Գերթափանցիկ և ձգվող գրաֆենի էլեկտրոդներ

Երկչափ նյութերը, ինչպիսիք են գրաֆենը, գրավիչ են ինչպես սովորական կիսահաղորդչային կիրառությունների, այնպես էլ ճկուն էլեկտրոնիկայի նորածին կիրառությունների համար: Այնուամենայնիվ, գրաֆենի բարձր առաձգական ուժը հանգեցնում է ճեղքման ցածր լարվածության դեպքում, ինչը դժվարացնում է առաձգական էլեկտրոնիկայի մեջ դրա արտասովոր էլեկտրոնային հատկություններից օգտվելը: Թափանցիկ գրաֆենի հաղորդիչների գերլարումից կախված կատարողականությունը ապահովելու համար մենք գրաֆենի նանոգլալներ ստեղծեցինք գրաֆենի շերտերի միջև, որոնք կոչվում են գրաֆենի/գրաֆենի բազմաշերտ պտտվողներ (MGGs): Լարվածության տակ որոշ պտտակներ կամրջել են գրաֆենի մասնատված տիրույթները՝ պահպանելով թափանցող ցանց, որն ապահովում է գերազանց հաղորդունակություն բարձր լարվածության դեպքում: Եռաշերտ MGG-ները, որոնք հենվում են էլաստոմերների վրա, պահպանում էին իրենց սկզբնական հաղորդունակության 65%-ը 100% լարվածության դեպքում, որն ուղղահայաց է հոսանքի ուղղությանը, մինչդեռ գրաֆենի եռաշերտ թաղանթները՝ առանց նանոգլալների, պահպանեցին իրենց սկզբնական հաղորդունակության միայն 25%-ը: Ձգվող ամբողջովին ածխածնային տրանզիստորը, որը արտադրվել է MGG-ների միջոցով որպես էլեկտրոդներ, ցուցադրել է ավելի քան 90% հաղորդունակություն և պահպանել իր սկզբնական հոսանքի 60%-ը 120% լարվածության դեպքում (լիցքի տեղափոխման ուղղությանը զուգահեռ): Այս խիստ ձգվող և թափանցիկ ամբողջովին ածխածնային տրանզիստորները կարող են թույլ տալ բարդ ձգվող օպտոէլեկտրոնիկա:
Ձգվող թափանցիկ էլեկտրոնիկան աճող ոլորտ է, որն ունի կարևոր կիրառություններ առաջադեմ բիոինտեգրված համակարգերում (1, 2), ինչպես նաև ձգվող օպտոէլեկտրոնիկայի հետ ինտեգրվելու ներուժ (3, 4)՝ արտադրելու բարդ փափուկ ռոբոտաշինություն և էկրաններ: Գրաֆենը ցուցադրում է ատոմային հաստության, բարձր թափանցիկության և բարձր հաղորդունակության շատ ցանկալի հատկություններ, սակայն դրա կիրառումը ձգվող կիրառություններում արգելակվել է փոքր լարումներով ճաքելու միտումով: Գրաֆենի մեխանիկական սահմանափակումների հաղթահարումը կարող է նոր գործառույթներ թույլ տալ ձգվող թափանցիկ սարքերում:
Գրաֆենի յուրահատուկ հատկությունները նրան դարձնում են ուժեղ թեկնածու հաջորդ սերնդի թափանցիկ հաղորդիչ էլեկտրոդների համար (5, 6): Համեմատած առավել հաճախ օգտագործվող թափանցիկ հաղորդիչի` ինդիումի անագ օքսիդի հետ [ITO; 100 ohms/քառակուսի (քառ) 90% թափանցիկությամբ], միաշերտ գրաֆենը, որն աճեցվում է քիմիական գոլորշիների նստեցման միջոցով (CVD) ունի թերթի դիմադրության (125 ohms/sq) և թափանցիկության (97,4%) (5): Բացի այդ, գրաֆենային թաղանթները ITO-ի համեմատ արտասովոր ճկունություն ունեն (7): Օրինակ, պլաստիկ հիմքի վրա դրա հաղորդունակությունը կարող է պահպանվել նույնիսկ 0,8 մմ (8) փոքր կորության ճկման շառավղով: Որպես թափանցիկ ճկուն հաղորդիչի իր էլեկտրական արդյունավետությունը հետագա բարձրացնելու համար նախորդ աշխատանքներում մշակվել են գրաֆենի հիբրիդային նյութեր՝ միաչափ (1D) արծաթե նանոլարերով կամ ածխածնային նանոխողովակներով (CNTs) (9–11): Ավելին, գրաֆենը օգտագործվել է որպես էլեկտրոդներ խառը ծավալային հետերկառուցվածքային կիսահաղորդիչների համար (օրինակ՝ 2D մեծածավալ Si, 1D նանոլարեր/նանոխողովակներ և 0D քվանտային կետեր) (12), ճկուն տրանզիստորներ, արևային մարտկոցներ և լուսադիոդներ (LED) (13): -23):
Չնայած գրաֆենը խոստումնալից արդյունքներ է ցույց տվել ճկուն էլեկտրոնիկայի համար, դրա կիրառումը ձգվող էլեկտրոնիկայի մեջ սահմանափակվել է իր մեխանիկական հատկություններով (17, 24, 25); Գրաֆենն ունի 340 Ն/մ կոշտություն, իսկ Յանգի մոդուլը՝ 0,5 ՏՊա (26): Ածխածնային-ածխածնային ուժեղ ցանցը չի ապահովում էներգիայի ցրման մեխանիզմներ կիրառվող լարվածության համար և, հետևաբար, հեշտությամբ ճեղքվում է 5%-ից պակաս լարվածության դեպքում: Օրինակ, CVD գրաֆենը, որը փոխանցվել է պոլիդիմեթիլսիլոքսանի (PDMS) առաձգական սուբստրատի վրա, կարող է պահպանել իր հաղորդունակությունը միայն 6%-ից պակաս լարվածության դեպքում (8): Տեսական հաշվարկները ցույց են տալիս, որ ճմրթվելը և տարբեր շերտերի միջև փոխազդեցությունը պետք է խիստ նվազեցնեն կոշտությունը (26): Գրաֆենը մի քանի շերտերի մեջ դնելով, հաղորդվում է, որ այս երկշերտ գրաֆենը ձգվող է մինչև 30% լարվածություն՝ ցուցադրելով դիմադրության փոփոխություն 13 անգամ ավելի փոքր, քան միաշերտ գրաֆենը (27): Այնուամենայնիվ, այս առաձգականությունը դեռևս զգալիորեն զիջում է գերժամանակակից ձգվող հաղորդիչներին (28, 29):
