እንደ ግራፊን ያሉ ባለ ሁለት ገጽታ ቁሳቁሶች ለሁለቱም የተለመዱ ሴሚኮንዳክተር አፕሊኬሽኖች እና በተለዋዋጭ ኤሌክትሮኒክስ ውስጥ ለጀማሪ አፕሊኬሽኖች ማራኪ ናቸው።ነገር ግን የግራፊን ከፍተኛ የመሸከም አቅም በዝቅተኛ ውጥረቱ ላይ ስብራትን ያስከትላል፣ይህም ያልተለመደ የኤሌክትሮኒካዊ ባህሪያቱን በተዘረጋ ኤሌክትሮኒክስ ለመጠቀም ፈታኝ ያደርገዋል።እጅግ በጣም ጥሩ የሆነ ጫና ላይ የተመሰረተ ግልጽ የግራፍነን ተቆጣጣሪዎች አፈፃፀም ለማስቻል በተደራረቡ የግራፍነን ንብርብሮች መካከል የግራፍነን ናኖስክሮሎችን ፈጠርን፤ እነዚህም ባለብዙ ንብርብር ግራፊን/ግራፊን ጥቅልሎች (MGGs)።በውጥረት ውስጥ፣ አንዳንድ ጥቅልሎች የተበታተኑትን የግራፊን ጎራዎች ድልድይ በማድረግ ከፍተኛ ጫናዎች ላይ ጥሩ የመንቀሳቀስ ችሎታ እንዲኖር የሚያስችለውን የፔርኮሊንግ አውታረ መረብ ለመጠበቅ።በelastomers ላይ የሚደገፉ ትሪላይየር ኤምጂጂዎች 65% ኦሪጅናል ምግባርን በ100% ጫና ያቆያሉ፣ይህም ከአሁኑ ፍሰት አቅጣጫ ጋር የሚያያዝ ሲሆን ናኖስኮልስ የሌሉት የግራፊን የሶስትዮሽ ፊልሞች ግን የመነሻ ምግባራቸውን 25% ብቻ ይይዛሉ።ሊለጠጥ የሚችል ሙሉ የካርበን ትራንዚስተር ኤምጂጂኤስን በመጠቀም እንደ ኤሌክትሮዶች የመተላለፊያ ይዘት>90% አሳይቷል እና 60% የሚሆነውን የመጀመሪያውን የአሁኑን ውፅዓት በ 120% ውጥረት (ከክፍያ ማጓጓዣ አቅጣጫ ጋር ትይዩ) ይዞ ቆይቷል።እነዚህ በጣም ሊለጠፉ የሚችሉ እና ግልጽነት ያላቸው ሁሉም የካርቦን ትራንዚስተሮች የተራቀቀ 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 ዝርያዎች ላይ የመሰነጣጠቅ 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 ገላጭ መቆጣጠሪያ ጋር ሲነጻጸር, ኢንዲየም ቲን ኦክሳይድ [ITO;100 ohms / ስኩዌር (ካሬ) በ 90% ግልጽነት ], በኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ (CVD) የሚበቅለው ሞኖላይየር ግራፊን ተመሳሳይ 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 ወለል ላይ፣ ብቃቱ እስከ 0.8 ሚሜ (8) ትንሽ የሆነ የመጠምዘዝ ራዲየስ እንኳ 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);ግራፊን በአውሮፕላኑ 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 ተተኳሪነት የተላለፈው ኮንዳክሽኑን ከ6% ባነሰ መጠን (8) ብቻ ነው።የንድፈ ሃሳባዊ ስሌቶች እንደሚያሳዩት በተለያዩ የንብርብሮች መካከል መጨማደድ እና መስተጋብር ግትርነትን በእጅጉ መቀነስ አለበት (26)።ግራፊንን ወደ ብዙ ንብርብሮች በመደርደር፣ ይህ ባለሁለት ወይም ባለሶስትዮሽ ግራፊን ወደ 30% ጫና ሊዘረጋ የሚችል ሲሆን 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 ንባብ 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 ለሆኑ ተለባሽ የጤና ክትትል ዳሳሾች እና የኤሌክትሮኒክስ ቆዳዎች ( 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 በግራፍ ሉሆች ላይ ስንጥቅ ድልድይ ለማድረግ የሚያስችሉ መንገዶችን ሊሰጡ እንደሚችሉ 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 በጣም ግልፅ እና በጣም ሊወጠሩ ችለናል። % ጫና (ከክፍያ ማጓጓዣ አቅጣጫ ጋር ትይዩ) እና ከዋናው የአሁኑ ውጤታቸው 60% ያቆያል።