እንደ ግራፊን ያሉ ባለ ሁለት ገጽታ ቁሳቁሶች ለሁለቱም የተለመዱ ሴሚኮንዳክተሮች አፕሊኬሽኖች እና በተለዋዋጭ ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ ለጀማሪ መተግበሪያዎች ማራኪ ናቸው። ነገር ግን የግራፊን ከፍተኛ የመሸከም አቅም በዝቅተኛ ውጥረቱ መሰባበርን ያስከትላል፣ይህም ያልተለመደ የኤሌክትሮኒካዊ ባህሪያቱን በተዘረጋ ኤሌክትሮኒክስ ለመጠቀም ፈታኝ ያደርገዋል። እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ ጫና ላይ የተመሰረተ ግልጽ የግራፍነን ተቆጣጣሪዎች አፈፃፀም ለማስቻል በተደራረቡ የግራፊን ንብርብሮች መካከል የግራፍነን ናኖስክሮሎችን ፈጠርን፤ እነዚህም ባለብዙ ንብርብር ግራፊን/ግራፊን ጥቅልሎች (MGGs)። በውጥረት ውስጥ፣ አንዳንድ ጥቅልሎች የተበታተኑትን የግራፊን ጎራዎች ድልድይ በማድረግ ከፍተኛ ጫናዎች ላይ እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ የመተላለፊያ ኔትወርክ እንዲኖር አስችለዋል። በelastomers ላይ የሚደገፉት ትሪላይየር ኤምጂጂዎች 65% ኦሪጅናል ምግባርን በ100% ውጥረት ያቆዩታል፣ይህም ከአሁኑ ፍሰት አቅጣጫ ጋር የሚያያዝ ሲሆን ናኖስኮልስ የሌሉ የግራፊን የሶስትዮሽ ፊልሞች ግን የመነሻ ምግባራቸውን 25% ብቻ ያዙ። ሊለጠጥ የሚችል ሙሉ የካርበን ትራንዚስተር ኤምጂጂኤስን በመጠቀም እንደ ኤሌክትሮዶች የመተላለፊያ ይዘት > 90% አሳይቷል እና 60% የመጀመሪያውን የአሁኑን ውፅዓት በ 120% ውጥረት (ከክፍያ ማጓጓዣ አቅጣጫ ጋር ትይዩ) ይዞ ቆይቷል። እነዚህ በጣም ሊለጠፉ የሚችሉ እና ግልጽነት ያላቸው ሁሉም-ካርቦን ትራንዚስተሮች የተራቀቁ ሊዘረጋ የሚችል ኦፕቶኤሌክትሮኒክስን ሊያነቃቁ ይችላሉ።
ሊዘረጋ የሚችል ግልጽ ኤሌክትሮኒክስ በላቁ ባዮኢንተግራንት ሲስተምስ (1፣ 2) ጠቃሚ አፕሊኬሽኖች ያሉት እንዲሁም ከተዘረጋ ኦፕቶኤሌክትሮኒክስ (3፣ 4) ጋር የመዋሃድ አቅም ያለው ለስላሳ ሮቦቶች እና ማሳያዎች ያለው እያደገ መስክ ነው። ግራፊን በጣም የሚፈለጉ የአቶሚክ ውፍረት፣ ከፍተኛ ግልጽነት እና ከፍተኛ የመተላለፊያ ባህሪያትን ያሳያል፣ ነገር ግን በተዘረጋ አፕሊኬሽኖች ውስጥ መተግበሩ በትናንሽ ውጥረቶች ላይ የመሰባበር ዝንባሌ ታግዷል። የግራፊን ሜካኒካል ውስንነቶችን ማሸነፍ በተዘረጋ ግልጽ መሳሪያዎች ውስጥ አዲስ ተግባርን ያስችላል።
የግራፊን ልዩ ባህሪያት ለቀጣዩ ትውልድ ግልጽነት ያላቸው ኤሌክትሮዶች (5, 6) ጠንካራ እጩ ያደርገዋል. በብዛት ጥቅም ላይ ከሚውለው ግልጽነት ያለው መሪ ጋር ሲነጻጸር, ኢንዲየም ቲን ኦክሳይድ [ITO; 100 ohms/square (ስኩዌር) በ90% ግልጽነት]፣ በኬሚካላዊ ትነት ክምችት (CVD) የሚበቅለው ሞኖላይየር ግራፊን ተመሳሳይ የሆነ የሉህ መቋቋም (125 ohms/sq) እና ግልጽነት (97.4%) (5) ጥምረት አለው። በተጨማሪም የግራፊን ፊልሞች ከ ITO (7) ጋር ሲነፃፀሩ ያልተለመደ ተለዋዋጭነት አላቸው. ለምሳሌ፣ በፕላስቲክ ፕላስቲኩ ላይ፣ ብቃቱ 0.8 ሚሜ (8) ለሆነ ትንሽ የመጠምዘዝ ራዲየስ እንኳን ሊቆይ ይችላል። የኤሌትሪክ አፈፃፀሙን እንደ ግልፅ ተለዋዋጭ ማስተላለፊያ የበለጠ ለማሳደግ፣ ከዚህ ቀደም የተሰሩ ስራዎች ግራፊን ዲቃላ ቁሶችን ከአንድ -dimensional (1D) silver nanowires ወይም carbon nanotubes (CNTs) (9-11) ፈጥረዋል። ከዚህም በላይ ግራፊን ለተደባለቀ መጠን ሄትሮስትራክቸራል ሴሚኮንዳክተሮች (እንደ 2D bulk Si፣ 1D nanowires/nanotubes፣ እና 0D quantum dots ላሉ) (12)፣ ተለዋዋጭ ትራንዚስተሮች፣ የፀሐይ ህዋሶች እና ብርሃን አመንጪ ዳዮዶች (LEDs) (13) እንደ ኤሌክትሮዶች ጥቅም ላይ ውሏል። -23)
ምንም እንኳን ግራፊን ለተለዋዋጭ ኤሌክትሮኒክስ ጥሩ ውጤቶችን ቢያሳይም በተዘረጋ ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ ያለው አተገባበር በሜካኒካል ባህሪው የተገደበ ነው (17, 24, 25); graphene በአውሮፕላን ውስጥ 340 N/m ጥንካሬ እና የወጣት ሞጁል 0.5 TPa (26) አለው። ጠንካራው የካርበን-ካርቦን አውታር ለተተገበረ ውጥረት ምንም አይነት የኃይል ማባከን ዘዴዎችን አይሰጥም እና ስለዚህ ከ 5% ያነሰ ጫና ውስጥ በቀላሉ ይሰነጠቃል. ለምሳሌ፣ ሲቪዲ ግራፊን ወደ ፖሊዲሜቲልሲሎክሳን (ፒዲኤምኤስ) ላስቲክ ንጣፍ የተላለፈው ኮንዳክሽኑን ከ6% ባነሰ ጫና (8) ብቻ ነው የሚይዘው። የንድፈ ሃሳባዊ ስሌቶች እንደሚያሳዩት በተለያዩ ንብርብሮች መካከል መሰባበር እና መስተጋብር ግትርነትን በእጅጉ መቀነስ አለበት (26)። ግራፊንን ወደ ብዙ ንብርብሮች በመደርደር፣ ይህ ባለሁለት ወይም ባለሶስትዮሽ ግራፊን ወደ 30% ጫና ሊዘረጋ እንደሚችል ተዘግቧል፣ ይህም የመቋቋም ለውጥ ከ monolayer graphene (27) በ13 እጥፍ ያነሰ መሆኑን ያሳያል። ነገር ግን፣ ይህ የመለጠጥ አቅም አሁንም ከዘመናዊው ሊዘረጋ የሚችል ሐ ኦንዳክተሮች (28፣29) በእጅጉ ያነሰ ነው።
ትራንዚስተሮች በተዘረጋ አፕሊኬሽኖች ውስጥ አስፈላጊ ናቸው ምክንያቱም የተራቀቀ ዳሳሽ ማንበብ እና የሲግናል ትንተና (30፣31)። በፒዲኤምኤስ ላይ ያሉ ትራንዚስተሮች ባለብዙ ሽፋን ግራፊን እንደ ምንጭ/ማፍሰሻ ኤሌክትሮዶች እና የቻናል ማቴሪያል የኤሌትሪክ ስራን እስከ 5% ጫና (32) ይጠብቃሉ ይህም ከዝቅተኛው አስፈላጊ እሴት (~ 50%) በታች ነው ተለባሽ የጤና ክትትል ዳሳሾች እና የኤሌክትሮኒክስ ቆዳ ( 33፣34)። በቅርብ ጊዜ፣ የግራፊን ኪሪጋሚ አቀራረብ ተዳሷል፣ እና በፈሳሽ ኤሌክትሮላይት የተዘጋው ትራንዚስተር እስከ 240% (35) ድረስ ሊዘረጋ ይችላል። ነገር ግን, ይህ ዘዴ የተንጠለጠለ ግራፊን ያስፈልገዋል, ይህም የማምረት ሂደቱን ያወሳስበዋል.