Տրանզիստորները կարևոր են ձգվող ծրագրերում, քանի որ դրանք հնարավորություն են տալիս ցուցիչի բարդ ընթերցում և ազդանշանի վերլուծություն (30, 31): PDMS-ի տրանզիստորները բազմաշերտ գրաֆենով որպես աղբյուր/արտահոսքի էլեկտրոդներ և ալիքային նյութ կարող են պահպանել էլեկտրական գործառույթը մինչև 5% լարվածություն (32), ինչը զգալիորեն ցածր է նվազագույն պահանջվող արժեքից (~50%) կրելի առողջության մոնիտորինգի տվիչների և էլեկտրոնային մաշկի համար ( 33, 34): Վերջերս ուսումնասիրվել է գրաֆեն կիրիգամիի մոտեցումը, և հեղուկ էլեկտրոլիտով պատված տրանզիստորը կարող է ձգվել մինչև 240% (35): Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը պահանջում է կասեցված գրաֆեն, ինչը բարդացնում է պատրաստման գործընթացը:
Այստեղ մենք ձեռք ենք բերում բարձր ձգվող գրաֆենային սարքեր՝ գրաֆենի շերտերի միջև ընկած գրաֆենի ոլորանները (~ 1-ից 20 մկմ երկարությամբ, ~ 0,1-ից 1 մկմ լայնությամբ և ~ 10-ից 100 նմ բարձրությամբ) գրաֆենի շերտերի միջև: Մենք ենթադրում ենք, որ այս գրաֆենի ոլորանները կարող են ապահովել հաղորդիչ ուղիներ գրաֆենի թիթեղների ճեղքերը կամրջելու համար՝ այդպիսով պահպանելով բարձր հաղորդունակությունը լարվածության տակ: Գրաֆենի մագաղաթները լրացուցիչ սինթեզ կամ մշակում չեն պահանջում. դրանք բնականաբար ձևավորվում են թաց փոխանցման գործընթացում: Օգտագործելով բազմաշերտ G/G (գրաֆեն/գրաֆեն) ոլորաններ (MGG), գրաֆենի ձգվող էլեկտրոդներ (աղբյուր/ջրահեռացում և դարպաս) և կիսահաղորդչային CNT-ներ՝ մենք կարողացանք ցուցադրել բարձր թափանցիկ և բարձր ձգվող ածխածնային տրանզիստորներ, որոնք կարող են ձգվել մինչև 120: % լարում (լիցքի փոխադրման ուղղությանը զուգահեռ) և պահպանում են իրենց սկզբնական հոսանքի 60%-ը: Սա մինչ այժմ ամենաձգվող թափանցիկ ածխածնի վրա հիմնված տրանզիստորն է, և այն ապահովում է բավարար հոսանք՝ անօրգանական լուսադիոդը վարելու համար:
Մեծ տարածքի թափանցիկ ձգվող գրաֆենի էլեկտրոդները միացնելու համար մենք ընտրեցինք CVD-ով աճեցված գրաֆենը Cu փայլաթիթեղի վրա: Cu փայլաթիթեղը կասեցվել է CVD քվարցային խողովակի կենտրոնում՝ թույլ տալու համար գրաֆենի աճը երկու կողմից՝ ձևավորելով G/Cu/G կառուցվածքներ: Գրաֆենը փոխանցելու համար մենք նախ պտտեցինք պոլի(մեթիլ մետակրիլատ) (PMMA) բարակ շերտը, որպեսզի պաշտպանի գրաֆենի մի կողմը, որը մենք անվանեցինք վերևի գրաֆեն (գրաֆենի մյուս կողմի հակառակը), և այնուհետև՝ ամբողջ թաղանթը (PMMA/վերին գրաֆեն/Cu/ներքևի գրաֆեն) ներծծվել է (NH4)2S2O8 լուծույթի մեջ՝ փորագրելու համար Cu փայլաթիթեղը: Ներքևի կողմի գրաֆենը, առանց PMMA ծածկույթի, անխուսափելիորեն կունենա ճաքեր և թերություններ, որոնք թույլ են տալիս փորագրիչին ներթափանցել միջով (36, 37): Ինչպես ցույց է տրված Նկ. 1Ա-ում, մակերևութային լարվածության ազդեցության տակ ազատված գրաֆենի տիրույթները գլորվել են պտտման մեջ և այնուհետև ամրացվել մնացած վերին-G/PMMA թաղանթին: Top-G/G ոլորանները կարող են տեղափոխվել ցանկացած հիմքի վրա, օրինակ՝ SiO2/Si, ապակի կամ փափուկ պոլիմեր: Այս փոխանցման գործընթացը մի քանի անգամ նույն սուբստրատի վրա կրկնելը տալիս է MGG կառուցվածքներ:
(Ա) MGGs-ի պատրաստման ընթացակարգի սխեմատիկ նկարազարդումը որպես ձգվող էլեկտրոդ: Գրաֆենի տեղափոխման ժամանակ Cu փայլաթիթեղի հետևի գրաֆենը կոտրվել է սահմաններով և թերություններով, փաթաթվել կամայական ձևերի և սերտորեն ամրացվել վերին թաղանթների վրա՝ ձևավորելով նանոգլալներ: Չորրորդ մուլտֆիլմը պատկերում է կուտակված MGG կառուցվածքը: (B և C) Միաշերտ MGG-ի բարձր լուծաչափով TEM բնութագրումներ՝ համապատասխանաբար կենտրոնանալով միաշերտ գրաֆենի (B) և ոլորման (C) շրջանի վրա: (B)-ի ներդիրը ցածր խոշորացման պատկեր է, որը ցույց է տալիս միաշերտ MGG-ների ընդհանուր ձևաբանությունը TEM ցանցում: (C)-ի ներդիրները ինտենսիվության պրոֆիլներն են, որոնք վերցված են նկարում նշված ուղղանկյուն տուփերի երկայնքով, որտեղ ատոմային հարթությունների միջև հեռավորությունները 0,34 և 0,41 նմ են: (D ) Ածխածնի K-եզրային EEL սպեկտր՝ պիտակավորված բնորոշ գրաֆիկական π* և σ* գագաթներով: (E) Դեղին կետավոր գծի երկայնքով բարձրության պրոֆիլով միաշերտ G/G ոլորման հատվածային AFM պատկեր: (F-ից I) եռաշերտ G-ի օպտիկական մանրադիտակ և AFM պատկերներ՝ առանց (F և H) և պտտագրերով (G և I)՝ համապատասխանաբար 300 նմ հաստությամբ SiO2/Si սուբստրատների վրա: Ներկայացուցչական մագաղաթները և կնճիռները պիտակավորվեցին՝ ընդգծելու դրանց տարբերությունները:
