Nature.com পরিদর্শন করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ. আপনি যে ব্রাউজারের সংস্করণ ব্যবহার করছেন সেটি সীমিত সিএসএস সমর্থন করে। সেরা ফলাফলের জন্য, আমরা আপনাকে আপনার ব্রাউজারের একটি নতুন সংস্করণ ব্যবহার করার পরামর্শ দিই (বা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্য মোড অক্ষম করুন)। ইতিমধ্যে, চলমান সমর্থন নিশ্চিত করতে, আমরা স্টাইলিং বা জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়াই সাইটটি প্রদর্শন করছি।
ন্যানোস্কেল গ্রাফাইট ফিল্ম (এনজিএফ) হল শক্তিশালী ন্যানোম্যাটেরিয়াল যা অনুঘটক রাসায়নিক বাষ্প জমার মাধ্যমে উত্পাদিত হতে পারে, তবে তাদের স্থানান্তর সহজ এবং কীভাবে পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা পরবর্তী প্রজন্মের ডিভাইসগুলিতে তাদের ব্যবহারকে প্রভাবিত করে সে সম্পর্কে প্রশ্ন থেকে যায়। এখানে আমরা একটি পলিক্রিস্টালাইন নিকেল ফয়েল (এরিয়া 55 সেমি 2, পুরুত্ব প্রায় 100 এনএম) এবং এর পলিমার-মুক্ত স্থানান্তর (সামনে এবং পিছনে, 6 সেমি 2 পর্যন্ত এলাকা) এর উভয় পাশে এনজিএফের বৃদ্ধির প্রতিবেদন করি। অনুঘটক ফয়েলের রূপবিদ্যার কারণে, দুটি কার্বন ফিল্ম তাদের ভৌত বৈশিষ্ট্য এবং অন্যান্য বৈশিষ্ট্যে (যেমন পৃষ্ঠের রুক্ষতা) পার্থক্য করে। আমরা দেখাই যে এনজিএফগুলি NO2 সনাক্তকরণের জন্য একটি রুক্ষ পিছন দিকটি উপযুক্ত, যখন সামনের দিকে মসৃণ এবং আরও পরিবাহী এনজিএফগুলি (2000 S/cm, শীট প্রতিরোধ - 50 ohms/m2) কার্যকর পরিবাহী হতে পারে৷ সৌর কোষের চ্যানেল বা ইলেক্ট্রোড (যেহেতু এটি দৃশ্যমান আলোর 62% প্রেরণ করে)। সামগ্রিকভাবে, বর্ণিত বৃদ্ধি এবং পরিবহন প্রক্রিয়াগুলি এনজিএফকে প্রযুক্তিগত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য একটি বিকল্প কার্বন উপাদান হিসাবে উপলব্ধি করতে সাহায্য করতে পারে যেখানে গ্রাফিন এবং মাইক্রন-পুরু গ্রাফাইট ফিল্ম উপযুক্ত নয়।
গ্রাফাইট একটি বহুল ব্যবহৃত শিল্প উপাদান। উল্লেখযোগ্যভাবে, গ্রাফাইটের তুলনামূলকভাবে কম ভরের ঘনত্ব এবং উচ্চ-বিমানে তাপীয় এবং বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং এটি কঠোর তাপীয় এবং রাসায়নিক পরিবেশে অত্যন্ত স্থিতিশীল 1,2। গ্রাফিন গবেষণার জন্য ফ্লেক গ্রাফাইট একটি সুপরিচিত শুরু উপাদান। যখন পাতলা ফিল্মগুলিতে প্রক্রিয়া করা হয়, তখন এটি বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনে ব্যবহার করা যেতে পারে, যার মধ্যে স্মার্টফোন 4,5,6,7 এর মতো ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলির জন্য হিট সিঙ্কগুলি, সেন্সর 8,9,10 এ সক্রিয় উপাদান হিসাবে এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ সুরক্ষা11 সহ। 12 এবং চরম অতিবেগুনী 13,14 এ লিথোগ্রাফির জন্য ছায়াছবি, সৌর কোষে চ্যানেল পরিচালনা করে15,16। এই সমস্ত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য, এটি একটি উল্লেখযোগ্য সুবিধা হবে যদি ন্যানোস্কেলে <100 এনএম নিয়ন্ত্রিত বেধ সহ গ্রাফাইট ফিল্মগুলির (এনজিএফ) বৃহৎ অঞ্চলগুলি সহজেই উত্পাদন এবং পরিবহন করা যায়।
গ্রাফাইট ফিল্ম বিভিন্ন পদ্ধতি দ্বারা উত্পাদিত হয়. একটি ক্ষেত্রে, গ্রাফিন ফ্লেক্স 10,11,17 তৈরি করতে এক্সফোলিয়েশনের পরে এমবেডিং এবং প্রসারণ ব্যবহার করা হয়েছিল। ফ্লেক্সগুলিকে প্রয়োজনীয় বেধের ফিল্মে আরও প্রক্রিয়াকরণ করতে হবে এবং ঘন গ্রাফাইট শীট তৈরি করতে প্রায়শই বেশ কয়েক দিন সময় লাগে। আরেকটি পদ্ধতি হল গ্রাফিটেবল কঠিন অগ্রদূত দিয়ে শুরু করা। শিল্পে, পলিমারের শীটগুলিকে কার্বনাইজ করা হয় (1000-1500 °C তাপমাত্রায়) এবং তারপরে গ্রাফিটাইজ করা হয় (2800-3200 °C তাপমাত্রায়) যাতে সুগঠিত স্তরযুক্ত উপকরণ তৈরি করা হয়। যদিও এই ফিল্মগুলির গুণমান উচ্চ, শক্তি খরচ উল্লেখযোগ্য 1,18,19 এবং সর্বনিম্ন পুরুত্ব কয়েক মাইক্রোন 1,18,19,20 এর মধ্যে সীমাবদ্ধ।
ক্যাটালিটিক রাসায়নিক বাষ্প জমা (CVD) হল একটি সুপরিচিত পদ্ধতি যা উচ্চ কাঠামোগত গুণমান এবং যুক্তিসঙ্গত খরচ 21,22,23,24,25,26,27 সহ গ্রাফিন এবং আল্ট্রাথিন গ্রাফাইট ফিল্ম (<10 nm) তৈরির জন্য। যাইহোক, গ্রাফিন এবং আল্ট্রাথিন গ্রাফাইট ফিল্মের বৃদ্ধির সাথে তুলনা করলে, বৃহৎ-ক্ষেত্রের বৃদ্ধি এবং/অথবা CVD ব্যবহার করে NGF-এর প্রয়োগ আরও কম অন্বেষণ করা হয়েছে11,13,29,30,31,32,33।
CVD-উত্থিত গ্রাফিন এবং গ্রাফাইট ফিল্মগুলিকে প্রায়শই কার্যকরী সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর করতে হয়34। এই পাতলা ফিল্ম স্থানান্তর দুটি প্রধান পদ্ধতি জড়িত35: (1) নন-এচ ট্রান্সফার 36,37 এবং (2) এচ-ভিত্তিক ভেজা রাসায়নিক স্থানান্তর (সাবস্ট্রেট সমর্থিত)14,34,38। প্রতিটি পদ্ধতির কিছু সুবিধা এবং অসুবিধা রয়েছে এবং অন্যত্র বর্ণিত 35,39 অনুসারে, উদ্দেশ্যযুক্ত অ্যাপ্লিকেশনের উপর নির্ভর করে নির্বাচন করা আবশ্যক। অনুঘটক সাবস্ট্রেটে জন্মানো গ্রাফিন/গ্রাফাইট ফিল্মগুলির জন্য, ভেজা রাসায়নিক প্রক্রিয়ার মাধ্যমে স্থানান্তর (যার মধ্যে পলিমিথাইল মেথাক্রাইলেট (PMMA) সর্বাধিক ব্যবহৃত সমর্থন স্তর) প্রথম পছন্দ রয়ে গেছে13,30,34,38,40,41,42। আপনি এবং অন্যান্য. এটি উল্লেখ করা হয়েছিল যে NGF স্থানান্তরের জন্য কোন পলিমার ব্যবহার করা হয়নি (নমুনা আকার প্রায় 4 cm2) 25,43, কিন্তু স্থানান্তরের সময় নমুনার স্থিতিশীলতা এবং/অথবা পরিচালনার বিষয়ে কোন বিবরণ প্রদান করা হয়নি; পলিমার ব্যবহার করে ওয়েট কেমিস্ট্রি প্রক্রিয়াগুলি বেশ কয়েকটি ধাপ নিয়ে গঠিত, যার মধ্যে একটি বলিদানকারী পলিমার স্তর30,38,40,41,42 প্রয়োগ এবং পরবর্তী অপসারণ। এই প্রক্রিয়ার অসুবিধা রয়েছে: উদাহরণস্বরূপ, পলিমার অবশিষ্টাংশগুলি বর্ধিত ফিল্মের বৈশিষ্ট্যগুলি পরিবর্তন করতে পারে38। অতিরিক্ত প্রক্রিয়াকরণ অবশিষ্ট পলিমার অপসারণ করতে পারে, কিন্তু এই অতিরিক্ত পদক্ষেপগুলি ফিল্ম উত্পাদন খরচ এবং সময় বৃদ্ধি করে 38,40. সিভিডি বৃদ্ধির সময়, গ্রাফিনের একটি স্তর কেবল অনুঘটক ফয়েলের সামনের দিকেই নয় (বাষ্প প্রবাহের দিকের দিকে) নয়, এর পিছনের দিকেও জমা হয়। যাইহোক, পরবর্তীটি একটি বর্জ্য পণ্য হিসাবে বিবেচিত হয় এবং নরম প্লাজমা 38,41 দ্বারা দ্রুত অপসারণ করা যেতে পারে। এই ফিল্মটিকে পুনর্ব্যবহার করে ফলন সর্বাধিক করতে সাহায্য করতে পারে, এমনকি যদি এটি মুখের কার্বন ফিল্মের চেয়ে কম মানের হয়।