እዚህ፣ በግራፊን ንብርብሮች መካከል የግራፍ ጥቅሎችን (ከ 1 እስከ 20 μm ርዝማኔ፣ ከ ~ 0.1 እስከ 1 μm ስፋት እና ~ 10 እስከ 100 nm ከፍታ) በማገናኘት በከፍተኛ ደረጃ ሊለጠፉ የሚችሉ የግራፊን መሳሪያዎችን እናሳካለን። እነዚህ የግራፊን ጥቅልሎች በግራፊን ሉሆች ላይ ስንጥቅ ድልድይ ለማድረግ የሚያስችሉ መንገዶችን ሊሰጡ እንደሚችሉ እና በዚህም በውጥረት ውስጥ ከፍተኛ የመንቀሳቀስ ችሎታን እንደሚጠብቁ እንገምታለን። የግራፊን ጥቅልሎች ተጨማሪ ውህደት ወይም ሂደት አያስፈልጋቸውም; በእርጥብ ማስተላለፊያ ሂደት ውስጥ በተፈጥሮ የተፈጠሩ ናቸው. ባለብዙ ሽፋን ጂ/ጂ (ግራፊን/ግራፊን) ጥቅልሎች (ኤምጂጂኤስ) ግራፊን ሊዘረጋ የሚችል ኤሌክትሮዶች (ምንጭ/ፍሳሽ እና በር) እና ሴሚኮንዳክተር ሲኤንቲዎችን በመጠቀም ወደ 120 የሚዘረጋውን ሁሉንም የካርቦን ትራንዚስተሮች በከፍተኛ ደረጃ ግልፅ እና በጣም ሊወጠሩ ችለናል። % ጫና (ከክፍያ ማጓጓዣ አቅጣጫ ጋር ትይዩ) እና ከዋናው የአሁኑ ውጤታቸው 60% ያቆያል። ይህ እስካሁን ድረስ በጣም ሊዘረጋ የሚችል ግልጽ ካርቦን-ተኮር ትራንዚስተር ነው፣ እና ኢንኦርጋኒክ ያልሆነ ኤልኢዲ ለመንዳት በቂ የአሁኑን ይሰጣል።
ሰፊ ቦታ ላይ ግልጽ ሊለጠጥ የሚችል ግራፊን ኤሌክትሮዶችን ለማንቃት በCVD ያደገውን ግራፊን በ Cu ፎይል ላይ መረጥን። በሁለቱም በኩል የግራፊን እድገትን ለማስቻል የ Cu ፎይል በሲቪዲ ኳርትዝ ቱቦ መሃል ላይ ታግዶ ነበር ፣ ይህም የ G/Cu/G መዋቅሮችን ፈጠረ። ግራፊንን ለማስተላለፍ በመጀመሪያ የግራፉን አንድ ጎን ለመጠበቅ ስስ ፖሊ(ሜቲል ሜታክሪሌት) (PMMA) ሽፋን አድርገን ቶፕሳይድ ግራፋይን (በተቃራኒው በግራፍኑ ሌላኛው በኩል) ብለን የሰየመን ሲሆን በመቀጠልም ሙሉ ፊልም (PMMA/top graphene/Cu/bottom graphene) በ (NH4)2S2O8 መፍትሄ የcu ፎይልን ለመንቀል ተጥሏል። የታችኛው ጎን ግራፊን ያለ ፒኤምኤምኤ ሽፋን ያለ ምንም ተጨማሪ ነገር ወደ ውስጥ እንዲገባ የሚያደርጉ ስንጥቆች እና ጉድለቶች ሊኖሩት ይችላል (36፣ 37)። በስእል 1 ሀ ላይ እንደተገለጸው፣ በገጽታ ውጥረት የተነሳ የተለቀቁት የግራፊን ጎራዎች ወደ ጥቅልሎች ተንከባለሉ እና በመቀጠል በቀሪው የG/PMMA ፊልም ላይ ተያይዘዋል። የላይ-ጂ/ጂ ጥቅልሎች እንደ SiO2/Si፣ ብርጭቆ ወይም ለስላሳ ፖሊመር ባሉ ማንኛውም ንኡስ ፕላስተር ላይ ሊተላለፉ ይችላሉ። ይህንን የማስተላለፊያ ሂደት ብዙ ጊዜ ወደ አንድ አይነት ንጣፍ ላይ መደጋገሙ ለኤምጂጂ አወቃቀሮች ይሰጣል።
(ሀ) ለኤምጂጂኤስ እንደ ሊለጠጥ የሚችል ኤሌክትሮድ የማምረት ሂደትን የሚያሳይ ስዕላዊ መግለጫ። በግራፊን ዝውውሩ ወቅት በ Cu ፎይል ላይ ያለው የኋላ ግራፊን በወሰን እና ጉድለቶች ተሰብሯል ፣ በዘፈቀደ ቅርጾች ተንከባሎ ፣ እና በላይኛው ፊልሞች ላይ በጥብቅ ተያይዟል ፣ ናኖክሮልስ ፈጠረ። አራተኛው ካርቱን የተቆለለ የMGG መዋቅርን ያሳያል። (B እና C) ባለ ሞኖላይየር ኤምጂጂ ከፍተኛ ጥራት ያለው TEM ባህሪያት፣ በቅደም ተከተል በ monolayer graphene (B) እና ጥቅልል (C) ክልል ላይ ያተኩራሉ። የ(B) መግቢያ በTEM ፍርግርግ ላይ ያለውን የሞኖላይየር ኤምጂጂኤስ አጠቃላይ ሞርፎሎጂ የሚያሳይ ዝቅተኛ የማጉላት ምስል ነው። የ(C) መክተቻዎች በምስሉ ላይ በተመለከቱት አራት ማዕዘን ሳጥኖች የተወሰዱ የጥንካሬ መገለጫዎች ሲሆኑ በአቶሚክ አውሮፕላኖች መካከል ያለው ርቀት 0.34 እና 0.41 nm ነው። (D) የካርቦን ኬ-ጠርዝ EEL ስፔክትረም ከባህሪው ግራፊክስ π* እና σ* ጫፎች ጋር። (ሠ) የ monolayer G/G ጥቅልሎች የከፍታ መገለጫ በቢጫ ነጠብጣብ መስመር ላይ ያለው ክፍል AFM ምስል። (ከኤፍ እስከ እኔ) የጨረር ማይክሮስኮፒ እና የኤኤፍኤም ምስል s trilayer G ያለ (F እና H) እና ከጥቅልሎች (ጂ እና I) ጋር በ300-nm-ወፍራም SiO2/Si substrates ላይ። ልዩነታቸውን ለማጉላት ተወካይ ጥቅልሎች እና መጨማደዱ ምልክት ተደርጎባቸዋል።
ጥቅልሎቹ በተፈጥሮ ውስጥ ግራፊን መሆናቸውን ለማረጋገጥ ከፍተኛ ጥራት ያለው ማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (TEM) እና ኤሌክትሮን ኢነርጂ መጥፋት (EEL) ስፔክትሮስኮፒ ጥናቶች በሞኖላይየር ከፍተኛ-ጂ/ጂ ጥቅልሎች ላይ አድርገናል። ምስል 1B የአንድ ሞኖላይየር ግራፊን ባለ ስድስት ጎን አወቃቀሩን ያሳያል፣ እና ውስጠቱ በቴም ፍርግርግ ባለ አንድ የካርበን ቀዳዳ ላይ የተሸፈነው አጠቃላይ የፊልም ሞርፎሎጂ ነው። የ monolayer graphene አብዛኛውን ፍርግርግ ይሸፍናል, እና አንዳንድ graphene flakes በርካታ ባለ ስድስት ጎን ቀለበቶች ፊት ላይ ይታያሉ (ምስል 1 ለ). ወደ ግለሰብ ማሸብለል (ምስል 1C) በማጉላት ከፍተኛ መጠን ያለው የግራፊን ላቲስ ፍራፍሬዎችን ተመልክተናል, ከ 0.34 እስከ 0.41 nm ባለው የዝርጋታ ክፍተት ውስጥ. እነዚህ መለኪያዎች እንደሚጠቁሙት ፍሌክስ በዘፈቀደ የተጠቀለሉ እና ፍጹም ግራፋይት አይደሉም፣ ይህም በ "ABAB" ንብርብር መደራረብ ውስጥ 0.34 nm የሆነ የጥልፍ ክፍተት አለው። ምስል 1D የካርቦን ኬ-ጠርዝ EEL ስፔክትረምን ያሳያል፣ የ 285 eV ከፍተኛው ከ π* ምህዋር የሚመነጨው እና በ 290 eV አካባቢ ያለው በ σ * ምህዋር ሽግግር ምክንያት ነው። የ sp2 ትስስር በዚህ መዋቅር ውስጥ የበላይ መሆኑን ማየት ይቻላል, ጥቅልሎቹ በጣም ግራፊክስ መሆናቸውን በማረጋገጥ.
