giňelmek mümkinçiligini görkezip, adatdakysyndan has uly ösüş gazandyk. Göz öňünde tutmaly başga faktorlar bar, olaryň käbiri tablisa girizildi.
Iki taraplaýyn ýokary hilli NGF katalitik CVD tarapyndan nikel folga bilen ösdürilip ýetişdirildi. Adaty polimer substratlary (meselem, CVD grafeninde ulanylýanlar) ýok etmek bilen, NGF-iň (nikel folgasynyň arka we öň tarapynda ösdürilip ýetişdirilýär) arassa we kemçiliksiz çygly geçirişini dürli-dürli kritiki substratlara geçirýäris. Mundan başga-da, NGF has galyň filme gurluş taýdan gowy birleşdirilen FLG we MLG sebitlerini (adatça 100 µm2 üçin 0,1% -den 3% -e çenli) öz içine alýar. Planar TEM, bu sebitleriň iki-üç grafit / grafen bölejiklerinden (kristallar ýa-da gatlaklar) böleklerden ybaratdygyny görkezýär, olaryň käbiri 10–20 ° aýlanma gabat gelmeýär. FLG we MLG sebitleri, FS-NGF-iň görünýän ýagtylyga aýdyňlygy üçin jogapkärdir. Yzky listler barada aýdylanda bolsa, olar öňdäki listlere paralel göterilip bilner we görkezilişi ýaly funksional maksat bolup biler (mysal üçin, gaz tapmak üçin). Bu gözlegler, senagat masştabynda CVD proseslerinde galyndylary we çykdajylary azaltmak üçin örän peýdalydyr.
Umuman alanyňda, CVD NGF-iň ortaça galyňlygy (pes we köp gatlakly) grafen bilen senagat (mikrometr) grafit listleriniň arasynda ýerleşýär. Olaryň gyzykly häsiýetleriniň diapazony, öndürmek we daşamak üçin döreden ýönekeý usulymyz bilen bilelikde bu filmleri häzirki wagtda ulanylýan energiýa talap edýän senagat önümçilik prosesleriniň hasabyna grafitiň funksional jogabyny talap edýän programmalar üçin has amatly edýär.
Söwda CVD reaktoryna (Aixtron 4 dýuým BMPro) 25 μm galyňlykdaky nikel folga (99,5% arassalygy, Goodfellow) oturdyldy. Ulgam argon bilen arassalandy we 10-3 mbar esasy basyşa ewakuasiýa edildi. Soňra nikel folga goýuldy. Ar / H2-de (Ni folga 5 minut öňünden dykylansoň, folga 900 ° C-de 500 mbar basyşa sezewar boldy. NGF CH4 / H2 akymyna (hersi 100 sm3) 5 minut goýuldy. Soňra nusga 40 ° C / minutda Ar akymyny (4000 sm3) ulanyp, 700 ° C-den pes temperaturada sowadyldy.
Nusganyň ýerüsti morfologiýasy SEM tarapyndan Zeiss Merlin mikroskopy (1 kV, 50 pA) arkaly şekillendirildi. Nusganyň üstki gödekligi we NGF galyňlygy AFM (Ölçeg Icon SPM, Bruker) ulanylyp ölçenildi. TEM we SAED ölçegleri, soňky netijeleri almak üçin ýokary ýagtylyk meýdany emissiýasy (300 kV), FEI Wien görnüşli monohromator we CEOS obýektiw sferik aberasiýa düzedijisi bilen enjamlaşdyrylan FEI Titan 80–300 Kubly mikroskopyň kömegi bilen geçirildi. giňişlik ölçegi 0.09 nm. NGF nusgalary tekiz TEM şekillendiriş we SAED gurluş derňewi üçin uglerod bilen örtülen mis torlara geçirildi. Şeýlelik bilen, nusga bölekleriniň köpüsi goldaýan membrananyň gözeneklerinde saklanýar. Geçirilen NGF nusgalary XRD tarapyndan derňeldi. Rentgen difraksiýa nagyşlary, diametri 3 mm bolan Cu radiasiýa çeşmesini ulanyp, poroşok diffraktometri (Brucker, Cu Kα çeşmesi bilen D2 faza üýtgediji, 1.5418 Å we LYNXEYE detektory) ulanylyp alyndy.