ይህ እስካሁን ድረስ በጣም ሊዘረጋ የሚችል ግልጽ ካርበን ላይ የተመሰረተ 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 ለመከላከል 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 ስንጥቆች እና ጉድለቶች ሊኖሩት ይችላል ይህም ወደ ውስጥ ዘልቆ የሚገባ (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) ለኤምጂጂዎች የማምረት ሂደት እንደ ሊለጠጥ የሚችል ኤሌክትሮድ ስዕላዊ መግለጫ።በግራፊን ዝውውሩ ወቅት በ Cu ፎይል ላይ ያለው የጀርባ ግራፊን በወሰን እና ጉድለቶች ተሰብሯል፣ በዘፈቀደ ቅርጾች ተጠቅልሎ እና በላይኛው ፊልሞች ላይ በጥብቅ ተጣብቆ ናኖክሮልስ ተፈጠረ።አራተኛው ካርቱን የተቆለለ የMGG መዋቅርን ያሳያል።(B እና C) ባለ ሞኖላይየር ኤምጂጂ ከፍተኛ ጥራት ያለው TEM ባህሪያት፣ በ monolayer graphene (B) እና ጥቅልል (C) ክልል ላይ፣ በቅደም ተከተል።የ(B) መግቢያ በTEM ፍርግርግ ላይ ያለውን ሞኖላይየር MGGs አጠቃላይ ሞሮሎጂ የሚያሳይ ዝቅተኛ-ማጉያ ምስል ነው።የ (C) ውስጠቶች በምስሉ ላይ በተገለጹት አራት ማዕዘን ቅርጽ ያላቸው 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* ምልክቶች ጋር።(ሠ) የ monolayer G/G ጥቅልሎች የከፍታ መገለጫ በቢጫ ነጠብጣብ መስመር ላይ ያለው ክፍል AFM ምስል።(ከኤፍ እስከ እኔ) የእይታ ማይክሮስኮፒ እና የኤኤፍኤም ምስል ባለ ትሪላይየር G ያለ (ኤፍ እና ኤች) 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 ተንከባሎ መሆናቸውን ለማረጋገጥ ባለከፍተኛ ጥራት ማስተላለፊያ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (TEM) እና ኤሌክትሮን ኢነርጂ መጥፋት (ኢኤል) ስፔክትሮስኮፒ ጥናቶችን በ monolayer top-G/G ጥቅልሎች ላይ አድርገናል።ምስል 1B የአንድ ሞኖላይየር ግራፊን ባለ ስድስት ጎን አወቃቀሩን ያሳያል እና ውስጠቱ በ TEM ፍርግርግ ነጠላ የካርበን ቀዳዳ ላይ የተሸፈነው የፊልሙ አጠቃላይ ሞርፎሎጂ ነው።የ monolayer graphene አብዛኛው ፍርግርግ ይሸፍናል, እና አንዳንድ graphene flakes ባለ ስድስት ጎን ቀለበቶች በርካታ ቁልል ፊት ላይ ይታያሉ (የበለስ. 1 ለ).ወደ ግለሰብ ማሸብለል (ምስል 1C) በማጉላት ከ 0.34 እስከ 0.41 nm ባለው ክልል ውስጥ ያለው የጭረት ክፍተት ከፍተኛ መጠን ያለው የግራፊን ላቲስ ፍራፍሬዎችን ተመልክተናል.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 ኢኤል ስፔክትረም ያሳያል፣ በ 285 eV ያለው ጫፍ ከ π * ምህዋር የሚመጣበት እና ሌላኛው በ 290 eV አካባቢ የሚገኘው 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 ማይክሮስኮፕ (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 በጣም ትልቅ መጠን ያላቸው ሲሆን ይህም በግራፊን ንብርብሮች መካከል ወደ ሻካራ በይነገጽ ይመራል።