የኦፕቲካል ማይክሮስኮፕ እና የአቶሚክ ኃይል ማይክሮስኮፒ (ኤኤፍኤም) ምስሎች በኤምጂጂጂዎች ውስጥ የግራፊን ናኖስክሮልስ ስርጭትን በተመለከተ ግንዛቤን ይሰጣሉ (ምስል 1 ፣ ኢ እስከ ጂ እና በለስ. S1 እና S2)። ጥቅልሎቹ በዘፈቀደ የተከፋፈሉ ናቸው፣ እና በአውሮፕላን ውስጥ ያለው እፍጋታቸው ከተደራረቡ የንብርብሮች ብዛት ጋር በተመጣጣኝ ይጨምራል። ብዙ ጥቅልሎች ወደ ቋጠሮ ተጣብቀው ከ10 እስከ 100 nm ባለው ክልል ውስጥ ዩኒፎርም ያልሆኑ ቁመቶችን ያሳያሉ። ከ1 እስከ 20 μm ርዝማኔ እና ከ 0.1 እስከ 1 μm ስፋታቸው እንደ መጀመሪያው የግራፍ ፍንጣሪዎች መጠን ይወሰናል። በስእል 1 (H እና I) ላይ እንደሚታየው ጥቅልሎቹ ከሽብሽቦቹ የበለጠ ትልቅ መጠን አላቸው፣ ይህም በግራፊን ንብርብሮች መካከል ወደሚገኝ በጣም ሻካራ በይነገጽ ይመራል።
የኤሌትሪክ ባህሪያቱን ለመለካት የግራፊን ፊልሞችን ከጥቅል አወቃቀሮች ጋር ወይም ያለሱ እና በፎቶላይትግራፊ በመጠቀም 300-μm-ሰፊ እና 2000-μm-ረጅም ንጣፎችን መደራረብ። ሁለት-የመመርመሪያ መከላከያዎች እንደ ውጥረቱ በከባቢ አየር ውስጥ ይለካሉ. ጥቅልሎች መኖራቸው ለ monolayer graphene ያለውን የመቋቋም አቅም በ 80% ቀንሷል በ 2.2% የመተላለፊያ መጠን መቀነስ (ምስል S4)። ይህ እስከ 5 × 107 A / cm2 (38, 39) ከፍተኛ መጠን ያለው ከፍተኛ መጠን ያለው ናኖስክሮልስ ለኤምጂጂዎች በጣም አወንታዊ የኤሌክትሪክ አስተዋፅኦ እንደሚያደርግ ያረጋግጣል። ከሁሉም ሞኖ-፣ ሁለት- እና ትራይሌየር ሜዳ ግራፊን እና ኤምጂጂኤዎች መካከል፣ ባለሶስት ኤምጂጂ ወደ 90% የሚጠጋ ግልጽነት ያለው ምርጥ ምግባር አለው። በጽሑፎቹ ውስጥ ከተዘገቡት ሌሎች የግራፊን ምንጮች ጋር ለማነፃፀር አራት-የመመርመሪያ ሉህ ተቃውሞዎችን ለካ (ስዕል S5) እና በምስል 2A ውስጥ በ 550 nm (የበለስ. S6) የማስተላለፍ ተግባር ዘርዝረናል። MGG በአርቴፊሻል ከተከመረው መልቲላየር ሜዳ ግራፊን እና ከተቀነሰ graphene oxide (RGO) (6፣ 8፣ 18) ጋር የሚነጻጸር ወይም ከፍ ያለ ምግባር እና ግልጽነት ያሳያል። በአርቴፊሻል መንገድ የተቆለለ ባለ ብዙ ሽፋን ሜዳ ግራፊን ከሥነ ጽሑፍ የሉህ ተቃውሞዎች ከእኛ MGG በመጠኑ ከፍ ያለ መሆኑን ልብ ይበሉ፣ ምክንያቱ ደግሞ ያልተመቻቹ የዕድገት ሁኔታዎች እና የመተላለፊያ ዘዴ .
(ሀ) ባለአራት መመርመሪያ ሉህ መቋቋም በ 550 nm ለብዙ የግራፊን ዓይነቶች ፣ጥቁር ካሬዎች ሞኖ- ፣ ቢ- እና ባለሶስት ኤምጂጂኤስን የሚያመለክቱበት; ቀይ ክበቦች እና ሰማያዊ ትሪያንግሎች ከሊ እና ሌሎች ጥናቶች በ Cu እና ኒ ላይ ከሚበቅሉት ባለብዙ ሽፋን ግራፊን ጋር ይዛመዳሉ። (6) እና ኪም እና ሌሎች. (8)፣ በቅደም ተከተል፣ እና በመቀጠል ወደ SiO2/Si ወይም quartz ተላልፏል። እና አረንጓዴ ትሪያንግሎች ከቦናኮርሶ እና ሌሎች ጥናቶች በተለያየ የመቀነስ ዲግሪ ለ RGO እሴቶች ናቸው። ( 18) (B እና C) mono-, bi- እና trilayer MGGs እና G እንደ perpendicular (B) እና ትይዩ (C) ውጥረት የአሁኑ ፍሰት አቅጣጫ መደበኛ የመቋቋም ለውጥ. (D) የቢሌየር ጂ (ቀይ) እና ኤምጂጂ (ጥቁር) በሳይክል ጫና ውስጥ እስከ 50% የሚደርስ ቀጥተኛ ጫና የሚጫን መደበኛ የመቋቋም ለውጥ። (E) የሶስትዮሽ ጂ (ቀይ) እና MGG (ጥቁር) በብስክሌት ጫና እስከ 90% ትይዩ ጫና የሚጭን መደበኛ የመቋቋም ለውጥ። (ኤፍ) የሞኖ-፣ ሁለት- እና ባለሦስትዮሽ G እና የቢ- እና ባለሶስት ኤምጂጂዎች እንደ የጭንቀት ተግባር መደበኛ የአቅም ለውጥ። ውስጠቱ የ capacitor መዋቅር ነው, ፖሊመር substrate SEBS እና ፖሊመር dielectric ንብርብር 2-μm-ወፍራም SEBS ነው.