এখানে, আমরা CVD দ্বারা পলিক্রিস্টালাইন নিকেল ফয়েলে উচ্চ কাঠামোগত গুণমান সহ এনজিএফ-এর ওয়েফার-স্কেল বাইফেসিয়াল বৃদ্ধির প্রস্তুতির প্রতিবেদন করি। এটি মূল্যায়ন করা হয়েছিল যে ফয়েলের সামনের এবং পিছনের পৃষ্ঠের রুক্ষতা কীভাবে এনজিএফের রূপবিদ্যা এবং কাঠামোকে প্রভাবিত করে। আমরা নিকেল ফয়েলের উভয় দিক থেকে বহুমুখী সাবস্ট্রেটে এনজিএফ-এর ব্যয়-কার্যকর এবং পরিবেশগতভাবে বন্ধুত্বপূর্ণ পলিমার-মুক্ত স্থানান্তর প্রদর্শন করি এবং দেখাই যে কীভাবে সামনে এবং পিছনের ফিল্মগুলি বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত।
নিম্নলিখিত বিভাগগুলি স্ট্যাক করা গ্রাফিন স্তরগুলির সংখ্যার উপর নির্ভর করে বিভিন্ন গ্রাফাইট ফিল্মের পুরুত্ব নিয়ে আলোচনা করে: (i) একক স্তর গ্রাফিন (SLG, 1 স্তর), (ii) কয়েকটি স্তর গ্রাফিন (FLG, <10 স্তর), (iii) বহুস্তর গ্রাফিন ( MLG, 10-30 স্তর) এবং (iv) NGF (~300 স্তর)। দ্বিতীয়টি হল সর্বাধিক সাধারণ বেধ যা ক্ষেত্রফলের শতাংশ হিসাবে প্রকাশ করা হয় (প্রায় 97% এলাকা প্রতি 100 µm2)30। তাই পুরো ফিল্মটিকে সহজভাবে এনজিএফ বলা হয়।
গ্রাফিন এবং গ্রাফাইট ফিল্মগুলির সংশ্লেষণের জন্য ব্যবহৃত পলিক্রিস্টালাইন নিকেল ফয়েলগুলির উত্পাদন এবং পরবর্তী প্রক্রিয়াকরণের ফলে বিভিন্ন টেক্সচার রয়েছে। আমরা সম্প্রতি NGF30-এর বৃদ্ধি প্রক্রিয়াকে অপ্টিমাইজ করার জন্য একটি গবেষণা প্রতিবেদন করেছি। আমরা দেখাই যে বৃদ্ধির পর্যায়ে অ্যানিলিং সময় এবং চেম্বারের চাপের মতো প্রক্রিয়া পরামিতিগুলি অভিন্ন বেধের এনজিএফগুলি পেতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এখানে, আমরা নিকেল ফয়েল (চিত্র 1a) এর পলিশড ফ্রন্ট (এফএস) এবং আনপলিশড ব্যাক (বিএস) পৃষ্ঠগুলিতে এনজিএফের বৃদ্ধির আরও তদন্ত করেছি। তিন ধরনের নমুনা FS এবং BS পরীক্ষা করা হয়েছে, সারণি 1-এ তালিকাভুক্ত করা হয়েছে। চাক্ষুষ পরিদর্শনের পর, নিকেল ফয়েলের (NiAG) উভয় পাশে NGF-এর অভিন্ন বৃদ্ধি একটি বৈশিষ্ট্যগত ধাতব রূপালী থেকে বাল্ক নি সাবস্ট্রেটের রঙ পরিবর্তন দ্বারা দেখা যায়। ধূসর থেকে একটি ম্যাট ধূসর রঙ (চিত্র 1a); মাইক্রোস্কোপিক পরিমাপ নিশ্চিত করা হয়েছিল (চিত্র 1বি, গ)। FS-NGF এর একটি সাধারণ রমন বর্ণালী উজ্জ্বল অঞ্চলে পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে এবং চিত্র 1b-এ লাল, নীল এবং কমলা তীর দ্বারা নির্দেশিত চিত্র 1c-এ দেখানো হয়েছে। গ্রাফাইট G (1683 cm−1) এবং 2D (2696 cm−1) এর বৈশিষ্ট্যযুক্ত রমন শিখরগুলি অত্যন্ত স্ফটিক NGF (চিত্র 1c, টেবিল SI1) বৃদ্ধির বিষয়টি নিশ্চিত করে। পুরো ফিল্ম জুড়ে, তীব্রতা অনুপাত (I2D/IG) ~0.3 সহ রামন স্পেকট্রার প্রাধান্য পরিলক্ষিত হয়েছে, যখন I2D/IG = 0.8 সহ রমন স্পেকট্রা খুব কমই পরিলক্ষিত হয়েছে। সম্পূর্ণ ফিল্মে ত্রুটিপূর্ণ শিখর (D = 1350 cm-1) অনুপস্থিতি NGF বৃদ্ধির উচ্চ গুণমান নির্দেশ করে। অনুরূপ রমন ফলাফল বিএস-এনজিএফ নমুনায় প্রাপ্ত হয়েছিল (চিত্র SI1 a এবং b, টেবিল SI1)।
নিয়াজি এফএস- এবং বিএস-এনজিএফ-এর তুলনা: (ক) একটি সাধারণ এনজিএফ (এনআইএজি) নমুনার ফটোগ্রাফ যা ওয়েফার স্কেলে এনজিএফ বৃদ্ধি দেখায় (55 সেমি 2) এবং ফলস্বরূপ বিএস- এবং এফএস-নি ফয়েল নমুনা, (খ) এফএস-এনজিএফ একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপ দ্বারা প্রাপ্ত ছবি/নি, (গ) প্যানেল বি-তে বিভিন্ন অবস্থানে রেকর্ড করা সাধারণ রমন বর্ণালী, (d, f) FS-NGF/Ni-এ বিভিন্ন বিবর্ধনে SEM ছবি, (e, g) SEM চিত্রগুলি বিভিন্ন বিবর্ধনে BS -NGF/Ni সেট করে। নীল তীরটি FLG অঞ্চল নির্দেশ করে, কমলা তীরটি MLG অঞ্চলকে নির্দেশ করে (FLG অঞ্চলের কাছাকাছি), লাল তীরটি NGF অঞ্চলকে নির্দেশ করে এবং ম্যাজেন্টা তীরটি ভাঁজ নির্দেশ করে৷
যেহেতু বৃদ্ধি প্রাথমিক স্তরের পুরুত্ব, স্ফটিক আকার, অভিযোজন এবং শস্যের সীমানার উপর নির্ভর করে, তাই বৃহৎ এলাকায় এনজিএফ পুরুত্বের যুক্তিসঙ্গত নিয়ন্ত্রণ অর্জন করা একটি চ্যালেঞ্জ20,34,44 রয়ে গেছে। এই গবেষণায় আমরা পূর্বে প্রকাশিত 30 সামগ্রী ব্যবহার করেছি। এই প্রক্রিয়াটি প্রতি 100 µm230 এ 0.1 থেকে 3% একটি উজ্জ্বল অঞ্চল তৈরি করে। নিম্নলিখিত বিভাগে, আমরা উভয় ধরনের অঞ্চলের ফলাফল উপস্থাপন করি। উচ্চ বিস্তৃতি SEM চিত্রগুলি উভয় পাশে বেশ কয়েকটি উজ্জ্বল বৈপরীত্য অঞ্চলের উপস্থিতি দেখায় (চিত্র 1f,g), FLG এবং MLG অঞ্চলগুলির উপস্থিতি 30,45 নির্দেশ করে৷ এটি রমন স্ক্যাটারিং (চিত্র 1c) এবং TEM ফলাফল দ্বারাও নিশ্চিত হয়েছে (পরে "FS-NGF: গঠন এবং বৈশিষ্ট্য" বিভাগে আলোচনা করা হয়েছে)। FS- এবং BS-NGF/Ni নমুনাগুলিতে পর্যবেক্ষণ করা FLG এবং MLG অঞ্চলগুলি (Ni-তে জন্মানো সামনে এবং পিছনে NGF) 22,30,45-এর পূর্বে গঠিত বড় Ni(111) শস্যগুলিতে বৃদ্ধি পেতে পারে। উভয় দিকে ভাঁজ দেখা গেছে (চিত্র 1বি, বেগুনি তীর দিয়ে চিহ্নিত)। গ্রাফাইট এবং নিকেল সাবস্ট্রেট 30,38-এর মধ্যে তাপীয় প্রসারণের সহগের বড় পার্থক্যের কারণে এই ভাঁজগুলি প্রায়শই CVD-উত্থিত গ্রাফিন এবং গ্রাফাইট ফিল্মে পাওয়া যায়।