Ստուգելու համար, որ ոլորանները գլորված գրաֆեն են, մենք բարձր լուծաչափով հաղորդման էլեկտրոնային մանրադիտակի (TEM) և էլեկտրոնային էներգիայի կորստի (EEL) սպեկտրոսկոպիայի ուսումնասիրություններ ենք իրականացրել միաշերտ վերին-G/G ոլորման կառուցվածքների վրա: Նկար 1B-ը ցույց է տալիս միաշերտ գրաֆենի վեցանկյուն կառուցվածքը, իսկ ներդիրը ֆիլմի ընդհանուր մորֆոլոգիան է, որը ծածկված է TEM ցանցի մեկ ածխածնային անցքի վրա: Միաշերտ գրաֆենն ընդգրկում է ցանցի մեծ մասը, և գրաֆենի որոշ փաթիլներ հայտնվում են վեցանկյուն օղակների բազմաթիվ կույտերի առկայության դեպքում (նկ. 1B): Խոշորացնելով առանձին ոլորման մեջ (նկ. 1C), մենք նկատեցինք գրաֆենի վանդակի մեծ քանակությամբ եզրեր, որոնց միջակայքը տատանվում էր 0,34-ից 0,41 նմ միջակայքում: Այս չափումները ցույց են տալիս, որ փաթիլները պատահականորեն փաթաթված են և կատարյալ գրաֆիտ չեն, որն ունի 0,34 նմ վանդակավոր միջակայք՝ «ABAB» շերտերի կուտակման դեպքում: Նկար 1D-ը ցույց է տալիս ածխածնի K-եզրային EEL սպեկտրը, որտեղ գագաթնակետը 285 eV-ում սկիզբ է առնում π* ուղեծրից, իսկ մյուսը՝ 290 eV-ի շուրջ, պայմանավորված է σ* ուղեծրի անցումով: Կարելի է տեսնել, որ sp2 կապը գերակշռում է այս կառուցվածքում՝ հաստատելով, որ ոլորանները խիստ գրաֆիկական են:
Օպտիկական մանրադիտակի և ատոմային ուժի մանրադիտակի (AFM) պատկերները հնարավորություն են տալիս պատկերացում կազմել գրաֆենի նանոգլուխների բաշխման մասին MGG-ներում (նկ. 1, E-ից մինչև G և նկ. S1 և S2): Գլանափաթեթները պատահականորեն բաշխված են մակերեսի վրա, և դրանց խտությունը հարթության մեջ մեծանում է դասավորված շերտերի թվին համամասնորեն: Շատ մագաղաթներ խճճված են հանգույցների մեջ և ցուցադրում են անհավասար բարձրություններ 10-ից 100 նմ միջակայքում: Նրանք ունեն 1-ից 20 մկմ երկարություն և 0,1-ից 1 մկմ լայնություն՝ կախված իրենց սկզբնական գրաֆենի փաթիլների չափերից։ Ինչպես ցույց է տրված Նկար 1-ում (H և I), ոլորաններն ունեն զգալիորեն ավելի մեծ չափեր, քան կնճիռները, ինչը հանգեցնում է գրաֆենի շերտերի միջև շատ ավելի կոպիտ միջերեսի:
Էլեկտրական հատկությունները չափելու համար մենք նախշավոր գրաֆենի թաղանթները ոլորման կառուցվածքներով կամ առանց դրանց, ինչպես նաև շերտերի կուտակումը՝ 300 մկմ լայնությամբ և 2000 մկմ երկարությամբ շերտերի, ֆոտոլիտոգրաֆիայի միջոցով: Շրջակա միջավայրի պայմաններում չափվել են երկու զոնդերի դիմադրությունները՝ որպես լարվածության ֆունկցիա: Գլանափաթեթների առկայությունը 80%-ով նվազեցրեց միաշերտ գրաֆենի դիմադրողականությունը՝ հաղորդունակության ընդամենը 2,2%-ով նվազմամբ (նկ. S4): Սա հաստատում է, որ նանոգլալները, որոնք ունեն բարձր հոսանքի խտություն մինչև 5 × 107 Ա/սմ2 (38, 39), շատ դրական էլեկտրական ներդրում են կատարում MGG-ներում: Բոլոր մոնո-, երկշերտ և եռաշերտ գրաֆենի և MGG-ների շարքում եռաշերտ MGG-ն ունի լավագույն հաղորդունակությունը՝ գրեթե 90% թափանցիկությամբ: Գրականության մեջ ներկայացված գրաֆենի այլ աղբյուրների հետ համեմատելու համար մենք նաև չափեցինք չորս զոնդերի թիթեղների դիմադրությունը (նկ. S5) և թվարկեցինք դրանք որպես հաղորդունակության ֆունկցիա 550 նմ (նկ. S6) Նկար 2Ա-ում: MGG-ն ցույց է տալիս համեմատելի կամ ավելի բարձր հաղորդունակություն և թափանցիկություն, քան արհեստականորեն կուտակված բազմաշերտ պարզ գրաֆենը և նվազեցված գրաֆենի օքսիդը (RGO) (6, 8, 18): Նկատի ունեցեք, որ գրականությունից արհեստականորեն կուտակված բազմաշերտ գրաֆենի դիմադրությունը մի փոքր ավելի բարձր է, քան մեր MGG-ի դիմադրությունը, հավանաբար դրանց աճի ոչ օպտիմալացված պայմանների և փոխանցման եղանակի պատճառով:
(A) Չորս զոնդային թերթիկի դիմադրությունը 550 նմ հաղորդունակության նկատմամբ գրաֆենի մի քանի տեսակների համար, որտեղ սև քառակուսիները նշանակում են միաձույլ, երկշերտ և եռաշերտ MGG. կարմիր շրջանակները և կապույտ եռանկյունները համապատասխանում են բազմաշերտ պարզ գրաֆենին, որն աճեցվել է Cu-ի և Ni-ի վրա՝ Li et al-ի ուսումնասիրություններից: (6) և Kim et al. (8), համապատասխանաբար, և հետագայում փոխանցվել SiO2/Si կամ քվարցի վրա; իսկ կանաչ եռանկյունները RGO-ի համար արժեքներ են տարբեր նվազող աստիճաններով՝ Bonaccorso et al-ի ուսումնասիրությունից: (18): (B և C) Միաձույլ, երկշերտ և եռաշերտ MGG-ների և G-ի դիմադրության նորմալացված փոփոխություն՝ որպես հոսանքի հոսքի ուղղությամբ ուղղահայաց (B) և զուգահեռ (C) լարվածության ֆունկցիա: (D) երկշերտ G (կարմիր) և MGG (սև) դիմադրության նորմալացված փոփոխություն ցիկլային լարման տակ մինչև 50% ուղղահայաց լարվածություն: (E) եռաշերտ G (կարմիր) և MGG (սև) դիմադրության նորմալացված փոփոխություն ցիկլային լարման տակ մինչև 90% զուգահեռ լարվածություն: (F) Միաձույլ, երկշերտ և եռաշերտ G-ի և երկշերտ և եռաշերտ ՄԳԳ-ների հզորության նորմալացված փոփոխություն՝ որպես լարվածության ֆունկցիա: Ներդիրը կոնդենսատորի կառուցվածքն է, որտեղ պոլիմերային ենթաշերտը SEBS է, իսկ պոլիմերային դիէլեկտրական շերտը 2 մկմ հաստությամբ SEBS է:
MGG-ի լարվածությունից կախված կատարումը գնահատելու համար մենք գրաֆենը տեղափոխեցինք ջերմապլաստիկ էլաստոմեր ստիրոլ-էթիլեն-բուտադիեն-ստիրոլի (SEBS) ենթաշերտերի վրա (~2 սմ լայնություն և ~5 սմ երկարություն), և հաղորդունակությունը չափվեց, երբ ենթաշերտը ձգվեց: (տես Նյութեր և մեթոդներ) ինչպես ուղղահայաց, այնպես էլ զուգահեռ հոսանքի ուղղությանը (նկ. 2, B և C): Լարվածությունից կախված էլեկտրական վարքագիծը բարելավվել է նանոգլուխների ընդգրկմամբ և գրաֆենի շերտերի քանակի ավելացմամբ: Օրինակ, երբ լարումը ուղղահայաց է հոսանքի հոսքին, միաշերտ գրաֆենի դեպքում ոլորանների ավելացումը մեծացնում է լարվածությունը էլեկտրական կոտրման ժամանակ 5-ից մինչև 70%: Եռաշերտ գրաֆենի լարվածության հանդուրժողականությունը նույնպես զգալիորեն բարելավվել է միաշերտ գրաֆենի համեմատությամբ: Նանոգլալների դեպքում, 100% ուղղահայաց լարվածության դեպքում, եռաշերտ MGG կառուցվածքի դիմադրությունը աճել է միայն 50%-ով, եռաշերտ գրաֆենի առանց պտտվող գրաֆենի 300%-ի համեմատ: Հետազոտվել է դիմադրության փոփոխությունը ցիկլային լարման բեռնվածքի ներքո: Համեմատության համար (նկ. 2D), պարզ երկշերտ գրաֆենային թաղանթի դիմադրողականությունը մոտ 7,5 անգամ ավելացել է ~700 ցիկլից հետո 50% ուղղահայաց լարվածության դեպքում և շարունակում է աճել լարվածության հետ յուրաքանչյուր ցիկլում: Մյուս կողմից, երկշերտ MGG-ի դիմադրությունը ~ 700 ցիկլից հետո աճել է միայն մոտ 2,5 անգամ: Կիրառելով մինչև 90% լարվածություն զուգահեռ ուղղությամբ, եռաշերտ գրաֆենի դիմադրությունը 1000 ցիկլից հետո ավելացել է ~ 100 անգամ, մինչդեռ եռաշերտ MGG-ում այն ​​ընդամենը ~ 8 անգամ է (նկ. 2E): Հեծանվավազքի արդյունքները ներկայացված են նկ. S7. Զուգահեռ լարվածության ուղղությամբ դիմադրության համեմատաբար ավելի արագ աճը պայմանավորված է նրանով, որ ճաքերի կողմնորոշումը ուղղահայաց է ընթացիկ հոսքի ուղղությանը: Բեռնման և բեռնաթափման լարվածության ժամանակ դիմադրության շեղումը պայմանավորված է SEBS էլաստոմերային սուբստրատի վիսկոառաձգական վերականգնմամբ: Հեծանվավազքի ժամանակ MGG շերտերի ավելի կայուն դիմադրությունը պայմանավորված է մեծ պտտակների առկայությամբ, որոնք կարող են կամրջել գրաֆենի ճեղքված մասերը (ինչպես դիտվում է AFM-ի կողմից)՝ օգնելով պահպանել թափանցող ուղին: Թափող ճանապարհով հաղորդունակությունը պահպանելու այս երևույթը նախկինում արձանագրվել է էլաստոմերային ենթաշերտերի վրա ճաքած մետաղի կամ կիսահաղորդչային թաղանթների համար (40, 41):
Գրաֆենի վրա հիմնված այս թաղանթները որպես ձգվող սարքերի դարպասային էլեկտրոդներ գնահատելու համար մենք գրաֆենի շերտը ծածկեցինք SEBS դիէլեկտրիկ շերտով (2 մկմ հաստությամբ) և վերահսկեցինք դիէլեկտրական հզորության փոփոխությունը՝ որպես լարվածության ֆունկցիա (տես Նկար 2F և Լրացուցիչ նյութեր մանրամասներ): Մենք նկատեցինք, որ պարզ միաշերտ և երկշերտ գրաֆենի էլեկտրոդների հզորությունները արագորեն նվազել են գրաֆենի ներհոսքի հաղորդունակության կորստի պատճառով: Ի հակադրություն, MGG-ների, ինչպես նաև պարզ եռաշերտ գրաֆենի կողմից փակված հզորությունները լարման հետ կապված տարողունակության աճ են ցույց տվել, ինչը ակնկալվում է լարվածության հետ դիէլեկտրիկի հաստության նվազման պատճառով: Հզորության ակնկալվող աճը շատ լավ համընկավ MGG կառուցվածքի հետ (նկ. S8): Սա ցույց է տալիս, որ MGG-ն հարմար է որպես ձգվող տրանզիստորների դարպասի էլեկտրոդ:
1D գրաֆենի ոլորման դերը էլեկտրական հաղորդունակության լարվածության հանդուրժողականության վրա և ավելի լավ վերահսկելու գրաֆենի շերտերի միջև տարանջատումը հետագայում ուսումնասիրելու համար, մենք օգտագործեցինք ցողացիրով ծածկված CNT-ներ՝ գրաֆենի ոլորանները փոխարինելու համար (տես Լրացուցիչ նյութեր): MGG կառուցվածքները նմանակելու համար մենք երեք խտության CNTs (այսինքն՝ CNT1) պահեցինք
(A-ից C) CNT-ների երեք տարբեր խտության AFM պատկերներ (CNT1
Որպեսզի ավելի լավ հասկանանք, որ դրանք որպես ձգվող էլեկտրոնիկայի էլեկտրոդներ կարող են լինել, մենք համակարգված ուսումնասիրել ենք MGG-ի և G-CNT-G-ի մորֆոլոգիաները լարվածության տակ: Օպտիկական մանրադիտակը և սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակը (SEM) բնութագրման արդյունավետ մեթոդներ չեն, քանի որ երկուսն էլ չունեն գունային հակադրություն, և SEM-ը ենթակա է պատկերի արտեֆակտերի էլեկտրոնների սկանավորման ժամանակ, երբ գրաֆենը գտնվում է պոլիմերային սուբստրատների վրա (նկ. S9 և S10): Գրաֆենի մակերեսը լարման տակ տեղում դիտարկելու համար մենք հավաքեցինք AFM չափումները եռաշերտ MGG-ների և պարզ գրաֆենի վրա շատ բարակ (~0,1 մմ հաստությամբ) և առաձգական SEBS ենթաշերտերի վրա տեղափոխելուց հետո: CVD գրաֆենի ներքին թերությունների և փոխանցման գործընթացում արտաքին վնասների պատճառով լարված գրաֆենի վրա անխուսափելիորեն առաջանում են ճաքեր, և