Ni ಮತ್ತು ಅದರ ದ್ವಿಮುಖ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ ವರ್ಗಾವಣೆಯಲ್ಲಿ ಅರೆಪಾರದರ್ಶಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಬೆಳೆಸುವುದು

Nature.com ಗೆ ಭೇಟಿ ನೀಡಿದ್ದಕ್ಕಾಗಿ ಧನ್ಯವಾದಗಳು. ನೀವು ಬಳಸುತ್ತಿರುವ ಬ್ರೌಸರ್ ಆವೃತ್ತಿಯು ಸೀಮಿತ CSS ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಉತ್ತಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಗಾಗಿ, ನಿಮ್ಮ ಬ್ರೌಸರ್‌ನ ಹೊಸ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಬಳಸಲು ನಾವು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ (ಅಥವಾ ಇಂಟರ್ನೆಟ್ ಎಕ್ಸ್‌ಪ್ಲೋರರ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮೋಡ್ ಅನ್ನು ನಿಷ್ಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಿ). ಈ ಮಧ್ಯೆ, ನಡೆಯುತ್ತಿರುವ ಬೆಂಬಲವನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು, ನಾವು ಸ್ಟೈಲಿಂಗ್ ಅಥವಾ ಜಾವಾಸ್ಕ್ರಿಪ್ಟ್ ಇಲ್ಲದೆ ಸೈಟ್ ಅನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ.
ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು (NGFಗಳು) ವೇಗವರ್ಧಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯಿಂದ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದಾದ ದೃಢವಾದ ನ್ಯಾನೊವಸ್ತುಗಳಾಗಿವೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸುಲಭತೆ ಮತ್ತು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವು ಅವುಗಳ ಬಳಕೆಯ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದರ ಕುರಿತು ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ಉಳಿದಿವೆ. ಇಲ್ಲಿ ನಾವು ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ (ಪ್ರದೇಶ 55 cm2, ದಪ್ಪ ಸುಮಾರು 100 nm) ಮತ್ತು ಅದರ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ ವರ್ಗಾವಣೆ (ಮುಂಭಾಗ ಮತ್ತು ಹಿಂಭಾಗ, 6 cm2 ವರೆಗಿನ ಪ್ರದೇಶ) ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ NGF ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ. ವೇಗವರ್ಧಕ ಫಾಯಿಲ್ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದಿಂದಾಗಿ, ಎರಡು ಕಾರ್ಬನ್ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳು ಅವುಗಳ ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನ). ಒರಟಾದ ಹಿಂಭಾಗವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ NGF ಗಳು NO2 ಪತ್ತೆಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿವೆ ಎಂದು ನಾವು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ, ಆದರೆ ಮುಂಭಾಗದ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮೃದುವಾದ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ವಾಹಕ NGF ಗಳು (2000 S/cm, ಶೀಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧ - 50 ohms/m2) ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಾದ ವಾಹಕಗಳಾಗಿರಬಹುದು. ಸೌರ ಕೋಶದ ಚಾನಲ್ ಅಥವಾ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರ (ಇದು 62% ಗೋಚರ ಬೆಳಕನ್ನು ರವಾನಿಸುವುದರಿಂದ). ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ, ವಿವರಿಸಿದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಸಾರಿಗೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಗ್ರಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರಾನ್-ದಪ್ಪ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಸೂಕ್ತವಲ್ಲದ ತಾಂತ್ರಿಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಪರ್ಯಾಯ ಇಂಗಾಲದ ವಸ್ತುವಾಗಿ NGF ಅನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡಬಹುದು.
ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವ್ಯಾಪಕವಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಕೈಗಾರಿಕಾ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಮಾನದಲ್ಲಿ ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಕಠಿಣ ಉಷ್ಣ ಮತ್ತು ರಾಸಾಯನಿಕ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ1,2. ಫ್ಲೇಕ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಪ್ರಸಿದ್ಧವಾದ ಆರಂಭಿಕ ವಸ್ತುವಾಗಿದೆ. ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಾಗಿ ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದಾಗ, ಸ್ಮಾರ್ಟ್‌ಫೋನ್‌ಗಳು 4,5,6,7 ನಂತಹ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸಾಧನಗಳಿಗೆ ಶಾಖ ಸಿಂಕ್‌ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ವ್ಯಾಪಕ ಶ್ರೇಣಿಯ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಬಳಸಬಹುದು, ಸಂವೇದಕಗಳಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯ ವಸ್ತುವಾಗಿ 8,9,10 ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ರಕ್ಷಣೆ. 12 ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ನೇರಳಾತೀತ 13,14 ರಲ್ಲಿ ಲಿಥೋಗ್ರಫಿಗಾಗಿ ಚಲನಚಿತ್ರಗಳು, ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಚಾನಲ್ಗಳನ್ನು ನಡೆಸುವುದು 15,16. ಈ ಎಲ್ಲಾ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ, ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೇಲ್ <100 nm ನಲ್ಲಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲ್ಪಡುವ ದಪ್ಪವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ (NGFs) ದೊಡ್ಡ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಸಾಗಿಸಿದರೆ ಅದು ಗಮನಾರ್ಹ ಪ್ರಯೋಜನವಾಗಿದೆ.
ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಚಲನಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ವಿವಿಧ ವಿಧಾನಗಳಿಂದ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫ್ಲೇಕ್ಸ್ 10,11,17 ಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಎಂಬೆಡಿಂಗ್ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಣೆಯ ನಂತರ ಎಕ್ಸ್‌ಫೋಲಿಯೇಶನ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ದಪ್ಪದ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಾಗಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಸಂಸ್ಕರಿಸಬೇಕು ಮತ್ತು ದಟ್ಟವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಹಲವು ದಿನಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಗ್ರಾಫಿಟೆಬಲ್ ಘನ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭಿಸುವುದು ಮತ್ತೊಂದು ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಉದ್ಯಮದಲ್ಲಿ, ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಬೊನೈಸ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ (1000-1500 °C ನಲ್ಲಿ) ಮತ್ತು ನಂತರ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟೈಸ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ (2800-3200 °C ನಲ್ಲಿ) ಉತ್ತಮ-ರಚನೆಯ ಲೇಯರ್ಡ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲು. ಈ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಗುಣಮಟ್ಟವು ಅಧಿಕವಾಗಿದ್ದರೂ, ಶಕ್ತಿಯ ಬಳಕೆ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ 1,18,19 ಮತ್ತು ಕನಿಷ್ಠ ದಪ್ಪವು ಕೆಲವು ಮೈಕ್ರಾನ್‌ಗಳಿಗೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ.
ವೇಗವರ್ಧಕ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆ (CVD) ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾಥಿನ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು (<10 nm) ಹೆಚ್ಚಿನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಗುಣಮಟ್ಟ ಮತ್ತು ಸಮಂಜಸವಾದ ವೆಚ್ಚದೊಂದಿಗೆ 21,22,23,24,25,26,27 ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಒಂದು ಪ್ರಸಿದ್ಧ ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಅಲ್ಟ್ರಾಥಿನ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಬೆಳವಣಿಗೆಯೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ 28, ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರದೇಶದ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು/ಅಥವಾ CVD ಅನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು NGF ನ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಅನ್ನು ಇನ್ನೂ ಕಡಿಮೆ ಪರಿಶೋಧಿಸಲಾಗಿದೆ11,13,29,30,31,32,33.
CVD-ಬೆಳೆದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ತೆಳುವಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ವರ್ಗಾವಣೆಗಳು ಎರಡು ಮುಖ್ಯ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ35: (1) ನಾನ್-ಎಚ್ ವರ್ಗಾವಣೆ36,37 ಮತ್ತು (2) ಎಚ್ಚಣೆ ಆಧಾರಿತ ಆರ್ದ್ರ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ (ತಲಾಧಾರ ಬೆಂಬಲಿತ)14,34,38. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಿಧಾನವು ಕೆಲವು ಅನುಕೂಲಗಳು ಮತ್ತು ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಬೇರೆಡೆ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಉದ್ದೇಶಿತ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಅನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಬೇಕು35,39. ವೇಗವರ್ಧಕ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಬೆಳೆದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಿಗೆ, ಆರ್ದ್ರ ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ವರ್ಗಾವಣೆ (ಇದರಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಮೀಥೈಲ್ ಮೆಥಾಕ್ರಿಲೇಟ್ (PMMA) ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಬೆಂಬಲ ಪದರವಾಗಿದೆ) ಮೊದಲ ಆಯ್ಕೆಯಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ13,30,34,38,40,41,42. ನೀವು ಮತ್ತು ಇತರರು. NGF ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಯಾವುದೇ ಪಾಲಿಮರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿಲ್ಲ ಎಂದು ಉಲ್ಲೇಖಿಸಲಾಗಿದೆ (ಮಾದರಿ ಗಾತ್ರ ಸರಿಸುಮಾರು 4 cm2)25,43, ಆದರೆ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮಾದರಿ ಸ್ಥಿರತೆ ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ನಿರ್ವಹಣೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಯಾವುದೇ ವಿವರಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ; ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಆರ್ದ್ರ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ತ್ಯಾಗದ ಪಾಲಿಮರ್ ಪದರದ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಮತ್ತು ನಂತರದ ತೆಗೆದುಹಾಕುವಿಕೆ ಸೇರಿದಂತೆ ಹಲವಾರು ಹಂತಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ30,38,40,41,42. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಅನಾನುಕೂಲಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ: ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪಾಲಿಮರ್ ಅವಶೇಷಗಳು ಬೆಳೆದ ಫಿಲ್ಮ್ 38 ನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯು ಉಳಿದ ಪಾಲಿಮರ್ ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಬಹುದು, ಆದರೆ ಈ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಹಂತಗಳು ಚಲನಚಿತ್ರ ನಿರ್ಮಾಣದ ವೆಚ್ಚ ಮತ್ತು ಸಮಯವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತವೆ38,40. CVD ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರವು ವೇಗವರ್ಧಕ ಫಾಯಿಲ್ನ ಮುಂಭಾಗದ ಭಾಗದಲ್ಲಿ (ಉಗಿ ಹರಿವನ್ನು ಎದುರಿಸುತ್ತಿರುವ ಬದಿಯಲ್ಲಿ) ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ಅದರ ಹಿಂಭಾಗದಲ್ಲಿಯೂ ಠೇವಣಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎರಡನೆಯದನ್ನು ತ್ಯಾಜ್ಯ ಉತ್ಪನ್ನವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮೃದುವಾದ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ 38,41 ಮೂಲಕ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಬಹುದು. ಈ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಮರುಬಳಕೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಇಳುವರಿಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಇದು ಮುಖದ ಕಾರ್ಬನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಗುಣಮಟ್ಟದ್ದಾಗಿದ್ದರೂ ಸಹ.
CVD ಯಿಂದ ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಗುಣಮಟ್ಟದೊಂದಿಗೆ NGF ನ ವೇಫರ್-ಸ್ಕೇಲ್ ಬೈಫೇಶಿಯಲ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ತಯಾರಿಕೆಯನ್ನು ನಾವು ಇಲ್ಲಿ ವರದಿ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ. ಫಾಯಿಲ್ನ ಮುಂಭಾಗ ಮತ್ತು ಹಿಂಭಾಗದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಒರಟುತನವು NGF ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ರಚನೆಯ ಮೇಲೆ ಹೇಗೆ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಲಾಗಿದೆ. ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್‌ನ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಿಂದ ಮಲ್ಟಿಫಂಕ್ಷನಲ್ ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ NGF ನ ವೆಚ್ಚ-ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮತ್ತು ಪರಿಸರ ಸ್ನೇಹಿ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ನಾವು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಮುಂಭಾಗ ಮತ್ತು ಹಿಂಭಾಗದ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಹೇಗೆ ಸೂಕ್ತವೆಂದು ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ.