AFM চিত্রটি নিশ্চিত করেছে যে FS-NGF নমুনাটি BS-NGF নমুনা (চিত্র SI1) (চিত্র SI2) থেকে চ্যাপ্টার ছিল। FS-NGF/Ni (Fig. SI2c) এবং BS-NGF/Ni (Fig. SI2d) এর রুট গড় বর্গক্ষেত্র (RMS) রুক্ষতা মান যথাক্রমে 82 এবং 200 nm, (20 × ক্ষেত্রফলের উপর পরিমাপ করা হয়) 20 μm2)। প্রাপ্ত অবস্থায় (চিত্র SI3) নিকেল (NiAR) ফয়েলের পৃষ্ঠ বিশ্লেষণের ভিত্তিতে উচ্চতর রুক্ষতা বোঝা যায়। FS এবং BS-NiAR-এর SEM চিত্রগুলি চিত্র SI3a–d-এ দেখানো হয়েছে, বিভিন্ন পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা প্রদর্শন করে: পালিশ করা FS-Ni ফয়েলে ন্যানো- এবং মাইক্রন-আকারের গোলাকার কণা রয়েছে, যখন অপরিশোধিত BS-Ni ফয়েল একটি উৎপাদন মই প্রদর্শন করে। উচ্চ শক্তি সঙ্গে কণা হিসাবে. এবং প্রত্যাখ্যান। অ্যানিলড নিকেল ফয়েল (NiA) এর নিম্ন এবং উচ্চ রেজোলিউশন চিত্রগুলি SI3e–h চিত্রে দেখানো হয়েছে। এই পরিসংখ্যানগুলিতে, আমরা নিকেল ফয়েলের উভয় পাশে বেশ কয়েকটি মাইক্রন-আকারের নিকেল কণার উপস্থিতি লক্ষ্য করতে পারি (চিত্র। SI3e–h)। বড় শস্যগুলির একটি Ni(111) পৃষ্ঠের অভিযোজন থাকতে পারে, যেমনটি পূর্বে রিপোর্ট করা হয়েছিল30,46। FS-NiA এবং BS-NiA-এর মধ্যে নিকেল ফয়েল আকারবিদ্যায় উল্লেখযোগ্য পার্থক্য রয়েছে। BS-NGF/Ni-এর উচ্চতর রুক্ষতা BS-NiAR এর অপরিশোধিত পৃষ্ঠের কারণে, যার পৃষ্ঠটি অ্যানিলিং করার পরেও উল্লেখযোগ্যভাবে রুক্ষ থাকে (চিত্র SI3)। বৃদ্ধি প্রক্রিয়ার আগে এই ধরনের পৃষ্ঠের বৈশিষ্ট্য গ্রাফিন এবং গ্রাফাইট ফিল্মের রুক্ষতা নিয়ন্ত্রণ করতে দেয়। এটি লক্ষ করা উচিত যে মূল স্তরটি গ্রাফিন বৃদ্ধির সময় কিছু শস্য পুনর্গঠনের মধ্য দিয়েছিল, যা শস্যের আকারকে কিছুটা হ্রাস করেছে এবং অ্যানিলড ফয়েল এবং অনুঘটক ফিল্ম22 এর তুলনায় সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠের রুক্ষতা কিছুটা বাড়িয়েছে।
সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠের রুক্ষতা, অ্যানিলিং টাইম (শস্যের আকার)30,47 এবং রিলিজ কন্ট্রোল43কে সূক্ষ্ম-টিউন করা আঞ্চলিক NGF পুরুত্বের অভিন্নতাকে µm2 এবং/অথবা nm2 স্কেলে (অর্থাৎ, কয়েক ন্যানোমিটারের পুরুত্বের ভিন্নতা) কমাতে সাহায্য করবে। সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠের রুক্ষতা নিয়ন্ত্রণ করতে, ফলস্বরূপ নিকেল ফয়েলের ইলেক্ট্রোলাইটিক পলিশিংয়ের মতো পদ্ধতিগুলি বিবেচনা করা যেতে পারে48। প্রিট্রিটেড নিকেল ফয়েল তারপরে কম তাপমাত্রায় (<900 °C) 46 এবং সময় (<5 মিনিট) এ অ্যানিল করা যেতে পারে যাতে বড় Ni(111) দানা তৈরি না হয় (যা FLG বৃদ্ধির জন্য উপকারী)।
SLG এবং FLG গ্রাফিন অ্যাসিড এবং জলের পৃষ্ঠের উত্তেজনা সহ্য করতে অক্ষম, ভেজা রাসায়নিক স্থানান্তর প্রক্রিয়ার সময় যান্ত্রিক সমর্থন স্তর প্রয়োজন 22,34,38৷ পলিমার-সমর্থিত একক-স্তর গ্রাফিন 38-এর ভেজা রাসায়নিক স্থানান্তরের বিপরীতে, আমরা দেখতে পেয়েছি যে চিত্র 2a-তে দেখানো হিসাবে এনজিএফ-এর উভয় পক্ষই পলিমার সমর্থন ছাড়াই স্থানান্তরিত হতে পারে (আরো বিশদ বিবরণের জন্য চিত্র SI4a দেখুন)। একটি প্রদত্ত সাবস্ট্রেটে NGF স্থানান্তর অন্তর্নিহিত Ni30.49 ফিল্মের ভিজা এচিং দিয়ে শুরু হয়। বেড়ে ওঠা NGF/Ni/NGF নমুনাগুলিকে 70% HNO3-এর 15 মিলিলিটার মধ্যে 600 মিলি ডিওনাইজড (DI) জলে মিশ্রিত করা হয়েছিল। নি ফয়েল সম্পূর্ণরূপে দ্রবীভূত হওয়ার পরে, এনজিএফ/নি/এনজিএফ নমুনার মতোই এফএস-এনজিএফ সমতল থাকে এবং তরলের পৃষ্ঠে ভাসতে থাকে, যখন বিএস-এনজিএফ পানিতে নিমজ্জিত হয় (চিত্র 2a,b)। বিচ্ছিন্ন এনজিএফকে তারপর তাজা ডিওনাইজড জলযুক্ত একটি বীকার থেকে অন্য বীকারে স্থানান্তরিত করা হয় এবং বিচ্ছিন্ন এনজিএফটি ভালভাবে ধুয়ে ফেলা হয়, অবতল কাচের থালাটির মাধ্যমে চার থেকে ছয় বার পুনরাবৃত্তি করা হয়। অবশেষে, FS-NGF এবং BS-NGF পছন্দসই স্তরে স্থাপন করা হয়েছিল (চিত্র 2c)।
নিকেল ফয়েলে উত্থিত এনজিএফ-এর জন্য পলিমার-মুক্ত ভেজা রাসায়নিক স্থানান্তর প্রক্রিয়া: (ক) প্রক্রিয়া প্রবাহ চিত্র (আরো বিশদ বিবরণের জন্য চিত্র SI4 দেখুন), (খ) নি এচিংয়ের পরে পৃথক এনজিএফের ডিজিটাল ফটোগ্রাফ (2 নমুনা), (গ) উদাহরণ এফএস – এবং BS-NGF SiO2/Si সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর, (d) FS-NGF অস্বচ্ছ পলিমার সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর, (e) BS-NGF প্যানেল ডি (দুই অংশে বিভক্ত) হিসাবে একই নমুনা থেকে সোনার প্রলেপযুক্ত সি কাগজে স্থানান্তরিত এবং Nafion (নমনীয় স্বচ্ছ সাবস্ট্রেট, প্রান্তগুলি লাল কোণে চিহ্নিত)।
মনে রাখবেন যে ভেজা রাসায়নিক স্থানান্তর পদ্ধতি ব্যবহার করে সম্পাদিত SLG স্থানান্তরের জন্য 20-24 ঘন্টা মোট প্রক্রিয়াকরণের সময় প্রয়োজন 38৷ পলিমার-মুক্ত স্থানান্তর কৌশলটি এখানে প্রদর্শিত হয়েছে (চিত্র SI4a), সামগ্রিক NGF স্থানান্তর প্রক্রিয়াকরণের সময় উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেয়েছে (প্রায় 15 ঘন্টা)। প্রক্রিয়াটির মধ্যে রয়েছে: (ধাপ 1) একটি এচিং দ্রবণ প্রস্তুত করুন এবং এতে নমুনা রাখুন (~10 মিনিট), তারপরে নি এনচিংয়ের জন্য রাতারাতি অপেক্ষা করুন (~7200 মিনিট), (ধাপ 2) ডিওনাইজড জল দিয়ে ধুয়ে ফেলুন (ধাপ - 3) . ডিওনাইজড জলে সংরক্ষণ করুন বা লক্ষ্য সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর করুন (20 মিনিট)। এনজিএফ এবং বাল্ক ম্যাট্রিক্সের মধ্যে আটকে থাকা জলটি কৈশিক ক্রিয়া (ব্লটিং পেপার ব্যবহার করে) 38 দ্বারা অপসারণ করা হয়, তারপরে অবশিষ্ট জলের ফোঁটাগুলি প্রাকৃতিক শুকানোর মাধ্যমে সরানো হয় (প্রায় 30 মিনিট), এবং অবশেষে নমুনাটি 10 মিনিটের জন্য শুকানো হয়। একটি ভ্যাকুয়াম ওভেনে (10-1 mbar) 50-90 °C (60 মিনিট) 38-এ মিনিট।
গ্রাফাইট মোটামুটি উচ্চ তাপমাত্রায় (≥ 200 °C) 50,51,52 জল এবং বাতাসের উপস্থিতি সহ্য করতে পরিচিত। আমরা রমন স্পেকট্রোস্কোপি, এসইএম, এবং এক্সআরডি ব্যবহার করে নমুনা পরীক্ষা করেছি ঘরের তাপমাত্রায় ডিওনাইজড জলে এবং কয়েক দিন থেকে এক বছরের জন্য যে কোনও জায়গায় সিল করা বোতলে (চিত্র SI4)। কোন লক্ষণীয় অবনতি নেই। চিত্র 2c ডিওনাইজড জলে ফ্রি-স্ট্যান্ডিং FS-NGF এবং BS-NGF দেখায়। আমরা তাদের একটি SiO2 (300 nm)/Si সাবস্ট্রেটে ক্যাপচার করেছি, যেমনটি চিত্র 2c-এর শুরুতে দেখানো হয়েছে। উপরন্তু, চিত্র 2d,e-তে দেখানো হয়েছে, ক্রমাগত NGF বিভিন্ন সাবস্ট্রেটে স্থানান্তর করা যেতে পারে যেমন পলিমার (নেক্সোলভ এবং নাফিয়ন থেকে থার্মাব্রাইট পলিমাইড) এবং সোনার প্রলেপযুক্ত কার্বন পেপার। ভাসমান FS-NGF সহজেই টার্গেট সাবস্ট্রেটে স্থাপন করা হয়েছিল (চিত্র 2c, d)। যাইহোক, 3 cm2 এর চেয়ে বড় BS-NGF নমুনাগুলি সম্পূর্ণরূপে জলে নিমজ্জিত করার সময় পরিচালনা করা কঠিন ছিল। সাধারণত, যখন তারা জলে গড়িয়ে পড়তে শুরু করে, তখন অসাবধানতার কারণে তারা কখনও কখনও দুই বা তিন ভাগে বিভক্ত হয় (চিত্র 2e)। সামগ্রিকভাবে, আমরা যথাক্রমে 6 এবং 3 সেমি 2 পর্যন্ত নমুনার জন্য PS- এবং BS-NGF (6 cm2 এ NGF/Ni/NGF বৃদ্ধি ছাড়াই ক্রমাগত বিরামবিহীন স্থানান্তর) এর পলিমার-মুক্ত স্থানান্তর অর্জন করতে সক্ষম হয়েছি। যেকোন অবশিষ্ট বড় বা ছোট টুকরা পছন্দসই সাবস্ট্রেটে (এচিং দ্রবণ বা ডিওনাইজড জলে সহজে দেখা যায়) হতে পারে (~1 mm2, চিত্র SI4b, দেখুন নমুনা তামার গ্রিডে স্থানান্তরিত হয়েছে যেমন “FS-NGF: কাঠামো এবং বৈশিষ্ট্য (আলোচনা করা হয়েছে)) "কাঠামো এবং বৈশিষ্ট্য" এর অধীনে) বা ভবিষ্যতে ব্যবহারের জন্য সংরক্ষণ করুন (চিত্র SI4)। এই মানদণ্ডের উপর ভিত্তি করে, আমরা অনুমান করি যে এনজিএফ 98-99% পর্যন্ত (স্থানান্তরের জন্য বৃদ্ধির পরে) ফলন পুনরুদ্ধার করা যেতে পারে।