የኤምጂጂ ውጥረ-ጥገኛ አፈፃፀምን ለመገምገም ግራፊንን ወደ ቴርሞፕላስቲክ ኤላስቶመር እስታይሪን-ኢቲሊን-ቡታዲያን-ስታይሪን (SEBS) ንጣፎችን (~ 2 ሴ.ሜ ስፋት እና ~ 5 ሴ.ሜ ርዝመት) እናስተላልፋለን እና ንጣፉ በተዘረጋበት ጊዜ ኮንዳክሽኑ ይለካል ። (ቁሳቁሶችን እና ዘዴዎችን ይመልከቱ) ሁለቱም ቀጥ ያለ እና ከአሁኑ ፍሰት አቅጣጫ ጋር ትይዩ (ምስል 2 ፣ B እና C)። በ nanoscrolls ውህደት እና የግራፊን ንብርብሮች ቁጥር እየጨመረ በመምጣቱ በውጥረት ላይ የተመሰረተው የኤሌክትሪክ ባህሪ ተሻሽሏል። ለምሳሌ፣ ውጥረቱ ከአሁኑ ፍሰት ጋር ቀጥ ያለ ሲሆን ፣ ለሞኖላይየር ግራፊን ፣ ጥቅልሎች መጨመር በኤሌክትሪክ መሰበር ላይ ያለውን ጫና ከ 5 ወደ 70% ጨምሯል። ከሞኖላይየር ግራፊን ጋር ሲነፃፀር የትሪላይየር ግራፊን የጭንቀት መቻቻል እንዲሁ በከፍተኛ ሁኔታ ተሻሽሏል። በ nanoscrolls ፣ በ 100% perpendicular ጫና ፣ የሶስትዮሽ ኤምጂጂ መዋቅር የመቋቋም ችሎታ በ 50% ብቻ ጨምሯል ፣ ከ 300% ጋር ሲነፃፀር ለስላሴ ግራፊን ያለ ጥቅልሎች። በሳይክሊካል ጫና ጭነት ላይ የመቋቋም ለውጥ ተመርምሯል። ለማነፃፀር (ምስል 2D) የአንድ ሜዳ ቢላይየር ግራፊን ፊልም የመቋቋም አቅም ከ ~ 700 ዑደቶች በኋላ ወደ 7.5 ጊዜ ያህል ጨምሯል በ 50% perpendicular stress እና በእያንዳንዱ ዑደት ውስጥ በጭንቀት እየጨመረ ሄደ። በሌላ በኩል የቢሊየር ኤምጂጂ መቋቋም ከ ~ 700 ዑደቶች በኋላ 2.5 ጊዜ ያህል ጨምሯል። በትይዩው አቅጣጫ እስከ 90% የሚደርስ ጫናን በመተግበር፣ የትሪሌየር ግራፊን የመቋቋም አቅም ከ1000 ዑደቶች በኋላ ~ 100 ጊዜ ጨምሯል ፣ ግን በትሪላይየር MGG ውስጥ ~ 8 ጊዜ ብቻ ነው (ምስል 2E)። የብስክሌት ውጤቶች በ fig. S7. በተመጣጣኝ ፍጥነት ያለው የመቋቋም አቅም መጨመር በትይዩ የጭንቀት አቅጣጫ ምክንያት የፍንጥቆች አቅጣጫ አሁን ካለው ፍሰት አቅጣጫ ጋር ተመሳሳይ ነው። በሚጫኑበት እና በሚጫኑበት ጊዜ የተቃውሞው ልዩነት የ SEBS elastomer substrate በቪስኮላስቲክ ማገገሚያ ምክንያት ነው. በብስክሌት ወቅት የMGG ንጣፎች የበለጠ የተረጋጋ የመቋቋም ችሎታ የግራፊን የተሰነጠቁ ክፍሎችን (በ AFM እንደተገለጸው) ድልድይ የሚችሉ ትላልቅ ጥቅልሎች በመኖራቸው ምክንያት የተንሰራፋውን መንገድ ለመጠበቅ ይረዳሉ። ይህ በፔርኮሊንግ ዱካ አማካኝነት የመንቀሳቀስ ችሎታን የመጠበቅ ክስተት ቀደም ሲል በተሰነጣጠለ ብረት ወይም ሴሚኮንዳክተር ፊልሞች በኤልስቶመር ንጣፎች (40, 41) ላይ ሪፖርት ተደርጓል.
በግራፍ ላይ የተመሰረቱ ፊልሞችን እንደ በር ኤሌክትሮዶች በሚዘረጋ መሳሪያዎች ውስጥ ለመገምገም የግራፊን ንብርብሩን በሴቢኤስ ዳይኤሌክትሪክ ሽፋን (2 μm ውፍረት) ሸፍነን እና የዲኤሌክትሪክ አቅም ለውጥን እንደ ውጥረት ተቆጣጠርን (ምስል 2F እና ተጨማሪ ቁሳቁሶችን ይመልከቱ) ዝርዝሮች)። በአውሮፕላኑ ውስጥ ያለው የግራፊን ንክኪነት በመጥፋቱ በቀላል ሞኖላይየር እና ባለሁለት ግራፊን ኤሌክትሮዶች ያለው አቅም በፍጥነት መቀነሱን ተመልክተናል። በአንጻሩ በኤምጂጂኤስ እና በቀላል ትሪላይየር ግራፊን የተከለለ አቅም ከውጥረት ጋር የአቅም መጨመርን አሳይቷል፣ይህም የሚጠበቀው ከውጥረት ጋር የዲኤሌክትሪክ ውፍረት ስለሚቀንስ ነው። የሚጠበቀው የአቅም መጨመር ከኤምጂጂጂ መዋቅር (ምስል S8) ጋር በጥሩ ሁኔታ ይመሳሰላል። ይህ የሚያመለክተው ኤምጂጂ ለተዘረጉ ትራንዚስተሮች እንደ ጌት ኤሌክትሮድ ተስማሚ መሆኑን ነው።
የ 1D ግራፊን ጥቅልል በኤሌክትሪክ ንክኪነት ላይ ያለውን ጫና የበለጠ ለመፈተሽ እና በግራፊን ንብርብሮች መካከል ያለውን መለያየት በተሻለ ሁኔታ ለመቆጣጠር፣ የግራፍ ጥቅሎችን ለመተካት የሚረጩ CNTs ን ተጠቀምን (ተጨማሪ ቁሳቁሶችን ይመልከቱ)። የMGG አወቃቀሮችን ለመኮረጅ፣ ሶስት እፍጋቶችን CNTs አስቀምጠናል (ይህም CNT1 ነው።
(ከሀ እስከ ሲ) የ AFM ምስሎች የሶስት የተለያዩ የCNTs እፍጋቶች (CNT1
እንደ ኤሌክትሮዶች ሊለጠጥ ለሚችል ኤሌክትሮኒክስ ያላቸውን ችሎታ የበለጠ ለመረዳት፣ የMGG እና G-CNT-Gን በጭንቀት ውስጥ ያሉ ቅርጾችን በዘዴ መርምረናል። የኦፕቲካል ማይክሮስኮፒ እና የፍተሻ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (ሴም) ውጤታማ የባህሪ ዘዴዎች አይደሉም ምክንያቱም ሁለቱም የቀለም ንፅፅር ስለሌላቸው እና ሴኤም በኤሌክትሮን ቅኝት ወቅት ግራፊን በፖሊመር ንኡስ ክፍል (Fig. S9 እና S10) ላይ በሚሆንበት ጊዜ የምስል ቅርሶች ስለሚታዩ ነው። በውጥረት ውስጥ ያለውን የግራፊን ወለል ለመመልከት የ AFM መለኪያዎችን በትሪላይየር MGGs እና በቀላል ግራፊን ላይ ወደ በጣም ቀጭን (~ 0.1 ሚሜ ውፍረት) እና ተጣጣፊ የ SEBS ንጣፎችን ካስተላለፍን በኋላ ሰበሰብን። በሲቪዲ ግራፊን ውስጥ ባሉ ውስጣዊ ጉድለቶች እና በዝውውር ሂደት ውስጥ ውጫዊ ጉዳት በመኖሩ ምክንያት በተጣራ ግራፊን ላይ ስንጥቆች መፈጠሩ የማይቀር ነው፣ እና እየጨመረ በሚሄድ ውጥረት ፣ ስንጥቆቹ ጥቅጥቅ ያሉ ሆኑ (ምሥል 4 ፣ ሀ እስከ መ)። በካርቦን ላይ የተመሰረቱ ኤሌክትሮዶች በተደራራቢ መዋቅር ላይ በመመስረት, ስንጥቆች የተለያዩ ዘይቤዎችን ያሳያሉ (ስዕል S11) (27). የብዝሃ-ላየር ግራፊን ስንጥቅ አካባቢ ጥግግት (ስንጥቅ አካባቢ/የተተነተነ አካባቢ) ከውጥረት በኋላ ካለው ሞኖላይየር ግራፊን ያነሰ ነው፣ ይህም ለኤምጂጂኤስ የኤሌክትሪክ ምቹነት መጨመር ጋር የሚስማማ ነው። በሌላ በኩል, ጥቅልሎች ብዙውን ጊዜ ስንጥቆችን ለመገጣጠም, በተጣራ ፊልም ውስጥ ተጨማሪ የመተላለፊያ መንገዶችን ይሰጣሉ. ለምሳሌ, በስእል 4B ምስል ላይ እንደተሰየመው, ሰፊ ጥቅልል በ trilayer MGG ውስጥ ስንጥቅ ላይ ተሻገረ, ነገር ግን በሜዳ ግራፊን ላይ ምንም ጥቅልል አልታየም (ምስል 4, E እስከ H). በተመሳሳይ፣ CNTs በግራፊን (ስዕል S11) ላይ ያሉትን ስንጥቆች ድልድይ አድርገዋል። የተሰነጠቀው አካባቢ ጥግግት፣ የጥቅልል ስፋት እና የፊልሞቹ ሸካራነት በምስል 4 ኪ.