լարվածության աճի հետ ճեղքերն ավելի խիտ են դառնում (նկ. 4, A-ից D): Կախված ածխածնի վրա հիմնված էլեկտրոդների կուտակման կառուցվածքից՝ ճաքերն ունեն տարբեր ձևաբանություններ (նկ. S11) (27): Բազմաշերտ գրաֆենի ճաքի տարածքի խտությունը (սահմանվում է որպես ճաքի տարածք/վերլուծված տարածք) ավելի քիչ է, քան միաշերտ գրաֆենի խտությունը լարվածությունից հետո, ինչը համապատասխանում է MGG-ների էլեկտրական հաղորդունակության բարձրացմանը: Մյուս կողմից, հաճախ նկատվում են պտտակներ, որոնք կամրջում են ճաքերը՝ լարված թաղանթում ապահովելով լրացուցիչ հաղորդիչ ուղիներ: Օրինակ, ինչպես նշված է Նկար 4B-ի պատկերում, լայն ոլորան անցել է MGG եռաշերտի ճեղքի վրայով, բայց պարզ գրաֆենում ոչ մի ոլորան չի նկատվել (նկ. 4, E-ից մինչև H): Նմանապես, CNT-ները նույնպես կամրջեցին գրաֆենի ճեղքերը (նկ. S11): Ճեղքի տարածքի խտությունը, ոլորման տարածքի խտությունը և թաղանթների կոշտությունը ամփոփված են Նկար 4K-ում:
(A-ից H) եռաշերտ G/G ոլորանների (A-ից D) և եռաշերտ G կառուցվածքների (E-ից H) in situ AFM պատկերներ շատ բարակ SEBS (~0,1 մմ հաստությամբ) էլաստոմերի վրա 0, 20, 60 և 100: % լարում. Ներկայացուցչական ճեղքերն ու ոլորանները մատնանշված են սլաքներով: Բոլոր AFM պատկերները գտնվում են 15 մկմ × 15 մկմ տարածքում՝ օգտագործելով նույն գույնի սանդղակի սանդղակը, ինչպես պիտակավորված է: (I) SEBS սուբստրատի վրա ձևավորված միաշերտ գրաֆենի էլեկտրոդների մոդելավորման երկրաչափություն: (J) Միաշերտ գրաֆենի և SEBS ենթաշերտի առավելագույն հիմնական լոգարիթմական լարման մոդելավորման ուրվագծային քարտեզ 20% արտաքին լարման դեպքում: (K) Ճեղքի տարածքի խտության (կարմիր սյունակ), ոլորման տարածքի խտության (դեղին սյունակ) և մակերեսի կոշտության (կապույտ սյունակ) համեմատությունը գրաֆենի տարբեր կառուցվածքների համար:
Երբ MGG թաղանթները ձգվում են, կա մի կարևոր լրացուցիչ մեխանիզմ, որով մագաղաթները կարող են կամրջել գրաֆենի ճեղքված հատվածները՝ պահպանելով թափանցող ցանց: Գրաֆենի ոլորանները խոստումնալից են, քանի որ դրանք կարող են ունենալ տասնյակ միկրոմետր երկարություն և, հետևաբար, կարող են կամրջել ճեղքերը, որոնք սովորաբար հասնում են միկրոմետրի մասշտաբի: Ավելին, քանի որ մագաղաթները բաղկացած են գրաֆենի բազմաշերտից, ակնկալվում է, որ դրանք կունենան ցածր դիմադրություն: Համեմատության համար, համեմատաբար խիտ (ցածր հաղորդունակությամբ) CNT ցանցերը պահանջվում են համեմատելի հաղորդունակ կամրջելու հնարավորություն ապահովելու համար, քանի որ CNT-ներն ավելի փոքր են (սովորաբար մի քանի միկրոմետր երկարությամբ) և ավելի քիչ հաղորդունակ, քան պտտվողները: Մյուս կողմից, ինչպես ցույց է տրված նկ. S12, մինչդեռ գրաֆենը ճաքում է ձգման ժամանակ՝ լարվածությունը տեղավորելու համար, պտտվողները չեն ճաքում, ինչը ցույց է տալիս, որ վերջինս կարող է սահել հիմքում ընկած գրաֆենի վրա։ Պատճառը, որ դրանք չեն ճեղքվում, ամենայն հավանականությամբ պայմանավորված է փաթաթված կառուցվածքով, որը կազմված է գրաֆենի բազմաթիվ շերտերից (~1-ից 2 0 մկմ երկարություն, ~0,1-ից 1 մկմ լայնություն և ~10-ից 100 նմ բարձրություն), որն ունի ավելի բարձր արդյունավետ մոդուլ, քան միաշերտ գրաֆենը: Ինչպես հաղորդում է Green and Hersam-ը (42), մետաղական CNT ցանցերը (խողովակի տրամագիծը 1,0 նմ) ​​կարող են հասնել թիթեղների ցածր դիմադրության <100 ohms/քմ, չնայած CNT-ների միջև միացման մեծ դիմադրությանը: Հաշվի առնելով, որ մեր գրաֆենի ոլորաններն ունեն 0,1-ից մինչև 1 մկմ լայնություն, և որ G/G պտտվողներն ունեն շատ ավելի մեծ շփման տարածքներ, քան CNT-ները, գրաֆենի և գրաֆենի ոլորանների միջև շփման դիմադրությունը և շփման տարածքը չպետք է սահմանափակող գործոններ լինեն բարձր հաղորդունակությունը պահպանելու համար:
Գրաֆենը շատ ավելի բարձր մոդուլ ունի, քան SEBS սուբստրատը: Թեև գրաֆենի էլեկտրոդի արդյունավետ հաստությունը շատ ավելի ցածր է, քան ենթաշերտը, գրաֆենի կոշտությունը բազմապատկվում է դրա հաստության հետ, համեմատելի է սուբստրատի հաստության հետ (43, 44), ինչը հանգեցնում է չափավոր կոշտ կղզու էֆեկտի: Մենք մոդելավորեցինք 1 նմ հաստությամբ գրաֆենի դեֆորմացիան SEBS հիմքի վրա (մանրամասների համար տե՛ս Լրացուցիչ նյութեր): Ըստ սիմուլյացիայի արդյունքների, երբ SEBS սուբստրատի վրա դրսից կիրառվում է 20% լարվածություն, գրաֆենի միջին լարվածությունը կազմում է ~6,6% (նկ. 4J և նկ. S13D), ինչը համապատասխանում է փորձարարական դիտարկումներին (տես նկ. S13) . Մենք համեմատեցինք շտամը նախշավոր գրաֆենի և ենթաշերտի շրջաններում՝ օգտագործելով օպտիկական մանրադիտակ և գտանք, որ ենթաշերտի շրջանում լարվածությունը առնվազն երկու անգամ գերազանցում է գրաֆենի հատվածի լարումը: Սա ցույց է տալիս, որ գրաֆենի էլեկտրոդների օրինաչափությունների վրա կիրառվող լարվածությունը կարող է զգալիորեն սահմանափակվել՝ ձևավորելով գրաֆենի կոշտ կղզիներ SEBS-ի վերևում (26, 43, 44):