পলিমার ছাড়া নমুনা স্থানান্তর বিশদভাবে বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। FS- এবং BS-NGF/SiO2/Si (Fig. 2c) অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপি (OM) এবং SEM ইমেজ (Fig. SI5 এবং Fig. 3) ব্যবহার করে প্রাপ্ত সারফেস morphological বৈশিষ্ট্যগুলি দেখিয়েছে যে এই নমুনাগুলি মাইক্রোস্কোপি ছাড়াই স্থানান্তরিত হয়েছিল৷ দৃশ্যমান স্ট্রাকচারাল ক্ষতি যেমন ফাটল, গর্ত, বা আনরোল করা জায়গা। ক্রমবর্ধমান NGF-এর ভাঁজগুলি (চিত্র 3b, d, বেগুনি তীর দ্বারা চিহ্নিত) স্থানান্তরের পরেও অক্ষত ছিল। FS- এবং BS-NGF উভয়ই FLG অঞ্চলের সমন্বয়ে গঠিত (চিত্র 3-এ নীল তীর দ্বারা নির্দেশিত উজ্জ্বল অঞ্চল)। আশ্চর্যজনকভাবে, আল্ট্রাথিন গ্রাফাইট ফিল্মের পলিমার স্থানান্তরের সময় সাধারণত পর্যবেক্ষণ করা কয়েকটি ক্ষতিগ্রস্থ অঞ্চলের বিপরীতে, এনজিএফ-এর সাথে সংযোগকারী বেশ কয়েকটি মাইক্রন-আকারের FLG এবং MLG অঞ্চলগুলি (চিত্র 3d-এ নীল তীর দ্বারা চিহ্নিত) ফাটল বা বিরতি ছাড়াই স্থানান্তরিত হয়েছিল (চিত্র 3d) . 3)। . লেস-কার্বন কপার গ্রিডে স্থানান্তরিত এনজিএফ-এর TEM এবং SEM চিত্রগুলি ব্যবহার করে যান্ত্রিক অখণ্ডতা আরও নিশ্চিত করা হয়েছিল, যেমনটি পরে আলোচনা করা হয়েছে ("FS-NGF: কাঠামো এবং বৈশিষ্ট্য")। স্থানান্তরিত BS-NGF/SiO2/Si FS-NGF/SiO2/Si এর চেয়ে রুক্ষ, যথাক্রমে 140 nm এবং 17 nm এর rms মান, যেমন চিত্র SI6a এবং b (20 × 20 μm2) এ দেখানো হয়েছে। SiO2/Si সাবস্ট্রেটে (RMS <2 nm) স্থানান্তরিত NGF-এর RMS মান Ni (চিত্র SI2) তে উত্থিত NGF-এর তুলনায় উল্লেখযোগ্যভাবে কম (প্রায় 3 গুণ), ইঙ্গিত করে যে অতিরিক্ত রুক্ষতা Ni পৃষ্ঠের সাথে মিল থাকতে পারে। উপরন্তু, FS- এবং BS-NGF/SiO2/Si নমুনার প্রান্তে সম্পাদিত AFM চিত্রগুলি যথাক্রমে 100 এবং 80 nm এর NGF পুরুত্ব দেখায় (চিত্র SI7)। বিএস-এনজিএফ-এর ছোট পুরুত্ব পৃষ্ঠটি সরাসরি পূর্ববর্তী গ্যাসের সংস্পর্শে না আসার ফলে হতে পারে।
SiO2/Si ওয়েফারে পলিমার ছাড়া স্থানান্তরিত NGF (NiAG) (চিত্র 2c দেখুন): (a,b) স্থানান্তরিত FS-NGF-এর SEM চিত্র: নিম্ন এবং উচ্চ বিবর্ধন (প্যানেলের কমলা বর্গক্ষেত্রের সাথে সম্পর্কিত)। সাধারণ এলাকা) – ক)। (c,d) স্থানান্তরিত BS-NGF-এর SEM চিত্রগুলি: নিম্ন এবং উচ্চ বিবর্ধন (প্যানেল c-এ কমলা বর্গ দ্বারা দেখানো সাধারণ এলাকার সাথে সম্পর্কিত)। (e, f) স্থানান্তরিত FS- এবং BS-NGF-এর AFM ছবি। নীল তীর FLG অঞ্চলের প্রতিনিধিত্ব করে - উজ্জ্বল বৈসাদৃশ্য, সায়ান তীর - কালো MLG বৈসাদৃশ্য, লাল তীর - কালো বৈসাদৃশ্য NGF অঞ্চলকে প্রতিনিধিত্ব করে, ম্যাজেন্টা তীরটি ভাঁজকে প্রতিনিধিত্ব করে।
বেড়ে ওঠা এবং স্থানান্তরিত এফএস- এবং বিএস-এনজিএফ-এর রাসায়নিক গঠন এক্স-রে ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (এক্সপিএস) (চিত্র 4) দ্বারা বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। পরিমাপকৃত বর্ণালীতে (চিত্র 4a, b) একটি দুর্বল শিখর পরিলক্ষিত হয়েছে, যা বেড়ে ওঠা FS- এবং BS-NGFs (NiAG) এর Ni সাবস্ট্রেট (850 eV) এর সাথে সম্পর্কিত। স্থানান্তরিত FS- এবং BS-NGF/SiO2/Si (চিত্র 4c; BS-NGF/SiO2/Si-এর অনুরূপ ফলাফল দেখানো হয় না) এর পরিমাপকৃত বর্ণালীতে কোন চূড়া নেই, যা নির্দেশ করে যে স্থানান্তরের পরে কোন অবশিষ্ট নি দূষণ নেই . চিত্র 4d–f FS-NGF/SiO2/Si-এর C 1 s, O 1 s এবং Si 2p শক্তি স্তরের উচ্চ-রেজোলিউশন স্পেকট্রা দেখায়। গ্রাফাইটের C 1 s এর বাঁধন শক্তি হল 284.4 eV53.54। গ্রাফাইট শিখরগুলির রৈখিক আকৃতি সাধারণত অপ্রতিসম বলে মনে করা হয়, যেমনটি চিত্র 4d54 এ দেখানো হয়েছে। উচ্চ-রেজোলিউশন কোর-লেভেল C 1 s স্পেকট্রাম (চিত্র 4d) এছাড়াও বিশুদ্ধ স্থানান্তর নিশ্চিত করেছে (অর্থাৎ, কোন পলিমার অবশিষ্টাংশ নেই), যা পূর্ববর্তী গবেষণার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। সদ্য জন্মানো নমুনা (NiAG) এবং স্থানান্তরের পরে C 1 s স্পেকট্রার রেখাপ্রস্থ যথাক্রমে 0.55 এবং 0.62 eV। এই মানগুলি SLG-এর চেয়ে বেশি (SiO2 সাবস্ট্রেটে SLG-এর জন্য 0.49 eV)38৷ যাইহোক, এই মানগুলি উচ্চ ভিত্তিক পাইরোলাইটিক গ্রাফিন নমুনার (~0.75 eV) 53,54,55 এর জন্য পূর্বে রিপোর্ট করা লাইনউইথের চেয়ে ছোট, যা বর্তমান উপাদানে ত্রুটিপূর্ণ কার্বন সাইটের অনুপস্থিতি নির্দেশ করে। C 1 s এবং O 1 s গ্রাউন্ড লেভেল স্পেকট্রাতেও কাঁধের অভাব রয়েছে, যা উচ্চ-রেজোলিউশনের পিক ডিকনভোলিউশন54 এর প্রয়োজনীয়তা দূর করে। 291.1 eV এর কাছাকাছি একটি π → π* স্যাটেলাইট পিক রয়েছে, যা প্রায়শই গ্রাফাইট নমুনায় পরিলক্ষিত হয়। Si 2p এবং O 1 s কোর স্তরের বর্ণালীতে 103 eV এবং 532.5 eV সংকেতগুলি (চিত্র 4e, f দেখুন) যথাক্রমে SiO2 56 সাবস্ট্রেটকে দায়ী করা হয়েছে। XPS একটি পৃষ্ঠ-সংবেদনশীল কৌশল, তাই যথাক্রমে NGF স্থানান্তরের আগে এবং পরে সনাক্ত করা Ni এবং SiO2 এর সাথে সম্পর্কিত সংকেতগুলি FLG অঞ্চল থেকে উদ্ভূত বলে ধরে নেওয়া হয়। স্থানান্তরিত BS-NGF নমুনার জন্য অনুরূপ ফলাফল পরিলক্ষিত হয়েছে (দেখানো হয়নি)।
NiAG XPS ফলাফল: (ac) যথাক্রমে FS-NGF/Ni, BS-NGF/Ni এবং স্থানান্তরিত FS-NGF/SiO2/Si-এর বিভিন্ন মৌলিক পারমাণবিক রচনাগুলির সমীক্ষা বর্ণালী। (d–f) FS-NGF/SiO2/Si নমুনার C 1 s, O 1s এবং Si 2p মূল স্তরের উচ্চ-রেজোলিউশন বর্ণালী।