ಕೆಳಗಿನ ವಿಭಾಗಗಳು ಜೋಡಿಸಲಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ವಿಭಿನ್ನ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ ದಪ್ಪಗಳನ್ನು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತವೆ: (i) ಏಕ ಪದರ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ (SLG, 1 ಲೇಯರ್), (ii) ಕೆಲವು ಲೇಯರ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ (FLG, <10 ಲೇಯರ್‌ಗಳು), (iii) ಬಹುಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ( MLG, 10-30 ಲೇಯರ್‌ಗಳು) ಮತ್ತು (iv) NGF (~300 ಲೇಯರ್‌ಗಳು). ಎರಡನೆಯದು ಪ್ರದೇಶದ ಶೇಕಡಾವಾರು (100 µm2 ಗೆ ಸರಿಸುಮಾರು 97% ವಿಸ್ತೀರ್ಣ) 30 ಎಂದು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಿದ ಅತ್ಯಂತ ಸಾಮಾನ್ಯ ದಪ್ಪವಾಗಿದೆ. ಹಾಗಾಗಿಯೇ ಇಡೀ ಚಿತ್ರಕ್ಕೆ ಸರಳವಾಗಿ ಎನ್ ಜಿಎಫ್ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ.
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ಪಾಲಿಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್‌ಗಳು ಅವುಗಳ ತಯಾರಿಕೆ ಮತ್ತು ನಂತರದ ಸಂಸ್ಕರಣೆಯ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ವಿಭಿನ್ನ ವಿನ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. NGF30 ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲು ನಾವು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ವರದಿ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಅನೆಲಿಂಗ್ ಸಮಯ ಮತ್ತು ಚೇಂಬರ್ ಒತ್ತಡದಂತಹ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಿಯತಾಂಕಗಳು ಏಕರೂಪದ ದಪ್ಪದ NGF ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯುವಲ್ಲಿ ನಿರ್ಣಾಯಕ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಾವು ತೋರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇಲ್ಲಿ, ನಾವು ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ (Fig. 1a) ನ ನಯಗೊಳಿಸಿದ ಮುಂಭಾಗ (FS) ಮತ್ತು ಪಾಲಿಶ್ ಮಾಡದ ಹಿಂಭಾಗದ (BS) ಮೇಲ್ಮೈಗಳಲ್ಲಿ NGF ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ಮೂರು ವಿಧದ FS ಮತ್ತು BS ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು, ಕೋಷ್ಟಕ 1 ರಲ್ಲಿ ಪಟ್ಟಿಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ದೃಷ್ಟಿ ತಪಾಸಣೆಯ ನಂತರ, ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ (NiAG) ನ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ NGF ನ ಏಕರೂಪದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಲೋಹೀಯ ಬೆಳ್ಳಿಯಿಂದ ಬೃಹತ್ Ni ತಲಾಧಾರದ ಬಣ್ಣ ಬದಲಾವಣೆಯಿಂದ ಕಾಣಬಹುದು. ಬೂದು ಒಂದು ಮ್ಯಾಟ್ ಬೂದು ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ (Fig. 1a); ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಅಳತೆಗಳನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ (Fig. 1b, c). FS-NGF ನ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ ಅನ್ನು ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ 1b ನಲ್ಲಿ ಕೆಂಪು, ನೀಲಿ ಮತ್ತು ಕಿತ್ತಳೆ ಬಾಣಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಚಿತ್ರ 1c ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ G (1683 cm−1) ಮತ್ತು 2D (2696 cm−1) ನ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ರಾಮನ್ ಶಿಖರಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಫಟಿಕದಂತಹ NGF ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತವೆ (Fig. 1c, ಟೇಬಲ್ SI1). ಚಿತ್ರದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ, ತೀವ್ರತೆಯ ಅನುಪಾತ (I2D/IG) ~0.3 ರೊಂದಿಗಿನ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದ ಪ್ರಾಬಲ್ಯವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು, ಆದರೆ I2D/IG = 0.8 ರೊಂದಿಗಿನ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾವನ್ನು ವಿರಳವಾಗಿ ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು. ಸಂಪೂರ್ಣ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ದೋಷಯುಕ್ತ ಶಿಖರಗಳ (D = 1350 cm-1) ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯು NGF ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಉತ್ತಮ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದೇ ರೀತಿಯ ರಾಮನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು BS-NGF ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ SI1 a ಮತ್ತು b, ಟೇಬಲ್ SI1).
NiAG FS- ಮತ್ತು BS-NGF ನ ಹೋಲಿಕೆ: (a) ವೇಫರ್ ಸ್ಕೇಲ್ (55 cm2) ನಲ್ಲಿ NGF ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುವ ವಿಶಿಷ್ಟ NGF (NiAG) ಮಾದರಿಯ ಛಾಯಾಚಿತ್ರ ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ BS- ಮತ್ತು FS-Ni ಫಾಯಿಲ್ ಮಾದರಿಗಳು, (b) FS-NGF ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್‌ನಿಂದ ಪಡೆದ ಚಿತ್ರಗಳು/ Ni, (c) ಪ್ಯಾನೆಲ್ b ನಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಥಾನಗಳಲ್ಲಿ ರೆಕಾರ್ಡ್ ಮಾಡಲಾದ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ, (d, f) FS-NGF/Ni ನಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ವರ್ಧನೆಗಳಲ್ಲಿ SEM ಚಿತ್ರಗಳು, (e, g) ವಿಭಿನ್ನ ವರ್ಧನೆಗಳಲ್ಲಿ SEM ಚಿತ್ರಗಳು BS -NGF/Ni ಅನ್ನು ಹೊಂದಿಸುತ್ತದೆ. ನೀಲಿ ಬಾಣವು FLG ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, ಕಿತ್ತಳೆ ಬಾಣವು MLG ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (FLG ಪ್ರದೇಶದ ಹತ್ತಿರ), ಕೆಂಪು ಬಾಣವು NGF ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಜೆಂಟಾ ಬಾಣವು ಪಟ್ಟು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ಬೆಳವಣಿಗೆಯು ಆರಂಭಿಕ ತಲಾಧಾರ, ಸ್ಫಟಿಕದ ಗಾತ್ರ, ದೃಷ್ಟಿಕೋನ ಮತ್ತು ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿಗಳ ದಪ್ಪವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುವುದರಿಂದ, ದೊಡ್ಡ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ NGF ದಪ್ಪದ ಸಮಂಜಸವಾದ ನಿಯಂತ್ರಣವನ್ನು ಸಾಧಿಸುವುದು ಒಂದು ಸವಾಲಾಗಿ ಉಳಿದಿದೆ20,34,44. ಈ ಅಧ್ಯಯನವು ನಾವು ಹಿಂದೆ ಪ್ರಕಟಿಸಿದ ವಿಷಯವನ್ನು ಬಳಸಿದೆ30. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು 100 µm230 ಗೆ 0.1 ರಿಂದ 3% ರಷ್ಟು ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಳಗಿನ ವಿಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ, ನಾವು ಎರಡೂ ರೀತಿಯ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸುತ್ತೇವೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ವರ್ಧನೆ SEM ಚಿತ್ರಗಳು ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಕಾಂಟ್ರಾಸ್ಟ್ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ (Fig. 1f,g), ಇದು FLG ಮತ್ತು MLG ಪ್ರದೇಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ30,45. ಇದು ರಾಮನ್ ಸ್ಕ್ಯಾಟರಿಂಗ್ (Fig. 1c) ಮತ್ತು TEM ಫಲಿತಾಂಶಗಳಿಂದ ದೃಢೀಕರಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ("FS-NGF: ರಚನೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು" ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ನಂತರ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ). FS- ಮತ್ತು BS-NGF/Ni ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಲಾದ FLG ಮತ್ತು MLG ಪ್ರದೇಶಗಳು (ಮುಂಭಾಗ ಮತ್ತು ಹಿಂಭಾಗದ NGF ಅನ್ನು Ni ನಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ) ಪೂರ್ವ-ಅನೆಲಿಂಗ್22,30,45 ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಂಡ ದೊಡ್ಡ Ni(111) ಧಾನ್ಯಗಳ ಮೇಲೆ ಬೆಳೆದಿರಬಹುದು. ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಮಡಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ (ಅಂಜೂರ 1 ಬಿ, ನೇರಳೆ ಬಾಣಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ). ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮತ್ತು ನಿಕಲ್ ತಲಾಧಾರದ ನಡುವಿನ ಉಷ್ಣ ವಿಸ್ತರಣೆಯ ಗುಣಾಂಕದಲ್ಲಿನ ದೊಡ್ಡ ವ್ಯತ್ಯಾಸದಿಂದಾಗಿ ಈ ಮಡಿಕೆಗಳು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ CVD-ಬೆಳೆದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ30,38.
FS-NGF ಮಾದರಿಯು BS-NGF ಮಾದರಿ (ಚಿತ್ರ SI1) (ಚಿತ್ರ SI2) ಗಿಂತ ಚಪ್ಪಟೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು AFM ಚಿತ್ರವು ದೃಢಪಡಿಸಿದೆ. FS-NGF/Ni (Fig. SI2c) ಮತ್ತು BS-NGF/Ni (Fig. SI2d) ನ ರೂಟ್ ಮೀನ್ ಸ್ಕ್ವೇರ್ (RMS) ಒರಟುತನದ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 82 ಮತ್ತು 200 nm ಆಗಿರುತ್ತವೆ (20 × ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ 20 μm2). ಸ್ವೀಕರಿಸಿದ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ SI3) ನಿಕಲ್ (NiAR) ಫಾಯಿಲ್ನ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒರಟುತನವನ್ನು ಅರ್ಥೈಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. FS ಮತ್ತು BS-NiAR ನ SEM ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು SI3a-d ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಇದು ವಿಭಿನ್ನ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ: ನಯಗೊಳಿಸಿದ FS-Ni ಫಾಯಿಲ್ ನ್ಯಾನೊ- ಮತ್ತು ಮೈಕ್ರಾನ್-ಗಾತ್ರದ ಗೋಲಾಕಾರದ ಕಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಆದರೆ ಪಾಲಿಶ್ ಮಾಡದ BS-Ni ಫಾಯಿಲ್ ಉತ್ಪಾದನಾ ಏಣಿಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಹೊಂದಿರುವ ಕಣಗಳಾಗಿ. ಮತ್ತು ಅವನತಿ. ಅನೆಲ್ಡ್ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ (NiA) ನ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ SI3e-h ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳಲ್ಲಿ, ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ನ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್ ಗಾತ್ರದ ನಿಕಲ್ ಕಣಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಬಹುದು (Fig. SI3e-h). ಹಿಂದೆ ವರದಿ ಮಾಡಿದಂತೆ ದೊಡ್ಡ ಧಾನ್ಯಗಳು Ni(111) ಮೇಲ್ಮೈ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು30,46. FS-NiA ಮತ್ತು BS-NiA ನಡುವಿನ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿವೆ. BS-NGF/Ni ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒರಟುತನವು BS-NiAR ನ ಪಾಲಿಶ್ ಮಾಡದ ಮೇಲ್ಮೈಯ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಅದರ ಮೇಲ್ಮೈಯು ಅನೆಲಿಂಗ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರವೂ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಒರಟಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ SI3). ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಮೊದಲು ಈ ರೀತಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಗುಣಲಕ್ಷಣವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳ ಒರಟುತನವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮೂಲ ತಲಾಧಾರವು ಕೆಲವು ಧಾನ್ಯ ಮರುಸಂಘಟನೆಗೆ ಒಳಗಾಯಿತು, ಇದು ಧಾನ್ಯದ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿತು ಮತ್ತು ಅನೆಲ್ಡ್ ಫಾಯಿಲ್ ಮತ್ತು ಕ್ಯಾಟಲಿಸ್ಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ 22 ಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನವನ್ನು ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಿತು ಎಂದು ಗಮನಿಸಬೇಕು.
ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನ, ಅನೆಲಿಂಗ್ ಸಮಯ (ಧಾನ್ಯದ ಗಾತ್ರ) 30,47 ಮತ್ತು ಬಿಡುಗಡೆ ನಿಯಂತ್ರಣ 43 ಅನ್ನು ಫೈನ್-ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ NGF ದಪ್ಪದ ಏಕರೂಪತೆಯನ್ನು µm2 ಮತ್ತು/ಅಥವಾ nm2 ಸ್ಕೇಲ್‌ಗೆ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ (ಅಂದರೆ, ಕೆಲವು ನ್ಯಾನೊಮೀಟರ್‌ಗಳ ದಪ್ಪ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು). ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನವನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು, ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟಿಕ್ ಪಾಲಿಶ್ ಮಾಡುವಿಕೆಯಂತಹ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು48. ಪೂರ್ವ-ಸಂಸ್ಕರಿಸಿದ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ ಅನ್ನು ನಂತರ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (< 900 °C) 46 ಮತ್ತು ಸಮಯ (< 5 ನಿಮಿಷ) ದೊಡ್ಡ Ni(111) ಧಾನ್ಯಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು (ಇದು FLG ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಪ್ರಯೋಜನಕಾರಿಯಾಗಿದೆ) ಅನೆಲ್ ಮಾಡಬಹುದು.
SLG ಮತ್ತು FLG ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಮ್ಲಗಳು ಮತ್ತು ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡವನ್ನು ತಡೆದುಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಆರ್ದ್ರ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಬೆಂಬಲ ಪದರಗಳ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ22,34,38. ಪಾಲಿಮರ್-ಬೆಂಬಲಿತ ಏಕ-ಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ 38 ನ ಆರ್ದ್ರ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿ, ಚಿತ್ರ 2a ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಬೆಳೆದ NGF ನ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳನ್ನು ಪಾಲಿಮರ್ ಬೆಂಬಲವಿಲ್ಲದೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ (ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ ಚಿತ್ರ SI4a ನೋಡಿ). ಕೊಟ್ಟಿರುವ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ NGF ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಆಧಾರವಾಗಿರುವ Ni30.49 ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ಆರ್ದ್ರ ಎಚ್ಚಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುತ್ತದೆ. ಬೆಳೆದ NGF/Ni/NGF ಮಾದರಿಗಳನ್ನು 600 mL ಡೀಯೋನೈಸ್ಡ್ (DI) ನೀರಿನಿಂದ ದುರ್ಬಲಗೊಳಿಸಿದ 70% HNO3 ನ 15 mL ನಲ್ಲಿ ರಾತ್ರಿಯಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಯಿತು. Ni ಫಾಯಿಲ್ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಕರಗಿದ ನಂತರ, FS-NGF ಫ್ಲಾಟ್ ಆಗಿ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು NGF/Ni/NGF ಮಾದರಿಯಂತೆ ದ್ರವದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ತೇಲುತ್ತದೆ, ಆದರೆ BS-NGF ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿರುತ್ತದೆ (Fig. 2a,b). ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ NGF ಅನ್ನು ನಂತರ ತಾಜಾ ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಒಂದು ಬೀಕರ್‌ನಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಬೀಕರ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾದ NGF ಅನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತೊಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಕಾನ್ಕೇವ್ ಗಾಜಿನ ಭಕ್ಷ್ಯದ ಮೂಲಕ ನಾಲ್ಕರಿಂದ ಆರು ಬಾರಿ ಪುನರಾವರ್ತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂತಿಮವಾಗಿ, FS-NGF ಮತ್ತು BS-NGF ಅನ್ನು ಬಯಸಿದ ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಯಿತು (Fig. 2c).
ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ನಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ NGF ಗಾಗಿ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ ಆರ್ದ್ರ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ: (a) ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹರಿವಿನ ರೇಖಾಚಿತ್ರ (ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ ಚಿತ್ರ SI4 ನೋಡಿ), (b) Ni ಎಚ್ಚಣೆ (2 ಮಾದರಿಗಳು), (2 ಮಾದರಿಗಳು), (c) ಉದಾಹರಣೆ FS - ಮತ್ತು BS-NGF ಅನ್ನು SiO2/Si ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುವುದು, (d) FS-NGF ಅಪಾರದರ್ಶಕ ಪಾಲಿಮರ್ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾವಣೆ, (e) BS-NGF ಅನ್ನು ಪ್ಯಾನೆಲ್ d ಯಂತೆಯೇ ಅದೇ ಮಾದರಿಯಿಂದ (ಎರಡು ಭಾಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ), ಚಿನ್ನದ ಲೇಪಿತ C ಪೇಪರ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಫಿಯಾನ್ (ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಪಾರದರ್ಶಕ ತಲಾಧಾರ, ಅಂಚುಗಳನ್ನು ಕೆಂಪು ಮೂಲೆಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ).
ಆರ್ದ್ರ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಿರ್ವಹಿಸಲಾದ SLG ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ 20-24 ಗಂಟೆಗಳ ಒಟ್ಟು ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯ ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ 38 . ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾದ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ ವರ್ಗಾವಣೆ ತಂತ್ರದೊಂದಿಗೆ (ಚಿತ್ರ SI4a), ಒಟ್ಟಾರೆ NGF ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯವನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ (ಸುಮಾರು 15 ಗಂಟೆಗಳು). ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಇವುಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತದೆ: (ಹಂತ 1) ಎಚ್ಚಣೆ ಪರಿಹಾರವನ್ನು ತಯಾರಿಸಿ ಮತ್ತು ಅದರಲ್ಲಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಇರಿಸಿ (~ 10 ನಿಮಿಷಗಳು), ನಂತರ ನಿ ಎಚ್ಚಣೆಗಾಗಿ ರಾತ್ರಿಯಿಡೀ ಕಾಯಿರಿ (~ 7200 ನಿಮಿಷಗಳು), (ಹಂತ 2) ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಿಂದ ತೊಳೆಯಿರಿ (ಹಂತ - 3) . ಡೀಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿ ಅಥವಾ ಗುರಿ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಿ (20 ನಿಮಿಷ). NGF ಮತ್ತು ಬೃಹತ್ ಮ್ಯಾಟ್ರಿಕ್ಸ್ ನಡುವೆ ಸಿಕ್ಕಿಬಿದ್ದ ನೀರನ್ನು ಕ್ಯಾಪಿಲ್ಲರಿ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ (ಬ್ಲಾಟಿಂಗ್ ಪೇಪರ್ ಬಳಸಿ) 38, ನಂತರ ಉಳಿದ ನೀರಿನ ಹನಿಗಳನ್ನು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಒಣಗಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ (ಅಂದಾಜು 30 ನಿಮಿಷ), ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಮಾದರಿಯನ್ನು 10 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಒಣಗಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ 50-90 °C (60 ನಿಮಿಷ) 38 ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಾತ ಒಲೆಯಲ್ಲಿ (10-1 mbar) ನಿಮಿಷ.
ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಸಾಕಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (≥ 200 °C)50,51,52 ನೀರು ಮತ್ತು ಗಾಳಿಯ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತಡೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ನಾವು ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, SEM, ಮತ್ತು XRD ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಕೊಠಡಿ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಡೀಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಕೆಲವು ದಿನಗಳಿಂದ ಒಂದು ವರ್ಷದವರೆಗೆ ಮುಚ್ಚಿದ ಬಾಟಲಿಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ ನಂತರ ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಚಿತ್ರ SI4). ಯಾವುದೇ ಗಮನಾರ್ಹವಾದ ಅವನತಿ ಇಲ್ಲ. ಚಿತ್ರ 2c ಡಿಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ನಿಂತಿರುವ FS-NGF ಮತ್ತು BS-NGF ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 2c ಯ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ನಾವು ಅವುಗಳನ್ನು SiO2 (300 nm)/Si ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ ಸೆರೆಹಿಡಿದಿದ್ದೇವೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಚಿತ್ರ 2d,e ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ನಿರಂತರ NGF ಅನ್ನು ಪಾಲಿಮರ್‌ಗಳು (Nexolve ಮತ್ತು Nafion ನಿಂದ Thermabright polyamide) ಮತ್ತು ಚಿನ್ನದ ಲೇಪಿತ ಕಾರ್ಬನ್ ಪೇಪರ್‌ನಂತಹ ವಿವಿಧ ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಬಹುದು. ತೇಲುವ FS-NGF ಅನ್ನು ಸುಲಭವಾಗಿ ಗುರಿಯ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಲಾಗಿದೆ (Fig. 2c, d). ಆದಾಗ್ಯೂ, 3 cm2 ಗಿಂತ ದೊಡ್ಡದಾದ BS-NGF ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿಸಿದಾಗ ನಿರ್ವಹಿಸುವುದು ಕಷ್ಟಕರವಾಗಿತ್ತು. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಅವರು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಉರುಳಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದಾಗ, ಅಸಡ್ಡೆ ನಿರ್ವಹಣೆಯಿಂದಾಗಿ ಅವರು ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಎರಡು ಅಥವಾ ಮೂರು ಭಾಗಗಳಾಗಿ ಒಡೆಯುತ್ತಾರೆ (Fig. 2e). ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ, ನಾವು ಕ್ರಮವಾಗಿ 6 ​​ಮತ್ತು 3 cm2 ವಿಸ್ತೀರ್ಣದವರೆಗಿನ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ PS- ಮತ್ತು BS-NGF (6 cm2 ನಲ್ಲಿ NGF/Ni/NGF ಬೆಳವಣಿಗೆ ಇಲ್ಲದೆ ನಿರಂತರ ತಡೆರಹಿತ ವರ್ಗಾವಣೆ) ನ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಉಳಿದಿರುವ ಯಾವುದೇ ದೊಡ್ಡ ಅಥವಾ ಸಣ್ಣ ತುಂಡುಗಳನ್ನು ಅಪೇಕ್ಷಿತ ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ (~1 mm2, ಚಿತ್ರ SI4b, "FS-NGF: ರಚನೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು (ಚರ್ಚಿತ) ನಲ್ಲಿರುವಂತೆ ತಾಮ್ರದ ಗ್ರಿಡ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ ಮಾದರಿಯನ್ನು ನೋಡಿ) ಎಚ್ಚಣೆ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಡೀಯೋನೈಸ್ಡ್ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಕಾಣಬಹುದು "ರಚನೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು" ಅಡಿಯಲ್ಲಿ) ಅಥವಾ ಭವಿಷ್ಯದ ಬಳಕೆಗಾಗಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿ (ಚಿತ್ರ SI4). ಈ ಮಾನದಂಡದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ, 98-99% ವರೆಗಿನ ಇಳುವರಿಯಲ್ಲಿ (ವರ್ಗಾವಣೆಗಾಗಿ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ನಂತರ) NGF ಅನ್ನು ಮರುಪಡೆಯಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ಅಂದಾಜು ಮಾಡುತ್ತೇವೆ.