የኤሌትሪክ ባህሪያቱን ለመለካት የግራፊን ፊልሞችን ከጥቅልል አወቃቀሮች ጋር ወይም ያለሱ እና በፎቶላይትግራፊ በመጠቀም 300-μm-ሰፊ እና 2000-ማይክ-ርዝማኔ ባለው ስስሮች ውስጥ መደራረብን እናነባለን።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 አዎንታዊ የኤሌክትሪክ አስተዋፅኦ እንደሚያደርግ ያረጋግጣል።ከሁሉም ሞኖ-፣ ሁለት- እና ባለሶስት ሌይን ግራፊን እና ኤምጂጂኤስ መካከል፣ ባለሶስትዮሽ ኤምጂጂ ወደ 90% የሚጠጋ ግልጽነት ያለው ምርጥ ምግባር አለው።በሥነ-ጽሑፍ ውስጥ ከተዘገቡት ሌሎች የግራፊን ምንጮች ጋር ለማነፃፀር አራት-የመመርመሪያ ሉህ ተቃውሞዎችን (ስዕል S5) ለካ እና በምስል 2A ውስጥ በ 550 nm (የበለስ. S6) የማስተላለፍ ተግባር ዘርዝረናል።ኤምጂጂ 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 ባልተመቻቸ የእድገት ሁኔታቸው እና የማስተላለፍ ዘዴ .
(ሀ) ባለአራት መመርመሪያ ሉህ ተቃውሞዎች በ 550 nm ለብዙ የግራፍ ዓይነቶች ማስተላለፊያዎች፣ 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)፣ እንደቅደም ተከተላቸው፣ እና በመቀጠል ወደ SiO2/Si ወይም quartz ተላልፈዋል።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) ጫና የአሁኑ ፍሰት አቅጣጫ መደበኛ የመቋቋም ለውጥ.(D) የቢሌየር ጂ (ቀይ) እና ኤምጂጂ (ጥቁር) በሳይክል ጫና እስከ 50% በቋሚ 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 ጂ 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 አፈጻጸምን ለመገምገም ግራፊንን ወደ ቴርሞፕላስቲክ ኤላስቶመር እስታይሊን-ቡታዲያን-ስታይሪን (ሴቢኤስ) ንኡስ ክፍሎች (~ 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 ብሎ ሲሰራ፣ ለሞኖላይየር ግራፊን፣ ጥቅልሎች ሲጨመሩ በኤሌክትሪክ መሰባበር ላይ ያለውን ጫና ከ5 ወደ 70 በመቶ ጨምሯል።ከሞኖላይየር ግራፊን ጋር ሲወዳደር የትሪላይየር ግራፊን የጭንቀት መቻቻል እንዲሁ በእጅጉ ተሻሽሏል።በ nanoscrolls ፣ በ 100% perpendicular stress ፣ የባለሶስትዮሽ ኤምጂጂ መዋቅር የመቋቋም አቅም 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 ውጥረት 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 ፣ነገር ግን በ trilayer MGG (ምስል 2E) ውስጥ ~8 ጊዜ ብቻ ነው።የብስክሌት ውጤቶች በ fig.ኤስ 7.በተመጣጣኝ ፍጥነት ያለው የመቋቋም አቅም መጨመር በተመጣጣኝ የጭንቀት አቅጣጫ ምክንያት የፍንጥቆች አቅጣጫ ወደ የአሁኑ ፍሰት አቅጣጫ ስለሚሄድ ነው።በሚጫኑበት እና በሚጫኑበት ጊዜ የተቃውሞው ልዩነት በ SEBS elastomer substrate የቪስኮላስቲክ ማገገሚያ ምክንያት ነው.በብስክሌት ወቅት የMGG ንጣፎች የበለጠ የተረጋጋ የመቋቋም አቅም ያላቸው የተሰነጠቁ የግራፊን ክፍሎችን (በ AFM እንደተገለጸው) ድልድይ የሚችሉ ትላልቅ ጥቅልሎች በመኖራቸው ምክንያት የፔርኮሊንግ መንገድን ለመጠበቅ ይረዳሉ።ይህ በፔርኮሊንግ ዱካ አማካኝነት የንፅህና አጠባበቅን የመጠበቅ ክስተት ቀደም ሲል በተሰነጣጠሉ ብረታ ብረት ወይም ሴሚኮንዳክተር ፊልሞች በelastomer substrates (40, 41) ላይ ተዘግቧል.