স্থানান্তরিত এনজিএফ স্ফটিকগুলির সামগ্রিক গুণমান এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন (এক্সআরডি) ব্যবহার করে মূল্যায়ন করা হয়েছিল। স্থানান্তরিত FS- এবং BS-NGF/SiO2/Si-এর সাধারণ XRD প্যাটার্ন (চিত্র SI8) গ্রাফাইটের অনুরূপ 26.6° এবং 54.7°-এ বিবর্তন শিখর (0 0 0 2) এবং (0 0 0 4) এর উপস্থিতি দেখায়। . এটি NGF-এর উচ্চ স্ফটিক গুণমান নিশ্চিত করে এবং d = 0.335 nm এর একটি ইন্টারলেয়ার দূরত্বের সাথে মিলে যায়, যা স্থানান্তর ধাপের পরে বজায় রাখা হয়। ডিফ্র্যাকশন পিক (0 0 0 2) এর তীব্রতা ডিফ্র্যাকশন পিক (0 0 0 4) এর প্রায় 30 গুণ, এটি নির্দেশ করে যে এনজিএফ স্ফটিক সমতল নমুনা পৃষ্ঠের সাথে ভালভাবে সারিবদ্ধ।
SEM, Raman স্পেকট্রোস্কোপি, XPS এবং XRD-এর ফলাফল অনুসারে, BS-NGF/Ni-এর গুণমান FS-NGF/Ni-এর মতোই পাওয়া গেছে, যদিও এর rms রুক্ষতা কিছুটা বেশি ছিল (চিত্র SI2, SI5) এবং SI7)।
200 nm পুরু পলিমার সাপোর্ট লেয়ার সহ SLG গুলি জলের উপর ভাসতে পারে। এই সেটআপটি সাধারণত পলিমার-সহায়তা ভেজা রাসায়নিক স্থানান্তর প্রক্রিয়াগুলিতে ব্যবহৃত হয় 22,38৷ গ্রাফিন এবং গ্রাফাইট হাইড্রোফোবিক (ভিজা কোণ 80-90°) 57। গ্রাফিন এবং এফএলজি উভয়ের সম্ভাব্য শক্তির পৃষ্ঠতলগুলি বেশ সমতল বলে রিপোর্ট করা হয়েছে, পৃষ্ঠায় জলের পার্শ্বীয় চলাচলের জন্য কম সম্ভাব্য শক্তি (~1 kJ/mol)। যাইহোক, গ্রাফিন এবং গ্রাফিনের তিনটি স্তরের সাথে পানির গণনাকৃত মিথস্ক্রিয়া শক্তি যথাক্রমে প্রায় −13 এবং −15 kJ/mol,58, ইঙ্গিত করে যে NGF (প্রায় 300টি স্তর) এর সাথে পানির মিথস্ক্রিয়া গ্রাফিনের তুলনায় কম। ফ্রিস্ট্যান্ডিং এনজিএফ পানির পৃষ্ঠে সমতল থাকার একটি কারণ হতে পারে, যখন ফ্রিস্ট্যান্ডিং গ্রাফিন (যা পানিতে ভাসে) কুঁচকে যায় এবং ভেঙে যায়। যখন এনজিএফ সম্পূর্ণরূপে পানিতে নিমজ্জিত হয় (ফলাফল রুক্ষ এবং সমতল এনজিএফের জন্য একই), এর প্রান্তগুলি বাঁকানো হয় (চিত্র SI4)। সম্পূর্ণ নিমজ্জনের ক্ষেত্রে, এটি প্রত্যাশিত যে এনজিএফ-জলের মিথস্ক্রিয়া শক্তি প্রায় দ্বিগুণ হবে (ভাসমান এনজিএফের তুলনায়) এবং এনজিএফের প্রান্তগুলি একটি উচ্চ যোগাযোগের কোণ (হাইড্রোফোবিসিটি) বজায় রাখতে ভাঁজ করবে। আমরা বিশ্বাস করি যে এমবেডেড এনজিএফ-এর প্রান্তগুলি কার্লিং এড়াতে কৌশলগুলি তৈরি করা যেতে পারে। একটি পদ্ধতি হল মিশ্র দ্রাবক ব্যবহার করা গ্রাফাইট ফিল্ম 59 এর ভেজা প্রতিক্রিয়া মডিউল করা।
ভেজা রাসায়নিক স্থানান্তর প্রক্রিয়ার মাধ্যমে বিভিন্ন ধরণের সাবস্ট্রেটে SLG স্থানান্তর পূর্বে রিপোর্ট করা হয়েছে। এটি সাধারণত গৃহীত হয় যে গ্রাফিন/গ্রাফাইট ফিল্ম এবং সাবস্ট্রেটের মধ্যে দুর্বল ভ্যান ডের ওয়ালস বাহিনী বিদ্যমান থাকে (সেটি কঠোর সাবস্ট্রেট যেমন SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, Si pillars22 এবং lacy carbon films30, 34 বা নমনীয় সাবস্ট্রেট হতে পারে। যেমন পলিমাইড 37)। এখানে আমরা অনুমান করি যে একই ধরণের মিথস্ক্রিয়া প্রাধান্য পায়। আমরা যান্ত্রিক হ্যান্ডলিং (শূন্য এবং/অথবা বায়ুমণ্ডলীয় অবস্থার অধীনে বা সঞ্চয়স্থানের সময়) (যেমন, চিত্র 2, SI7 এবং SI9) এর সময় এখানে উপস্থাপিত কোনও সাবস্ট্রেটের জন্য NGF-এর কোনও ক্ষতি বা পিলিং পর্যবেক্ষণ করিনি। উপরন্তু, আমরা NGF/SiO2/Si নমুনার (চিত্র 4) মূল স্তরের XPS C 1 s বর্ণালীতে একটি SiC শিখর পর্যবেক্ষণ করিনি। এই ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে এনজিএফ এবং লক্ষ্য সাবস্ট্রেটের মধ্যে কোনও রাসায়নিক বন্ধন নেই।
পূর্ববর্তী বিভাগে, "FS- এবং BS-NGF-এর পলিমার-মুক্ত স্থানান্তর," আমরা দেখিয়েছি যে এনজিএফ নিকেল ফয়েলের উভয় পাশে বৃদ্ধি এবং স্থানান্তর করতে পারে। এই FS-NGF এবং BS-NGFগুলি পৃষ্ঠের রুক্ষতার পরিপ্রেক্ষিতে অভিন্ন নয়, যা আমাদের প্রতিটি প্রকারের জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত অ্যাপ্লিকেশনগুলি অন্বেষণ করতে প্ররোচিত করে৷
FS-NGF এর স্বচ্ছতা এবং মসৃণ পৃষ্ঠ বিবেচনা করে, আমরা এর স্থানীয় কাঠামো, অপটিক্যাল এবং বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যগুলি আরও বিশদে অধ্যয়ন করেছি। পলিমার স্থানান্তর ছাড়াই এফএস-এনজিএফ-এর গঠন এবং কাঠামো ট্রান্সমিশন ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপি (টিইএম) ইমেজিং এবং নির্বাচিত এলাকা ইলেক্ট্রন ডিফ্র্যাকশন (SAED) প্যাটার্ন বিশ্লেষণ দ্বারা চিহ্নিত করা হয়েছিল। সংশ্লিষ্ট ফলাফলগুলি চিত্র 5-এ দেখানো হয়েছে। নিম্ন বিস্তৃতি প্ল্যানার টিইএম ইমেজিং এনজিএফ এবং এফএলজি অঞ্চলের বিভিন্ন বৈদ্যুতিন বৈপরীত্য বৈশিষ্ট্যের উপস্থিতি প্রকাশ করেছে, যথাক্রমে গাঢ় এবং উজ্জ্বল অঞ্চলগুলি (চিত্র 5a)। চলচ্চিত্রটি সামগ্রিকভাবে NGF এবং FLG-এর বিভিন্ন অঞ্চলের মধ্যে ভাল যান্ত্রিক অখণ্ডতা এবং স্থিতিশীলতা প্রদর্শন করে, ভাল ওভারল্যাপ এবং কোনও ক্ষতি বা ছিঁড়ে না যা SEM (চিত্র 3) এবং উচ্চ বিবর্ধন TEM গবেষণা (চিত্র 5c-e) দ্বারা নিশ্চিত করা হয়েছিল। বিশেষ করে, চিত্রে। চিত্র 5d এর বৃহত্তম অংশে সেতুর কাঠামো দেখায় (চিত্র 5d-এ কালো বিন্দুযুক্ত তীর দ্বারা চিহ্নিত অবস্থান), যা একটি ত্রিভুজাকার আকৃতি দ্বারা চিহ্নিত এবং প্রায় 51 প্রস্থের একটি গ্রাফিন স্তর নিয়ে গঠিত। 0.33 ± 0.01 nm একটি আন্তঃপ্লানার ব্যবধান সহ সংমিশ্রণটি আরও সংকীর্ণ অঞ্চলে গ্রাফিনের কয়েকটি স্তরে হ্রাস করা হয়েছে (চিত্র 5 ডি-তে কঠিন কালো তীরের শেষ)।
কার্বন লেসি কপার গ্রিডে পলিমার-মুক্ত NiAG নমুনার প্ল্যানার TEM চিত্র: (a, b) NGF এবং FLG অঞ্চল সহ নিম্ন বিবর্ধন TEM চিত্র, (ce) প্যানেল-এ এবং প্যানেল-বি-তে বিভিন্ন অঞ্চলের উচ্চ বিবর্ধন চিত্রগুলি হল একই রঙের চিহ্নিত তীর। প্যানেল a এবং c-এ সবুজ তীরগুলি মরীচি সারিবদ্ধকরণের সময় ক্ষতির বৃত্তাকার এলাকা নির্দেশ করে। (f–i) প্যানেল a থেকে c, বিভিন্ন অঞ্চলে SAED প্যাটার্নগুলি যথাক্রমে নীল, সায়ান, কমলা এবং লাল বৃত্ত দ্বারা নির্দেশিত হয়।