ಪಾಲಿಮರ್ ಇಲ್ಲದೆ ವರ್ಗಾವಣೆ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ವಿವರವಾಗಿ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (OM) ಮತ್ತು SEM ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು (Fig. SI5 ಮತ್ತು Fig. 3) ಬಳಸಿಕೊಂಡು FS- ಮತ್ತು BS-NGF/SiO2/Si (Fig. 2c) ನಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಈ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವಿಲ್ಲದೆಯೇ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದೆ. ಬಿರುಕುಗಳು, ರಂಧ್ರಗಳು ಅಥವಾ ಸುತ್ತಿಕೊಳ್ಳದ ಪ್ರದೇಶಗಳಂತಹ ಗೋಚರಿಸುವ ರಚನಾತ್ಮಕ ಹಾನಿ. ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ NGF (Fig. 3b, d, ನೇರಳೆ ಬಾಣಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ) ಮೇಲೆ ಮಡಿಕೆಗಳು ವರ್ಗಾವಣೆಯ ನಂತರ ಹಾಗೇ ಉಳಿದಿವೆ. FS- ಮತ್ತು BS-NGFಗಳೆರಡೂ FLG ಪ್ರದೇಶಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ (ಚಿತ್ರ 3 ರಲ್ಲಿ ನೀಲಿ ಬಾಣಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾದ ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಪ್ರದೇಶಗಳು). ಆಶ್ಚರ್ಯಕರವಾಗಿ, ಅಲ್ಟ್ರಾಥಿನ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಪಾಲಿಮರ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕಂಡುಬರುವ ಕೆಲವು ಹಾನಿಗೊಳಗಾದ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, NGF ಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸುವ ಹಲವಾರು ಮೈಕ್ರಾನ್ ಗಾತ್ರದ FLG ಮತ್ತು MLG ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು (ಚಿತ್ರ 3d ನಲ್ಲಿ ನೀಲಿ ಬಾಣಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ) ಬಿರುಕುಗಳು ಅಥವಾ ವಿರಾಮಗಳಿಲ್ಲದೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ 3d) . 3) . ನಂತರ ಚರ್ಚಿಸಿದಂತೆ ("FS-NGF: ರಚನೆ ಮತ್ತು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು") ಲೇಸ್-ಕಾರ್ಬನ್ ತಾಮ್ರದ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ NGF ನ TEM ಮತ್ತು SEM ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸಮಗ್ರತೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ದೃಢೀಕರಿಸಲಾಯಿತು. ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ BS-NGF/SiO2/Si ಚಿತ್ರ SI6a ಮತ್ತು b (20 × 20 μm2) ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಕ್ರಮವಾಗಿ 140 nm ಮತ್ತು 17 nm ನ rms ಮೌಲ್ಯಗಳೊಂದಿಗೆ FS-NGF/SiO2/Si ಗಿಂತ ಒರಟಾಗಿರುತ್ತದೆ. SiO2/Si ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್‌ಗೆ (RMS <2 nm) ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ NGF ನ RMS ಮೌಲ್ಯವು Ni (ಚಿತ್ರ SI2) ನಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ NGF ಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ (ಸುಮಾರು 3 ಬಾರಿ), ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಒರಟುತನವು Ni ಮೇಲ್ಮೈಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗಬಹುದು ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, FS- ಮತ್ತು BS-NGF/SiO2/Si ಮಾದರಿಗಳ ಅಂಚುಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾದ AFM ಚಿತ್ರಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 100 ಮತ್ತು 80 nm ನ NGF ದಪ್ಪವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ (Fig. SI7). BS-NGF ನ ಸಣ್ಣ ದಪ್ಪವು ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಅನಿಲಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳದ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿರಬಹುದು.
SiO2/Si ವೇಫರ್‌ನಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಮರ್ ಇಲ್ಲದೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ NGF (NiAG) (ಚಿತ್ರ 2c ನೋಡಿ): (a,b) ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ FS-NGF ನ SEM ಚಿತ್ರಗಳು: ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವರ್ಧನೆ (ಪ್ಯಾನೆಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಿತ್ತಳೆ ಚೌಕಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ). ವಿಶಿಷ್ಟ ಪ್ರದೇಶಗಳು) - ಎ). (c,d) ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ BS-NGF ನ SEM ಚಿತ್ರಗಳು: ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವರ್ಧನೆ (ಪ್ಯಾನಲ್ c ನಲ್ಲಿ ಕಿತ್ತಳೆ ಚೌಕದಿಂದ ತೋರಿಸಿರುವ ವಿಶಿಷ್ಟ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ). (ಇ, ಎಫ್) ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ FS- ಮತ್ತು BS-NGFಗಳ AFM ಚಿತ್ರಗಳು. ನೀಲಿ ಬಾಣವು FLG ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ - ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಕಾಂಟ್ರಾಸ್ಟ್, ಸಯಾನ್ ಬಾಣ - ಕಪ್ಪು MLG ಕಾಂಟ್ರಾಸ್ಟ್, ಕೆಂಪು ಬಾಣ - ಕಪ್ಪು ಕಾಂಟ್ರಾಸ್ಟ್ NGF ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, ಮೆಜೆಂಟಾ ಬಾಣವು ಪಟ್ಟು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.
ಬೆಳೆದ ಮತ್ತು ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ FS- ಮತ್ತು BS-NGF ಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XPS) ಮೂಲಕ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 4). ಬೆಳೆದ FS- ಮತ್ತು BS-NGFs (NiAG) ನ Ni ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ (850 eV) ಅನುಗುಣವಾದ ಅಳತೆಯ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದಲ್ಲಿ (Fig. 4a, b) ದುರ್ಬಲ ಶಿಖರವನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ. ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ FS- ಮತ್ತು BS-NGF/SiO2/Si (Fig. 4c; BS-NGF/SiO2/Si ಗಾಗಿ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ) ನ ಮಾಪನ ಮಾಡಲಾದ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಶಿಖರಗಳಿಲ್ಲ, ವರ್ಗಾವಣೆಯ ನಂತರ ಯಾವುದೇ ಉಳಿದಿರುವ Ni ಮಾಲಿನ್ಯವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ . ಅಂಕಿಅಂಶಗಳು 4d-f FS-NGF/SiO2/Si ನ C 1 s, O 1 s ಮತ್ತು Si 2p ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ C 1 s ನ ಬಂಧಿಸುವ ಶಕ್ತಿಯು 284.4 eV53.54 ಆಗಿದೆ. ಚಿತ್ರ 4d54 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಶಿಖರಗಳ ರೇಖೀಯ ಆಕಾರವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಅಸಮಪಾರ್ಶ್ವವೆಂದು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉನ್ನತ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಕೋರ್-ಲೆವೆಲ್ C 1 s ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ (Fig. 4d) ಸಹ ಶುದ್ಧ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸಿದೆ (ಅಂದರೆ, ಯಾವುದೇ ಪಾಲಿಮರ್ ಅವಶೇಷಗಳಿಲ್ಲ), ಇದು ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿದೆ38. ಹೊಸದಾಗಿ ಬೆಳೆದ ಮಾದರಿಯ (NiAG) C 1 s ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದ ಲೈನ್‌ವಿಡ್ತ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ವರ್ಗಾವಣೆಯ ನಂತರ ಕ್ರಮವಾಗಿ 0.55 ಮತ್ತು 0.62 eV. ಈ ಮೌಲ್ಯಗಳು SLG ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿವೆ (SiO2 ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ SLG ಗಾಗಿ 0.49 eV)38. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಆಧಾರಿತ ಪೈರೋಲಿಟಿಕ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ (~ 0.75 eV) 53,54,55 ಗೆ ಹಿಂದೆ ವರದಿ ಮಾಡಿದ ಲೈನ್‌ವಿಡ್ತ್‌ಗಳಿಗಿಂತ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ದೋಷಯುಕ್ತ ಇಂಗಾಲದ ಸೈಟ್‌ಗಳ ಅನುಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. C 1 s ಮತ್ತು O 1 s ಗ್ರೌಂಡ್ ಲೆವೆಲ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ ಕೂಡ ಭುಜಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಪೀಕ್ ಡಿಕಾನ್ವಲ್ಯೂಷನ್ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುತ್ತದೆ. 291.1 eV ಸುತ್ತ π → π* ಉಪಗ್ರಹ ಶಿಖರವಿದೆ, ಇದನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ ವೀಕ್ಷಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. Si 2p ಮತ್ತು O 1 s ಕೋರ್ ಲೆವೆಲ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾದಲ್ಲಿನ 103 eV ಮತ್ತು 532.5 eV ಸಂಕೇತಗಳು (Fig. 4e, f ನೋಡಿ) ಕ್ರಮವಾಗಿ SiO2 56 ಸಬ್‌ಸ್ಟ್ರೇಟ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿವೆ. XPS ಒಂದು ಮೇಲ್ಮೈ-ಸೂಕ್ಷ್ಮ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ NGF ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ಪತ್ತೆಯಾದ Ni ಮತ್ತು SiO2 ಗೆ ಅನುಗುಣವಾದ ಸಂಕೇತಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ FLG ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿವೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿದೆ. ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ BS-NGF ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ (ತೋರಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ).
NiAG XPS ಫಲಿತಾಂಶಗಳು: (ac) ಕ್ರಮವಾಗಿ ಬೆಳೆದ FS-NGF/Ni, BS-NGF/Ni ಮತ್ತು ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ FS-NGF/SiO2/Si ಯ ವಿವಿಧ ಧಾತುರೂಪದ ಪರಮಾಣು ಸಂಯೋಜನೆಗಳ ಸಮೀಕ್ಷೆ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ. (d-f) FS-NGF/SiO2/Si ಮಾದರಿಯ C 1 s, O 1s ಮತ್ತು Si 2p ನ ಕೋರ್ ಮಟ್ಟಗಳ ಹೈ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾ.
ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ NGF ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಒಟ್ಟಾರೆ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (XRD) ಬಳಸಿ ನಿರ್ಣಯಿಸಲಾಗಿದೆ. ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ FS- ಮತ್ತು BS-NGF/SiO2/Si ನ ವಿಶಿಷ್ಟ XRD ಮಾದರಿಗಳು (Fig. SI8) ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನಂತೆಯೇ 26.6 ° ಮತ್ತು 54.7 ° ನಲ್ಲಿ ವಿವರ್ತನೆಯ ಶಿಖರಗಳ (0 0 0 2) ಮತ್ತು (0 0 0 4) ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. . ಇದು NGF ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು d = 0.335 nm ನ ಇಂಟರ್ಲೇಯರ್ ಅಂತರಕ್ಕೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ, ಇದು ವರ್ಗಾವಣೆ ಹಂತದ ನಂತರ ನಿರ್ವಹಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಪೀಕ್‌ನ (0 0 0 2) ತೀವ್ರತೆಯು ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಪೀಕ್‌ಗಿಂತ ಸರಿಸುಮಾರು 30 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು (0 0 0 4), NGF ಸ್ಫಟಿಕ ಸಮತಲವು ಮಾದರಿ ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗೆ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
SEM, ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ, XPS ಮತ್ತು XRD ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಪ್ರಕಾರ, BS-NGF/Ni ಗುಣಮಟ್ಟವು FS-NGF/Ni ನಂತೆಯೇ ಕಂಡುಬಂದಿದೆ, ಆದಾಗ್ಯೂ ಅದರ rms ಒರಟುತನವು ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು (ಅಂಕಿ SI2, SI5) ಮತ್ತು SI7).