Birnäçe Raman nokat ölçegleri birleşdiriji konokok mikroskop (Alpha 300 RA, WITeC) arkaly ýazga alyndy. Termiki täsirlerden gaça durmak üçin pes tolgundyryjy güýji (25%) bolan 532 nm lazer ulanyldy. Rentgen fotoelektron spektroskopiýa (XPS), Kratos Ax Ultra spektrometrinde 150 × 700 μm2 monokromatiki Al Kα radiasiýasyny (hν = 1486,6 eV) 150 W rezolýusiýa spektrinde alyndy. geçiriş energiýasy degişlilikde 160 eV we 20 eV. SiO2-e geçirilen NGF nusgalary 30 W-da PLS6MW (1,06 μm) ýtterbium süýümli lazer bilen böleklere bölünip (hersi 3 × 10 mm2) optiki mikroskop astynda kümüş pasta bilen ýasaldy. Elektrik transporty we Hall effekt synaglary bu nusgalarda 300 K deňlikde we fiziki häsiýetleri ölçemek ulgamynda Tes 9 Teslanyň magnit meýdany üýtgemegi (PPMS EverCool-II, Kwant dizaýny, ABŞ) geçirildi. Geçirilen UV spektrleri, kwars substratlaryna we kwars salgylanma nusgalaryna geçirilen 350–800 nm NGF aralygynda Lambda 950 UV spektrofotometr arkaly ýazga alyndy.
Himiki garşylyk datçigi (biri-biri bilen baglanyşdyrylan elektrod çipi) 73-nji adaty çap edilen elektron tagtasyna sim berildi we garşylyk wagtlaýyn çykaryldy. Enjamyň ýerleşýän çap edilen elektron tagtasy kontakt terminallaryna birikdirilip, gaz duýgur kamerasynyň içinde ýerleşdirilýär. Garşylyk ölçegleri arassalamakdan gaz täsirine çenli yzygiderli skaner bilen 1 V naprýa .eniýede alyndy we soňra gaýtadan arassalaň. Otag başda 200 sm3 azot bilen 1 sagat arassalanyp, kamerada bar bolan beýleki analitikleriň, şol sanda çyglylygy ýok etmegi üpjün etdi. Aýry-aýry analitikler N2 silindrini ýapmak bilen 200 sm3 deň akym tizliginde kamera ýuwaş-ýuwaşdan goýberildi.
Bu makalanyň täzeden seredilen görnüşi çap edildi we makalanyň ýokarsyndaky baglanyşyk arkaly girip bilersiňiz.
Inagaki, M. we Kang, F. Uglerod materiallary ylym we in Engineeringenerçilik: esaslar. Ikinji neşir redaktirlendi. 2014. 542.
Pearson, Uglerod, Grafit, Almaz we Fullerenler üçin gollanma: Sypatlar, gaýtadan işlemek we goýmalar. Birinji neşir redaktirlendi. 1994, Nýu Jersi.
Tsai, W. we ş.m. Uly meýdany köp gatlakly grafen / grafit filmleri, açyk inçe geçiriji elektrodlar hökmünde. amaly. fizika. Raýt. 95 (12), 123115 (2009).
Balandin AA Grafeniň we nanostrukturaly uglerod materiallarynyň ýylylyk aýratynlyklary. Nat. Mat. 10 (8), 569–581 (2011).
Cheng KY, Brown PW we Cahill DG Ni (111) -de pes temperaturaly himiki bug çökdürilmegi bilen ösdürilip ýetişdirilen grafit filmleriň ýylylyk geçirijiligi. bildiriş. Mat. 3, 16 (2016) interfeýsi.
Hesjedal, T. Himiki bug çökdürilmegi bilen grafen filmleriniň üznüksiz ösmegi. amaly. fizika. Raýt. 98 (13), 133106 (2011).
Iş wagty: Awgust-23-2024