চিত্র 5c-এর ফিতার কাঠামো দেখায় (লাল তীর দ্বারা চিহ্নিত) গ্রাফাইট জালির সমতলগুলির উল্লম্ব অভিযোজন, যা ফিল্ম বরাবর ন্যানোফোল্ড গঠনের কারণে হতে পারে (চিত্র 5c-এ ইনসেট) অতিরিক্ত অ-পূরণীয় শিয়ার স্ট্রেস 30,61,62 . উচ্চ-রেজোলিউশন TEM-এর অধীনে, এই ন্যানোফোল্ডগুলি 30 এনজিএফ অঞ্চলের বাকি অংশের তুলনায় একটি ভিন্ন ক্রিস্টালোগ্রাফিক অভিযোজন প্রদর্শন করে; গ্রাফাইট জালির বেসাল প্লেনগুলি বাকি ফিল্মের মতো অনুভূমিকভাবে না হয়ে প্রায় উল্লম্বভাবে অভিমুখী হয় (চিত্র 5c-এ ইনসেট)। একইভাবে, FLG অঞ্চলে মাঝে মাঝে রৈখিক এবং সংকীর্ণ ব্যান্ড-সদৃশ ভাঁজ (নীল তীর দ্বারা চিহ্নিত) প্রদর্শন করে, যা যথাক্রমে চিত্র 5b, 5e-তে নিম্ন এবং মাঝারি আকারে প্রদর্শিত হয়। চিত্র 5e-এর ইনসেটটি FLG সেক্টরে দুই- এবং তিন-স্তর গ্রাফিন স্তরের উপস্থিতি নিশ্চিত করে (আন্তঃপ্লানার দূরত্ব 0.33 ± 0.01 nm), যা আমাদের পূর্ববর্তী ফলাফলের সাথে ভাল চুক্তিতে রয়েছে30। অতিরিক্তভাবে, পলিমার-মুক্ত এনজিএফ-এর রেকর্ড করা SEM চিত্রগুলি লেসি কার্বন ফিল্মের সাথে তামার গ্রিডে স্থানান্তরিত হয়েছে (টপ-ভিউ TEM পরিমাপ সম্পাদন করার পরে) চিত্র SI9 এ দেখানো হয়েছে। ভালভাবে স্থগিত FLG অঞ্চল (নীল তীর দ্বারা চিহ্নিত) এবং চিত্র SI9f-এ ভাঙা অঞ্চল৷ নীল তীরটি (স্থানান্তরিত এনজিএফের প্রান্তে) ইচ্ছাকৃতভাবে প্রদর্শন করা হয়েছে যে FLG অঞ্চল পলিমার ছাড়াই স্থানান্তর প্রক্রিয়াকে প্রতিহত করতে পারে। সংক্ষেপে, এই চিত্রগুলি নিশ্চিত করে যে আংশিকভাবে স্থগিত NGF (FLG অঞ্চল সহ) TEM এবং SEM পরিমাপের সময় (চিত্র SI9) কঠোর হ্যান্ডলিং এবং উচ্চ শূন্যতার এক্সপোজারের পরেও যান্ত্রিক অখণ্ডতা বজায় রাখে।
এনজিএফের চমৎকার সমতলতার কারণে (চিত্র 5a দেখুন), SAED গঠন বিশ্লেষণ করার জন্য [0001] ডোমেন অক্ষ বরাবর ফ্লেক্সগুলিকে অভিমুখী করা কঠিন নয়। ফিল্মের স্থানীয় বেধ এবং এর অবস্থানের উপর নির্ভর করে, ইলেক্ট্রন বিচ্ছুরণ অধ্যয়নের জন্য আগ্রহের বেশ কয়েকটি অঞ্চল (12 পয়েন্ট) চিহ্নিত করা হয়েছিল। চিত্র 5a–c-এ, এই চারটি সাধারণ অঞ্চল দেখানো হয়েছে এবং রঙিন বৃত্ত (নীল, সায়ান, কমলা এবং লাল কোডেড) দিয়ে চিহ্নিত করা হয়েছে। SAED মোডের জন্য চিত্র 2 এবং 3। চিত্র 5f এবং g চিত্র 5 এবং 5 এ দেখানো FLG অঞ্চল থেকে প্রাপ্ত হয়েছিল। যেমন চিত্র 5b এবং c এ দেখানো হয়েছে, যথাক্রমে। পেঁচানো গ্রাফিন63-এর মতো তাদের একটি ষড়ভুজ গঠন রয়েছে। বিশেষ করে, চিত্র 5f [0001] জোন অক্ষের একই স্থিতিবিন্যাস সহ তিনটি সুপারইম্পোজড প্যাটার্ন দেখায়, 10° এবং 20° দ্বারা ঘোরানো হয়, যেমনটি তিন জোড়া (10-10) প্রতিফলনের কৌণিক অমিল দ্বারা প্রমাণিত। একইভাবে, চিত্র 5g 20° দ্বারা ঘোরানো দুটি সুপারইম্পোজড হেক্সাগোনাল প্যাটার্ন দেখায়। এফএলজি অঞ্চলে ষড়ভুজ প্যাটার্নের দুটি বা তিনটি গ্রুপ একে অপরের সাপেক্ষে 33টি আবর্তিত তিনটি প্লেনে বা প্লেনের বাইরের গ্রাফিন স্তর থেকে উদ্ভূত হতে পারে। বিপরীতে, চিত্র 5h,i-এ ইলেক্ট্রন বিচ্ছুরণ প্যাটার্ন (চিত্র 5a-তে দেখানো NGF অঞ্চলের সাথে সম্পর্কিত) একটি সামগ্রিক উচ্চতর বিন্দু বিচ্ছুরণ তীব্রতার সাথে একটি একক [0001] প্যাটার্ন দেখায়, যা বৃহত্তর উপাদান পুরুত্বের সাথে সম্পর্কিত। এই SAED মডেলগুলি FLG-এর তুলনায় একটি ঘন গ্রাফিটিক কাঠামো এবং মধ্যবর্তী অভিযোজনের সাথে মিলে যায়, যেমনটি সূচক 64 থেকে অনুমান করা হয়েছে। NGF-এর স্ফটিক বৈশিষ্ট্যগুলির বৈশিষ্ট্য দুটি বা তিনটি সুপারইম্পোজড গ্রাফাইট (বা গ্রাফিন) স্ফটিকগুলির সহাবস্থান প্রকাশ করে। FLG অঞ্চলে যা বিশেষভাবে লক্ষণীয় তা হল যে ক্রিস্টালাইটগুলির একটি নির্দিষ্ট মাত্রার মধ্যে প্লেনে বা প্লেনের বাইরে বিভ্রান্তি রয়েছে। 17°, 22° এবং 25° ইন-প্লেন ঘূর্ণন কোণ সহ গ্রাফাইট কণা/স্তরগুলি পূর্বে Ni 64 ফিল্মে উত্থিত NGF-এর জন্য রিপোর্ট করা হয়েছে। এই গবেষণায় পরিলক্ষিত ঘূর্ণন কোণের মানগুলি টুইস্টেড BLG63 গ্রাফিনের জন্য পূর্বে পর্যবেক্ষণ করা ঘূর্ণন কোণগুলির (±1°) সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ।
NGF/SiO2/Si-এর বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্য 10×3 mm2 এর ক্ষেত্রে 300 K-এ পরিমাপ করা হয়েছিল। ইলেকট্রন বাহকের ঘনত্ব, গতিশীলতা এবং পরিবাহিতা মান যথাক্রমে 1.6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 এবং 2000 S-cm-1। আমাদের এনজিএফ-এর গতিশীলতা এবং পরিবাহিতা মানগুলি প্রাকৃতিক গ্রাফাইটের অনুরূপ এবং বাণিজ্যিকভাবে উপলব্ধ উচ্চ-ভিত্তিক পাইরোলাইটিক গ্রাফাইটের (3000 °সে উত্পাদিত) 29-এর চেয়ে বেশি। উচ্চ-তাপমাত্রা (3200 °C) পলিমাইড শীট 20 ব্যবহার করে তৈরি মাইক্রন-পুরু গ্রাফাইট ফিল্মের জন্য পর্যবেক্ষণ করা ইলেক্ট্রন ক্যারিয়ারের ঘনত্বের মানগুলি সম্প্রতি রিপোর্ট করা (7.25 × 10 সেমি-3) এর চেয়ে বেশি মাত্রার দুটি অর্ডার।
আমরা কোয়ার্টজ সাবস্ট্রেটে স্থানান্তরিত FS-NGF-তে UV-দৃশ্যমান ট্রান্সমিট্যান্স পরিমাপও করেছি (চিত্র 6)। ফলস্বরূপ বর্ণালী 350-800 এনএম পরিসরে প্রায় 62% এর একটি ধ্রুবক ট্রান্সমিট্যান্স দেখায়, যা ইঙ্গিত করে যে এনজিএফ দৃশ্যমান আলোতে স্বচ্ছ। আসলে, "KAUST" নামটি চিত্র 6b-এর নমুনার ডিজিটাল ফটোগ্রাফে দেখা যায়। যদিও NGF-এর ন্যানোক্রিস্টালাইন কাঠামো SLG-এর থেকে আলাদা, স্তরের সংখ্যা মোটামুটিভাবে অনুমান করা যেতে পারে 2.3% ট্রান্সমিশন ক্ষতির নিয়ম ব্যবহার করে অতিরিক্ত স্তর65। এই সম্পর্ক অনুসারে, 38% ট্রান্সমিশন লস সহ গ্রাফিন স্তরের সংখ্যা 21। বড় হওয়া এনজিএফ প্রধানত 300টি গ্রাফিন স্তর নিয়ে গঠিত, অর্থাৎ প্রায় 100 এনএম পুরু (চিত্র 1, SI5 এবং SI7)। অতএব, আমরা অনুমান করি যে পর্যবেক্ষণ করা অপটিক্যাল স্বচ্ছতা FLG এবং MLG অঞ্চলের সাথে মিলে যায়, যেহেতু সেগুলি পুরো ফিল্ম জুড়ে বিতরণ করা হয় (চিত্র 1, 3, 5 এবং 6c)। উপরের কাঠামোগত ডেটা ছাড়াও, পরিবাহিতা এবং স্বচ্ছতা স্থানান্তরিত এনজিএফের উচ্চ স্ফটিক গুণমান নিশ্চিত করে।
(a) UV-দৃশ্যমান ট্রান্সমিট্যান্স পরিমাপ, (b) একটি প্রতিনিধি নমুনা ব্যবহার করে কোয়ার্টজে সাধারণ NGF স্থানান্তর। (গ) নমুনা জুড়ে ধূসর এলোমেলো আকার হিসাবে চিহ্নিত FLG এবং MLG অঞ্চলগুলির সাথে সমানভাবে বিতরণ করা NGF (অন্ধকার বাক্স) এর পরিকল্পিত (চিত্র 1 দেখুন) (প্রতি 100 μm2 তে প্রায় 0.1-3% এলাকা)। ডায়াগ্রামে এলোমেলো আকার এবং তাদের আকারগুলি শুধুমাত্র চিত্রিত উদ্দেশ্যে এবং প্রকৃত এলাকার সাথে সঙ্গতিপূর্ণ নয়।