200 nm ದಪ್ಪದವರೆಗೆ ಪಾಲಿಮರ್ ಬೆಂಬಲ ಪದರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ SLG ಗಳು ನೀರಿನ ಮೇಲೆ ತೇಲುತ್ತವೆ. ಈ ಸೆಟಪ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಪಾಲಿಮರ್ ನೆರವಿನ ಆರ್ದ್ರ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ22,38. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ (ಆರ್ದ್ರ ಕೋನ 80-90 °) 57 . ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು FLG ಎರಡರ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಗಳು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ನೀರಿನ ಪಾರ್ಶ್ವ ಚಲನೆಗೆ ಕಡಿಮೆ ಸಂಭಾವ್ಯ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ (~1 kJ/mol) ಸಾಕಷ್ಟು ಸಮತಟ್ಟಾಗಿದೆ ಎಂದು ವರದಿಯಾಗಿದೆ58. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಮೂರು ಪದರಗಳೊಂದಿಗೆ ನೀರಿನ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರದ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಶಕ್ತಿಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಸರಿಸುಮಾರು - 13 ಮತ್ತು - 15 kJ/mol,58, ಗ್ರಾಫೀನ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ NGF (ಸುಮಾರು 300 ಪದರಗಳು) ನೊಂದಿಗೆ ನೀರಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಫ್ರೀಸ್ಟ್ಯಾಂಡಿಂಗ್ NGF ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸಮತಟ್ಟಾಗಿ ಉಳಿಯಲು ಇದು ಒಂದು ಕಾರಣವಾಗಿರಬಹುದು, ಆದರೆ ಫ್ರೀಸ್ಟ್ಯಾಂಡಿಂಗ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ (ಇದು ನೀರಿನಲ್ಲಿ ತೇಲುತ್ತದೆ) ಸುರುಳಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಒಡೆಯುತ್ತದೆ. NGF ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಮುಳುಗಿದಾಗ (ಒರಟು ಮತ್ತು ಸಮತಟ್ಟಾದ NGF ಗೆ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಒಂದೇ ಆಗಿರುತ್ತವೆ), ಅದರ ಅಂಚುಗಳು ಬಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ SI4). ಸಂಪೂರ್ಣ ಮುಳುಗುವಿಕೆಯ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, NGF-ನೀರಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಶಕ್ತಿಯು ಬಹುತೇಕ ದ್ವಿಗುಣಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ (ತೇಲುವ NGF ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ) ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಪರ್ಕ ಕೋನವನ್ನು (ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಸಿಟಿ) ನಿರ್ವಹಿಸಲು NGF ಪದರದ ಅಂಚುಗಳು ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎಂಬೆಡೆಡ್ NGF ಗಳ ಅಂಚುಗಳ ಕರ್ಲಿಂಗ್ ಅನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ತಂತ್ರಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ 59 ನ ತೇವಗೊಳಿಸುವ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮಾರ್ಪಡಿಸಲು ಮಿಶ್ರ ದ್ರಾವಕಗಳನ್ನು ಬಳಸುವುದು ಒಂದು ವಿಧಾನವಾಗಿದೆ.
ಆರ್ದ್ರ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ಮೂಲಕ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ SLG ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಹಿಂದೆ ವರದಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರಗಳ ನಡುವೆ ದುರ್ಬಲ ವ್ಯಾನ್ ಡೆರ್ ವಾಲ್ಸ್ ಪಡೆಗಳು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ ಎಂದು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಒಪ್ಪಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ (ಅದು SiO2/Si38,41,46,60, SiC38, Au42, Si ಪಿಲ್ಲರ್‌ಗಳು22 ಮತ್ತು ಲ್ಯಾಸಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು30, 34 ಅಥವಾ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ತಲಾಧಾರಗಳು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಪಾಲಿಮೈಡ್ 37). ಇಲ್ಲಿ ನಾವು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮೇಲುಗೈ ಸಾಧಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸುತ್ತೇವೆ. ಯಾಂತ್ರಿಕ ನಿರ್ವಹಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ (ನಿರ್ವಾತ ಮತ್ತು/ಅಥವಾ ವಾತಾವರಣದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಶೇಖರಣಾ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ) (ಉದಾ, ಚಿತ್ರ 2, SI7 ಮತ್ತು SI9) ಇಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಲಾದ ಯಾವುದೇ ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ NGF ನ ಯಾವುದೇ ಹಾನಿ ಅಥವಾ ಸಿಪ್ಪೆಸುಲಿಯುವಿಕೆಯನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಲಿಲ್ಲ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, NGF/SiO2/Si ಮಾದರಿಯ (Fig. 4) ಕೋರ್ ಮಟ್ಟದ XPS C 1 s ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್‌ನಲ್ಲಿ ನಾವು SiC ಪೀಕ್ ಅನ್ನು ಗಮನಿಸಲಿಲ್ಲ. NGF ಮತ್ತು ಗುರಿ ತಲಾಧಾರದ ನಡುವೆ ಯಾವುದೇ ರಾಸಾಯನಿಕ ಬಂಧವಿಲ್ಲ ಎಂದು ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ.
ಹಿಂದಿನ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ, "FS- ಮತ್ತು BS-NGF ನ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ ವರ್ಗಾವಣೆ," ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ನ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ NGF ಬೆಳೆಯಬಹುದು ಮತ್ತು ವರ್ಗಾಯಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಈ FS-NGF ಗಳು ಮತ್ತು BS-NGF ಗಳು ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನದ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಆಗಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪ್ರಕಾರಕ್ಕೂ ಹೆಚ್ಚು ಸೂಕ್ತವಾದ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಲು ನಮ್ಮನ್ನು ಪ್ರೇರೇಪಿಸಿತು.
FS-NGF ನ ಪಾರದರ್ಶಕತೆ ಮತ್ತು ಮೃದುವಾದ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, ನಾವು ಅದರ ಸ್ಥಳೀಯ ರಚನೆ, ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ವಿವರವಾಗಿ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ಪಾಲಿಮರ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯಿಲ್ಲದೆ FS-NGF ನ ರಚನೆ ಮತ್ತು ರಚನೆಯು ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (TEM) ಚಿತ್ರಣ ಮತ್ತು ಆಯ್ದ ಪ್ರದೇಶ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ (SAED) ಮಾದರಿ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಅನುಗುಣವಾದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 5 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕಡಿಮೆ ವರ್ಧನೆಯ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ TEM ಚಿತ್ರಣವು ವಿಭಿನ್ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಾಂಟ್ರಾಸ್ಟ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೊಂದಿಗೆ NGF ಮತ್ತು FLG ಪ್ರದೇಶಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿತು, ಅಂದರೆ ಕ್ರಮವಾಗಿ ಗಾಢವಾದ ಮತ್ತು ಪ್ರಕಾಶಮಾನವಾದ ಪ್ರದೇಶಗಳು (Fig. 5a). ಚಲನಚಿತ್ರವು ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ NGF ಮತ್ತು FLG ಯ ವಿವಿಧ ಪ್ರದೇಶಗಳ ನಡುವೆ ಉತ್ತಮ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸಮಗ್ರತೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಉತ್ತಮ ಅತಿಕ್ರಮಣ ಮತ್ತು ಯಾವುದೇ ಹಾನಿ ಅಥವಾ ಹರಿದು ಹೋಗುವುದಿಲ್ಲ, ಇದನ್ನು SEM (ಚಿತ್ರ 3) ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವರ್ಧನೆಯ TEM ಅಧ್ಯಯನಗಳು (ಚಿತ್ರ 5c-e) ದೃಢೀಕರಿಸಿದೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರ 5d ಸೇತುವೆಯ ರಚನೆಯನ್ನು ಅದರ ದೊಡ್ಡ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 5d ನಲ್ಲಿ ಕಪ್ಪು ಚುಕ್ಕೆಗಳ ಬಾಣದಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾದ ಸ್ಥಾನ), ಇದು ತ್ರಿಕೋನ ಆಕಾರದಿಂದ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ಸುಮಾರು 51 ಅಗಲವಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. 0.33 ± 0.01 nm ಅಂತರದ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಂಯೋಜನೆಯು ಕಿರಿದಾದ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಹಲವಾರು ಪದರಗಳಿಗೆ ಮತ್ತಷ್ಟು ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 5 d ನಲ್ಲಿನ ಘನ ಕಪ್ಪು ಬಾಣದ ಅಂತ್ಯ).
ಕಾರ್ಬನ್ ಲ್ಯಾಸಿ ಕಾಪರ್ ಗ್ರಿಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ NiAG ಮಾದರಿಯ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ TEM ಚಿತ್ರ: (a, b) NGF ಮತ್ತು FLG ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ ಕಡಿಮೆ ವರ್ಧನೆಯ TEM ಚಿತ್ರಗಳು, (ce) ಪ್ಯಾನೆಲ್-ಎ ಮತ್ತು ಪ್ಯಾನೆಲ್-ಬಿ ಯಲ್ಲಿ ವಿವಿಧ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಹೆಚ್ಚಿನ ವರ್ಧನೆಯ ಚಿತ್ರಗಳು ಒಂದೇ ಬಣ್ಣದ ಬಾಣಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ. ಎ ಮತ್ತು ಸಿ ಪ್ಯಾನೆಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಹಸಿರು ಬಾಣಗಳು ಕಿರಣದ ಜೋಡಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಹಾನಿಯ ವೃತ್ತಾಕಾರದ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. (f-i) ಪ್ಯಾನೆಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ a ನಿಂದ c, ವಿವಿಧ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ SAED ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಕ್ರಮವಾಗಿ ನೀಲಿ, ಸಯಾನ್, ಕಿತ್ತಳೆ ಮತ್ತು ಕೆಂಪು ವಲಯಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 5c ಯಲ್ಲಿನ ರಿಬ್ಬನ್ ರಚನೆಯು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಪ್ಲೇನ್‌ಗಳ ಲಂಬವಾದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (ಕೆಂಪು ಬಾಣದಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ), ಇದು ಚಿತ್ರದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ನ್ಯಾನೊಫೋಲ್ಡ್‌ಗಳ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿರಬಹುದು (ಚಿತ್ರ 5c ನಲ್ಲಿನ ಒಳಸೇರಿಸುವಿಕೆ) ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಹಾರವಿಲ್ಲದ ಬರಿಯ ಒತ್ತಡದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿರಬಹುದು30,61,62 . ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ TEM ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಈ ನ್ಯಾನೊಫೋಲ್ಡ್‌ಗಳು 30 NGF ಪ್ರದೇಶದ ಉಳಿದ ಭಾಗಗಳಿಗಿಂತ ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಫಟಿಕಶಾಸ್ತ್ರದ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ; ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಲ್ಯಾಟಿಸ್‌ನ ತಳದ ಸಮತಲಗಳು ಚಿತ್ರದ ಉಳಿದ ಭಾಗಗಳಂತೆ ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ಬದಲಾಗಿ ಬಹುತೇಕ ಲಂಬವಾಗಿ ಆಧಾರಿತವಾಗಿವೆ (ಚಿತ್ರ 5c ನಲ್ಲಿನ ಒಳಸೇರಿಸುವಿಕೆ). ಅಂತೆಯೇ, FLG ಪ್ರದೇಶವು ಸಾಂದರ್ಭಿಕವಾಗಿ ರೇಖೀಯ ಮತ್ತು ಕಿರಿದಾದ ಬ್ಯಾಂಡ್ ತರಹದ ಮಡಿಕೆಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ (ನೀಲಿ ಬಾಣಗಳಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ), ಇದು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಿತ್ರಗಳು 5b, 5e ನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಮ ವರ್ಧನೆಯಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರ 5e ನಲ್ಲಿನ ಒಳಹರಿವು FLG ಸೆಕ್ಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಎರಡು ಮತ್ತು ಮೂರು-ಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತದೆ (ಇಂಟರ್‌ಪ್ಲಾನಾರ್ ದೂರ 0.33 ± 0.01 nm), ಇದು ನಮ್ಮ ಹಿಂದಿನ ಫಲಿತಾಂಶಗಳೊಂದಿಗೆ ಉತ್ತಮ ಒಪ್ಪಂದದಲ್ಲಿದೆ30. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಲ್ಯಾಸಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ತಾಮ್ರದ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ NGF ನ ರೆಕಾರ್ಡ್ ಮಾಡಿದ SEM ಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ SI9 ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸಲಾದ FLG ಪ್ರದೇಶ (ನೀಲಿ ಬಾಣದಿಂದ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ) ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ SI9f ನಲ್ಲಿ ಮುರಿದ ಪ್ರದೇಶ. ನೀಲಿ ಬಾಣವನ್ನು (ವರ್ಗಾವಣೆ ಮಾಡಿದ NGF ನ ಅಂಚಿನಲ್ಲಿ) ಉದ್ದೇಶಪೂರ್ವಕವಾಗಿ FLG ಪ್ರದೇಶವು ಪಾಲಿಮರ್ ಇಲ್ಲದೆ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವಿರೋಧಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, TEM ಮತ್ತು SEM ಮಾಪನಗಳ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಕಠಿಣ ನಿರ್ವಹಣೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿರ್ವಾತಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಂಡ ನಂತರವೂ ಭಾಗಶಃ ಅಮಾನತುಗೊಂಡ NGF (FLG ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಂತೆ) ಯಾಂತ್ರಿಕ ಸಮಗ್ರತೆಯನ್ನು ಕಾಯ್ದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಎಂದು ಈ ಚಿತ್ರಗಳು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ SI9).