እነዚህን በግራፊን ላይ የተመሰረቱ ፊልሞችን እንደ በር ኤሌክትሮዶች በሚዘረጋ መሳሪያዎች 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 ከቀላል ሞኖላይየር እና ቢላይየር ግራፊን ኤሌክትሮዶች ጋር ያለው አቅም በፍጥነት መቀነሱን ተመልክተናል።በአንፃሩ በኤምጂጂኤስ እና በሜዳ 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 በር ኤሌክትሮድ ተስማሚ መሆኑን ነው።
የ 1D ግራፊን ጥቅልል በኤሌክትሪክ ንክኪነት መቻቻል ላይ ያለውን ሚና የበለጠ ለመመርመር እና በግራፍ ንብርብሮች መካከል ያለውን መለያየት በተሻለ ሁኔታ ለመቆጣጠር የግራፍ ጥቅሎችን ለመተካት የሚረጩ CNT ዎችን ተጠቀምን (ተጨማሪ ቁሳቁሶችን ይመልከቱ)።የMGG አወቃቀሮችን ለመኮረጅ፣ ሶስት እፍጋቶችን የCNTs (ማለትም፣ CNT1) አስቀምጠናል
(ከሀ እስከ ሐ) የ AFM ምስሎች የሶስት የተለያዩ የCNTs እፍጋቶች (CNT1
እንደ ኤሌክትሮዶች ሊለጠጥ ለሚችል ኤሌክትሮኒክስ ያላቸውን አቅም የበለጠ ለመረዳት፣ የMGG እና G-CNT-Gን በጭንቀት ውስጥ ያሉ ቅርጾችን በዘዴ መርምረናል።የኦፕቲካል ማይክሮስኮፕ እና የፍተሻ ኤሌክትሮን ማይክሮስኮፒ (ኤስኤም) ውጤታማ የባህሪ ዘዴዎች አይደሉም ምክንያቱም ሁለቱም የቀለም ንፅፅር ስለሌላቸው እና ሴኤም በኤሌክትሮን ቅኝት ወቅት ግራፊን በፖሊመር ንኡስ ክፍል ውስጥ (ምስል S9 እና S10) ላይ በሚሆንበት ጊዜ ለምስል ቅርሶች ተገዢ 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 በሽግግሩ ሂደት ውስጥ ውጫዊ ጉዳት በመኖሩ በተጣራ ግራፊን ላይ ስንጥቆች መፈጠራቸው የማይቀር ነው፣ እና እየጨመረ በሄደ መጠን ስንጥቆቹ ጥቅጥቅ ያሉ ሆኑ (ምሥል 4፣ A እስከ D)።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, ሰፋ ያለ ጥቅልል በ trilayer MGG ላይ 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 ጂ/ጂ 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 substrate ላይ የንድፍ ሞኖላይየር ግራፊን ኤሌክትሮዶች የማስመሰል ጂኦሜትሪ።(ጄ) በሞኖሌይየር ግራፊን እና በ SEBS ንኡስ ክፍል ውስጥ ያለው ከፍተኛው ዋና ሎጋሪዝም ጫና በ20% ውጫዊ ጫና ላይ 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 የፔርኮሌት ኔትወርክን የሚጠብቁበት ተጨማሪ ዘዴ አለ።የግራፊን ጥቅልሎች በአስር ማይክሮሜትሮች ርዝማኔ ስለሚኖራቸው በተለምዶ እስከ ማይክሮሜትር የሚደርሱ ስንጥቆችን ድልድይ ማድረግ ስለሚችሉ ተስፋ ሰጪ ናቸው።