CVD দ্বারা উত্থিত ট্রান্সলুসেন্ট NGF পূর্বে খালি সিলিকন পৃষ্ঠে স্থানান্তরিত হয়েছে এবং সৌর কোষে 15,16 ব্যবহার করা হয়েছে। ফলে পাওয়ার রূপান্তর দক্ষতা (PCE) হল 1.5%। এই এনজিএফগুলি একাধিক কার্য সম্পাদন করে যেমন সক্রিয় যৌগ স্তর, চার্জ পরিবহন পথ এবং স্বচ্ছ ইলেক্ট্রোড 15,16। যাইহোক, গ্রাফাইট ফিল্ম অভিন্ন নয়। গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডের শীট প্রতিরোধ এবং অপটিক্যাল ট্রান্সমিট্যান্স সাবধানে নিয়ন্ত্রণ করে আরও অপ্টিমাইজেশন প্রয়োজন, যেহেতু এই দুটি বৈশিষ্ট্য সৌর কোষের PCE মান নির্ধারণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে 15,16৷ সাধারণত, গ্রাফিন ফিল্মগুলি দৃশ্যমান আলোতে 97.7% স্বচ্ছ, কিন্তু 200-3000 ওহমস/বর্গ.16 এর একটি শীট প্রতিরোধী। গ্রাফিন ফিল্মের সারফেস রেজিস্ট্যান্স স্তরের সংখ্যা বৃদ্ধি করে (গ্রাফিন স্তরের একাধিক স্থানান্তর) এবং HNO3 (~30 Ohm/sq.)66 দিয়ে ডোপিং করে কমানো যেতে পারে। যাইহোক, এই প্রক্রিয়াটি দীর্ঘ সময় নেয় এবং বিভিন্ন স্থানান্তর স্তর সবসময় ভাল যোগাযোগ বজায় রাখে না। আমাদের সামনের দিকের NGF-এর বৈশিষ্ট্য রয়েছে যেমন পরিবাহিতা 2000 S/cm, ফিল্ম শীট রেজিস্ট্যান্স 50 ohm/sq. এবং 62% স্বচ্ছতা, এটিকে সৌর কোষে পরিবাহী চ্যানেল বা কাউন্টার ইলেক্ট্রোডের জন্য একটি কার্যকর বিকল্প করে তোলে15,16।
যদিও BS-NGF-এর গঠন এবং পৃষ্ঠের রসায়ন FS-NGF-এর মতো, তবে এর রুক্ষতা ভিন্ন ("FS- এবং BS-NGF-এর বৃদ্ধি")। পূর্বে, আমরা একটি গ্যাস সেন্সর হিসাবে অতি-পাতলা ফিল্ম গ্রাফাইট 22 ব্যবহার করতাম। অতএব, আমরা গ্যাস সেন্সিং কাজের জন্য BS-NGF ব্যবহারের সম্ভাব্যতা পরীক্ষা করেছি (চিত্র SI10)। প্রথমে, BS-NGF-এর mm2-আকারের অংশগুলিকে ইন্টারডিজিটেটিং ইলেক্ট্রোড সেন্সর চিপে (চিত্র SI10a-c) স্থানান্তর করা হয়েছিল৷ চিপ উৎপাদনের বিশদ পূর্বে রিপোর্ট করা হয়েছিল; এর সক্রিয় সংবেদনশীল এলাকা হল 9 মিমি 267। SEM চিত্রগুলিতে (চিত্র SI10b এবং c), অন্তর্নিহিত সোনার ইলেক্ট্রোডটি NGF এর মাধ্যমে স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান। আবার, এটি দেখা যায় যে সমস্ত নমুনার জন্য অভিন্ন চিপ কভারেজ অর্জন করা হয়েছিল। বিভিন্ন গ্যাসের গ্যাস সেন্সর পরিমাপ রেকর্ড করা হয়েছে (চিত্র। SI10d) (চিত্র। SI11) এবং ফলস্বরূপ প্রতিক্রিয়া হারগুলি চিত্রে দেখানো হয়েছে। SI10g। সম্ভবত SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) এবং NH3 (200 ppm) সহ অন্যান্য হস্তক্ষেপকারী গ্যাসের সাথে। একটি সম্ভাব্য কারণ হল NO2। গ্যাসের ইলেক্ট্রোফিলিক প্রকৃতি 22,68। গ্রাফিনের পৃষ্ঠে শোষিত হলে, এটি সিস্টেম দ্বারা ইলেকট্রনের বর্তমান শোষণকে হ্রাস করে। পূর্বে প্রকাশিত সেন্সরগুলির সাথে BS-NGF সেন্সরের প্রতিক্রিয়া সময়ের ডেটার তুলনা সারণি SI2 এ উপস্থাপিত হয়েছে। UV প্লাজমা, O3 প্লাজমা বা থার্মাল (50-150°C) ব্যবহার করে উন্মুক্ত নমুনাগুলির চিকিত্সা ব্যবহার করে NGF সেন্সরগুলিকে পুনঃসক্রিয় করার প্রক্রিয়া চলমান রয়েছে, আদর্শভাবে এমবেডেড সিস্টেমের বাস্তবায়ন দ্বারা অনুসরণ করা হয়69৷
CVD প্রক্রিয়া চলাকালীন, অনুঘটক সাবস্ট্রেট 41 এর উভয় পাশে গ্রাফিন বৃদ্ধি ঘটে। যাইহোক, বিএস-গ্রাফিন সাধারণত স্থানান্তর প্রক্রিয়ার সময় বের হয়। এই সমীক্ষায়, আমরা প্রদর্শন করি যে অনুঘটক সমর্থনের উভয় দিকে উচ্চ-মানের এনজিএফ বৃদ্ধি এবং পলিমার-মুক্ত এনজিএফ স্থানান্তর অর্জন করা যেতে পারে। BS-NGF FS-NGF (~100 nm) থেকে পাতলা (~80 nm), এবং এই পার্থক্যটি ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে BS-Ni সরাসরি পূর্ববর্তী গ্যাস প্রবাহের সংস্পর্শে আসে না। আমরা আরও দেখতে পেয়েছি যে NiAR সাবস্ট্রেটের রুক্ষতা NGF এর রুক্ষতাকে প্রভাবিত করে। এই ফলাফলগুলি নির্দেশ করে যে বেড়ে ওঠা প্ল্যানার এফএস-এনজিএফ গ্রাফিনের জন্য একটি অগ্রদূত উপাদান হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে (এক্সফোলিয়েশন পদ্ধতি70 দ্বারা) বা সৌর কোষে পরিবাহী চ্যানেল হিসাবে 15,16। বিপরীতে, বিএস-এনজিএফ গ্যাস সনাক্তকরণের জন্য ব্যবহার করা হবে (চিত্র SI9) এবং সম্ভবত শক্তি সঞ্চয় করার সিস্টেম 71,72 এর জন্য যেখানে এর পৃষ্ঠের রুক্ষতা কার্যকর হবে।
উপরের বিষয়গুলি বিবেচনা করে, CVD দ্বারা উত্থিত এবং নিকেল ফয়েল ব্যবহার করে পূর্বে প্রকাশিত গ্রাফাইট ফিল্মগুলির সাথে বর্তমান কাজকে একত্রিত করা কার্যকর। সারণি 2 এ দেখা যায়, আমরা যে উচ্চ চাপ ব্যবহার করেছি তা তুলনামূলকভাবে কম তাপমাত্রায় (850-1300 °C এর মধ্যে) প্রতিক্রিয়ার সময়কে (বৃদ্ধির পর্যায়) সংক্ষিপ্ত করেছে। আমরা স্বাভাবিকের চেয়ে বেশি বৃদ্ধিও অর্জন করেছি, যা সম্প্রসারণের সম্ভাবনা নির্দেশ করে। বিবেচনা করার জন্য অন্যান্য কারণ রয়েছে, যার মধ্যে কয়েকটি আমরা টেবিলে অন্তর্ভুক্ত করেছি।
ডবল-পার্শ্বযুক্ত উচ্চ-মানের এনজিএফ অনুঘটক সিভিডি দ্বারা নিকেল ফয়েলে জন্মানো হয়েছিল। প্রথাগত পলিমার সাবস্ট্রেটগুলি (যেমন CVD গ্রাফিনে ব্যবহৃত) বাদ দিয়ে, আমরা বিভিন্ন প্রক্রিয়া-সমালোচনামূলক সাবস্ট্রেটে এনজিএফ (নিকেল ফয়েলের পিছনে এবং সামনের দিকে জন্মানো) পরিষ্কার এবং ত্রুটিমুক্ত ভেজা স্থানান্তর অর্জন করি। উল্লেখযোগ্যভাবে, NGF-এর মধ্যে FLG এবং MLG অঞ্চল (সাধারণত 0.1% থেকে 3% প্রতি 100 µm2) রয়েছে যেগুলি গাঢ় ফিল্মের সাথে কাঠামোগতভাবে ভালভাবে একত্রিত। প্ল্যানার TEM দেখায় যে এই অঞ্চলগুলি দুই থেকে তিনটি গ্রাফাইট/গ্রাফিন কণার (যথাক্রমে স্ফটিক বা স্তর) স্তূপের সমন্বয়ে গঠিত, যার মধ্যে কয়েকটির ঘূর্ণনগত অমিল রয়েছে 10-20°। FLG এবং MLG অঞ্চলগুলি দৃশ্যমান আলোতে FS-NGF-এর স্বচ্ছতার জন্য দায়ী৷ পিছনের শীটগুলির জন্য, এগুলি সামনের শীটের সমান্তরালভাবে বহন করা যেতে পারে এবং যেমন দেখানো হয়েছে, একটি কার্যকরী উদ্দেশ্য থাকতে পারে (উদাহরণস্বরূপ, গ্যাস সনাক্তকরণের জন্য)। এই অধ্যয়নগুলি শিল্প স্কেল সিভিডি প্রক্রিয়াগুলিতে বর্জ্য এবং খরচ কমানোর জন্য খুব দরকারী।