(ከሀ እስከ ኤች) በቦታው የኤኤፍኤም ምስሎች ባለ ትሪላይየር G/G ጥቅልሎች (ከኤ እስከ ዲ) እና ባለሶስት ጂ መዋቅሮች (ከኢ እስከ ኤች) በጣም በቀጭን SEBS (~ 0.1 ሚሜ ውፍረት) elastomer በ 0፣ 20፣ 60 እና 100 % ውጥረት። ወካይ ስንጥቆች እና ጥቅልሎች በቀስቶች ይጠቁማሉ። ሁሉም የኤኤፍኤም ምስሎች በ15 μm × 15 μm አካባቢ ነው፣ የተሰየመው ተመሳሳይ የቀለም መለኪያ አሞሌ። (I) በ SEBS ንኡስ ክፍል ላይ የንድፍ ሞኖላይየር ግራፊን ኤሌክትሮዶች የማስመሰል ጂኦሜትሪ። (ጄ) በሞኖሌይየር ግራፊን እና በ SEBS ንኡስ ክፍል ውስጥ ያለው ከፍተኛው ዋና ሎጋሪዝም ጫና በ20% ውጫዊ ጫና ያለው የማስመሰል ኮንቱር ካርታ። (K) ለተለያዩ የግራፊን አወቃቀሮች ስንጥቅ አካባቢ ጥግግት (ቀይ ዓምድ)፣ የመሸብለያ ቦታ ጥግግት (ቢጫ አምድ) እና የገጽታ ሸካራነት (ሰማያዊ አምድ) ንጽጽር።
የኤምጂጂ ፊልሞቹ ሲዘረጉ፣ ጥቅልሎቹ የተሰነጠቀውን የግራፊን ክልሎች ድልድይ በማድረግ የፔርኮሊንግ ኔትወርክን ለመጠበቅ የሚያስችል ተጨማሪ ዘዴ አለ። የግራፊን ጥቅልሎች በአስር ማይሚሜትር ርዝማኔ ስለሚኖራቸው በተለምዶ እስከ ማይክሮሜትር የሚደርሱ ስንጥቆችን ድልድይ ማድረግ ስለሚችሉ ተስፋ ሰጪ ናቸው። ከዚህም በተጨማሪ ጥቅልሎቹ ብዙ የግራፊን ሽፋን ስላላቸው ዝቅተኛ የመቋቋም አቅም ይኖራቸዋል ተብሎ ይጠበቃል። በንፅፅር፣ CNT ዎች ያነሱ (በተለምዶ ጥቂት ማይሚሜትሮች ርዝማኔ ያላቸው) እና ከጥቅልሎች ያነሱ በመሆናቸው በአንፃራዊነት ጥቅጥቅ ያሉ (ዝቅተኛ ማስተላለፊያ) የCNT ኔትወርኮች ተመጣጣኝ የመተላለፊያ ድልድይ አቅምን ለማቅረብ ይፈለጋሉ። በሌላ በኩል በለስ ላይ እንደሚታየው. S12፣ ውጥረትን ለማስተናገድ የግራፊን ስንጥቅ በሚዘረጋበት ጊዜ፣ ጥቅልሎቹ አይሰነጠቁም፣ ይህም የኋለኛው በግራፊን ላይ ሊንሸራተት እንደሚችል ያሳያል። ያልተሰነጣጠቁበት ምክንያት ብዙ የግራፊን ንብርብሮች (ከ 1 እስከ 2 0 μm ርዝማኔ ከ ~ 0.1 እስከ 1 ማይክሮን ስፋት እና ~ 10 እስከ 100 nm ቁመት) በተጠቀለለው መዋቅር ምክንያት ሊሆን ይችላል. ከአንድ-ንብርብር ግራፊን የበለጠ ውጤታማ የሆነ ሞጁል. በግሪን እና ሄርሳም (42) እንደተዘገበው፣ የብረታ ብረት የ CNT ኔትወርኮች (የቱቦው ዲያሜትር 1.0 nm) ዝቅተኛ የሉህ መከላከያዎች <100 ohms/sq ምንም እንኳን በ CNTs መካከል ትልቅ የመስቀለኛ መንገድ መቋቋም ቢቻልም። የእኛ የግራፊን ጥቅልሎች ከ 0.1 እስከ 1 ማይክሮን ስፋቶች እንዳሏቸው እና የጂ/ጂ ጥቅልሎች ከ CNTs በጣም ትልቅ የመገናኛ ቦታዎች እንዳሏቸው ከግምት ውስጥ በማስገባት በግራፊን እና በግራፍ ጥቅሎች መካከል ያለው የግንኙነት መቋቋም እና የግንኙነቶች ቦታ ከፍተኛ ጥንካሬን ለመጠበቅ ገደቦችን መሆን የለበትም።
ግራፊን ከ SEBS ንኡስ ክፍል በጣም የላቀ ሞጁል አለው። ምንም እንኳን የ graphene electrode ውጤታማ ውፍረት ከሥነ-ስርጭቱ በጣም ያነሰ ቢሆንም የግራፊን ጊዜ ግትርነት ውፍረቱ ከስር (43, 44) ጋር ተመጣጣኝ ነው, በዚህም ምክንያት መካከለኛ ግትር-ደሴት ውጤት. የ1-nm-ወፍራም ግራፊን ቅርፅን በSEBS ንኡስ ክፍል ላይ አስመስለናል (ለዝርዝሮች ተጨማሪ ቁሳቁሶችን ይመልከቱ)። እንደ የማስመሰል ውጤቶቹ 20% ውጥረቱ በሴቢኤስ ወለል ላይ በውጭ ሲተገበር በግራፍ ውስጥ ያለው አማካይ ጫና ~ 6.6% ነው (ምስል 4J እና fig. S13D) ከሙከራ ምልከታዎች ጋር የሚጣጣም (ምስል S13 ይመልከቱ) . በኦፕቲካል ማይክሮስኮፒ በመጠቀም በስርዓተ-ጥለት የተሰሩ የግራፊን እና የከርሰ ምድር ክልሎች ውስጥ ያለውን ጫና በማነፃፀር በስርዓተ-ፆታ ክልል ውስጥ ያለው ጫና በግራፊን ክልል ውስጥ ካለው ጫና ቢያንስ ሁለት እጥፍ ሆኖ አግኝተነዋል። ይህ የሚያሳየው በ graphene electrode ቅጦች ላይ የሚተገበረው ጫና በከፍተኛ ሁኔታ ሊታገድ ይችላል፣ ይህም በ SEBS (26፣ 43፣ 44) ላይ ግራፊን ጠንከር ያሉ ደሴቶችን ይፈጥራል።
ስለዚህ የኤምጂጂ ኤሌትሮዶች በከፍተኛ ጫና ውስጥ ከፍተኛ ኮንዳክሽን የመጠበቅ ችሎታ በሁለት ዋና ዋና ዘዴዎች የነቃ ሊሆን ይችላል፡ (i) ጥቅልሎቹ የተቆራረጡ ክልሎችን በኮንዳክሽን ፔርኮሌሽን መንገድ ለመጠበቅ እና (ii) ባለ ብዙ ሽፋን ግራፊን ሉሆች/ላስቶመር ሊንሸራተቱ ይችላሉ። እርስ በእርሳቸው, በግራፊን ኤሌክትሮዶች ላይ የሚፈጠረውን ጫና ይቀንሳል. በኤልስቶመር ላይ ለተዘዋወረው ግራፊን ለብዙ ንብርብሮች፣ ንብርቦቹ እርስ በርስ በጥብቅ አልተያያዙም፣ ይህም ለጭንቀት ምላሽ ሊንሸራተት ይችላል (27)። ጥቅልሎቹ የግራፍ ንብርብሩን ሸካራነት ጨምረዋል፣ ይህም በግራፊን ንብርብሮች መካከል ያለውን ልዩነት ለመጨመር እና ስለዚህ የግራፍ ንብርብሩን መንሸራተትን ያስችላል።