NGF ನ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಚಪ್ಪಟೆತನದಿಂದಾಗಿ (ಚಿತ್ರ 5a ನೋಡಿ), SAED ರಚನೆಯನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲು [0001] ಡೊಮೇನ್ ಅಕ್ಷದ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳನ್ನು ಓರಿಯಂಟ್ ಮಾಡುವುದು ಕಷ್ಟವೇನಲ್ಲ. ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ಸ್ಥಳೀಯ ದಪ್ಪ ಮತ್ತು ಅದರ ಸ್ಥಳವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗಾಗಿ ಹಲವಾರು ಆಸಕ್ತಿಯ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು (12 ಅಂಕಗಳು) ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ. ಚಿತ್ರಗಳು 5a-c ನಲ್ಲಿ, ಈ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ನಾಲ್ಕು ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬಣ್ಣದ ವಲಯಗಳೊಂದಿಗೆ ಗುರುತಿಸಲಾಗಿದೆ (ನೀಲಿ, ಸಯಾನ್, ಕಿತ್ತಳೆ ಮತ್ತು ಕೆಂಪು ಕೋಡೆಡ್). SAED ಮೋಡ್‌ಗಾಗಿ ಚಿತ್ರಗಳು 2 ಮತ್ತು 3. ಅಂಕಿ 5 ಮತ್ತು 5 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ FLG ಪ್ರದೇಶದಿಂದ 5f ಮತ್ತು g ಅನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ. ಕ್ರಮವಾಗಿ ಚಿತ್ರಗಳು 5b ಮತ್ತು c ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ. ಅವು ತಿರುಚಿದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್63 ಅನ್ನು ಹೋಲುವ ಷಡ್ಭುಜೀಯ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಚಿತ್ರ 5f ಮೂರು ಜೋಡಿ (10-10) ಪ್ರತಿಬಿಂಬಗಳ ಕೋನೀಯ ಅಸಾಮರಸ್ಯದಿಂದ ಸಾಕ್ಷಿಯಾಗಿರುವಂತೆ, [0001] ವಲಯದ ಅಕ್ಷದ ಒಂದೇ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದೊಂದಿಗೆ ಮೂರು ಅತಿಕ್ರಮಿಸಲಾದ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಚಿತ್ರ 5g ಎರಡು ಷಡ್ಭುಜಾಕೃತಿಯ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು 20 ಡಿಗ್ರಿಯಿಂದ ತಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ. FLG ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಎರಡು ಅಥವಾ ಮೂರು ಗುಂಪುಗಳ ಷಡ್ಭುಜೀಯ ನಮೂನೆಗಳು ಮೂರು ಸಮತಲದಲ್ಲಿ ಅಥವಾ ಹೊರಗಿನ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು 33 ಪರಸ್ಪರ ಹೋಲಿಸಿದರೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, ಚಿತ್ರ 5h,i ನಲ್ಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಾದರಿಗಳು (ಚಿತ್ರ 5a ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವ NGF ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ) ಒಂದು [0001] ಮಾದರಿಯನ್ನು ಒಟ್ಟಾರೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಿಂದು ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ತೀವ್ರತೆಯೊಂದಿಗೆ ತೋರಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಸ್ತು ದಪ್ಪಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ SAED ಮಾದರಿಗಳು FLG ಗಿಂತ ದಪ್ಪವಾದ ಗ್ರಾಫಿಟಿಕ್ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಮಧ್ಯಂತರ ದೃಷ್ಟಿಕೋನಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಸೂಚ್ಯಂಕ 64 ರಿಂದ ಊಹಿಸಲಾಗಿದೆ. NGF ನ ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಎರಡು ಅಥವಾ ಮೂರು ಸೂಪರ್‌ಪೋಸ್ಡ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ (ಅಥವಾ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್) ಸ್ಫಟಿಕಗಳ ಸಹಬಾಳ್ವೆಯನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದವು. ಎಫ್‌ಎಲ್‌ಜಿ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾಗಿ ಗಮನಿಸಬೇಕಾದ ಅಂಶವೆಂದರೆ, ಸ್ಫಟಿಕಗಳು ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮಟ್ಟದ ಇನ್-ಪ್ಲೇನ್ ಅಥವಾ ಔಟ್-ಪ್ಲೇನ್ ತಪ್ಪುದಾರಿಗೆಳೆಯುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಕಣಗಳು/ಪದರಗಳು 17 °, 22 ° ಮತ್ತು 25 ° ನ ಇನ್-ಪ್ಲೇನ್ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಕೋನಗಳೊಂದಿಗೆ Ni 64 ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ NGF ಗೆ ಹಿಂದೆ ವರದಿಯಾಗಿದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಲಾದ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಕೋನ ಮೌಲ್ಯಗಳು ತಿರುಚಿದ BLG63 ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಾಗಿ ಹಿಂದೆ ಗಮನಿಸಿದ ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಕೋನಗಳೊಂದಿಗೆ (± 1 °) ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
NGF/SiO2/Si ಯ ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು 10×3 mm2 ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ 300 K ನಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಚಲನಶೀಲತೆ ಮತ್ತು ವಾಹಕತೆಯ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ 1.6 × 1020 cm-3, 220 cm2 V-1 C-1 ಮತ್ತು 2000 S-cm-1. ನಮ್ಮ NGF ನ ಚಲನಶೀಲತೆ ಮತ್ತು ವಾಹಕತೆಯ ಮೌಲ್ಯಗಳು ನೈಸರ್ಗಿಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ 2 ಅನ್ನು ಹೋಲುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ವಾಣಿಜ್ಯಿಕವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಿರುವ ಹೆಚ್ಚು ಆಧಾರಿತ ಪೈರೋಲಿಟಿಕ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನದಾಗಿದೆ (3000 °C ನಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ)29. ಗಮನಿಸಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಮೌಲ್ಯಗಳು ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ವರದಿ ಮಾಡಲಾದ (7.25 × 10 cm-3) ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದ ಎರಡು ಕ್ರಮಗಳನ್ನು ಮೈಕ್ರಾನ್-ದಪ್ಪದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ-ತಾಪಮಾನದ (3200 °C) ಪಾಲಿಮೈಡ್ ಹಾಳೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ 20 .
ಸ್ಫಟಿಕ ಶಿಲೆಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ FS-NGF ನಲ್ಲಿ UV-ಗೋಚರ ಪ್ರಸರಣ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ಸಹ ನಾವು ನಿರ್ವಹಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಚಿತ್ರ 6). ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಮ್ 350-800 nm ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ 62% ನಷ್ಟು ಸ್ಥಿರ ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, NGF ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿಗೆ ಅರೆಪಾರದರ್ಶಕವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, "KAUST" ಎಂಬ ಹೆಸರನ್ನು ಚಿತ್ರ 6b ನಲ್ಲಿನ ಮಾದರಿಯ ಡಿಜಿಟಲ್ ಛಾಯಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಕಾಣಬಹುದು. ಎನ್‌ಜಿಎಫ್‌ನ ನ್ಯಾನೊಕ್ರಿಸ್ಟಲಿನ್ ರಚನೆಯು ಎಸ್‌ಎಲ್‌ಜಿಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿದ್ದರೂ, ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಲೇಯರ್‌ಗೆ 2.3% ಪ್ರಸರಣ ನಷ್ಟದ ನಿಯಮವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪದರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಸ್ಥೂಲವಾಗಿ ಅಂದಾಜು ಮಾಡಬಹುದು65. ಈ ಸಂಬಂಧದ ಪ್ರಕಾರ, 38% ಪ್ರಸರಣ ನಷ್ಟದೊಂದಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ 21. ಬೆಳೆದ NGF ಮುಖ್ಯವಾಗಿ 300 ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ, ಅಂದರೆ ಸುಮಾರು 100 nm ದಪ್ಪ (Fig. 1, SI5 ಮತ್ತು SI7). ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಪಾರದರ್ಶಕತೆ FLG ಮತ್ತು MLG ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಅನುರೂಪವಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಭಾವಿಸುತ್ತೇವೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಅವುಗಳು ಚಿತ್ರದಾದ್ಯಂತ ವಿತರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರಗಳು 1, 3, 5 ಮತ್ತು 6c). ಮೇಲಿನ ರಚನಾತ್ಮಕ ಡೇಟಾದ ಜೊತೆಗೆ, ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಪಾರದರ್ಶಕತೆ ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ NGF ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸ್ಫಟಿಕದ ಗುಣಮಟ್ಟವನ್ನು ದೃಢೀಕರಿಸುತ್ತದೆ.
(a) UV-ಗೋಚರ ಪ್ರಸರಣ ಮಾಪನ, (b) ಪ್ರಾತಿನಿಧಿಕ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಸ್ಫಟಿಕ ಶಿಲೆಯ ಮೇಲೆ ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ NGF ವರ್ಗಾವಣೆ. (ಸಿ) ಮಾದರಿಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಬೂದು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಆಕಾರಗಳಾಗಿ ಗುರುತಿಸಲಾದ ಸಮವಾಗಿ ವಿತರಿಸಲಾದ FLG ಮತ್ತು MLG ಪ್ರದೇಶಗಳೊಂದಿಗೆ NGF (ಡಾರ್ಕ್ ಬಾಕ್ಸ್) ನ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ (ಚಿತ್ರ 1 ನೋಡಿ) (100 μm2 ಗೆ ಅಂದಾಜು 0.1-3% ಪ್ರದೇಶ). ರೇಖಾಚಿತ್ರದಲ್ಲಿನ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕ ಆಕಾರಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಗಾತ್ರಗಳು ವಿವರಣಾತ್ಮಕ ಉದ್ದೇಶಗಳಿಗಾಗಿ ಮಾತ್ರ ಮತ್ತು ನೈಜ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ.