Հետևաբար, MGG էլեկտրոդների՝ բարձր լարման պայմաններում բարձր հաղորդունակություն պահպանելու ունակությունը, հավանաբար, հնարավոր է դառնում երկու հիմնական մեխանիզմներով. միմյանց նկատմամբ, ինչը հանգեցնում է գրաֆենի էլեկտրոդների լարվածության նվազեցմանը: Էլաստոմերի վրա փոխանցված գրաֆենի մի քանի շերտերի համար շերտերն ամուր կցված չեն միմյանց հետ, ինչը կարող է սահել՝ ի պատասխան լարվածության (27): Մագաղաթները նաև մեծացրել են գրաֆենի շերտերի կոպտությունը, ինչը կարող է օգնել մեծացնել գրաֆենի շերտերի միջև տարանջատումը և, հետևաբար, թույլ տալ գրաֆենի շերտերի սահումը:
Ամբողջովին ածխածնային սարքերը խանդավառությամբ են հետապնդվում ցածր գնի և բարձր թողունակության պատճառով: Մեր դեպքում ամբողջ ածխածնային տրանզիստորները արտադրվել են՝ օգտագործելով ներքևի գրաֆենի դարպասը, վերին գրաֆենի աղբյուրը/արտահոսքը, տեսակավորված CNT կիսահաղորդիչը և SEBS-ը որպես դիէլեկտրիկ (Նկար 5Ա): Ինչպես ցույց է տրված Նկար 5B-ում, ամբողջովին ածխածնային սարքը, որի աղբյուրը/արտահոսքը և դարպասը CNT-ներ են (ներքևի սարք) ավելի անթափանց է, քան գրաֆենի էլեկտրոդներով սարքը (վերևի սարք): Դա պայմանավորված է նրանով, որ CNT ցանցերը պահանջում են ավելի մեծ հաստություն և, հետևաբար, ավելի ցածր օպտիկական հաղորդունակություն՝ գրաֆենի դիմադրության նման թիթեղների դիմադրության հասնելու համար (նկ. S4): Նկար 5-ը (C և D) ցույց է տալիս ներկայացուցչական փոխանցման և ելքային կորերը մինչև լարվածությունը տրանզիստորի համար, որը պատրաստված է երկշերտ MGG էլեկտրոդներով: Չլարված տրանզիստորի ալիքի լայնությունը և երկարությունը համապատասխանաբար 800 և 100 մկմ էին: Չափված միացման/անջատման հարաբերակցությունը 103-ից մեծ է՝ միացման և անջատման հոսանքների դեպքում՝ համապատասխանաբար 10−5 և 10−8 Ա մակարդակներում: Ելքային կորը ցուցադրում է իդեալական գծային և հագեցվածության ռեժիմներ՝ հստակ դարպաս-լարման կախվածությամբ, ինչը ցույց է տալիս իդեալական շփում CNT-ների և գրաֆենի էլեկտրոդների միջև (45): Գրաֆենի էլեկտրոդների հետ շփման դիմադրությունը նկատվել է ավելի ցածր, քան գոլորշիացված Au թաղանթով (տես նկ. S14): Ձգվող տրանզիստորի հագեցվածության շարժունակությունը կազմում է մոտ 5,6 սմ2/Վ, որը նման է նույն պոլիմերային տեսակավորված CNT տրանզիստորների շարժունակությանը կոշտ Si սուբստրատների վրա 300 նմ SiO2-ով որպես դիէլեկտրական շերտ: Շարժունակության հետագա բարելավումը հնարավոր է խողովակների օպտիմալացված խտության և այլ տեսակի խողովակների միջոցով (46):
(A) Գրաֆենի վրա հիմնված ձգվող տրանզիստորի սխեման: SWNTs, մեկ պատի ածխածնային նանոխողովակներ: (B) Գրաֆենի էլեկտրոդներից (վերևում) և CNT էլեկտրոդներից (ներքևից) պատրաստված ձգվող տրանզիստորների լուսանկարը: Հստակ նկատելի է թափանցիկության տարբերությունը։ (C և D) Գրաֆենի վրա հիմնված տրանզիստորի փոխանցման և ելքային կորերը SEBS-ի վրա մինչև լարվածությունը: (E և F) Փոխանցման կորեր, միացման և անջատման հոսանքը, միացման/անջատման հարաբերակցությունը և գրաֆենի վրա հիմնված տրանզիստորի շարժունակությունը տարբեր լարվածություններում:
Երբ թափանցիկ, ամբողջովին ածխածնային սարքը ձգվել է լիցքի փոխադրման ուղղությանը զուգահեռ ուղղությամբ, նկատվել է նվազագույն դեգրադացիա մինչև 120% լարում: Ձգման ընթացքում շարժունակությունը շարունակաբար նվազում է 5,6 սմ2/Վս 0% լարման դեպքում մինչև 2,5 սմ2/Վ 120% լարման դեպքում (նկ. 5F): Մենք նաև համեմատեցինք տրանզիստորի աշխատանքը տարբեր ալիքների երկարությունների համար (տես աղյուսակ S1): Հատկանշական է, որ 105% լարման դեպքում բոլոր այս տրանզիստորները դեռևս դրսևորում էին միացման/անջատման բարձր հարաբերակցություն (>103) և շարժունակություն (>3 սմ2/Վս): Ի հավելումն, մենք ամփոփեցինք բոլոր վերջին աշխատանքները ամբողջովին ածխածնային տրանզիստորների վերաբերյալ (տես աղյուսակ S2) (47–52): Օպտիմիզացնելով սարքերի արտադրությունը էլաստոմերների վրա և օգտագործելով MGG-ները որպես կոնտակտներ՝ մեր ամբողջությամբ ածխածնային տրանզիստորները լավ կատարում են շարժունակության և հիստերեզիայի, ինչպես նաև բարձր առաձգականության առումով:
Որպես լիովին թափանցիկ և ձգվող տրանզիստորի կիրառում, մենք այն օգտագործեցինք LED-ի անջատումը կառավարելու համար (նկ. 6Ա): Ինչպես ցույց է տրված Նկար 6B-ում, կանաչ լուսադիոդը հստակ երևում է անմիջապես վերևում տեղադրված ամբողջությամբ ձգվող ածխածնային սարքի միջոցով: Մինչև ~100% ձգվելիս (նկ. 6, C և D), LED լույսի ինտենսիվությունը չի փոխվում, ինչը համահունչ է վերը նկարագրված տրանզիստորի աշխատանքին (տես S1 ֆիլմը): Սա գրաֆենի էլեկտրոդների միջոցով պատրաստված առաձգական կառավարման միավորների առաջին զեկույցն է, որը ցույց է տալիս գրաֆենի ձգվող էլեկտրոնիկայի նոր հնարավորությունը:
(A) Տրանզիստորի միացում LED-ը վարելու համար: GND, գրունտ. (B) Ձգվող և թափանցիկ ամբողջովին ածխածնային տրանզիստորի լուսանկարը 0% լարվածությամբ, որը տեղադրված է կանաչ լուսադիոդի վերևում: (C) Ամբողջովին ածխածնային թափանցիկ և ձգվող տրանզիստորը, որն օգտագործվում է LED-ն անջատելու համար, տեղադրվում է LED-ի վերևում՝ 0% (ձախ) և ~ 100% լարում (աջ): Սպիտակ սլաքները ցույց են տալիս սարքի դեղին մարկերները՝ ցույց տալու ձգվող հեռավորության փոփոխությունը: (D) Ձգված տրանզիստորի կողային տեսք՝ լուսադիոդով էլաստոմերի մեջ մղված:
Եզրափակելով՝ մենք մշակել ենք թափանցիկ հաղորդիչ գրաֆենի կառուցվածք, որը պահպանում է բարձր հաղորդունակությունը մեծ լարումների դեպքում՝ որպես ձգվող էլեկտրոդներ, որոնք հնարավոր են դարձնում գրաֆենի նանոգլալները գրաֆենի շերտավոր շերտերի միջև: Այս երկշերտ և եռաշերտ MGG էլեկտրոդների կառուցվածքները էլաստոմերի վրա կարող են պահպանել համապատասխանաբար իրենց 0% լարման հաղորդունակության 21 և 65%-ը մինչև 100% լարվածության դեպքում, համեմատած հաղորդունակության ամբողջական կորստի 5% լարման դեպքում տիպիկ միաշերտ գրաֆենի էլեկտրոդների համար: . Գրաֆենի ոլորանների լրացուցիչ հաղորդիչ ուղիները, ինչպես նաև փոխանցված շերտերի միջև թույլ փոխազդեցությունը նպաստում են լարվածության տակ հաղորդունակության բարձր կայունությանը: Մենք հետագայում կիրառեցինք այս գրաֆենի կառուցվածքը՝ ամբողջովին ածխածնային ձգվող տրանզիստորներ ստեղծելու համար: Առայժմ սա գրաֆենի վրա հիմնված առավել ձգվող տրանզիստորն է՝ լավագույն թափանցիկությամբ՝ առանց ճկման: Չնայած ներկա ուսումնասիրությունն իրականացվել է գրաֆենը ձգվող էլեկտրոնիկայի համար հնարավոր դարձնելու համար, մենք կարծում ենք, որ այս մոտեցումը կարող է տարածվել այլ 2D նյութերի վրա՝ հնարավորություն տալու ձգվող 2D էլեկտրոնիկան:
Խոշոր մակերեսով CVD գրաֆենն աճեցվել է կախովի Cu փայլաթիթեղների վրա (99,999%; Alfa Aesar) 0,5 mtorr մշտական ​​ճնշման ներքո 50–SCCM (ստանդարտ խորանարդ սանտիմետր րոպեում) CH4 և 20–SCCM H2 որպես պրեկուրսորներ 1000C ջերմաստիճանում։ Cu փայլաթիթեղի երկու կողմերը ծածկված էին միաշերտ գրաֆենով: PMMA-ի բարակ շերտը (2000 rpm; A4, Microchem) պատված էր Cu փայլաթիթեղի մի կողմում՝ ձևավորելով PMMA/G/Cu փայլաթիթեղ/G կառուցվածք: Այնուհետև ամբողջ թաղանթը մոտ 2 ժամ ներծծվել է 0,1 մ ամոնիումի պերսուլֆատի [(NH4)2S2O8] լուծույթում՝ փորագրելու համար Cu փայլաթիթեղը: Այս գործընթացի ընթացքում անպաշտպան հետնամասի գրաֆենը սկզբում պատռվել է հատիկների սահմանների երկայնքով, այնուհետև մակերևույթի լարվածության պատճառով գլորվել է գլանափաթեթների մեջ: Գլանափաթեթները ամրացվել են PMMA-ով ապահովված վերին գրաֆենային թաղանթի վրա՝ ձևավորելով PMMA/G/G ոլորաններ: Այնուհետև թաղանթները մի քանի անգամ լվացվեցին դեոնացված ջրով և դրվեցին թիրախային հիմքի վրա, ինչպիսին է կոշտ SiO2/Si կամ պլաստիկ ենթաշերտը: Հենց որ կցված թաղանթը չորանում է ենթաշերտի վրա, նմուշը հաջորդաբար ներծծվում է ացետոնով, 1:1 ացետոն/IPA-ով (իզոպրոպիլ սպիրտ) և IPA-ով յուրաքանչյուրը 30 վրկ՝ PMMA-ն հեռացնելու համար: Թաղանթները ջեռուցվել են 100°C-ում 15 րոպե կամ պահել վակուումի մեջ ամբողջ գիշեր, որպեսզի ամբողջությամբ հեռացնեն թակարդված ջուրը, նախքան G/G ոլորման մեկ այլ շերտ տեղափոխելը դրա վրա: Այս քայլը պետք է խուսափել գրաֆենի թաղանթի անջատումից սուբստրատից և ապահովել MGG-ների ամբողջական ծածկույթը PMMA կրող շերտի ազատման ժամանակ:
MGG կառուցվածքի մորֆոլոգիան դիտարկվել է օպտիկական մանրադիտակի (Leica) և սկանավորող էլեկտրոնային մանրադիտակի միջոցով (1 կՎ; FEI): Ատոմային ուժի մանրադիտակը (Nanoscope III, Digital Instrument) գործարկվել է դիպչելու ռեժիմում՝ դիտարկելու համար G ոլորանների մանրամասները։ Ֆիլմի թափանցիկությունը փորձարկվել է ուլտրամանուշակագույն-տեսանելի սպեկտրոմետրով (Agilent Cary 6000i): Թեստերի համար, երբ լարվածությունը գտնվում էր ընթացիկ հոսքի ուղղահայաց ուղղության վրա, ֆոտոլիտոգրաֆիան և O2 պլազման օգտագործվել են գրաֆենի կառուցվածքները շերտերով ձևավորելու համար (~ 300 մկմ լայնություն և ~2000 մկմ երկարություն), իսկ Au (50 նմ) ​​էլեկտրոդները ջերմային տեղադրվել են՝ օգտագործելով: ստվերային դիմակներ երկար կողմի երկու ծայրերում: Այնուհետև գրաֆենի շերտերը շփվել են SEBS էլաստոմերի հետ (~2 սմ լայնություն և ~5 սմ երկարություն), որոնց երկար առանցքը զուգահեռ է SEBS-ի կարճ կողմին, որին հաջորդում է BOE (բուֆերացված օքսիդի փորագրումը) (HF:H2O): 1:6) փորագրում և էվեկտիկական գալիումի ինդիում (EGaIn) որպես էլեկտրական կոնտակտներ: Զուգահեռ լարման փորձարկումների համար գրաֆենի անպատշաճ կառուցվածքը (~ 5 × 10 մմ) տեղափոխվել է SEBS ենթաշերտերի վրա՝ երկար առանցքներով, որոնք զուգահեռ են SEBS ենթաշերտի երկար կողմին: Երկու դեպքում էլ ամբողջ G-ը (առանց G պտտման)/SEBS-ը ձգվել է էլաստոմերի երկար կողմի երկայնքով ձեռքով սարքում, և in situ, մենք չափել ենք դրանց դիմադրության փոփոխությունները լարվածության տակ զոնդ կայանի վրա կիսահաղորդչային անալիզատորով (Keithley 4200): -SCS):