ሁሉም የካርቦን መሳሪያዎች በዝቅተኛ ወጪ እና ከፍተኛ ፍጆታ ምክንያት በጋለ ስሜት ይከተላሉ። በእኛ ሁኔታ ሁሉም የካርቦን ትራንዚስተሮች የተሰሩት የታችኛው ግራፊን በር ፣ ከፍተኛ የግራፍ ምንጭ/የፍሳሽ ግንኙነት ፣የተደረደረ የ CNT ሴሚኮንዳክተር እና SEBS እንደ ዳይኤሌክትሪክ (ምስል 5A) በመጠቀም ነው። በስእል 5B ላይ እንደሚታየው ሁሉም የካርቦን መሳሪያ እንደ ምንጭ/ፍሳሽ እና በር (የታችኛው መሳሪያ) CNTs ያለው ከግራፊን ኤሌክትሮዶች (ከላይኛው መሳሪያ) ካለው መሳሪያ የበለጠ ግልጽ ያልሆነ ነው። ይህ የሆነበት ምክንያት የCNT ኔትወርኮች ትልቅ ውፍረት ስለሚያስፈልጋቸው እና በዚህም ምክንያት ከግራፊን (ምስል ኤስ 4) ጋር ተመሳሳይ የሆነ የሉህ ተቃውሞን ለማግኘት ዝቅተኛ የጨረር ማስተላለፊያዎች ያስፈልጋቸዋል። ምስል 5 (C እና D) በቢሌየር MGG ኤሌክትሮዶች ለተሰራው ትራንዚስተር ከውጥረት በፊት የተወካይ ዝውውር እና የውጤት ኩርባዎችን ያሳያል። ያልተጣራ ትራንዚስተር የሰርጡ ስፋት እና ርዝመት 800 እና 100 μm ነበሩ። የሚለካው የማብራት/የማጥፋት ጥምርታ ከ103 በላይ በማብራት እና በማጥፋት በ10−5 እና በ10-8 A ደረጃዎች፣ በቅደም ተከተል። የውጤት ከርቭ በCNTs እና graphene electrodes (45) መካከል ጥሩ ግንኙነትን የሚያመላክት ግልጽ የበር-ቮልቴጅ ጥገኝነት ያለው ሃሳባዊ መስመራዊ እና ሳቱሬሽን አገዛዞችን ያሳያል። ከግራፊን ኤሌክትሮዶች ጋር ያለው የንክኪ መከላከያ ከተተነተነ አው ፊልም ያነሰ ሆኖ ታይቷል (ምስል S14 ይመልከቱ)። የተዘረጋው ትራንዚስተር ሙሌት ተንቀሳቃሽነት ወደ 5.6 ሴሜ 2/Vs ያህል ነው፣ ተመሳሳይ ፖሊመር-የተደረደሩ CNT ትራንዚስተሮች በጠንካራ የሲ ንኡስ ክፍሎች ላይ 300-nm SiO2 እንደ ዳይኤሌክትሪክ ንብርብር። በተንቀሳቃሽነት ላይ ተጨማሪ መሻሻል በተመቻቸ ቱቦ ጥግግት እና ሌሎች ቱቦዎች (46) ይቻላል.
(ሀ) በግራፊን ላይ የተመሰረተ ሊዘረጋ የሚችል ትራንዚስተር እቅድ። SWNTs፣ ባለአንድ ግድግዳ የካርቦን ናኖቶብስ። (ለ) ከግራፊን ኤሌክትሮዶች (ከላይ) እና ከ CNT ኤሌክትሮዶች (ከታች) የተሰሩ የተዘረጉ ትራንዚስተሮች ፎቶ. ግልጽነት ያለው ልዩነት በግልጽ የሚታይ ነው. (C እና D) ከውጥረት በፊት በግራፊን ላይ የተመሰረተ ትራንዚስተር በ SEBS ላይ ያስተላልፉ እና ውፅዓት። (E እና F) የዝውውር ኩርባዎች፣ የአሁን ላይ እና አጥፋ፣ የበራ/አጥፋ ሬሾ እና በግራፊን ላይ የተመሰረተ ትራንዚስተር በተለያዩ ውጥረቶች ላይ ተንቀሳቃሽነት።
ግልጽነት ያለው ሁሉም የካርቦን መሳሪያ ከክፍያ ማጓጓዣ አቅጣጫ ጋር ትይዩ በሆነ አቅጣጫ ሲዘረጋ፣ አነስተኛ መበላሸት እስከ 120% የሚደርስ ጫና ታይቷል። በመለጠጥ ጊዜ ተንቀሳቃሽነት ከ 5.6 ሴሜ 2 / ቪ በ 0% ጫና ወደ 2.5 ሴሜ 2 / ቪ በ 120% ጫና (ምስል 5F) ያለማቋረጥ ቀንሷል. ለተለያዩ የሰርጥ ርዝማኔዎች የትራንዚስተር አፈጻጸምን አነጻጽረነዋል (ሰንጠረዡ S1 ይመልከቱ)። በተለይም፣ እስከ 105% በሚደርስ ጫና፣ እነዚህ ሁሉ ትራንዚስተሮች አሁንም ከፍተኛ የማብራት/ማጥፋት ጥምርታ (>103) እና ተንቀሳቃሽነት (>3 ሴሜ 2/Vs) አሳይተዋል። በተጨማሪም, ሁሉንም የካርቦን ትራንዚስተሮች (ሰንጠረዥ S2 ይመልከቱ) (47-52) ላይ ሁሉንም የቅርብ ጊዜ ስራዎችን ጠቅለል አድርገናል. በኤላስቶመርስ ላይ የመሳሪያ ማምረቻን በማመቻቸት እና MGGsን እንደ እውቂያዎች በመጠቀም፣የእኛ ሁሉም-ካርቦን ትራንዚስተሮች በተንቀሳቃሽነት እና በሃይስቴሬሲስ እንዲሁም በከፍተኛ ደረጃ ሊለጠጥ የሚችል ጥሩ አፈፃፀም ያሳያሉ።
እንደ ሙሉ በሙሉ ግልጽ እና ሊዘረጋ የሚችል ትራንዚስተር አተገባበር፣ የ LED ን መቀያየርን ለመቆጣጠር ተጠቀምንበት (ምስል 6 ሀ)። በስእል 6B ላይ እንደሚታየው አረንጓዴው ኤልኢዲ በቀጥታ ከላይ በተቀመጠው ሊዘረጋ በሚችል ሁሉም ካርቦን መሳሪያ በኩል በግልፅ ይታያል። ወደ ~ 100% (ምስል 6, C እና D) በሚዘረጋበት ጊዜ, የ LED ብርሃን ጥንካሬ አይለወጥም, ይህም ከላይ ከተገለጸው ትራንዚስተር አፈፃፀም ጋር ይጣጣማል (ፊልሙን S1 ይመልከቱ). ይህ የግራፊን ኤሌክትሮዶችን በመጠቀም የተሰራ ሊዘረጋ የሚችል የመቆጣጠሪያ አሃዶች የመጀመሪያው ሪፖርት ሲሆን ይህም ለግራፊን ሊዘረጋ የሚችል ኤሌክትሮኒክስ አዲስ እድልን ያሳያል።
(ሀ) LED ለመንዳት ትራንዚስተር የወረዳ. GND ፣ መሬት። (ለ) ከአረንጓዴ ኤልኢዲ በላይ የተጫነው የመለጠጥ እና ግልጽነት ያለው የሁሉም ካርቦን ትራንዚስተር በ 0% ውጥረት ላይ ያለው ፎቶ። (ሐ) ኤልኢዱን ለመቀያየር የሚያገለግለው ሙሉ ካርቦን ግልፅ እና ሊዘረጋ የሚችል ትራንዚስተር ከ LED በላይ በ 0% (በግራ) እና ~ 100% ጫና (በቀኝ) ላይ እየተሰቀለ ነው። የተዘረጋውን የርቀት ለውጥ ለማሳየት በመሳሪያው ላይ ያሉት ቢጫ ጠቋሚዎች ነጭ ቀስቶች ያመለክታሉ። (መ) የተዘረጋው ትራንዚስተር የጎን እይታ፣ ኤልኢዲው ወደ elastomer ውስጥ ተገፋ።