በተጨማሪም ጥቅልሎቹ ብዙ የግራፊን ሽፋን ስላላቸው ዝቅተኛ የመቋቋም አቅም ይኖራቸዋል ተብሎ ይጠበቃል።በንፅፅር፣ CNT ዎች ያነሱ (በተለምዶ ጥቂት ማይሚሜትሮች ርዝማኔ ያላቸው) እና ከጥቅልሎች ያነሱ በመሆናቸው በአንፃራዊ ጥቅጥቅ ያሉ (ዝቅተኛ ማስተላለፊያ) የCNT ኔትወርኮች ተመጣጣኝ የመተላለፊያ ድልድይ አቅምን ለማቅረብ ይጠበቅባቸዋል።በሌላ በኩል በለስ ላይ እንደሚታየው.S12፣ ውጥረትን ለማስተናገድ በሚዘረጋበት ጊዜ ግራፊን ሲሰነጠቅ፣ ጥቅልሎቹ አይሰነጠቁም፣ ይህም የኋለኛው በግራፊን ላይ ሊንሸራተት እንደሚችል ያሳያል።ያልተሰነጠቁበት ምክንያት ብዙ የግራፊን ንብርብሮች (ከ 1 እስከ 2 0 μm ርዝማኔ ከ ~ 0.1 እስከ 1 ማይክሮን ስፋት እና ~ 10 እስከ 100 nm ከፍታ) 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 ያለው ትልቅ የመገናኛ መቋቋም ቢሆንም።የእኛ የግራፊን ጥቅልሎች ከ0.1 እስከ 1 μm ስፋቶች እንዳሏቸው እና የጂ/ጂ ጥቅልሎች ከ CNT ዎች በጣም ትልቅ የግንኙነቶች 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 በ SEBS substrate ላይ በውጪ ሲተገበር በግራፍ ውስጥ ያለው አማካይ ጫና ~6.6% ነው (ምስል 4J እና fig. S13D) ይህም ከሙከራ ምልከታዎች ጋር የሚጣጣም ነው (ምስል S13 ይመልከቱ) .በኦፕቲካል ማይክሮስኮፒ በመጠቀም በስርዓተ-ጥለት የተሰሩ የግራፊን እና የከርሰ ምድር ክልሎች ውስጥ ያለውን ጫና በማነፃፀር በታችኛው 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 የመቆየት ችሎታ በሁለት ዋና ዋና ዘዴዎች የነቃ ሊሆን ይችላል፡ (i) ጥቅልሎቹ የተቆራረጡ ክልሎችን በማገናኘት የመተላለፊያ መንገድን ለመጠበቅ እና (ii) ባለ ብዙ ሽፋን ግራፊን ሉሆች/ላስቶመር ሊንሸራተቱ ይችላሉ። እርስ በእርሳቸው, በግራፊን ኤሌክትሮዶች ላይ የሚፈጠረውን ጫና ይቀንሳል.በelastomer ላይ ለብዙ የተላለፉ ግራፊን ንብርብሮች፣ ንብርቦቹ እርስ በርስ በጥብቅ አልተያያዙም፣ ይህም ለጭንቀት ምላሽ ሊንሸራተት ይችላል (27)።ጥቅልሎቹ የግራፍ ንብርብሩን ሸካራነት ጨምረዋል፣ ይህም በግራፊን ንብርብሮች መካከል ያለውን መለያየት ለመጨመር እና ስለዚህ የግራፍ ንብርብሩን መንሸራተትን ያስችላል።