CVD ಯಿಂದ ಬೆಳೆದ ಅರೆಪಾರದರ್ಶಕ NGF ಅನ್ನು ಈ ಹಿಂದೆ ಬೇರ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮೇಲ್ಮೈಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತಿತ್ತು15,16. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಪರಿವರ್ತನೆ ದಕ್ಷತೆ (PCE) 1.5% ಆಗಿದೆ. ಈ NGFಗಳು ಸಕ್ರಿಯ ಸಂಯುಕ್ತ ಪದರಗಳು, ಚಾರ್ಜ್ ಸಾರಿಗೆ ಮಾರ್ಗಗಳು ಮತ್ತು ಪಾರದರ್ಶಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಂತಹ ಬಹು ಕಾರ್ಯಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ15,16. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಏಕರೂಪವಾಗಿಲ್ಲ. ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರದ ಶೀಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್ಮಿಟೆನ್ಸ್ ಅನ್ನು ಎಚ್ಚರಿಕೆಯಿಂದ ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತಷ್ಟು ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಅವಶ್ಯಕವಾಗಿದೆ, ಏಕೆಂದರೆ ಈ ಎರಡು ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಸೌರ ಕೋಶದ PCE ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರವನ್ನು ವಹಿಸುತ್ತವೆ15,16. ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿಗೆ 97.7% ಪಾರದರ್ಶಕವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ 200-3000 ಓಮ್‌ಗಳು/ಚ.16 ರ ಹಾಳೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಮೇಲ್ಮೈ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಪದರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವ ಮೂಲಕ (ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ಬಹು ವರ್ಗಾವಣೆ) ಮತ್ತು HNO3 (~30 Ohm/sq.)66 ನೊಂದಿಗೆ ಡೋಪಿಂಗ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಬಹಳ ಸಮಯ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪದರಗಳು ಯಾವಾಗಲೂ ಉತ್ತಮ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ. ನಮ್ಮ ಮುಂಭಾಗದ ಭಾಗ NGF ವಾಹಕತೆ 2000 S/cm, ಫಿಲ್ಮ್ ಶೀಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧ 50 ohm/sq ನಂತಹ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಮತ್ತು 62% ಪಾರದರ್ಶಕತೆ, ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿನ ವಾಹಕ ಚಾನಲ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಕೌಂಟರ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಿಗೆ ಇದು ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯವಾದ ಪರ್ಯಾಯವಾಗಿದೆ15,16.
BS-NGF ನ ರಚನೆ ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ರಸಾಯನಶಾಸ್ತ್ರವು FS-NGF ಅನ್ನು ಹೋಲುತ್ತದೆಯಾದರೂ, ಅದರ ಒರಟುತನವು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿದೆ ("FS- ಮತ್ತು BS-NGF ನ ಬೆಳವಣಿಗೆ"). ಹಿಂದೆ, ನಾವು ಅಲ್ಟ್ರಾ-ಥಿನ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್22 ಅನ್ನು ಗ್ಯಾಸ್ ಸೆನ್ಸರ್ ಆಗಿ ಬಳಸುತ್ತಿದ್ದೆವು. ಆದ್ದರಿಂದ, ನಾವು ಅನಿಲ ಸಂವೇದನಾ ಕಾರ್ಯಗಳಿಗಾಗಿ BS-NGF ಅನ್ನು ಬಳಸುವ ಕಾರ್ಯಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಚಿತ್ರ SI10). ಮೊದಲನೆಯದಾಗಿ, ಬಿಎಸ್-ಎನ್‌ಜಿಎಫ್‌ನ ಎಂಎಂ2-ಗಾತ್ರದ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಇಂಟರ್‌ಡಿಜಿಟೇಟಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಸೆನ್ಸರ್ ಚಿಪ್‌ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ SI10a-c). ಚಿಪ್‌ನ ತಯಾರಿಕೆಯ ವಿವರಗಳನ್ನು ಹಿಂದೆ ವರದಿ ಮಾಡಲಾಗಿತ್ತು; ಇದರ ಸಕ್ರಿಯ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪ್ರದೇಶವು 9 mm267 ಆಗಿದೆ. SEM ಚಿತ್ರಗಳಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ SI10b ಮತ್ತು c), ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಚಿನ್ನದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವು NGF ಮೂಲಕ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಗೋಚರಿಸುತ್ತದೆ. ಮತ್ತೆ, ಎಲ್ಲಾ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ಏಕರೂಪದ ಚಿಪ್ ಕವರೇಜ್ ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ನೋಡಬಹುದು. ವಿವಿಧ ಅನಿಲಗಳ ಅನಿಲ ಸಂವೇದಕ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ (Fig. SI10d) (Fig. SI11) ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ದರಗಳನ್ನು ಅಂಜೂರದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. SI10g SO2 (200 ppm), H2 (2%), CH4 (200 ppm), CO2 (2%), H2S (200 ppm) ಮತ್ತು NH3 (200 ppm ) ಸೇರಿದಂತೆ ಇತರ ಹಸ್ತಕ್ಷೇಪ ಅನಿಲಗಳೊಂದಿಗೆ ಸಾಧ್ಯತೆ. ಒಂದು ಸಂಭವನೀಯ ಕಾರಣವೆಂದರೆ NO2. ಅನಿಲದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಫಿಲಿಕ್ ಸ್ವಭಾವ 22,68. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟಾಗ, ಇದು ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಪ್ರಸ್ತುತ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆಯನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಹಿಂದೆ ಪ್ರಕಟವಾದ ಸಂವೇದಕಗಳೊಂದಿಗೆ BS-NGF ಸಂವೇದಕದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯದ ಡೇಟಾದ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನು ಟೇಬಲ್ SI2 ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಸ್ತುತಪಡಿಸಲಾಗಿದೆ. UV ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ, O3 ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಅಥವಾ ಥರ್ಮಲ್ (50-150 ° C) ಮೂಲಕ ಬಹಿರಂಗಗೊಂಡ ಮಾದರಿಗಳ ಚಿಕಿತ್ಸೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು NGF ಸಂವೇದಕಗಳನ್ನು ಪುನಃ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವು ನಡೆಯುತ್ತಿದೆ, ಆದರ್ಶಪ್ರಾಯವಾಗಿ ಎಂಬೆಡೆಡ್ ಸಿಸ್ಟಮ್‌ಗಳ ಅನುಷ್ಠಾನವನ್ನು ಅನುಸರಿಸುತ್ತದೆ.
CVD ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ, ವೇಗವರ್ಧಕ ತಲಾಧಾರದ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬೆಳವಣಿಗೆ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಬಿಎಸ್-ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಹೊರಹಾಕಲಾಗುತ್ತದೆ41. ಈ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ, ವೇಗವರ್ಧಕ ಬೆಂಬಲದ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಉನ್ನತ-ಗುಣಮಟ್ಟದ NGF ಬೆಳವಣಿಗೆ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಮರ್-ಮುಕ್ತ NGF ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತೇವೆ. BS-NGF FS-NGF (~100 nm) ಗಿಂತ ತೆಳುವಾಗಿದೆ (~ 80 nm), ಮತ್ತು ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು BS-Ni ನೇರವಾಗಿ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ಅನಿಲ ಹರಿವಿಗೆ ಒಡ್ಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬ ಅಂಶದಿಂದ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ. NiAR ತಲಾಧಾರದ ಒರಟುತನವು NGF ನ ಒರಟುತನದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ. ಈ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಬೆಳೆದ ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ FS-NGF ಅನ್ನು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಪೂರ್ವಗಾಮಿ ವಸ್ತುವಾಗಿ (ಎಕ್ಸ್‌ಫೋಲಿಯೇಶನ್ ವಿಧಾನದಿಂದ 70) ಅಥವಾ ಸೌರ ಕೋಶಗಳಲ್ಲಿ ವಾಹಕ ವಾಹಿನಿಯಾಗಿ ಬಳಸಬಹುದು 15,16. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, BS-NGF ಅನ್ನು ಅನಿಲ ಪತ್ತೆಗೆ (Fig. SI9) ಮತ್ತು ಪ್ರಾಯಶಃ ಶಕ್ತಿಯ ಶೇಖರಣಾ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಿಗೆ 71,72 ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಅದರ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನವು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಮೇಲಿನದನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, CVD ಯಿಂದ ಬೆಳೆದ ಮತ್ತು ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ ಬಳಸಿ ಹಿಂದೆ ಪ್ರಕಟವಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್ಗಳೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಸ್ತುತ ಕೆಲಸವನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಲು ಇದು ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿದೆ. ಕೋಷ್ಟಕ 2 ರಲ್ಲಿ ನೋಡಬಹುದಾದಂತೆ, ನಾವು ಬಳಸಿದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡಗಳು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ (850-1300 °C ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ) ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ಸಮಯವನ್ನು (ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಹಂತ) ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ. ನಾವು ಸಾಮಾನ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಳವಣಿಗೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಇದು ವಿಸ್ತರಣೆಯ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಪರಿಗಣಿಸಲು ಇತರ ಅಂಶಗಳಿವೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ನಾವು ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಿದ್ದೇವೆ.
ವೇಗವರ್ಧಕ CVD ಯಿಂದ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್‌ನಲ್ಲಿ ಡಬಲ್-ಸೈಡೆಡ್ ಉತ್ತಮ-ಗುಣಮಟ್ಟದ NGF ಅನ್ನು ಬೆಳೆಸಲಾಯಿತು. ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಪಾಲಿಮರ್ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವ ಮೂಲಕ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ CVD ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಳಸಿದಂತಹವುಗಳು), ನಾವು NGF ನ ಶುದ್ಧ ಮತ್ತು ದೋಷ-ಮುಕ್ತ ಆರ್ದ್ರ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತೇವೆ (ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್‌ನ ಹಿಂಭಾಗ ಮತ್ತು ಮುಂಭಾಗದ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಬೆಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ) ವಿವಿಧ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ-ನಿರ್ಣಾಯಕ ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ. ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, NGF FLG ಮತ್ತು MLG ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 0.1% ರಿಂದ 3% ಪ್ರತಿ 100 µm2) ದಪ್ಪವಾದ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗೆ ರಚನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಉತ್ತಮವಾಗಿ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಈ ಪ್ರದೇಶಗಳು ಎರಡರಿಂದ ಮೂರು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಕಣಗಳ (ಕ್ರಮವಾಗಿ ಹರಳುಗಳು ಅಥವಾ ಪದರಗಳು) ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ ಎಂದು ಪ್ಲ್ಯಾನರ್ TEM ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಕೆಲವು 10-20 ° ತಿರುಗುವಿಕೆಯ ಅಸಾಮರಸ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. FLG ಮತ್ತು MLG ಪ್ರದೇಶಗಳು FS-NGF ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿಗೆ ಪಾರದರ್ಶಕತೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿವೆ. ಹಿಂದಿನ ಹಾಳೆಗಳಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ, ಅವುಗಳನ್ನು ಮುಂಭಾಗದ ಹಾಳೆಗಳಿಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಸಾಗಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಉದ್ದೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಬಹುದು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಅನಿಲ ಪತ್ತೆಗಾಗಿ). ಕೈಗಾರಿಕಾ ಪ್ರಮಾಣದ CVD ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ತ್ಯಾಜ್ಯ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಈ ಅಧ್ಯಯನಗಳು ತುಂಬಾ ಉಪಯುಕ್ತವಾಗಿವೆ.
ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, CVD NGF ನ ಸರಾಸರಿ ದಪ್ಪವು (ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಬಹು-ಪದರ) ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಕೈಗಾರಿಕಾ (ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್) ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಹಾಳೆಗಳ ನಡುವೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಸಾರಿಗೆಗಾಗಿ ನಾವು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಸರಳ ವಿಧಾನದೊಂದಿಗೆ ಅವುಗಳ ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯು, ಪ್ರಸ್ತುತ ಬಳಸುತ್ತಿರುವ ಶಕ್ತಿ-ತೀವ್ರ ಕೈಗಾರಿಕಾ ಉತ್ಪಾದನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳ ವೆಚ್ಚವಿಲ್ಲದೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ ಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಈ ಚಲನಚಿತ್ರಗಳನ್ನು ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
ವಾಣಿಜ್ಯ CVD ರಿಯಾಕ್ಟರ್‌ನಲ್ಲಿ (Aixtron 4-ಇಂಚಿನ BMPro) 25-μm-ದಪ್ಪದ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ (99.5% ಶುದ್ಧತೆ, ಗುಡ್‌ಫೆಲೋ) ಅನ್ನು ಸ್ಥಾಪಿಸಲಾಗಿದೆ. ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಆರ್ಗಾನ್‌ನಿಂದ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು 10-3 mbar ನ ಬೇಸ್ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸಲಾಯಿತು. ನಂತರ ನಿಕಲ್ ಫಾಯಿಲ್ ಅನ್ನು ಹಾಕಲಾಯಿತು. Ar/H2 ನಲ್ಲಿ (5 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ Ni ಫಾಯಿಲ್ ಅನ್ನು ಪೂರ್ವ-ಅನೆಲ್ ಮಾಡಿದ ನಂತರ, ಫಾಯಿಲ್ ಅನ್ನು 900 °C ನಲ್ಲಿ 500 mbar ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಒಡ್ಡಲಾಗುತ್ತದೆ. NGF ಅನ್ನು 5 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ CH4/H2 (100 cm3 ಪ್ರತಿ) ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು. NGF ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್‌ನ ವಿವರಗಳನ್ನು 40 °C/min ನಲ್ಲಿ Ar ಹರಿವು (4000 cm3) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ನಂತರ 700 °C ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನಕ್ಕೆ ತಂಪುಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು.
ಝೈಸ್ ಮೆರ್ಲಿನ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವನ್ನು (1 kV, 50 pA) ಬಳಸಿಕೊಂಡು SEM ನಿಂದ ಮಾದರಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ದೃಶ್ಯೀಕರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮಾದರಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನ ಮತ್ತು NGF ದಪ್ಪವನ್ನು AFM (ಡೈಮೆನ್ಶನ್ ಐಕಾನ್ SPM, ಬ್ರೂಕರ್) ಬಳಸಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. TEM ಮತ್ತು SAED ಮಾಪನಗಳನ್ನು FEI ಟೈಟಾನ್ 80-300 ಘನ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವನ್ನು ಬಳಸಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು, ಇದನ್ನು ಅಂತಿಮ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಬ್ರೈಟ್‌ನೆಸ್ ಫೀಲ್ಡ್ ಎಮಿಷನ್ ಗನ್ (300 kV), FEI ವೈನ್ ಮಾದರಿಯ ಮೊನೊಕ್ರೊಮೇಟರ್ ಮತ್ತು CEOS ಲೆನ್ಸ್ ಗೋಳಾಕಾರದ ವಿಪಥನ ಸರಿಪಡಿಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ 0.09 nm. ಫ್ಲಾಟ್ TEM ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಮತ್ತು SAED ರಚನೆ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಗಾಗಿ NGF ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಕಾರ್ಬನ್ ಲೇಸಿ ಲೇಪಿತ ತಾಮ್ರದ ಗ್ರಿಡ್‌ಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು. ಹೀಗಾಗಿ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾದರಿ ಫ್ಲೋಕ್ಗಳನ್ನು ಪೋಷಕ ಪೊರೆಯ ರಂಧ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ NGF ಮಾದರಿಗಳನ್ನು XRD ಯಿಂದ ವಿಶ್ಲೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ. 3 ಮಿಮೀ ಕಿರಣದ ಸ್ಪಾಟ್ ವ್ಯಾಸವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ Cu ವಿಕಿರಣ ಮೂಲವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಪೌಡರ್ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಟೋಮೀಟರ್ (ಬ್ರಕರ್, D2 ಫೇಸ್ ಶಿಫ್ಟರ್ ವಿತ್ Cu Kα ಮೂಲ, 1.5418 Å ಮತ್ತು LYNXEYE ಡಿಟೆಕ್ಟರ್) ಬಳಸಿ ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಡಿಫ್ರಾಕ್ಷನ್ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ.
ಇಂಟಿಗ್ರೇಟಿಂಗ್ ಕಾನ್ಫೋಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ (ಆಲ್ಫಾ 300 RA, WITeC) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಹಲವಾರು ರಾಮನ್ ಪಾಯಿಂಟ್ ಮಾಪನಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸಲಾಗಿದೆ. ಉಷ್ಣ ಪ್ರೇರಿತ ಪರಿಣಾಮಗಳನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಚೋದಕ ಶಕ್ತಿ (25%) ಹೊಂದಿರುವ 532 nm ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. 300 × 700 μm2 ಮಾದರಿಯ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ ಕ್ರ್ಯಾಟೋಸ್ ಆಕ್ಸಿಸ್ ಅಲ್ಟ್ರಾ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್‌ನಲ್ಲಿ ಏಕವರ್ಣದ ಅಲ್ Kα ವಿಕಿರಣವನ್ನು (hν = 1486.6 eV) ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಎಕ್ಸ್-ರೇ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (XPS) ಅನ್ನು 150 W. ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್‌ನಲ್ಲಿ ಪಡೆಯಲಾಗಿದೆ ಕ್ರಮವಾಗಿ 160 eV ಮತ್ತು 20 eV ರ ಪ್ರಸರಣ ಶಕ್ತಿಗಳು. SiO2 ಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ NGF ಮಾದರಿಗಳನ್ನು PLS6MW (1.06 μm) ytterbium ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ ಬಳಸಿ 30 W. ತಾಮ್ರದ ತಂತಿಯ ಸಂಪರ್ಕಗಳನ್ನು (50 μm ದಪ್ಪ) ಸಿಲ್ವರ್ ಪೇಸ್ಟ್ ಅನ್ನು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ವಿದ್ಯುತ್ ಸಾರಿಗೆ ಮತ್ತು ಹಾಲ್ ಪರಿಣಾಮದ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಈ ಮಾದರಿಗಳಲ್ಲಿ 300 K ನಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಭೌತಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಮಾಪನ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ± 9 ಟೆಸ್ಲಾ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ನಡೆಸಲಾಯಿತು (PPMS EverCool-II, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸ, USA). 350-800 nm NGF ಶ್ರೇಣಿಯಲ್ಲಿ ಲ್ಯಾಂಬ್ಡಾ 950 UV-vis ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಫೋಟೋಮೀಟರ್ ಬಳಸಿ ಪ್ರಸರಣಗೊಂಡ UV-vis ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಾವನ್ನು ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ ತಲಾಧಾರಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಶಿಲೆಯ ಉಲ್ಲೇಖ ಮಾದರಿಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು.
ರಾಸಾಯನಿಕ ಪ್ರತಿರೋಧ ಸಂವೇದಕವನ್ನು (ಇಂಟರ್‌ಡಿಜಿಟೇಟೆಡ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಚಿಪ್) ಕಸ್ಟಮ್ ಪ್ರಿಂಟೆಡ್ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಬೋರ್ಡ್ 73 ಗೆ ತಂತಿ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಕ್ಷಣಿಕವಾಗಿ ಹೊರತೆಗೆಯಲಾಯಿತು. ಸಾಧನವು ನೆಲೆಗೊಂಡಿರುವ ಮುದ್ರಿತ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್ ಬೋರ್ಡ್ ಅನ್ನು ಸಂಪರ್ಕ ಟರ್ಮಿನಲ್‌ಗಳಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಸ್ ಸೆನ್ಸಿಂಗ್ ಚೇಂಬರ್ 74 ಒಳಗೆ ಇರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿರೋಧ ಮಾಪನಗಳನ್ನು 1 V ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ನಲ್ಲಿ ಶುದ್ಧೀಕರಣದಿಂದ ಅನಿಲ ಮಾನ್ಯತೆಗೆ ನಿರಂತರ ಸ್ಕ್ಯಾನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಮತ್ತೆ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ತೇವಾಂಶ ಸೇರಿದಂತೆ ಕೊಠಡಿಯಲ್ಲಿ ಇರುವ ಎಲ್ಲಾ ಇತರ ವಿಶ್ಲೇಷಕಗಳನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕುವುದನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳಲು 1 ಗಂಟೆಗೆ 200 cm3 ನಲ್ಲಿ ಸಾರಜನಕದೊಂದಿಗೆ ಶುದ್ಧೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಕೋಣೆಯನ್ನು ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಸ್ವಚ್ಛಗೊಳಿಸಲಾಯಿತು. N2 ಸಿಲಿಂಡರ್ ಅನ್ನು ಮುಚ್ಚುವ ಮೂಲಕ ಪ್ರತ್ಯೇಕ ವಿಶ್ಲೇಷಕಗಳನ್ನು ನಿಧಾನವಾಗಿ 200 cm3 ಅದೇ ಹರಿವಿನ ದರದಲ್ಲಿ ಚೇಂಬರ್‌ಗೆ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು.
ಈ ಲೇಖನದ ಪರಿಷ್ಕೃತ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರಕಟಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಲೇಖನದ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿರುವ ಲಿಂಕ್ ಮೂಲಕ ಪ್ರವೇಶಿಸಬಹುದು.
ಇನಾಗಕಿ, ಎಂ. ಮತ್ತು ಕಾಂಗ್, ಎಫ್. ಕಾರ್ಬನ್ ಮೆಟೀರಿಯಲ್ಸ್ ಸೈನ್ಸ್ ಅಂಡ್ ಇಂಜಿನಿಯರಿಂಗ್: ಫಂಡಮೆಂಟಲ್ಸ್. ಎರಡನೇ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ. 2014. 542.
ಪಿಯರ್ಸನ್, HO ಹ್ಯಾಂಡ್‌ಬುಕ್ ಆಫ್ ಕಾರ್ಬನ್, ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್, ಡೈಮಂಡ್ ಮತ್ತು ಫುಲ್ಲರೀನ್‌ಗಳು: ಪ್ರಾಪರ್ಟೀಸ್, ಪ್ರೊಸೆಸಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳು. ಮೊದಲ ಆವೃತ್ತಿಯನ್ನು ಸಂಪಾದಿಸಲಾಗಿದೆ. 1994, ನ್ಯೂಜೆರ್ಸಿ.
ತ್ಸೈ, ಡಬ್ಲ್ಯೂ. ಮತ್ತು ಇತರರು. ಪಾರದರ್ಶಕ ತೆಳುವಾದ ವಾಹಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಂತೆ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರದೇಶದ ಬಹುಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು. ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್. ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ. ರೈಟ್. 95(12), 123115(2009).
ಬಾಲಂಡಿನ್ ಎಎ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ನ್ಯಾನೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರ್ಡ್ ಕಾರ್ಬನ್ ವಸ್ತುಗಳ ಉಷ್ಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು. ನ್ಯಾಟ್. ಮ್ಯಾಟ್. 10(8), 569–581 (2011).
ಚೆಂಗ್ KY, ಬ್ರೌನ್ PW ಮತ್ತು ಕಾಹಿಲ್ DG ನಿ (111) ನಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ-ತಾಪಮಾನದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯಿಂದ ಬೆಳೆದ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಉಷ್ಣ ವಾಹಕತೆ. ಕ್ರಿಯಾವಿಶೇಷಣ ಮ್ಯಾಟ್. ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ 3, 16 (2016).
ಹೆಸ್ಜೆಡಾಲ್, T. ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ನಿರಂತರ ಬೆಳವಣಿಗೆ. ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್. ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ. ರೈಟ್. 98(13), 133106(2011).