সাধারণভাবে, CVD NGF-এর গড় বেধ (নিম্ন- এবং বহু-স্তর) গ্রাফিন এবং শিল্প (মাইক্রোমিটার) গ্রাফাইট শীটের মধ্যে থাকে। তাদের আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্যগুলির পরিসর, আমরা তাদের উত্পাদন এবং পরিবহনের জন্য যে সহজ পদ্ধতি তৈরি করেছি তার সাথে মিলিত, এই ফিল্মগুলিকে বর্তমানে ব্যবহৃত শক্তি-নিবিড় শিল্প উত্পাদন প্রক্রিয়ার ব্যয় ছাড়াই গ্রাফাইটের কার্যকরী প্রতিক্রিয়া প্রয়োজন এমন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বিশেষভাবে উপযুক্ত করে তোলে।
একটি 25-μm-পুরু নিকেল ফয়েল (99.5% বিশুদ্ধতা, গুডফেলো) একটি বাণিজ্যিক CVD চুল্লিতে (Aixtron 4-inch BMPro) ইনস্টল করা হয়েছিল। সিস্টেমটি আর্গন দিয়ে পরিস্কার করা হয়েছিল এবং 10-3 এমবার বেস চাপে খালি করা হয়েছিল। তারপর নিকেল ফয়েল স্থাপন করা হয়। Ar/H2 তে (5 মিনিটের জন্য নি ফয়েলটিকে প্রাক-অ্যানিল করার পরে, ফয়েলটি 900 ডিগ্রি সেলসিয়াসে 500 এমবার চাপে উন্মুক্ত হয়েছিল। 5 মিনিটের জন্য CH4/H2 (প্রতিটি 100 cm3) প্রবাহে NGF জমা হয়েছিল। এরপর 40 °C/মিনিট এ Ar ফ্লো (4000 cm3) ব্যবহার করে 700 °C এর নিচের তাপমাত্রায় নমুনাকে ঠাণ্ডা করা হয়।
নমুনার পৃষ্ঠের রূপবিদ্যা একটি Zeiss Merlin মাইক্রোস্কোপ (1 kV, 50 PA) ব্যবহার করে SEM দ্বারা কল্পনা করা হয়েছিল। নমুনা পৃষ্ঠের রুক্ষতা এবং এনজিএফ বেধ AFM (ডাইমেনশন আইকন SPM, Bruker) ব্যবহার করে পরিমাপ করা হয়েছিল। TEM এবং SAED পরিমাপ একটি FEI Titan 80-300 Cubed মাইক্রোস্কোপ দ্বারা সজ্জিত একটি উচ্চ উজ্জ্বলতা ক্ষেত্র নির্গমন বন্দুক (300 kV), একটি FEI ভিয়েন টাইপ মনোক্রোমেটর এবং একটি CEOS লেন্সের গোলাকার বিকৃতি সংশোধনকারীর মাধ্যমে সম্পন্ন করা হয়েছিল চূড়ান্ত ফলাফল পাওয়ার জন্য। স্থানিক রেজোলিউশন 0.09 এনএম। এনজিএফ নমুনাগুলি ফ্ল্যাট টিইএম ইমেজিং এবং SAED কাঠামো বিশ্লেষণের জন্য কার্বন লেসি প্রলিপ্ত তামার গ্রিডে স্থানান্তর করা হয়েছিল। এইভাবে, বেশিরভাগ নমুনা ফ্লোকগুলি সমর্থনকারী ঝিল্লির ছিদ্রগুলিতে স্থগিত থাকে। স্থানান্তরিত এনজিএফ নমুনাগুলি XRD দ্বারা বিশ্লেষণ করা হয়েছিল। এক্স-রে ডিফ্র্যাকশন প্যাটার্নগুলি একটি পাউডার ডিফ্র্যাক্টোমিটার (Brucker, Cu Kα উত্স সহ D2 ফেজ শিফটার, 1.5418 Å এবং LYNXEYE ডিটেক্টর) 3 মিমি বিম স্পট ব্যাস সহ একটি Cu বিকিরণ উত্স ব্যবহার করে প্রাপ্ত করা হয়েছিল।
একটি সংহত কনফোকাল মাইক্রোস্কোপ (আলফা 300 RA, WITeC) ব্যবহার করে বেশ কয়েকটি রমন পয়েন্ট পরিমাপ রেকর্ড করা হয়েছিল। কম উত্তেজনা শক্তি (25%) সহ একটি 532 এনএম লেজার তাপীয়ভাবে প্ররোচিত প্রভাব এড়াতে ব্যবহৃত হয়েছিল। এক্স-রে ফটোইলেক্ট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (XPS) একটি Kratos Axis Ultra স্পেকট্রোমিটারে 300 × 700 μm2 এর নমুনা এলাকায় একরঙা আল Kα বিকিরণ (hν = 1486.6 eV) ব্যবহার করে 150 W এর শক্তিতে সঞ্চালিত হয়েছিল। রেজোলিউশন স্পেকট্রা প্রাপ্ত হয়েছিল ট্রান্সমিশন শক্তি যথাক্রমে 160 eV এবং 20 eV। SiO2 তে স্থানান্তরিত NGF নমুনাগুলিকে 30 W এ PLS6MW (1.06 μm) ytterbium ফাইবার লেজার ব্যবহার করে টুকরো টুকরো করা হয়েছিল (3 × 10 mm2 প্রতিটি)। তামার তারের পরিচিতিগুলি (50 μm পুরু) একটি অপটিক্যাল মাইক্রোস্কোপের নীচে সিলভার পেস্ট ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছিল। বৈদ্যুতিক পরিবহন এবং হল এফেক্ট পরীক্ষাগুলি এই নমুনাগুলিতে 300 কে এবং একটি ভৌত বৈশিষ্ট্য পরিমাপ পদ্ধতিতে ± 9 টেসলার একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তন করা হয়েছিল (PPMS EverCool-II, কোয়ান্টাম ডিজাইন, USA)। প্রেরিত UV–vis স্পেকট্রা একটি Lambda 950 UV–vis স্পেকট্রোফটোমিটার ব্যবহার করে রেকর্ড করা হয়েছে 350–800 nm NGF পরিসরে যা কোয়ার্টজ সাবস্ট্রেট এবং কোয়ার্টজ রেফারেন্স নমুনায় স্থানান্তরিত হয়েছে।
রাসায়নিক প্রতিরোধের সেন্সর (ইন্টারডিজিটেটেড ইলেক্ট্রোড চিপ) একটি কাস্টম মুদ্রিত সার্কিট বোর্ড 73 এর সাথে সংযুক্ত ছিল এবং প্রতিরোধটি ক্ষণস্থায়ীভাবে বের করা হয়েছিল। ডিভাইসটি যে প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডে অবস্থিত সেটি কন্টাক্ট টার্মিনালের সাথে সংযুক্ত এবং গ্যাস সেন্সিং চেম্বারের 74-এর ভিতরে স্থাপন করা হয়। রেজিস্ট্যান্স পরিমাপ 1 V-এর ভোল্টেজে নেওয়া হয় এবং পরজ থেকে গ্যাস এক্সপোজার পর্যন্ত একটানা স্ক্যান করা হয় এবং তারপর আবার পরিষ্কার করা হয়। আর্দ্রতা সহ চেম্বারে উপস্থিত অন্যান্য সমস্ত বিশ্লেষক অপসারণ নিশ্চিত করতে 1 ঘন্টার জন্য 200 সেমি 3 এ নাইট্রোজেন দিয়ে পরিষ্কার করে চেম্বারটি প্রাথমিকভাবে পরিষ্কার করা হয়েছিল। পৃথক বিশ্লেষকগুলিকে ধীরে ধীরে N2 সিলিন্ডার বন্ধ করে 200 সেমি 3 এর একই প্রবাহ হারে চেম্বারে ছেড়ে দেওয়া হয়েছিল।
এই নিবন্ধটির একটি সংশোধিত সংস্করণ প্রকাশিত হয়েছে এবং নিবন্ধের শীর্ষে থাকা লিঙ্কের মাধ্যমে অ্যাক্সেস করা যেতে পারে।
ইনাগাকি, এম. এবং কাং, এফ. কার্বন ম্যাটেরিয়ালস সায়েন্স অ্যান্ড ইঞ্জিনিয়ারিং: ফান্ডামেন্টালস। দ্বিতীয় সংস্করণ সম্পাদিত। 2014. 542।
পিয়ারসন, HO হ্যান্ডবুক অফ কার্বন, গ্রাফাইট, ডায়মন্ড এবং ফুলেরিনস: প্রপার্টি, প্রসেসিং এবং অ্যাপ্লিকেশন। প্রথম সংস্করণ সম্পাদনা করা হয়েছে। 1994, নিউ জার্সি।
Tsai, W. et al. স্বচ্ছ পাতলা পরিবাহী ইলেক্ট্রোড হিসাবে বড় এলাকা মাল্টিলেয়ার গ্রাফিন/গ্রাফাইট ফিল্ম। আবেদন পদার্থবিদ্যা রাইট 95(12), 123115(2009)।
Balandin AA গ্রাফিন এবং ন্যানোস্ট্রাকচারযুক্ত কার্বন পদার্থের তাপীয় বৈশিষ্ট্য। নাট। ম্যাট 10(8), 569–581 (2011)।
চেং কেওয়াই, ব্রাউন পিডব্লিউ এবং ক্যাহিল ডিজি গ্রাফাইট ফিল্মের তাপ পরিবাহিতা কম-তাপমাত্রার রাসায়নিক বাষ্প জমার মাধ্যমে নি (111) তে উত্থিত। ক্রিয়াবিশেষণ ম্যাট ইন্টারফেস 3, 16 (2016)।
হেসজেডাল, টি. রাসায়নিক বাষ্প জমার মাধ্যমে গ্রাফিন ফিল্মের ক্রমাগত বৃদ্ধি। আবেদন পদার্থবিদ্যা রাইট 98(13), 133106(2011)।
পোস্টের সময়: আগস্ট-২৩-২০২৪