ሁሉም የካርቦን መሳሪያዎች በዝቅተኛ ወጪ እና ከፍተኛ ፍጆታ ምክንያት በጋለ ስሜት ይከተላሉ።በእኛ ሁኔታ ሁሉም የካርቦን ትራንዚስተሮች የታችኛው ግራፊን በር ፣ ከፍተኛ የግራፍ ምንጭ / የፍሳሽ ግንኙነት ፣ የተደረደሩ የ CNT ሴሚኮንዳክተር እና SEBS እንደ ዳይኤሌክትሪክ (ምስል 5A) በመጠቀም ተሠርተዋል።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 (Fig. S4) ጋር ተመሳሳይ የሆነ የሉህ ተቃውሞዎችን ለማግኘት ዝቅተኛ የጨረር ማስተላለፊያዎች ስለሚያስፈልጋቸው ነው።ምስል 5 (C እና D) በቢሌየር MGG ኤሌክትሮዶች ለተሰራው ትራንዚስተር ከውጥረት በፊት የውክልና ሽግግር እና የውጤት ኩርባዎችን ያሳያል።ያልተጣራ ትራንዚስተር የሰርጡ ስፋት እና ርዝመት 800 እና 100 μm ነበሩ።የሚለካው የማብራት/የማጥፋት ጥምርታ ከ103 በላይ ሲሆን ከ10-5 እና 10-8 A ደረጃዎች ያሉት የማብራት እና የማጥፋት ሞገዶች እንደቅደም ተከተላቸው።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 5.6 ሴሜ 2/Vs ያህል ነው፣ ተመሳሳይ ፖሊመር-የተደረደሩ የ CNT ትራንዚስተሮች በጠንካራ የሲ ኤስ ኤም ኤስ 300-nm SiO2 እንደ ዳይኤሌክትሪክ ንብርብር ተመሳሳይ ነው።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) በግራፍ ኤሌክትሮዶች (ከላይ) እና በ 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.በኤላስቶመሮች ላይ የመሳሪያ ማምረቻን በማመቻቸት እና ኤምጂጂኤስን እንደ እውቂያዎች በመጠቀም ሁሉም የካርቦን ትራንዚስተሮች በተንቀሳቃሽነት እና በሃይሪቴሲስ እንዲሁም በከፍተኛ ደረጃ ሊለጠጥ የሚችል አፈፃፀም ያሳያሉ።
እንደ ሙሉ በሙሉ ግልጽ እና ሊዘረጋ የሚችል ትራንዚስተር አተገባበር፣ የ LED ን መቀየር ለመቆጣጠር ተጠቀምንበት (ምስል 6A)።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 የተለጠጠ እና ግልጽነት ያለው የሁሉም ካርቦን ትራንዚስተር በ 0% ውጥረት ላይ ያለው ፎቶ።(ሐ) ኤልኢዲውን ለመቀያየር የሚያገለግለው ሙሉ ካርቦን ግልጽ እና ሊዘረጋ የሚችል ትራንዚስተር ከ LED በላይ በ 0% (በግራ) እና ~ 100% ጫና (በቀኝ) ላይ ተጭኗል።የተዘረጋውን የርቀት ለውጥ ለማሳየት በመሳሪያው ላይ ያሉት ቢጫ ጠቋሚዎች ነጭ ቀስቶች ይጠቁማሉ።(መ) የተዘረጋው ትራንዚስተር የጎን እይታ፣ ኤልኢዲው ወደ elastomer ውስጥ ተገፋ።
በማጠቃለያው፣ በተደራረቡ የግራፍ ንብርብሮች መካከል ባለው የግራፍ ናኖስክሮልስ የነቃ በትልልቅ ውጥረቶች ውስጥ ከፍተኛ conductivityን እንደ መለጠጥ የሚችሉ ኤሌክትሮዶች የሚይዝ ግልጽነት ያለው የግራፊን መዋቅር አዘጋጅተናል።እነዚህ ባለሁለት እና ባለሶስት ኤምጂጂ ኤሌክትሮዶች በኤላስቶመር ላይ 21 እና 65% እንደቅደም ተከተላቸው ከ0% ውጥረታቸው እስከ 100% የሚደርስ ጫና ሊኖራቸው ይችላል፡ .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 ነው ፣ ማጠፍ ሳይጠቀም በጣም ጥሩ ግልፅነት።ምንም እንኳን የአሁኑ ጥናት ግራፊን ለተዘረጋ ኤሌክትሮኒክስ ለማንቃት የተካሄደ ቢሆንም፣ ይህ አካሄድ ሊዘረጋ የሚችል 2D ኤሌክትሮኒክስን ለማንቃት ወደ ሌሎች 2D ቁሶች ሊራዘም እንደሚችል እናምናለን።
ትልቅ ስፋት ያለው የሲቪዲ 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።አንድ ቀጭን የPMMA (2000 rpm; A4, Microchem) ከ Cu ፎይል በአንዱ በኩል ስፒን ተሸፍኗል፣ PMMA/G/Cu foil/G መዋቅር ፈጠረ።በመቀጠልም የኩ ፎይልን ለመንቀል ፊልሙ በሙሉ በ0.1M ammonium persulfate [(NH4)2S2O8] መፍትሄ ለ2 ሰአታት ያህል ተወስዷል።በዚህ ሂደት ውስጥ ጥበቃ ያልተደረገለት የኋለኛ ክፍል ግራፊን በመጀመሪያ የእህል ድንበሮችን ቀደደ እና ከዚያም በገፀ ምድር ውጥረት ምክንያት ወደ ጥቅልሎች ተንከባሎ።ጥቅልሎቹ የPMMA/G/G ጥቅልሎችን በማቋቋም በPMMA በሚደገፈው የላይኛው ግራፊን ፊልም ላይ ተያይዘዋል።በመቀጠልም ፊልሞቹ በዲዮኒዝድ ውሃ ውስጥ ብዙ ጊዜ ታጥበው በታለመው መሰረት ላይ ተጥለዋል፣እንደ ጠንካራ ሲኦ2/ሲ ወይም የፕላስቲክ ንጣፍ።የተያያዘው ፊልም በስብስቡ ላይ እንደደረቀ፣ ናሙናው በቅደም ተከተል በ acetone፣ 1:1 acetone/IPA (isopropyl alcohol) 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 የታሸገውን 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።
የኤምጂጂ 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 ግልፅነት በአልትራቫዮሌት በሚታይ ስፔክትሮሜትር (Agilent Cary 6000i) ተፈትኗል።ውጥረቱ አሁን ባለው ፍሰት ቀጥተኛ አቅጣጫ ላይ በነበረበት ጊዜ ለፈተናዎቹ የፎቶሊቶግራፊ እና የ O2 ፕላዝማ የግራፊን አወቃቀሮችን ወደ ቁርጥራጮች (~ 300 μm ስፋት እና ~ 2000 μm ርዝመት) ለመቅረጽ እና Au (50 nm) ኤሌክትሮዶች በሙቀት ተቀምጠዋል ። በሁለቱም የረጅም ጎን ጫፎች ላይ የጥላ ጭምብሎች።የግራፊን ንጣፎች ከ SEBS elastomer (~ 2 ሴ.ሜ ስፋት እና ~ 5 ሴ.ሜ ርዝመት) ጋር ተገናኝተዋል ፣ የርዝመቱ ረዣዥም ዘንግ ከ SEBS አጭር ጎን ጋር ትይዩ እና 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 ነገር 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 ቶሉየን (80 mg/ml) መፍትሄ በ octadecyltrichlorosilane (OTS) የተሻሻለ የሲኦ2/ሲ ንኡስ ክፍል በ 1000 ራፒኤም ለ 1 ደቂቃ ስፒን ተሸፍኗል።ቀጭን ዳይኤሌክትሪክ ፊልም በቀላሉ ከሃይድሮፎቢክ OTS ወለል ወደ SEBS substrate በተዘጋጀው ግራፊን ተሸፍኗል።አቅምን በ LCR (ኢንደክተንስ፣ አቅም፣ መቋቋሚያ) ሜትር (Agilent) በመጠቀም ፈሳሽ-ሜታል (ኢጋኢን፤ ሲግማ-አልድሪች) የላይኛው ኤሌክትሮድ በማስቀመጥ አቅምን እንደ ውጥረት ተግባር በመወሰን capacitor ሊሠራ ይችላል።ትራንዚስተር ሌላኛው ክፍል ቀደም ሲል ሪፖርት የተደረጉትን ሂደቶች በመከተል በፖሊመር-የተደረደሩ ሴሚኮንዳክተሮች CNTs ያካትታል።በስርዓተ-ጥለት የተሰራው ምንጭ/ፍሳሽ ኤሌክትሮዶች በጠንካራ የሲኦ2/ሲ ንዑሳን ክፍሎች 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 ሙከራ 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።
በለስS1.በSiO2/Si substrates ላይ ያለው የሞኖላይየር MGG የእይታ ማይክሮስኮፒ ምስሎች በተለያዩ ማጉላት።
በለስኤስ 4ባለ ሁለት-መመርመሪያ ሉህ የመቋቋም እና ማስተላለፊያዎች @550 nm የሞኖ-፣ ቢ- እና ባለሶስትሌየር ሜዳ ግራፊን (ጥቁር ካሬ)፣ ኤምጂጂ (ቀይ ክበቦች) እና CNTs (ሰማያዊ ትሪያንግል) ማወዳደር።
በለስኤስ 7.መደበኛ የመቋቋም ለውጥ የሞኖ እና ቢላይየር MGGs (ጥቁር) እና ጂ (ቀይ) በ ~ 1000 ሳይክሊክ ጫና ውስጥ እስከ 40 እና 90% ትይዩ ትይዩ ጭነት ፣ በቅደም።
በለስኤስ10ከውጥረት በኋላ በ SEBS elastomer ላይ የሶስትዮሽ ኤምጂጂ SEM ምስል፣ ረጅም ጥቅልል በበርካታ ስንጥቆች ላይ መስቀል ያሳያል።
በለስS12.የ AFM ምስል ባለ ትሪላይየር MGG 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-ያልሆኑ የፈቃድ ውል ስር የሚሰራጩ ክፍት ተደራሽነት መጣጥፍ በማንኛውም ሚዲያ መጠቀም ፣ማሰራጨት እና መባዛት የሚፈቅደው 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 ነው የምንጠይቀው፣ እና ይህ ኢሜል ያልሆነ መልእክት ነው።ምንም ኢሜይል አድራሻ አንይዝም።
ይህ ጥያቄ የሰው ጎብኚ መሆንዎን ወይም አለመሆንዎን ለመፈተሽ እና አውቶማቲክ አይፈለጌ መልዕክት ማስገባትን 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።መብቱ በህግ የተጠበቀ ነው.AAAS የHINARI፣ AGORA፣ OARE፣ CHORUS፣ CLOCKSS፣ CrossRef እና COUNTER.የሳይንስ ግስጋሴዎች ISSN 2375-2548 አጋር ነው።
የልጥፍ ጊዜ፡- ጥር-28-2021