በማጠቃለያው፣ በተደራረቡ የግራፍ ንብርብሮች መካከል ባለው የግራፍ ናኖስክሮልስ የነቃ በትልልቅ ጭንቀቶች ውስጥ እንደ ሊለጠጡ የሚችሉ ኤሌክትሮዶች ያሉ ከፍተኛ conductivityን የሚጠብቅ ግልጽነት ያለው የግራፊን መዋቅር አዘጋጅተናል። እነዚህ ባለ ሁለት እና ባለሶስት ኤምጂጂ ኤሌክትሮዶች በኤልስቶመር ላይ ያሉ 21 እና 65% የ 0% የውጥረት መቆጣጠሪያዎችን እስከ 100% የሚደርስ ጫና ሊይዙ ይችላሉ፣ . የግራፊን ጥቅልሎች ተጨማሪ የመተላለፊያ መንገዶች እንዲሁም በተዘዋወሩ ንብርብሮች መካከል ያለው ደካማ መስተጋብር በጭንቀት ውስጥ ላለው የላቀ የንፅፅር መረጋጋት አስተዋፅኦ ያደርጋል። ሁሉንም ካርቦን ሊዘረጉ የሚችሉ ትራንዚስተሮችን ለመሥራት ይህን የግራፊን መዋቅር የበለጠ ተግባራዊ አድርገናል። እስካሁን ድረስ፣ ይህ በጣም የተዘረጋው ግራፊን ላይ የተመሠረተ ትራንዚስተር ከምርጥ ግልፅነት ጋር ማያያዝን ሳይጠቀም ነው። ምንም እንኳን የአሁኑ ጥናት ግራፊን ለተዘረጋ ኤሌክትሮኒክስ ለማንቃት የተካሄደ ቢሆንም፣ ይህ አካሄድ ሊዘረጋ የሚችል 2D ኤሌክትሮኒክስ ለማንቃት ወደ ሌሎች 2D ቁሶች ሊራዘም እንደሚችል እናምናለን።
ትልቅ ቦታ ያለው ሲቪዲ ግራፊን በተንጠለጠሉ የ Cu ፎይል (99.999%፣ Alfa Aesar) በ 0.5 mtorr በ 50-SCCM (መደበኛ ኪዩቢክ ሴንቲሜትር በደቂቃ) CH4 እና 20–SCCM H2 በ 1000 ° ሴ ላይ እንደ ቅድመ ሁኔታ ተጭኗል። የኩ ፎይል ሁለቱም ጎኖች በ monolayer graphene ተሸፍነዋል። ቀጭን የPMMA (2000 rpm; A4, Microchem) በ Cu ፎይል በአንደኛው በኩል ስፒን ተሸፍኗል፣ PMMA/G/Cu foil/G መዋቅር ፈጠረ። በመቀጠል፣ ሙሉው ፊልም በ0.1M ammonium persulfate [(NH4)2S2O8] መፍትሄ ለ2 ሰአታት ያህል የCu ፎይልን ለመንቀል ተጥሏል። በዚህ ሂደት ውስጥ፣ ጥበቃ ያልተደረገለት የኋለኛ ክፍል ግራፊን መጀመሪያ የእህል ድንበሮችን ቀደደ እና ከዚያም በገጽታ ውጥረት የተነሳ ወደ ጥቅልሎች ተንከባለለ። ጥቅልሎቹ የPMMA/G/G ጥቅልሎችን በመፍጠር በPMMA በሚደገፈው የላይኛው ግራፊን ፊልም ላይ ተያይዘዋል። በመቀጠልም ፊልሞቹ በዲዮኒዝድ ውሃ ውስጥ ብዙ ጊዜ ታጥበው በታለመው ንጣፍ ላይ ለምሳሌ እንደ ጠንካራ ሲኦ2/ሲ ወይም የፕላስቲክ ንጣፍ ላይ ተቀምጠዋል። የተያያዘው ፊልም በንጥረ ነገር ላይ እንደደረቀ ናሙናው በቅደም ተከተል በአሴቶን፣ 1፡1 acetone/IPA (አይሶፕሮፒል አልኮሆል) እና አይፒኤ ለ 30 ሰከንድ እያንዳንዳቸው PMMA ን ያስወግዳል። ፊልሞቹ በ 100 ዲግሪ ሴንቲ ግሬድ ለ 15 ደቂቃዎች እንዲሞቁ ይደረጋሉ ወይም ሌላ የጂ/ጂ ጥቅልል ወደ እሱ ከመተላለፉ በፊት የታሰረውን ውሃ ሙሉ በሙሉ ለማስወገድ በአንድ ሌሊት በቫኩም ውስጥ እንዲቆዩ ተደርገዋል። ይህ እርምጃ የPMMA ተሸካሚ ንብርብር በሚለቀቅበት ጊዜ የግራፊን ፊልም ከመሬት በታች እንዳይገለል እና የኤምጂጂኤስ ሙሉ ሽፋንን ማረጋገጥ ነበር።
የኤምጂጂጂ መዋቅር ሞርፎሎጂ በኦፕቲካል ማይክሮስኮፕ (ሌይካ) እና በኤሌክትሮን ማይክሮስኮፕ (1 ኪሎ ቮልት; FEI) በመጠቀም ታይቷል. የአቶሚክ ሃይል ማይክሮስኮፕ (ናኖስኮፕ III፣ ዲጂታል መሳሪያ) የጂ ጥቅልሎችን ዝርዝሮች ለመከታተል በመንካት ሁነታ ተተግብሯል። የፊልም ግልጽነት በአልትራቫዮሌት በሚታይ ስፔክትሮሜትር (Agilent Cary 6000i) ተፈትኗል። ውጥረቱ አሁን ባለው ፍሰት ቀጥተኛ አቅጣጫ ላይ በነበረበት ጊዜ የፎቶሊቶግራፊ እና የ O2 ፕላዝማ የግራፊን አወቃቀሮችን ወደ ቁርጥራጮች (~ 300 μm ስፋት እና ~ 2000 μm ርዝመት) ለመቅረጽ ጥቅም ላይ ውለዋል ፣ እና Au (50 nm) ኤሌክትሮዶች በሙቀት ተቀምጠዋል ። በሁለቱም የረጅም ጎን ጫፎች ላይ የጥላ ጭምብሎች። ከዚያም የግራፊን ንጣፎች ከ SEBS elastomer (~ 2 ሴ.ሜ ስፋት እና ~ 5 ሴ.ሜ ርዝመት) ጋር ተገናኝተዋል ፣ ከረጅም ዘንግ ከ SEBS አጭር ጎን ጋር ትይዩ ፣ በመቀጠል BOE (የተከለለ ኦክሳይድ etch) (HF: H2O) 1፡6) ኢተክቲክ እና ኤውቲክቲክ ጋሊየም ኢንዲየም (ኢጋኢን) እንደ ኤሌክትሪክ መገናኛ። ለትይዩ የጭንቀት ሙከራዎች፣ ንድፍ የሌላቸው የግራፊን መዋቅር (~ 5 × 10 ሚሜ) ወደ SEBS ንኡስ ክፍሎች ተላልፈዋል፣ ረዣዥም መጥረቢያዎች ከ SEBS substrate ረጅም ጎን ጋር ትይዩ ናቸው። ለሁለቱም ሁኔታዎች፣ አጠቃላይ ጂ (ያለምንም ጂ ጥቅልሎች)/SEBS በእጅ መገልገያ ውስጥ ባለው የኤላስቶመር ረጅም ጎን ላይ ተዘርግቶ ነበር፣ እና በቦታው ላይ፣ በሴሚኮንዳክተር ተንታኝ (ኪትሌይ 4200) በምርመራ ጣቢያ ላይ ባለው ጫና ውስጥ የመቋቋም ለውጦቻቸውን ለካን። - ኤስ.ሲ.ኤስ.)