Բարձր առաձգական և թափանցիկ ամբողջովին ածխածնային տրանզիստորները առաձգական հիմքի վրա արտադրվել են հետևյալ ընթացակարգերով՝ պոլիմերային դիէլեկտրիկի և ենթաշերտի օրգանական լուծիչի վնասումից խուսափելու համար: MGG կառույցները փոխանցվել են SEBS-ի վրա որպես դարպասային էլեկտրոդներ: Միատարր բարակ թաղանթով պոլիմերային դիէլեկտրիկ շերտ (2 մկմ հաստությամբ) ստանալու համար SEBS տոլուոլի (80 մգ/մլ) լուծույթը պտտվել է օկտադեցիլտրիխլորոսիլանով (OTS) փոփոխված SiO2/Si սուբստրատի վրա 1000 rpm-ում 1 րոպեի ընթացքում: Նիհար դիէլեկտրիկ թաղանթը կարող է հեշտությամբ տեղափոխվել հիդրոֆոբ OTS մակերեսից SEBS հիմքի վրա, որը ծածկված է ինչպես պատրաստված գրաֆենով: Կոնդենսատորը կարող է ստեղծվել հեղուկ մետաղի (EGaIn; Sigma-Aldrich) վերին էլեկտրոդի տեղադրմամբ՝ որոշելու հզորությունը՝ որպես լարվածության ֆունկցիա՝ օգտագործելով LCR (ինդուկտիվություն, հզորություն, դիմադրություն) հաշվիչ (Agilent): Տրանզիստորի մյուս մասը բաղկացած էր պոլիմերային տեսակավորված կիսահաղորդչային CNT-ներից՝ հետևելով նախկինում հաղորդված ընթացակարգերին (53): Նախշավոր աղբյուրի/ջրահեռացման էլեկտրոդները պատրաստվել են կոշտ SiO2/Si սուբստրատների վրա: Այնուհետև, երկու մասերը՝ դիէլեկտրիկ/G/SEBS և CNTs/ նախշերով G/SiO2/Si, լամինացվեցին միմյանց հետ և ներծծվեցին BOE-ով, որպեսզի հեռացնեն կոշտ SiO2/Si ենթաշերտը: Այսպիսով, արտադրվել են լիովին թափանցիկ և ձգվող տրանզիստորներ: Լարվածության տակ էլեկտրական փորձարկումն իրականացվել է ձեռքով ձգվող կարգավորմամբ՝ որպես վերոհիշյալ մեթոդ:
Այս հոդվածի լրացուցիչ նյութերը հասանելի են http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/3/9/e1700159/DC1 կայքում:
թզ. S1. SiO2/Si սուբստրատների վրա միաշերտ MGG օպտիկական մանրադիտակային պատկերներ՝ տարբեր խոշորացումներով:
թզ. S4. Երկու զոնդային թիթեղների դիմադրության և հաղորդունակության համեմատություն @550 նմ մոնո-, երկշերտ և եռաշերտ պարզ գրաֆենի (սև քառակուսի), MGG-ի (կարմիր շրջանակներ) և CNT-ների (կապույտ եռանկյունի) համեմատություն:
թզ. S7. Միաձույլ և երկշերտ MGG-ների (սև) և G (կարմիր) դիմադրության նորմալացված փոփոխություն ~ 1000 ցիկլային լարվածության տակ համապատասխանաբար մինչև 40 և 90% զուգահեռ լարվածություն:
թզ. S10. SEM եռաշերտ MGG-ի պատկերը SEBS էլաստոմերի վրա լարվածությունից հետո, որը ցույց է տալիս երկար ոլորման խաչմերուկ մի քանի ճեղքերի վրա:
թզ. S12. AFM եռաշերտ MGG-ի պատկերը շատ բարակ SEBS էլաստոմերի վրա 20% լարումով, որը ցույց է տալիս, որ ոլորան անցել է ճեղքի վրայով:
աղյուսակ S1. Երկշերտ MGG-մեկ պատի ածխածնային նանոխողովակային տրանզիստորների շարժունակությունը տարբեր ալիքների երկարություններում լարվածությունից առաջ և հետո:
Սա բաց հասանելիության հոդված է, որը տարածվում է Creative Commons Attribution-NonCommercial լիցենզիայի պայմաններով, որը թույլ է տալիս օգտագործել, տարածել և վերարտադրել ցանկացած միջավայրում, քանի դեռ արդյունքի օգտագործումը կոմերցիոն շահերի համար չէ և պայմանով, որ բնօրինակ աշխատանքը պատշաճ է: մեջբերված.
ԾԱՆՈԹՈՒԹՅՈՒՆ. Մենք խնդրում ենք միայն ձեր էլ.փոստի հասցեն, որպեսզի այն անձը, ում էջը խորհուրդ եք տալիս, իմանա, որ դուք ցանկանում եք, որ նա տեսնի այն, և որ դա անպետք փոստ չէ: Մենք չենք գրավում էլփոստի որևէ հասցե:
Այս հարցը նախատեսված է ստուգելու համար, թե արդյոք դուք մարդ այցելու եք, թե ոչ, և կանխելու ավտոմատացված սպամի ներկայացումները:
Նան Լյուի, Ալեքս Չորտոսի, Տինգ Լեի, Լիհուա Ջինի, Տահո Ռոյ Քիմի, Վոն-Գյու Բայի, Չենսին Չժուի, Սիհոնգ Վանգի, Ռաֆայել Պֆատների, Սիյուան ​​Չենի, Ռոբերտ Սինկլերի, Չենան Բաոյի կողմից:
Նան Լյուի, Ալեքս Չորտոսի, Տինգ Լեի, Լիհուա Ջինի, Տահո Ռոյ Քիմի, Վոն-Գյու Բայի, Չենսին Չժուի, Սիհոնգ Վանգի, Ռաֆայել Պֆատների, Սիյուան ​​Չենի, Ռոբերտ Սինկլերի, Չենան Բաոյի կողմից:
© 2021 Գիտության առաջընթացի ամերիկյան ասոցիացիա: Բոլոր իրավունքները պաշտպանված են: AAAS-ը HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef և COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548-ի գործընկերն է: