ئۇلترا بىنەپشە نۇر ۋە سوزۇلغىلى بولىدىغان گرافېن ئېلېكترود

گرافېنغا ئوخشاش ئىككى ئۆلچەملىك ماتېرىياللار ئادەتتىكى يېرىم ئۆتكۈزگۈچ قوللىنىشچانلىقى ۋە ئەۋرىشىم ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىدا بارلىققا كەلگەن قوللىنىشچان پروگراممىلارنى جەلپ قىلىدۇ. قانداقلا بولمىسۇن ، گرافېننىڭ يۇقىرى جىددىيلىك كۈچى تۆۋەن بېسىمدا سۇنۇشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ ، ئۇنىڭ سوزۇلغىلى بولىدىغان ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىدىكى پەۋقۇلئاددە ئېلېكترونلۇق خۇسۇسىيىتىدىن پايدىلىنىش قىيىن. سۈزۈك گرافېن ئۆتكۈزگۈچنىڭ بېسىمغا تايىنىش ئىقتىدارىنى ئەلالاشتۇرۇش ئۈچۈن ، بىز تىزىلغان گرافېن قەۋىتى ئوتتۇرىسىدا گرافېن نانوسكولى قۇردۇق ، بۇ كۆپ قەۋەتلىك گرافېن / گرافېن دومىلىمىسى (MGGs) دەپ ئاتىلىدۇ. جىددىيلىك ئاستىدا ، بىر قىسىم سىيرىلمىلار گرافېننىڭ پارچىلىنىپ كەتكەن دائىرىسىنى كۆۋرۈك قىلىپ ، يۇقىرى بېسىملىق توك ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى ساقلاپ قالالايدىغان تورنى ساقلاپ قالدى. ئېلاستىرومېرنى قوللايدىغان Trilayer MGGs ئەسلىدىكى ھەرىكەتنىڭ% 65 ىنى ساقلاپ قالدى ، بۇ نۆۋەتتىكى ئېقىش يۆنىلىشىگە ئۇدۇل كېلىدۇ ، ھالبۇكى گرافېننىڭ نانو سىكولسىز ئۈچبۇلۇڭلۇق فىلىمى باشلىنىش ھەرىكىتىنىڭ ئاران% 25 نى ساقلاپ قالدى. MGGs نى ئېلېكترود قىلىپ ئىشلىتىپ ياسالغان سوزۇلغىلى بولىدىغان بارلىق كاربون ترانس ist ورستورنىڭ يەتكۈزۈلۈش نىسبىتى% 90 بولۇپ ، ئەسلىدىكى مەھسۇلاتنىڭ% 60 ىنى% 120 لىك بېسىمدا ساقلاپ قالدى (توك قاچىلاش يۆنىلىشىگە پاراللېل). بۇ يۇقىرى سوزۇلغان ۋە سۈزۈك بولغان بارلىق كاربون ترانس ist ورستلىرى مۇرەككەپ سوزۇلغىلى بولىدىغان ئوپتىكىلىق ئېلېكتروننى قوزغىتالايدۇ.
سوزۇلغىلى بولىدىغان سۈزۈك ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرى تەرەققىي قىلىۋاتقان ساھە بولۇپ ، ئىلغار بىيو بىرىكتۈرۈلگەن سىستېمىلاردا مۇھىم قوللىنىشچان پروگراممىلار (1 ، 2) شۇنداقلا سوزۇلغىلى بولىدىغان ئوپتىكىلىق ئېلېكترون (3 ، 4) بىلەن بىرىكىپ ، مۇرەككەپ يۇمشاق ماشىنا ئادەم ۋە ئېكران ئىشلەپچىقىرىدۇ. گرافېن ئاتوم قېلىنلىقى ، سۈزۈكلۈك دەرىجىسى ۋە ئۆتكۈزۈشچانلىقى يۇقىرى بولغان ئىنتايىن كۆڭۈلدىكىدەك خۇسۇسىيەتلەرنى نامايەن قىلىدۇ ، ئەمما ئۇنىڭ سوزۇلما قوللىنىشچان پروگراممىلاردا يولغا قويۇلۇشى ئۇنىڭ كىچىككىنە بېسىملارغا زەربە بېرىش خاھىشىنىڭ توسقۇنلۇقىغا ئۇچرىدى. گرافېننىڭ مېخانىكىلىق چەكلىمىسىنى يېڭىپ ، سوزۇلغىلى بولىدىغان سۈزۈك ئۈسكۈنىلەردە يېڭى ئىقتىدارلارنى قوزغىتالايدۇ.
گرافېننىڭ ئۆزگىچە خۇسۇسىيىتى ئۇنى كېيىنكى ئەۋلاد سۈزۈك ئۆتكۈزگۈچ ئېلېكترودنىڭ كۈچلۈك كاندىداتى قىلىدۇ (5 ، 6). ئەڭ كۆپ ئىشلىتىلىدىغان سۈزۈك ئۆتكۈزگۈچكە سېلىشتۇرغاندا ، ئىندىي قەلەي ئوكسىد [ITO; 100 ئوموم / كۋادرات (كۇۋادىرات) 90% سۈزۈكلۈكتە] ، خىمىيىلىك ھور چۆكمىسى (CVD) ئارقىلىق ئۆستۈرۈلگەن يەككە گرافېننىڭ ۋاراققا قارشى تۇرۇش كۈچى (125 ئوم / كۋادرات) ۋە سۈزۈكلۈك (% 97.4) (5). ئۇنىڭدىن باشقا ، گرافېن فىلىملىرى ITO (7) غا سېلىشتۇرغاندا ئادەتتىن تاشقىرى جانلىقلىققا ئىگە. مەسىلەن ، سۇلياۋ يوپۇقتا ، 0.8 مىللىمېتىر (8) لىك ئەگرى سىزىقلىق ئەگرى سىزىقلىق ھالەتتىمۇ ئۇنىڭ ھەرىكىتىنى ساقلاپ قالغىلى بولىدۇ. سۈزۈك ئەۋرىشىم ئۆتكۈزگۈچ بولۇش سۈپىتى بىلەن ئۇنىڭ ئېلېكتر ئىقتىدارىنى تېخىمۇ يۇقىرى كۆتۈرۈش ئۈچۈن ، ئىلگىرىكى ئەسەرلەردە بىر ئۆلچەملىك (1D) كۈمۈش نانو ياكى كاربون نانو قۇتىسى (CNT) (9 - 11) بولغان گرافېن ئارىلاش ماتورلۇق ماتېرىياللار بارلىققا كەلگەن. ئۇندىن باشقا ، گرافېن ئارىلاشما ئۆلچەملىك يېرىم ئۆتكۈزگۈچ يېرىم ئۆتكۈزگۈچ (2D توپ سى ، 1D نانو سىفىر ۋە نانو قۇتىسى ۋە 0D كىۋانت نۇقتىسى) (12) ، ئەۋرىشىم ترانس ist ورستور ، قۇياش ھۈجەيرىسى ۋە نۇر تارقىتىدىغان دىئود (13) ئۈچۈن ئېلېكترود سۈپىتىدە ئىشلىتىلگەن. –23).
گەرچە گرافېن ئەۋرىشىم ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرى ئۈچۈن ئۈمىدۋار نەتىجىلەرنى كۆرسەتكەن بولسىمۇ ، ئەمما ئۇنىڭ سوزۇلغىلى بولىدىغان ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىدا قوللىنىلىشى ئۇنىڭ مېخانىكىلىق خۇسۇسىيىتى بىلەن چەكلەنگەن (17 ، 24 ، 25). گرافېننىڭ ئايروپىلاندىكى قاتتىقلىقى 340 N / m ، Young نىڭ مودۇلى 0.5 TPa (26). كۈچلۈك كاربون-كاربون تورى قوللىنىشچان بېسىمنى ئېنېرگىيە تارقىتىش مېخانىزمى بىلەن تەمىنلىمەيدۇ ، شۇڭا% 5 كىمۇ يەتمەيدىغان بېسىمدا ئاسانلا يېرىلىدۇ. مەسىلەن ، پولىدېمېتىلسىلوكان (PDMS) ئېلاستىك ئاستى ئاستىغا يۆتكەلگەن CVD گرافېن پەقەت% 6 تىن تۆۋەن بولغان بېسىمنى ساقلاپ قالالايدۇ (8). نەزەرىيەۋى ھېسابلاشتا كۆرسىتىلىشچە ، ئوخشىمىغان قاتلاملار ئارا يىمىرىلىش ۋە ئۆز-ئارا تەسىر قىلىش قاتتىقلىقنى كۈچلۈك تۆۋەنلىتىشى كېرەك (26). گرافېننى كۆپ قەۋەتكە تىزىش ئارقىلىق ، بۇ ئىككى ياكى ئۈچبۇلۇڭلۇق گرافېننىڭ% 30 لىك سوزۇلۇشقا سوزۇلغانلىقى ، قارشىلىقنىڭ ئۆزگىرىشىنى يەككە گرافېننىڭكىدىن 13 ھەسسە كىچىك ئىكەنلىكى كۆرسىتىلدى (27). قانداقلا بولمىسۇن ، بۇ سوزۇلۇشچانلىقى يەنىلا زامانىۋى سوزۇلما c ئىندۇكتوردىن كۆرۈنەرلىك تۆۋەن (28 ، 29).
سوزۇلما قوللىنىشچان پروگراممىلاردا ترانسېنىستور ئىنتايىن مۇھىم ، چۈنكى ئۇلار مۇرەككەپ سېنزور ئوقۇش ۋە سىگنال ئانالىزىنى قوزغىتىدۇ (30 ، 31). كۆپ مەنبەلىك گرافېنلىق PDMS دىكى ترانس ist ورستور مەنبە / سۇ چىقىرىش ئېلېكترودى ۋە قانال ماتېرىيالى سۈپىتىدە ئېلېكتر ئىقتىدارىنى% 5 لىك بېسىم (32) غىچە ساقلىيالايدۇ ، بۇ تاقىغىلى بولىدىغان ساغلاملىقنى نازارەت قىلىش سېنزورى ۋە ئېلېكترونلۇق تېرە ئۈچۈن ئەڭ تۆۋەن تەلەپتىكى قىممەت (~ 50%) دىن كۆرۈنەرلىك تۆۋەن. 33, 34). يېقىندا ، گرافېن كىرگامى ئۇسۇلى ئۈستىدە ئىزدىنىلدى ، سۇيۇق ئېلېكترولىت بىلەن قاپلانغان ترانسېنىستورنى% 240 كە يەتكۈزگىلى بولىدۇ (35). قانداقلا بولمىسۇن ، بۇ ئۇسۇل توقۇلما جەرياننى مۇرەككەپلەشتۈرۈۋېتىدىغان ئاسما گرافېننى تەلەپ قىلىدۇ.
بۇ يەردە بىز گرافېن قەۋىتىنىڭ ئارىلىقىدا (~ 1 دىن 20 مىللىمېتىرغىچە ، كەڭلىكى ~ 0.1 دىن 1 كىۋادرات مېتىرغىچە ، ئېگىزلىكى ~ 10 دىن 100 مىللىمېتىرغىچە) گىرافېن دورىسى ئۆز-ئارا گىرەلىشىپ يۇقىرى سوزۇلغىلى بولىدىغان گرافېن ئۈسكۈنىلىرىگە ئېرىشىمىز. بىز شۇنى پەرەز قىلىمىزكى ، بۇ گرافېن دومىلىما گرافېن جەدۋىلىدىكى يېرىقلارنى كۆۋرۈكلۈك يول بىلەن تەمىنلەيدۇ ، شۇڭا بېسىم ئاستىدا يۇقىرى ئۆتكۈزگۈچلۈكنى ساقلايدۇ. گرافېن دومىلىمىسى قوشۇمچە بىرىكتۈرۈش ياكى جەريان تەلەپ قىلمايدۇ. ئۇلار ھۆل يۆتكەش جەريانىدا تەبىئىي شەكىللىنىدۇ. كۆپ قەۋەتلىك G / G (گرافېن / گرافېن) سىيرىلمىسى (MGGs) گرافېن سوزۇلغىلى بولىدىغان ئېلېكترود (مەنبە / سۇ چىقىرىش ۋە دەرۋازا) ۋە يېرىم ئۆتكۈزگۈچ CNT ئارقىلىق ، بىز سۈزۈك ۋە يۇقىرى سوزۇلغىلى بولىدىغان بارلىق كاربون ترانسزورتىنى نامايان قىلالىدۇق ، بۇلار 120 گە يېتىدۇ. % بېسىم (توك قاچىلاش يۆنىلىشىگە پاراللېل) ھەمدە ئەسلىدىكى مەھسۇلاتنىڭ% 60 نى ساقلاپ قالىدۇ. بۇ ھازىرغا قەدەر ئەڭ سوزۇلغىلى بولىدىغان سۈزۈك كاربوننى ئاساس قىلغان ترانسېنىستور بولۇپ ، ئۇ ئانئورگانىك LED ھەيدەشكە يېتەرلىك توك بىلەن تەمىنلەيدۇ.
كەڭ دائىرىلىك سۈزۈك سوزۇلغىلى بولىدىغان گرافېن ئېلېكترودنى قوزغىتىش ئۈچۈن ، Cu ياپراقچىسىدا CVD ئۆستۈرۈلگەن گرافېننى تاللىدۇق. Cu ياپراقچىسى CVD كۋارتس تۇرۇبىسىنىڭ مەركىزىدە توختىتىلغان بولۇپ ، ئىككى تەرەپتىكى گرافېننىڭ ئۆسۈشىگە شارائىت ھازىرلاپ ، G / Cu / G قۇرۇلمىسىنى ھاسىل قىلغان. گرافېننى يۆتكەش ئۈچۈن ، بىز ئالدى بىلەن نېپىز بىر قەۋەت پولى (مېتىل مېتاكرىلات) (PMMA) نى سىرلاپ ، گرافېننىڭ بىر تەرىپىنى قوغدىدۇق ، بۇ گرافېننىڭ ئۈستى تەرىپىگە گرافېن دەپ ئىسىم قويدۇق (گرافېننىڭ يەنە بىر تەرىپىگە) ، ئۇنىڭدىن كېيىن ، پۈتكۈل فىلىم (PMMA / top graphene / Cu / bottom graphene) (NH4) 2S2O8 ئېرىتمىسىگە چىلانغان. PMMA سىرسىز ئاستى تەرەپتىكى گرافېننىڭ ساقلانغىلى بولمايدىغان يېرىق ۋە نۇقسانلىرى بولىدۇ (36 ، 37). 1A رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، يەر يۈزى جىددىيلىكىنىڭ تەسىرىدە ، قويۇپ بېرىلگەن گرافېن دائىرلىرى دومىلاپ ئۆرۈلۈپ ، قالغان قالغان G-PMMA پىلاستىنكىسىغا چاپلاندى. ئۈستى- G / G سىيرىلمىسى SiO2 / Si ، ئەينەك ياكى يۇمشاق پولىمېرغا ئوخشاش ھەر قانداق ئاستىغا يۆتكىلىدۇ. بۇ يۆتكىلىش جەريانىنى ئوخشاش بىر تارماق ئورۇنغا بىر نەچچە قېتىم تەكرارلاش MGG قۇرۇلمىسىنى بېرىدۇ.
(A) MGGs نىڭ سوزۇلغىلى بولىدىغان ئېلېكترود سۈپىتىدە ياساش تەرتىپىنىڭ سىخېما تەسۋىرى. گرافېننى يۆتكەش جەريانىدا ، Cu ياپراقچىسىدىكى ئارقا گرافېن چېگرا ۋە نۇقسانلاردا بۇزۇلۇپ ، خالىغان شەكىلگە ئۆرۈلۈپ ، ئۈستۈنكى فىلىملەرگە مەھكەم باغلىنىپ ، نانوسكولى شەكىللەنگەن. تۆتىنچى كارتوندا تىزىپ قويۇلغان MGG قۇرۇلمىسى تەسۋىرلەنگەن. (B ۋە C) يەككە ئېنىقلىقتىكى MGG نىڭ يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى TEM ئالاھىدىلىكى ئايرىم-ئايرىم ھالدا يەككە گرافېن (B) ۋە دومىلىما (C) رايونىنى ئاساس قىلىدۇ. (B) نىڭ قىستۇرمىسى تۆۋەن دەرىجىدىكى چوڭايتىلغان رەسىم بولۇپ ، TEM تورىدا يەككە MGGs نىڭ ئومۇمىي مورفولوگىيىسىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. (C) نىڭ قىستۇرمىلىرى رەسىمدە كۆرسىتىلگەن تىك تۆت بۇلۇڭلۇق قۇتىلارنى بويلاپ تارتىلغان كۈچلۈكلۈك ئارخىپى بولۇپ ، ئاتوم ئايروپىلانىنىڭ ئارىلىقى 0.34 ۋە 0.41 nm. . (E) بۆلەكلىك AFM سۈرىتى سېرىق چېكىتلىك سىزىقنى بويلاپ بوي ئېگىزلىكى ئارخىپ تۇرغۇزۇلغان G / G سىيرىلما رەسىم. (F دىن I) ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ ۋە AFM رەسىم s ئۈچبۇلۇڭ G نىڭ (F ۋە H) يوق ھەمدە ئايرىم-ئايرىم ھالدا 300 nm قېلىنلىقتىكى SiO2 / Si تارماق ئېغىزىدا (G ۋە I). ئۇلارنىڭ ئوخشىماسلىقىنى گەۋدىلەندۈرۈش ئۈچۈن ۋەكىللىك دومىلىما ۋە قورۇقلارغا بەلگە قويۇلدى.
بۇ ئورالمىلارنىڭ گرافېننىڭ تەبىئەتتە دومىلاپ كەتكەنلىكىنى دەلىللەش ئۈچۈن ، بىز يۇقىرى ئېنىقلىقتىكى ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (TEM) ۋە ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى يوقىتىش (EEL) سپېكتروسكوپ تەتقىقاتى ئېلىپ بېرىپ ، يەككە G / G سىيرىلما قۇرۇلمىسى ئۈستىدە تەتقىقات ئېلىپ باردۇق. 1B رەسىمدە يەككە شەكىللىك گرافېننىڭ ئالتە تەرەپلىك قۇرۇلمىسى كۆرسىتىلدى ، بۇ قىستۇرما TEM تورىنىڭ يەككە كاربون تۆشۈكىگە قاپلانغان فىلىمنىڭ ئومۇمىي مورفولوگىيىسى. مونوپوللۇق گرافېن تورنىڭ كۆپ قىسمىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ ، بىر نەچچە گرافېن شەكىللىك ئالتە تەرەپلىك ھالقىلارنىڭ ئالدىدا پەيدا بولىدۇ (1B رەسىم). يەككە ئايلانما چوڭايتىش ئارقىلىق (1C رەسىم) ، بىز كۆپ مىقداردا گرافېن رېشاتكا گىرۋىكىنى كۆزەتتۇق ، رېشاتكىنىڭ ئارىلىقى 0.34 دىن 0.41 nm ئارىلىقىدا. بۇ ئۆلچەشلەر تورمۇزنىڭ تاسادىپىي ئۆرۈلۈپ كەتكەنلىكى ۋە مۇكەممەل گرافتنىڭ مۇكەممەل ئەمەسلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ، ئۇنىڭ «ABAB» قەۋىتىدىكى رېشاتكا ئارىلىقى 0.34 nm. 1D رەسىمدە كاربون K گىرۋەكلىك EEL سپېكترى كۆرسىتىلدى ، 285 eV چوققا چوققىسى π * ئوربىتادىن ، يەنە بىرى 290 eV ئەتراپىدا σ * ئوربىتانىڭ يۆتكىلىشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك. بۇنىڭدىن كۆرۈۋېلىشقا بولىدۇكى ، sp2 باغلىنىشى بۇ قۇرۇلمىدا ئۈستۈنلۈكنى ئىگىلەپ ، دومىلىما رەسىملەرنىڭ يۇقىرى گرافىكلىق ئىكەنلىكىنى دەلىللەيدۇ.
ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ ۋە ئاتوم كۈچى مىكروسكوپى (AFM) رەسىملىرى گرافېن نانوسكولىنىڭ MGGs دىكى تارقىلىشى ھەققىدە چۈشەنچە بېرىدۇ (رەسىم 1 ، E دىن G ۋە ئەنجۈر S1 ۋە S2). سىيرىلما يەر يۈزىگە ئىختىيارى تارقىتىلغان بولۇپ ، ئۇلارنىڭ ئايروپىلاندىكى زىچلىقى قاتلانغان قەۋەت سانىغا ماس ھالدا ئاشىدۇ. نۇرغۇن دومىلىما تۈگۈنلەرگە باغلانغان بولۇپ ، 10 دىن 100 nm ئارىلىقىدا بىرلىككە كەلگەن ئېگىزلىكنى نامايان قىلغان. ئۇلارنىڭ دەسلەپكى گرافېن توپىنىڭ چوڭ-كىچىكلىكىگە ئاساسەن ئۇزۇنلۇقى 1 دىن 20 مىللىمېتىر ، كەڭلىكى 0.1 دىن 1 مىللىمېتىرغىچە. 1-رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك (H ۋە I) ، بۇ ئورالمىلارنىڭ چوڭ-كىچىكلىكى قورۇقلارغا قارىغاندا كۆرۈنەرلىك چوڭ بولۇپ ، گرافېن قەۋىتى ئارىسىدىكى تېخىمۇ قوپال كۆرۈنۈشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.
ئېلېكتر خۇسۇسىيىتىنى ئۆلچەش ئۈچۈن ، بىز گرافېن پىلاستىنكىسىنى سۈرتۈش قۇرۇلمىسى ۋە ياكى يوق قەۋەت قىلىپ 300 مىللىمېتىر كەڭلىكتىكى ۋە 2000 مىللىمېتىر ئۇزۇنلۇقتىكى سىزىقچىلارغا رەسىمگە تارتتۇق. ئىككى خىل تەكشۈرۈشنىڭ قارشىلىق كۈچى جىددىيلىك فۇنكسىيەسى سۈپىتىدە مۇھىت شارائىتىدا ئۆلچەم قىلىندى. سىيرىلما ماددىلارنىڭ مەۋجۇتلۇقى يەككە ئايلىنىش گرافېننىڭ قارشىلىق كۈچىنى% 80 تۆۋەنلەتتى ، يەتكۈزۈشتە پەقەت% 2.2 تۆۋەنلىدى (S4 رەسىم). بۇ 5 × 107 A / cm2 (38 ، 39) غىچە يۇقىرى توك زىچلىقى بولغان نانو سىكولنىڭ MGGs غا ئىنتايىن ئاكتىپ ئېلېكتر تۆھپىسى قىلىدىغانلىقىنى ئىسپاتلايدۇ. بارلىق يەككە ، قوش ۋە ئۈچبۇلۇڭلۇق تۈز گرافېن ۋە MGG لار ئىچىدە ، ئۈچ بۇرجەكلىك MGG نىڭ سۈزۈكلۈك دەرىجىسى% 90 كە يېقىن ئەڭ ياخشى ھەرىكەتكە ئىگە. ئەدەبىياتتا دوكلات قىلىنغان گرافېننىڭ باشقا مەنبەلەرگە سېلىشتۇرۇش ئۈچۈن ، بىز يەنە تۆت تەكشۈرۈش ئەسۋابىنىڭ قارشىلىق دەرىجىسىنى ئۆلچەپ چىقتۇق (رەسىم 5) MGG سۈنئىي ئۇسۇلدا تىكىلگەن كۆپ قەۋەتلىك يەر تۈز گرافېنغا سېلىشتۇرغاندا سېلىشتۇرما ياكى تېخىمۇ يۇقىرى ئۆتكۈزۈشچانلىقى ۋە سۈزۈكلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ ۋە گرافېن ئوكسىدنى ئازايتىدۇ (RGO) (6 ، 8 ، 18). شۇنىڭغا دىققەت قىلىڭكى ، ئەدەبىياتتىن ياسالغان سۈنئىي ئۇسۇلدا ياسالغان كۆپ قەۋەتلىك تۈز گرافېننىڭ ۋاراق قارشىلىقى بىزنىڭ MGG غا قارىغاندا سەل يۇقىرى ، بەلكىم ئۇلارنىڭ ماسلاشمىغان ئۆسۈش شارائىتى ۋە يۆتكىلىش ئۇسۇلى سەۋەبىدىن بولۇشى مۇمكىن.
(1) تۆت خىل تەكشۈرۈش جەدۋىلىنىڭ قارشىلىق كۆرسىتىش كۈچى 550 nm بولۇپ ، بىر نەچچە خىل گرافېنغا ئىشلىتىلىدۇ ، بۇ يەردە قارا كۋادراتلار يەككە ، قوش ۋە ئۈچ بۇرجەكلىك MGG نى كۆرسىتىدۇ. قىزىل چەمبىرەك ۋە كۆك ئۈچبۇلۇڭ لى قاتارلىقلار تەتقىقاتىدىن Cu ۋە Ni دا ئۆستۈرۈلگەن كۆپ قەۋەتلىك تۈز گرافېن بىلەن ماس كېلىدۇ. (6) and Kim et al. (8) ئايرىم-ئايرىم ھالدا ، كېيىن SiO2 / Si ياكى كۋارتسقا يۆتكىلىدۇ. يېشىل ئۈچبۇلۇڭ بولسا Bonaccorso قاتارلىقلار تەتقىقاتىدىن ئوخشىمىغان تۆۋەنلىتىش دەرىجىسىدىكى RGO نىڭ قىممىتى. (18). M (4) دەۋرىيلىك بېسىم ئاستىدا قوش قەۋەتلىك G (قىزىل) ۋە MGG (قارا) نىڭ نورمال قارشىلىق ئۆزگىرىشى% 50 كە يېتىدۇ. (E) ئۈچ بۇرجەكلىك G (قىزىل) ۋە MGG (قارا) نىڭ دەۋرىيلىك بېسىم ئاستىدا نورمال قارشىلىق ئۆزگىرىشى% 90 پاراللېل بېسىمغا دۇچ كېلىدۇ. (F) يەككە ، قوش ۋە ئۈچبۇلۇڭلۇق G ۋە قوش ۋە ئۈچ بۇرجەكلىك MGG لارنىڭ نورمال سىغىمچانلىقىنى ئۆزگەرتىش فۇنكسىيەسى. بۇ قىستۇرما كوندېنساتور قۇرۇلمىسى بولۇپ ، پولىمېرنىڭ ئاستى قىسمى SEBS ، پولىمېر دىئېلېكترىك قەۋىتى 2 مىللىمېتىر قېلىنلىقتىكى SEBS.
MGG نىڭ بېسىمغا تايىنىش ئىقتىدارىنى باھالاش ئۈچۈن ، بىز گرافېننى تېرموپلاستىك ئېلاستومېر ستېرېن-ئېتىلېن-بۇتادىئېن-ستېرېن (SEBS) تارماق ئېلېمېنتىغا يۆتكىدۇق ، كەڭلىكى ~ 2 سانتىمېتىر ، ئۇزۇنلۇقى ~ 5 سانتىمېتىر) (ماتېرىيال ۋە ئۇسۇلغا قاراڭ) ھەم ئۇدۇل ھەم نۆۋەتتىكى ئېقىن يۆنىلىشىگە پاراللېل (2-رەسىم ، B ۋە C). نانوكولولنىڭ قوشۇلۇشى ۋە گرافېن قەۋىتىنىڭ كۆپىيىشى بىلەن بېسىمغا تايىنىدىغان ئېلېكتر ھەرىكىتى ياخشىلاندى. مەسىلەن ، بېسىم نۆۋەتتىكى ئېقىنغا ئۇدۇل كەلگەندە ، يەككە شەكىللىك گرافېنغا نىسبەتەن ، دومىلاشنىڭ قوشۇلۇشى ئېلېكترنىڭ بۇزۇلۇشىدىكى بېسىمنى% 5 تىن% 70 كە ئۆستۈردى. ئۈچ بۇرجەكلىك گرافېننىڭ بېسىمغا بەرداشلىق بېرىش ئىقتىدارىمۇ يەككە گرافېنغا سېلىشتۇرغاندا كۆرۈنەرلىك ياخشىلانغان. نانو سىفىرلىرى بىلەن ،% 100 ئۇدۇللۇق جىددىيلىكتە ، ئۈچ بۇرجەكلىك MGG قۇرۇلمىسىنىڭ قارشىلىق كۈچى ئاران% 50 ئاشتى ، ئۈچ بۇرجەكلىك گرافېننىڭ دومىلىمىسى يوق. دەۋرىيلىك بېسىم يۈكىدىكى قارشىلىقنىڭ ئۆزگىرىشى تەكشۈرۈلگەن. سېلىشتۇرۇش ئۈچۈن (2D رەسىم) ، تۈز قوش قەۋەتلىك گرافېن پىلاستىنكىسىنىڭ قارشىلىق كۈچى ~ 700 ئايلىنىشتىن كېيىن تەخمىنەن% 7.5 ھەسسە ئېشىپ ،% 50 لىك ئۇدۇللۇق بېسىمدا بولۇپ ، ھەر بىر دەۋرىيلىكتىكى بېسىم بىلەن داۋاملىق ئاشتى. يەنە بىر جەھەتتىن ، قوش قەۋەتلىك MGG نىڭ قارشىلىقى ~ 700 ئايلىنىشتىن كېيىن پەقەت 2.5 ھەسسە ئاشتى. پاراللېل يۆنىلىشنى بويلاپ% 90 لىك بېسىمنى قوللانغاندا ، ئۈچ ئايلانما گرافېننىڭ قارشىلىق كۈچى 1000 ئايلىنىشتىن كېيىن ~ 100 ھەسسە ئۆستى ، ھالبۇكى ئۇ ئۈچ بۇرجەكلىك MGG دا ئاران ~ 8 ھەسسە بولىدۇ (2E رەسىم). ۋېلىسىپىت نەتىجىسى ئەنجۈردە كۆرسىتىلدى. S7. پاراللېل جىددىيلىشىش يۆنىلىشىدىكى قارشىلىقنىڭ بىر قەدەر تېز ئېشىشى يېرىقلارنىڭ يۆنىلىشىنىڭ نۆۋەتتىكى ئېقىن يۆنىلىشىگە توغرىلانغانلىقىدىندۇر. يۈك بېسىش ۋە چۈشۈرۈش جەريانىدا قارشىلىقنىڭ ئېغىشى SEBS ئېلاستومېر ئاستى بېزىنىڭ يېپىشقاق ئەسلىگە كېلىشىدىن بولىدۇ. ۋېلىسىپىت مىنىش جەريانىدا MGG بەلۋاغنىڭ تېخىمۇ مۇقىم قارشىلىق كۈچى گرافېننىڭ يېرىلىپ كەتكەن بۆلەكلىرىنى (AFM تەرىپىدىن رەتلەنگەندەك) كۆۋرۈك قىلالايدىغان چوڭ ئورالمىلارنىڭ بولۇشى بىلەن مۇناسىۋەتلىك. ئايلانما يول ئارقىلىق ئۆتكۈزگۈچلۈكنى ساقلاشتىن ئىبارەت بۇ ھادىسە ئىلگىرى ئېلاستومېرنىڭ ئاستى قىسمىدىكى يېرىلغان مېتال ياكى يېرىم ئۆتكۈزگۈچ فىلىملەردە خەۋەر قىلىنغان (40 ، 41).
بۇ گرافېننى ئاساس قىلغان كىنولارنى سوزغىلى بولىدىغان ئۈسكۈنىلەردە دەرۋازا ئېلېكترودى دەپ باھالاش ئۈچۈن ، بىز گرافېن قەۋىتىنى SEBS دىئېلېكترىك قەۋىتى (قېلىنلىقى 2 مىللىمېتىر) بىلەن يېپىپ ، دىئېلېكترىك سىغىمچانلىقىنىڭ ئۆزگىرىشىنى بېسىمنىڭ رولى سۈپىتىدە نازارەت قىلدۇق (2F رەسىم ۋە قوشۇمچە ماتېرىياللارغا قاراڭ). تەپسىلاتى). بىز گرافېننىڭ ئايروپىلاندىكى ئۆتكۈزۈشچانلىقىنى يوقىتىپ قويغانلىقى ئۈچۈن ، ئاددىي يەككە ئايلىنىش ۋە قوش قەۋەتلىك گرافېن ئېلېكترود بىلەن سىغىمچانلىقىنىڭ تېز تۆۋەنلىگەنلىكىنى بايقىدۇق. بۇنىڭغا سېلىشتۇرغاندا ، MGGs ۋە ئاددىي ئۈچبۇلۇڭلۇق گرافېننىڭ سىغىمچانلىقى سىغىمچانلىقى بىلەن دىئېلېكترىك قېلىنلىقنىڭ تۆۋەنلىشىدىن ئۈمىد بار. سىغىمچانلىقىنىڭ مۆلچەردىكى ئېشىشى MGG قۇرۇلمىسى بىلەن ناھايىتى ماس كەلگەن (رەسىم S8). بۇ MGG نىڭ سوزۇلغىلى بولىدىغان ترانسېنىستورنىڭ دەرۋازا ئېلېكترودىغا ماس كېلىدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ.
1D گرافېن سىيرىلمىسىنىڭ ئېلېكتر ئۆتكۈزۈشچانلىقىنىڭ بېسىمغا بەرداشلىق بېرىشتىكى رولىنى تېخىمۇ ئىچكىرلەپ تەكشۈرۈش ۋە گرافېن قەۋىتى ئوتتۇرىسىدىكى ئايرىشنى تېخىمۇ ياخشى كونترول قىلىش ئۈچۈن ، بىز پۈركۈپ سىرلانغان CNT ئىشلىتىپ گرافېن دومىلىنىڭ ئورنىنى ئالدۇق (قوشۇمچە ماتېرىياللارغا قاراڭ). MGG قۇرۇلمىسىنى تەقلىد قىلىش ئۈچۈن ، بىز ئۈچ زىچلىقتىكى CNT (يەنى CNT1) نى قويدۇق
(A دىن C) ئۈچ خىل زىچلىقتىكى CNT (CNT1) نىڭ AFM رەسىملىرى
ئۇلارنىڭ سوزۇلغىلى بولىدىغان ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىنىڭ ئېلېكترود بولۇش ئىقتىدارىنى تېخىمۇ چۈشىنىش ئۈچۈن ، بىز جىددىي ھالەتتە MGG ۋە G-CNT-G نىڭ مورفولوگىيىسىنى سىستېمىلىق تەكشۈردۇق. ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ ۋە سىكانېرلاش ئېلېكترونلۇق مىكروسكوپ (SEM) ئۈنۈملۈك خاراكتېرلەش ئۇسۇلى ئەمەس ، چۈنكى ھەر ئىككىسى رەڭ سېلىشتۇرمىسى كەمچىل ، ھەم SEM ئېلېكترونلۇق سىكانېرلاش جەريانىدا گرافېن پولىمېرنىڭ ئاستى قىسمىدا (رەسىم S9 ۋە S10). گرافېن يۈزىنى جىددىي ھالەتتە كۆزىتىش ئۈچۈن ، بىز نېپىز (~ 0.1 مىللىمېتىر قېلىنلىقتا) ۋە ئېلاستىك SEBS تارماق ئېلېمېنتلىرىغا يۆتكىلىپ كەتكەندىن كېيىن ، ئۈچبۇلۇڭ MGG ۋە تۈز گرافېندا AFM ئۆلچەش ئەسۋابىنى توپلىدۇق. CVD گرافېندىكى ئىچكى كەمتۈكلۈك ۋە يۆتكىلىش جەريانىدا تاشقى بۇزۇلۇش سەۋەبىدىن ، سۈزۈلگەن گرافېندا مۇقەررەر يېرىلىش پەيدا بولىدۇ ، جىددىيلىشىشنىڭ كۈچىيىشىگە ئەگىشىپ ، يېرىقلار تېخىمۇ قويۇقلاشتى (4-رەسىم ، A دىن D). كاربوننى ئاساس قىلغان ئېلېكترودنىڭ تىزىش قۇرۇلمىسىغا ئاساسەن ، يېرىقلار ئوخشىمىغان مورفولوگىيەنى كۆرسىتىدۇ (رەسىم S11) (27). كۆپ قەۋەتلىك گرافېننىڭ يېرىلىش رايونىنىڭ زىچلىقى (يېرىلىش رايونى / تەھلىل قىلىنغان رايون دەپ ئېنىقلىما بېرىلگەن) جىددىيلەشكەندىن كېيىن يەككە شەكىللىك گرافېنغا يەتمەيدۇ ، بۇ MGG لارنىڭ ئېلېكتر ئۆتكۈزۈشچانلىقىنىڭ ئېشىشىغا ماس كېلىدۇ. يەنە بىر جەھەتتىن ، يېرىقلارنى كۆۋرۈك قىلىش ئۈچۈن سىيرىلمىلار دائىم كۆزىتىلىپ ، سۈزۈلگەن فىلىمدە قوشۇمچە ئۆتكۈزگۈچ يوللار بىلەن تەمىنلەيدۇ. مەسىلەن ، 4B رەسىمنىڭ رەسىمىگە بەلگە قويۇلغاندەك ، كەڭرى ئايلانما MGG ئۈچبۇلۇڭدىكى يېرىقتىن ھالقىپ كەتتى ، ئەمما تۈز گرافېندا ھېچقانداق سىيرىلما كۆرۈلمىدى (4-رەسىم ، E دىن H). ئوخشاشلا ، CNT لارمۇ گرافېندىكى يېرىقلارنى كۆۋرۈك قىلدى (رەسىم S11). كىنولارنىڭ يېرىلىش رايونىنىڭ زىچلىقى ، سىيرىلما رايوننىڭ زىچلىقى ۋە قوپاللىقى 4K رەسىمدە يىغىنچاقلانغان.
(A دىن H) نەق مەيدان AFM رەسىملىرى 0 ، 20 ، 60 ۋە 100 دىكى ئىنتايىن نېپىز SEBS (~ 0.1 مىللىمېتىر قېلىنلىقتىكى) ئېلاستىرومدىكى ئۈچ قەۋەتلىك G / G سىيرىلغۇچ (A دىن D) ۋە ئۈچبۇلۇڭلۇق G قۇرۇلمىسىنىڭ (E دىن H) تەسۋىرى. % strain. ۋەكىللىك يېرىق ۋە دومىلىما ئوق بىلەن كۆرسىتىلىدۇ. بارلىق AFM رەسىملىرى 15 μm × 15 μm دائىرىدە بولۇپ ، بەلگە بىلەن ئوخشاش رەڭ ئۆلچىمى بار. (1) SEBS تارماق ئېغىزىدىكى يەككە يەككە گرافېن ئېلېكترودنىڭ تەقلىد گېئومېتىرىيىسى. (J) يەككە شەكىللىك گرافېن ۋە SEBS تارماق ئېغىزىدىكى ئەڭ چوڭ ئاساسلىق لوگارىزىمنىڭ تەقلىدىي تەقلىد خەرىتىسى% 20 سىرتقى بېسىم. (K) ئوخشىمىغان گرافېن قۇرۇلمىسىنىڭ يېرىلىش رايونى زىچلىقى (قىزىل تۈۋرۈك) ، سىيرىلما رايون زىچلىقى (سېرىق تۈۋرۈك) ۋە يەر يۈزى يىرىكلىكى (كۆك تۈۋرۈك) نى سېلىشتۇرۇش.
MGG فىلىملىرى سوزۇلغاندا ، مۇھىم قوشۇمچە مېخانىزم بار ، بۇ سىيرىلمىلار گرافېننىڭ يېرىلغان رايونلىرىنى كۆۋرۈكلەپ ، تورنى ساقلاپ قالىدۇ. گرافېن سىيرىلمىسى كىشىنى ئۈمىدلەندۈرىدۇ ، چۈنكى ئۇلارنىڭ ئۇزۇنلۇقى ئون نەچچە مىكروومېتىر بولىدۇ ، شۇڭلاشقا ئادەتتە مىكروومېتىر ئۆلچىمىگە يېتىدىغان يېرىقلارنى كۆۋرۈك قىلالايدۇ. ئۇندىن باشقا ، بۇ ئورالمىلار گرافېننىڭ كۆپ قەۋىتىدىن تەركىب تاپقان بولغاچقا ، ئۇلارنىڭ قارشىلىق كۈچى تۆۋەن بولۇشى مۇمكىن. سېلىشتۇرۇشقا سېلىشتۇرغاندا ، بىر قەدەر قويۇق (تۆۋەن توك يەتكۈزۈش) CNT تورى سېلىشتۇرما ئۆتكۈزگۈچ كۆۋرۈك ئىقتىدارى بىلەن تەمىنلىشى تەلەپ قىلىنىدۇ ، چۈنكى CNT لار كىچىكرەك (ئادەتتە ئۇزۇنلۇقى بىر نەچچە مىكروومېتىر) ۋە سىيرىلغۇچقا قارىغاندا ئۆتكۈزۈشچانلىقى تۆۋەن. يەنە بىر تەرەپتىن ، ئەنجۈردە كۆرسىتىلگەندەك. S12 بولسا ، گرافېن سوزۇلغاندا سوزۇلغاندا يېرىلىپ كەتسە ، سىيرىلما يېرىلمايدۇ ، بۇ كېيىنكىسىنىڭ ئاستىدىكى گرافېنغا سىيرىلىشى مۇمكىنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. ئۇلارنىڭ يېرىلىپ كەتمەسلىكىدىكى سەۋەب بەلكىم نۇرغۇن قەۋەت گرافېندىن تەركىب تاپقان (ئۇزۇنلۇقى ~ 1 دىن 2 0 كىۋادرات مېتىر ، كەڭلىكى ~ 0.1 دىن 1 كىۋادرات مېتىر ، ئېگىزلىكى ~ 10 دىن 100 مىللىمېتىرغىچە). يەككە قەۋەتلىك گرافېنغا قارىغاندا تېخىمۇ يۇقىرى ئۈنۈملۈك مودۇل. گىرىن ۋە ھېرسام (42) نىڭ خەۋىرىگە قارىغاندا ، مېتال CNT تورى (تۇرۇبا دىئامېتىرى 1.0 nm) CNT لار ئارىسىدىكى چوڭ ئۇلىنىش قارشىلىقىغا قارىماي ، تۆۋەن ۋاراققا قارشى تۇرۇش ئىقتىدارىنى ئەمەلگە ئاشۇرالايدۇ. بىزنىڭ گرافېن دومىلاتقۇچنىڭ كەڭلىكى 0.1 دىن 1 مىللىمېتىرغىچە ، G / G سىيرىلمىسىنىڭ CNT لارغا قارىغاندا تېخىمۇ چوڭ ئالاقىلىشىش رايونى بارلىقىنى كۆزدە تۇتقاندا ، گرافېن بىلەن گرافېن دومىلىمىسى ئوتتۇرىسىدىكى ئالاقىگە قارشى تۇرۇش ۋە ئالاقىلىشىش رايونى يۇقىرى ئۆتكۈزگۈچلۈكنى ساقلاش ئامىللىرىنى چەكلىمەسلىكى كېرەك.
گرافېننىڭ مودۇلى SEBS نىڭ ئاستىغا قارىغاندا كۆپ يۇقىرى. گەرچە گرافېن ئېلېكترودنىڭ ئۈنۈملۈك قېلىنلىقى يەر ئاستى سۈيىنىڭكىدىن خېلىلا تۆۋەن بولسىمۇ ، ئەمما گرافېننىڭ قېلىنلىقى ئۇنىڭ قېلىنلىقى ئاستىرتتىن (43 ، 44) بىلەن سېلىشتۇرۇلۇپ ، ئوتتۇراھال قاتتىق ئارال تەسىرىنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ. بىز SEBS تارماق ئېغىزىدىكى قېلىنلىقى 1 nm بولغان گرافېننىڭ ئۆزگىرىشىنى تەقلىد قىلدۇق (تەپسىلاتىنى قوشۇمچە ماتېرىياللارغا قاراڭ). تەقلىدىي تەكشۈرۈش نەتىجىسىگە ئاساسلانغاندا ، SEBS نىڭ ئاستى قىسمىغا% 20 بېسىم ئىشلىتىلگەندە ، گرافېندىكى ئوتتۇرىچە بېسىم% 6.6 بولىدۇ (4J رەسىم ۋە رەسىم S13D) ، بۇ تەجرىبە كۆزىتىش بىلەن بىردەك (S13 رەسىمگە قاراڭ). . بىز ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ ئارقىلىق نەقىشلەنگەن گرافېن ۋە تارماق رايونلاردىكى بېسىمنى سېلىشتۇرۇپ ، تارماق رايوندىكى بېسىمنىڭ گرافېن رايونىدىكى كەم دېگەندە ئىككى ھەسسە ئىكەنلىكىنى بايقىدۇق. بۇ گرافېن ئېلېكترود ئەندىزىسىدە قوللىنىلغان بېسىمنىڭ كۆرۈنەرلىك چەكلىنىپ ، SEBS نىڭ ئۈستىدە گرافېن قاتتىق ئاراللارنى شەكىللەندۈرىدىغانلىقىنى كۆرسىتىدۇ (26 ، 43 ، 44).