በጣም ሊለጠጥ የሚችል እና ግልጽነት ያለው ሁሉም የካርቦን ትራንዚስተሮች በፖሊሜር ዳይኤሌክትሪክ እና በንጥረ ነገሮች ላይ የሚደርሰውን ኦርጋኒክ ሟሟ ጉዳት ለማስወገድ በሚከተለው ቅደም ተከተል ተሰርተዋል። የኤምጂጂ መዋቅሮች ወደ SEBS እንደ በር ኤሌክትሮዶች ተላልፈዋል። አንድ ወጥ የሆነ ቀጭን ፊልም ፖሊመር ዳይኤሌክትሪክ ሽፋን (2 μm ውፍረት) ለማግኘት የ SEBS ቶሉኢን (80 mg/ml) መፍትሄ በ octadecyltrichlorosilane (OTS) የተሻሻለ የሲኦ2/ሲ ንኡስ ክፍል በ1000 ራፒኤም ለ1 ደቂቃ ስፒን ተሸፍኗል። ቀጭን ዳይኤሌክትሪክ ፊልም በቀላሉ ከሃይድሮፎቢክ OTS ወለል ወደ SEBS substrate በተዘጋጀው ግራፊን ተሸፍኗል። የ capacitor ፈሳሽ-ብረት (ኢጋኢን፤ ሲግማ-አልድሪች) የላይኛው ኤሌክትሮድ በማስቀመጥ አቅምን እንደ ልኬት መጠን በኤልሲአር (ኢንደክተንስ፣ አቅም፣ መቋቋም) ሜትር (አግላይንት) በመጠቀም ሊሰራ ይችላል። ትራንዚስተር ሌላኛው ክፍል ቀደም ሲል ሪፖርት የተደረጉትን ሂደቶች በመከተል በፖሊመር-የተደረደሩ ሴሚኮንዳክተሮች CNTs ያካትታል። በስርዓተ-ጥለት የተሰራው የምንጭ/ፍሳሽ ኤሌክትሮዶች በጠንካራ የSiO2/Si substrates ላይ ተሠርተዋል። በመቀጠልም ሁለቱ ክፍሎች ዳይኤሌክትሪክ/ጂ/ኤስቢኤስ እና ሲኤንቲዎች/ንድፍ G/SiO2/Si እርስ በእርሳቸው ተጣብቀው በBOE ውስጥ ተጭነው ጠንካራውን የ SiO2/Si substrate ን ያስወግዱ። ስለዚህ, ሙሉ በሙሉ ግልጽ እና ሊለጠጥ የሚችል ትራንዚስተሮች ተሠርተዋል. በውጥረት ውስጥ ያለው የኤሌክትሪክ ፍተሻ የተከናወነው ከላይ እንደተጠቀሰው ዘዴ በእጅ በሚዘረጋ የመለጠጥ ዝግጅት ላይ ነው።
የዚህ ጽሁፍ ተጨማሪ ይዘት በ http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/3/9/e1700159/DC1 ላይ ይገኛል።
በለስ S1. በSiO2/Si substrates ላይ የሞኖላይየር ኤምጂጂ የጨረር ማይክሮስኮፒ ምስሎች በተለያዩ ማጉላት።
በለስ ኤስ 4 ባለ ሁለት-መመርመሪያ ሉህ ተቃውሞዎች እና ማስተላለፊያዎች @550 nm የሞኖ-፣ ቢ- እና ባለሶስትዮሽ ሜዳ ግራፊን (ጥቁር ካሬ)፣ MGG (ቀይ ክበቦች) እና CNTs (ሰማያዊ ትሪያንግል) ማወዳደር።
በለስ S7. መደበኛ የመቋቋም ለውጥ የሞኖ እና ቢላይየር MGGs (ጥቁር) እና ጂ (ቀይ) በ ~ 1000 ሳይክሊክ ጫና ውስጥ እስከ 40 እና 90% ትይዩ ትይዩ ጭነት ፣ በቅደም።
በለስ S10. ከውጥረት በኋላ በ SEBS elastomer ላይ የሶስትዮሽ ኤምጂጂ SEM ምስል፣ ረጅም ጥቅልል በበርካታ ስንጥቆች ላይ መስቀል ያሳያል።
በለስ S12. የ AFM ምስል ባለ ትሪላይየር ኤምጂጂ በጣም በቀጭኑ SEBS elastomer ላይ በ20% ውጥረት፣ ይህም ጥቅልል ስንጥቅ ላይ እንዳለፈ ያሳያል።
ጠረጴዛ S1. ከውጥረት በፊት እና በኋላ በተለያየ የሰርጥ ርዝማኔ የቢላይየር MGG–ነጠላ ግድግዳ የካርቦን ናኖቱብ ትራንዚስተሮች እንቅስቃሴ።
ይህ በCreative Commons Attribution-Commercial ፍቃድ ውል ስር የሚሰራጭ ክፍት ተደራሽነት መጣጥፍ በማንኛውም ሚዲያ መጠቀም ፣ማሰራጨት እና መባዛት የሚፈቅድ ሲሆን የውጤት አጠቃቀሙ ለንግድ ጥቅም እስካልሆነ ድረስ እና ዋናው ስራ በትክክል እስከሆነ ድረስ ተጠቅሷል።
ማሳሰቢያ፡ እርስዎ ገጹን እየመከሩት ያለው ሰው እንዲያዩት እንደፈለክ እንዲያውቅ የኢሜል አድራሻህን ብቻ እንጠይቃለን፣ እና ኢሜል ያልሆነ መልእክት። ምንም ኢሜይል አድራሻ አንይዝም።
ይህ ጥያቄ የሰው ጎብኚ መሆን አለመሆንዎን ለመፈተሽ እና አውቶማቲክ አይፈለጌ መልዕክት እንዳይገባ ለመከላከል ነው።
በ Nan Liu፣ Alex Chortos፣ Ting Lei፣ Lihua Jin፣ Taeho Roy Kim፣ Won-Gyu Bae፣ Chenxin Zhu፣ Sihong Wang፣ Raphael Pfattner፣ Xiyuan Chen፣ Robert Sinclair፣ Zhenan Bao
በ Nan Liu፣ Alex Chortos፣ Ting Lei፣ Lihua Jin፣ Taeho Roy Kim፣ Won-Gyu Bae፣ Chenxin Zhu፣ Sihong Wang፣ Raphael Pfattner፣ Xiyuan Chen፣ Robert Sinclair፣ Zhenan Bao
© 2021 የአሜሪካ የሳይንስ እድገት ማህበር። ሁሉም መብቶች የተጠበቁ ናቸው። AAAS የHINARI፣ AGORA፣ OARE፣ CHORUS፣ CLOCKSS፣ CrossRef እና COUNTER አጋር ነው።የሳይንስ እድገቶች ISSN 2375-2548።
የልጥፍ ጊዜ፡- ጥር-28-2021