شۇڭلاشقا ، MGG ئېلېكترودىنىڭ يۇقىرى بېسىم ئاستىدا يۇقىرى توك ئۆتكۈزۈش ئىقتىدارىنى ساقلاپ قېلىش ئىقتىدارى بەلكىم ئىككى چوڭ مېخانىزم ئارقىلىق قوزغىتىلغان بولۇشى مۇمكىن: بىر-بىرىنىڭ ئۈستىدە ، گرافېن ئېلېكترودىنىڭ بېسىمىنى ئازايتىدۇ. ئېلاستومېردىكى كۆپ قەۋەت يۆتكەلگەن گرافېنغا نىسبەتەن ، قەۋەتلەر بىر-بىرىگە مەھكەم باغلانمايدۇ ، بۇ بەلكىم جىددىيلىككە قاراپ سىيرىلىشى مۇمكىن (27). بۇ ئورالمىلار يەنە گرافېن قەۋىتىنىڭ يىرىكلىكىنى ئاشۇردى ، بۇ بەلكىم گرافېن قەۋىتىنىڭ پەرقىنى ئاشۇرۇشقا ياردىمى بولۇشى مۇمكىن ، شۇڭا گرافېن قەۋىتىنىڭ سىيرىلىشىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ.
تۆۋەن كاربونلۇق ئۈسكۈنىلەرنىڭ تەننەرخى تۆۋەن ، توك سەرپىياتى يۇقىرى بولغاچقا ، قىزغىنلىق بىلەن قوغلىنىدۇ. بىزنىڭ ئەھۋالىمىزدا ، بارلىق كاربون ترانس ist ورستلىرى ئاستى گرافېن دەرۋازىسى ، ئۈستۈنكى گرافېن مەنبەسى / سۇ چىقىرىش ئالاقىسى ، رەتلەنگەن CNT يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ۋە SEBS نى ئېلېكتر ئېنېرگىيىسى قىلىپ ياسالغان (5A رەسىم). 5B رەسىمدە كۆرسىتىلگىنىدەك ، بارلىق كاربون ئۈسكۈنىسى CNT لار بىلەن مەنبە / ئېرىق ۋە دەرۋازا (ئاستى ئۈسكۈنە) گرافېن ئېلېكترود (ئۈستۈنكى ئۈسكۈنە) ئۈسكۈنىگە قارىغاندا تېخىمۇ ئوچۇق. چۈنكى CNT تورى تېخىمۇ چوڭ قېلىنلىقنى تەلەپ قىلىدۇ ، نەتىجىدە گرافېنغا ئوخشاش ۋاراق قارشىلىقىغا ئېرىشىش ئۈچۈن تۆۋەن ئوپتىكىلىق يەتكۈزۈشنى تەلەپ قىلىدۇ (S4 رەسىم). 5-رەسىمدە (C ۋە D) قوش يۆنىلىشلىك MGG ئېلېكترود بىلەن ياسالغان ترانس ist ورنى سۈزۈشتىن بۇرۇن ۋەكىللىك يۆتكىلىش ۋە چىقىرىش ئەگرى سىزىقى كۆرسىتىلدى. قانالنىڭ كەڭلىكى ۋە ئۇزۇنلۇقى چەكلەنمىگەن ترانسېستىرنىڭ ئۇزۇنلۇقى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 800 ۋە 100 مىللىمېتىر. ئۆلچەنگەن / تاقاش نىسبىتى ئايرىم-ئايرىم ھالدا 10−5 ۋە 10−8 A سەۋىيىسىدىكى توك ئېقىمى بىلەن 103 دىن چوڭ. چىقىرىش ئەگرى سىزىقى سۈزۈك دەرۋازا بېسىمىغا تايىنىشچانلىقى بىلەن كۆڭۈلدىكىدەك سىزىقلىق ۋە سا ئوقۇش ھالىتىنى نامايان قىلىدۇ ، بۇ CNTs بىلەن گرافېن ئېلېكترودىنىڭ كۆڭۈلدىكىدەك ئالاقىسىنى كۆرسىتىدۇ (45). گرافېن ئېلېكترود بىلەن بولغان ئۇچرىشىشنىڭ قارشىلىق كۈچى پارغا ئايلانغان ئاۋ پىلىم بىلەن سېلىشتۇرغاندا تۆۋەنرەك ئىكەنلىكى بايقالغان (S14 رەسىمگە قاراڭ). سوزۇلغىلى بولىدىغان ترانس ist ورنىڭ تويۇنۇشچانلىقى تەخمىنەن 5.6 cm2 / Vs بولۇپ ، دىئامېتىرى قەۋىتى سۈپىتىدە 300 nm لىق SiO2 بولغان قاتتىق Si تارماق لىنىيىسىدىكى ئوخشاش پولىمېرلىق CNT ترانسزورتىغا ئوخشايدۇ. ئەلالاشتۇرۇلغان تۇرۇبا زىچلىقى ۋە باشقا تۈردىكى تۇرۇبىلار بىلەن يۆتكىلىشچانلىقىنى تېخىمۇ ياخشىلىغىلى بولىدۇ (46).
(1) گرافېننى ئاساس قىلغان سوزۇلما ترانس ist ورنىڭ پىلانى. SWNTs ، يەككە تاملىق كاربون نانو قۇتىسى. (2) گرافېن ئېلېكترود (ئۈستى) ۋە CNT ئېلېكترود (ئاستى) دىن ياسالغان سوزۇلغىلى بولىدىغان ترانسېنىستورنىڭ سۈرىتى. سۈزۈكلۈكنىڭ پەرقى كۆرۈنەرلىك. (C ۋە D) گرافېننى ئاساس قىلغان ترانسېنىستورنىڭ SEBS دىكى يۆتكىلىش ۋە چىقىرىش ئەگرى سىزىقى. (E ۋە F) گرافېننى ئاساس قىلغان ترانس ist ورنىڭ ئوخشىمىغان بېسىمدىكى يۆتكىلىشچان ۋە يۆتكىلىشچان ئەگرى سىزىقنى يۆتكەش.
سۈزۈك ، بارلىق كاربون ئۈسكۈنىلىرى توك قاچىلاش يۆنىلىشىگە پاراللېل يۆنىلىشتە سوزۇلغاندا ، ئەڭ تۆۋەن چېكىنىش نىسبىتى% 120 كە يەتتى. سوزۇلۇش جەريانىدا ھەرىكەتچانلىقى ئۇدا% 0 لىك بېسىمدىكى 5.6 cm2 / Vs دىن% 120 لىك بېسىمدا 2.5 cm2 / Vs غا تۆۋەنلىدى (5F رەسىم). بىز يەنە ئوخشىمىغان قانال ئۇزۇنلۇقىدىكى ترانس ist ورنىڭ ئىقتىدارىنى سېلىشتۇرۇپ كۆردۇق (جەدۋەل S1 گە قاراڭ). تىلغا ئېلىشقا ئەرزىيدىغىنى ،% 105 لىك بېسىمدا ، بۇ ترانسېنىستورلارنىڭ ھەممىسىدە يەنىلا يۇقىرى / تاقاش نىسبىتى (> 103) ۋە يۆتكىلىشچانلىقى (> 3 cm2 / Vs) نامايان بولدى. ئۇنىڭدىن باشقا ، بىز بارلىق كاربون ترانس ist ورستىكى يېقىنقى خىزمەتلەرنى خۇلاسىلىدۇق (S2 جەدۋەلگە قاراڭ) (47-52). ئېلاستومېردا ئۈسكۈنىلەرنىڭ توقۇلمىسىنى ئەلالاشتۇرۇش ۋە MGG نى ئالاقىلىشىش ئورنىدا ئىشلىتىش ئارقىلىق ، بارلىق كاربون ترانس ist ورلىرىمىز ھەرىكەتچانلىقى ۋە ئۈچەي يولى شۇنداقلا يۇقىرى سوزۇلۇشچانلىقى جەھەتتە ياخشى ئىپادىسىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
تولۇق سۈزۈك ۋە سوزۇلغىلى بولىدىغان ترانسېنىستورنىڭ قوللىنىشچان پروگراممىسى بولۇش سۈپىتىمىز بىلەن ، بىز ئۇنى LED نىڭ ئالماشتۇرۇشىنى كونترول قىلدۇق (6A رەسىم). 6B رەسىمدە كۆرسىتىلگەندەك ، يېشىل LED بىۋاسىتە ئۈستىگە قويۇلغان سوزۇلغىلى بولىدىغان بارلىق كاربون ئۈسكۈنىسى ئارقىلىق ئېنىق كۆرگىلى بولىدۇ. % 100 ~% 100 كە سوزۇلغان ۋاقىتتا ، LED يورۇقلۇقنىڭ كۈچلۈكلۈك دەرىجىسى ئۆزگەرمەيدۇ ، بۇ يۇقىرىدا بايان قىلىنغان ترانسفورماتورنىڭ ئىپادىسى بىلەن بىردەك بولىدۇ (S1 فىلىمىگە قاراڭ). بۇ گرافېن ئېلېكترود ئارقىلىق ياسالغان سوزۇلغىلى بولىدىغان كونترول ئورۇنلىرىنىڭ تۇنجى دوكلاتى بولۇپ ، گرافېن سوزغىلى بولىدىغان ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىنىڭ يېڭى مۇمكىنچىلىكىنى نامايان قىلدى.
(1) LED ھەيدەش ئۈچۈن تىرانسىستورنىڭ توك يولى. GND, ground. (2) يېشىل LED نىڭ ئۈستىگە ئورنىتىلغان% 0 لىك بېسىملىق سوزۇلما ۋە سۈزۈك بارلىق كاربون ترانسزورتىنىڭ سۈرىتى. (C) LED نى ئالماشتۇرۇشتا ئىشلىتىلىدىغان بارلىق كاربون سۈزۈك ۋە سوزۇلغىلى بولىدىغان تىرانسىستور LED نىڭ ئۈستىدە% 0 (سولدا) ۋە ~ 100% لىك بېسىم (ئوڭدا) ئورنىتىلىدۇ. ئاق ئوقلار ئۈسكۈنىدىكى سېرىق بەلگە قىلىپ كۆرسىتىپ ، ئارىلىقنىڭ سوزۇلغانلىقىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ. (4) سوزۇلغان ترانسېنىستورنىڭ يان تەرىپى ، LED ئېلاستىرومغا ئىتتىرىلىدۇ.
خۇلاسىلىگەندە ، بىز سۈزۈك ئۆتكۈزگۈچ گرافېن قۇرۇلمىسىنى تەرەققىي قىلدۇردۇق ، ئۇ چوڭ بېسىم ئاستىدا سوزۇلغىلى بولىدىغان ئېلېكترود سۈپىتىدە يۇقىرى سىغىمچانلىقىنى ساقلايدۇ ، بۇ گرافېن نانوسكولى ئارقىلىق قاتلانغان گرافېن قەۋىتىنىڭ ئارىلىقىدا. ئېلاستومېردىكى بۇ قوش ۋە ئۈچبۇلۇڭلۇق MGG ئېلېكترود قۇرۇلمىسى ئايرىم-ئايرىم ھالدا% 21 ۋە% 65 نى ساقلاپ قالالايدۇ ، تىپىك يەككە يەككە گرافېن ئېلېكترودنىڭ% 5 لىك بېسىمدىكى توك ئۆتكۈزۈشچانلىقى پۈتۈنلەي% 100. . گرافېن سىيرىلمىسىنىڭ قوشۇمچە ئۆتكۈزگۈچ يوللىرى شۇنداقلا يۆتكەلگەن قەۋەتلەرنىڭ ئاجىز ئۆز-ئارا تەسىر قىلىشى جىددىيلىشىشنىڭ ئەۋزەللىكى مۇقىملىقىنى ئىلگىرى سۈرىدۇ. بىز بۇ گرافېن قۇرۇلمىسىنى داۋاملىق ئىشلىتىپ ، بارلىق كاربون سوزۇلغىلى بولىدىغان تىرانسفورماتورنى ياساپ چىقتۇق. ھازىرغا قەدەر ، بۇ ئەڭ ئۇزۇن سوزۇلغىلى بولىدىغان گرافېننى ئاساس قىلغان ترانس ist ورست بولۇپ ، سۈزۈكلۈكنى ئىشلەتمەي ئەڭ سۈزۈكلۈككە ئىگە. گەرچە بۇ تەتقىقات گرافېننى سوزغىلى بولىدىغان ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىنى قوزغىتىش ئۈچۈن ئېلىپ بېرىلغان بولسىمۇ ، ئەمما بىز بۇ ئۇسۇلنى باشقا 2D ماتېرىياللارغا كېڭەيتىپ ، سوزۇلغىلى بولىدىغان 2D ئېلېكترون مەھسۇلاتلىرىنى قوزغىتالايدىغانلىقىغا ئىشىنىمىز.
چوڭ كۆلەمدىكى CVD گرافېن توختىتىلغان Cu ياپراقچىسىدا (% 99.999 ؛ ئالفا ئايسار) 0.5 mtorr لىك بېسىم ئاستىدا 50 - SCCM (مىنۇتىغا ئۆلچەملىك كۇب سانتىمېتىر) CH4 ۋە 20 - SCCM H2 1000 سېلسىيە گرادۇسلۇق ھاۋارايىدا ئۆستۈرۈلدى. Cu ياپقۇچنىڭ ئىككى تەرىپىنى يەككە گرافېن قاپلىغان. نېپىز بىر قەۋەت PMMA (2000 rpm; A4 ، Microchem) Cu ياپقۇچنىڭ بىر تەرىپىگە سىرلانغان بولۇپ ، PMMA / G / Cu ياپراقچىسى / G قۇرۇلمىسى شەكىللەنگەن. ئۇنىڭدىن كېيىن ، پۈتۈن فىلىم 0.1 M ئاممونىي سۇلفات [(NH4) 2S2O8] ئېرىتمىسىگە 2 سائەت ئەتراپىدا چىلاپ ، Cu ياپقۇچنى يوقىتىۋەتتى. بۇ جەرياندا ، قوغدالمىغان ئارقا گرافېن ئالدى بىلەن دان چېگراسىنى بويلاپ يىرتىلىپ ، يەر يۈزى جىددىيلىكى سەۋەبىدىن دومىلاپ ئۆرۈلۈپ كەتتى. بۇ ئورالمىلار PMMA قوللايدىغان ئۈستۈنكى گرافېن پىلاستىنكىسىغا چاپلانغان بولۇپ ، PMMA / G / G دومىلىما شەكىللەنگەن. بۇ كىنولار كەينى-كەينىدىن دىئونسىزلانغان سۇدا بىر نەچچە قېتىم يۇيۇلۇپ ، قاتتىق SiO2 / Si ياكى سۇلياۋ يوپۇق قاتارلىق نىشان ئاستىغا قويۇلدى. ئۇلانغان پىلاستىنكا ئاستىغا قۇرۇغان ھامان ، ئەۋرىشكە w تەرتىپلىك ھالدا ئاتسېتون ، 1: 1 ئاتسېتون / IPA (ئىزوپروپىل ئىسپىرت) ۋە IPA دىن 30 سېكۇنتقىچە چىلاپ PMMA نى چىقىرىۋېتىدۇ. بۇ كىنولار 100 سېلسىيە گرادۇستا 15 مىنۇت قىزىتىلدى ياكى بىر كېچە ۋاكۇئۇمدا ساقلىنىپ ، قاپلانغان سۇنى پۈتۈنلەي چىقىرىۋېتىشتىن بۇرۇن G / G سىيرىلمىسى ئۇنىڭغا يۆتكەلدى. بۇ باسقۇچ گرافېن پىلاستىنكىسىنىڭ ئاستىدىن ئايرىلىشىدىن ساقلىنىش ۋە PMMA توشۇغۇچى قەۋىتى قويۇپ بېرىلگەندە MGGs نىڭ تولۇق قاپلىنىشىغا كاپالەتلىك قىلىش ئىدى.
MGG قۇرۇلمىسىنىڭ مورفولوگىيىسى ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ (لېيكا) ۋە سىكانېرلاش ئېلېكترون مىكروسكوپ (1 kV; FEI) ئارقىلىق كۆزىتىلدى. ئاتوم كۈچى مىكروسكوپ (نانوسكوپ III ، رەقەملىك ئەسۋاب) چەكمە ھالەتتە مەشغۇلات قىلىپ ، G سىيرىلمىسىنىڭ تەپسىلاتلىرىنى كۆزىتىدۇ. ئۇلترا بىنەپشە نۇرلۇق سپېكترومېتىر (Agilent Cary 6000i) ئارقىلىق كىنونىڭ سۈزۈكلۈكى سىناق قىلىنغان. بېسىم نۆۋەتتىكى ئېقىمىنىڭ ئۇدۇل يۆنىلىشى بويىدىكى سىناقلارغا قارىتا ، فوتولىئوگرافىيە ۋە O2 پلازمىسى گرافېن قۇرۇلمىسىنى سىزىقچە (كەڭلىكى ~ 300 مىللىمېتىر ، ئۇزۇنلۇقى ~ 2000 مىللىمېتىر) قىلىپ سىزىپ ، Au (50 nm) ئېلېكترود ئارقىلىق ئىسسىقلىق بىلەن قويۇلدى. سايە ماسكا ئۇزۇن تەرىپىنىڭ ئىككى تەرىپىدە. ئاندىن گرافېن بەلۋاغلىرى SEBS ئېلاستومېر (كەڭلىكى ~ 2 سانتىمېتىر ، ئۇزۇنلۇقى ~ 5 سانتىمېتىر) بىلەن ئالاقىلاشتى ، بۇ بەلۋاغنىڭ ئۇزۇن ئوقى SEBS نىڭ قىسقا تەرىپىگە پاراللېل بولۇپ ، ئۇنىڭدىن كېيىن BOE (بۇففىرلىق ئوكسىد كاۋىپى) (HF: H2O) 1: 6) ئېلىكتىرونلۇق گاللىي ئىندىي (EGaIn) ئېلېكتر ئالاقىسى سۈپىتىدە. پاراللېل بېسىم سىنىقى ئۈچۈن ، بوياقسىز گرافېن قۇرۇلمىسى es (~ 5 × 10 مىللىمېتىر) SEBS تارماق ئېغىزىغا يۆتكەلدى ، ئۇزۇن ئوقلار SEBS تارماق ئېغىزىنىڭ ئۇزۇن تەرىپىگە پاراللېل. ھەر ئىككى خىل ئەھۋالغا نىسبەتەن ، پۈتكۈل G (G سىيرىلمىسى يوق) / SEBS قول ئۈسكۈنىسىدە ئېلاستومېرنىڭ ئۇزۇن تەرىپىنى بويلاپ سوزۇلدى ، دەل جايىدا بىز يېرىم ئۆتكۈزگۈچ ئانالىزچى (Keithley 4200) بىلەن تەكشۈرۈش پونكىتىدىكى بېسىمنىڭ قارشىلىق ئۆزگىرىشىنى ئۆلچەپ چىقتۇق. -SCS).
ئېلاستىك يەر ئاستى قەۋىتىدىكى يۇقىرى سوزۇلغىلى بولىدىغان ۋە سۈزۈك بولغان بارلىق كاربون ترانس ist ورلار تۆۋەندىكى تەرتىپلەر ئارقىلىق ياسالغان بولۇپ ، پولىمېرلىق ئېلېكتر ۋە ئاستىرتتىننىڭ ئورگانىك ئېرىتكۈچىنىڭ بۇزۇلۇشىدىن ساقلانغان. MGG قۇرۇلمىسى SEBS غا دەرۋازا ئېلېكترودى سۈپىتىدە يۆتكەلدى. بىر تۇتاش نېپىز پەردە پولىمېر دىئېلېكترىك قەۋىتى (قېلىنلىقى 2 مىللىمېتىر) غا ئېرىشىش ئۈچۈن ، SEBS تولۇئېن (80 mg / ml) ئېرىتمىسى ئوكتادېلترىخلوروسىلان (OTS) - ئۆزگەرتىلگەن SiO2 / Si تارماق ئېغىزىدا 1000 مىنۇتتا 1 مىنۇت تۇرغۇزۇلدى. نېپىز دىئېلېكترىك پىلاستىنكىنى گىدروپوبىك OTS يۈزىدىن تەييارلانغان گرافېن بىلەن يېپىلغان SEBS تارماق ئېغىزىغا ئاسانلا يۆتكىگىلى بولىدۇ. كوندېنساتور سۇيۇق مېتال (EGaIn; Sigma-Aldrich) ئۈستى ئېلېكترودنى قويۇپ ، LCR (ئىندۇكسىيە ، سىغىمچانلىقى ، قارشىلىق) مېتىر (Agilent) ئارقىلىق سىغىمچانلىقىنى ئېنىقلاش ئۈچۈن ياسالغان. ترانسېنىستورنىڭ يەنە بىر قىسمى ئىلگىرى دوكلات قىلىنغان تەرتىپلەردىن كېيىن ، پولىمېرلىق يېرىم ئۆتكۈزگۈچ CNT دىن تەركىب تاپقان. ئەندىزە مەنبە / سۇ چىقىرىش ئېلېكترودلىرى قاتتىق SiO2 / Si تارماق ئېغىزىدا ياسالغان. ئۇنىڭدىن كېيىن ، دىئېلېكترىك / G / SEBS ۋە CNTs / نەقىشلىك G / SiO2 / Si دىن ئىبارەت بۇ ئىككى بۆلەك بىر-بىرىگە لىمونلانغان ھەمدە BOE غا چىلاپ قاتتىق SiO2 / Si تارماق يولىنى ئېلىۋەتكەن. شۇنداق قىلىپ ، تولۇق سۈزۈك ۋە سوزۇلغىلى بولىدىغان ترانسېنىستور توقۇلدى. بېسىم ئاستىدا ئېلېكتر سىنىقى قولدا سوزۇلغان تەڭشەشتە يۇقىرىدا تىلغا ئېلىنغان ئۇسۇل سۈپىتىدە ئېلىپ بېرىلدى.
بۇ ماقالىنىڭ قوشۇمچە ماتېرىياللىرىنى http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/3/9/e1700159/DC1 دىن كۆرەلەيسىز
ئەنجۈر. S1. ئوخشىمىغان چوڭايتىشتا SiO2 / Si تارماق لىنىيىسىدىكى يەككە MGG نىڭ ئوپتىكىلىق مىكروسكوپ تەسۋىرلىرى.
ئەنجۈر. S4. ئىككى تەكشۈرۈش ئەسۋابىنىڭ قارشىلىق كۈچى ۋە تارقىلىشچانلىقىنى سېلىشتۇرۇش @ 550 nm mono- ، قوش ۋە ئۈچبۇلۇڭلۇق تۈز گرافېن (قارا كۋادرات) ، MGG (قىزىل چەمبىرەك) ۋە CNT (كۆك ئۈچبۇلۇڭ).
ئەنجۈر. S7. يەككە ۋە قوش قەۋەتلىك MGGs (قارا) ۋە G (قىزىل) نىڭ نورمال قارشىلىق ئۆزگىرىشى ~ 1000 دەۋرىيلىك بېسىم ئاستىدا ئايرىم-ئايرىم ھالدا% 40 ۋە% 90 پاراللېل بېسىمغا دۇچ كېلىدۇ.
ئەنجۈر. S10. SEBS ئېلاستىرومدىكى ئۈچ بۇرجەكلىك MGG نىڭ SEM تەسۋىرى جىددىيلەشكەندىن كېيىن ، بىر نەچچە يېرىقنىڭ ئۈستىدە ئۇزۇن دومىلاش كېسىشمىسى كۆرسىتىلدى.
ئەنجۈر. S12. AFM تەسۋىرى MGG نىڭ ئىنتايىن نېپىز SEBS ئېلاستىرومېردىكى% 20 لىك بېسىمدىكى سۈرىتى ، بۇ بىر سىيرىلغۇچنىڭ يېرىلىپ كەتكەنلىكىنى كۆرسىتىپ بېرىدۇ.
جەدۋەل S1. قوش يۆنىلىشلىك MGG - تاق تاملىق كاربون نانو ترانس ist ورنىڭ ھەرىكەتچانلىقى ئوخشىمىغان قانالنىڭ ئۇزۇنلۇقىدىن ئىلگىرى ۋە كېيىن.
بۇ ئىجادىي ئورتاقلىق خاسلىقى-غەيرىي سودا ئىجازەتنامىسىگە ئاساسەن تارقىتىلغان ئوچۇق زىيارەت ماقالىسى بولۇپ ، ھەر قانداق ۋاسىتە ئارقىلىق ئىشلىتىش ، تارقىتىش ۋە كۆپەيتىشكە رۇخسەت قىلىدۇ ، پەقەت ئىشلىتىش ئۈنۈمى سودا ئەۋزەللىكى ئۈچۈن ئەمەس ھەمدە ئەسلىدىكى خىزمەت مۇۋاپىق بولسا نەقىل ئېلىنغان.
ئەسكەرتىش: بىز پەقەت ئېلېكترونلۇق خەت ئادرېسىڭىزنى تەلەپ قىلىمىز ، شۇنداق بولغاندا سىز بۇ بەتنى تەۋسىيە قىلغان كىشى سىزنىڭ ئۇنى كۆرۈشنى خالايدىغانلىقىڭىزنى ۋە ئەخلەت خەت ئەمەسلىكىنى بىلىدۇ. بىز ھېچقانداق ئېلېكترونلۇق خەت ئادرېسىنى تۇتمايمىز.
بۇ سوئال سىزنىڭ ئادەم زىيارەتچى ياكى ئەمەسلىكىڭىزنى سىناش ۋە ئاپتوماتىك ئەخلەت يوللاشنىڭ ئالدىنى ئېلىش ئۈچۈندۇر.
نەن لىيۇ ، ئالېكىس چورتوس ، تىڭ لېي ، لىخۇا جىن ، تەيخو روي كىم ، ۋون گيۇ باي ، چېنشىن جۇ ، سىخوڭ ۋاڭ ، رافائىل پفاتنېر ، شيۈەن چېن ، روبېرت سىنكلېيېر ، جېنان باۋ قاتارلىقلار.
نەن لىيۇ ، ئالېكىس چورتوس ، تىڭ لېي ، لىخۇا جىن ، تەيخو روي كىم ، ۋون گيۇ باي ، چېنشىن جۇ ، سىخوڭ ۋاڭ ، رافائىل پفاتنېر ، شيۈەن چېن ، روبېرت سىنكلېيېر ، جېنان باۋ قاتارلىقلار.
© 2021 ئامېرىكا ئىلىم-پەننى ئىلگىرى سۈرۈش جەمئىيىتى. بارلىق ھوقۇق قوغدىلىدۇ. AAAS بولسا HINARI ، AGORA ، OARE ، CHORUS ، CLOCKSS ، CrossRef ۋە COUNTER نىڭ ھەمكارلاشقۇچىسى. ئىلىم-پەن ئىلگىرىلەش ISSN 2375-2548.