En lovende vej til skalerbar produktion af stærkt krystallinske grafenfilm
Fig.1 Sammenligning af reduktionsprocesser for grafenoxider med (a) konventionelle og (b) vores metoder. Skematiske tegninger af flydende bærere (elektroner og huller) i (c) lavkrystallinsk og (d) stærkt krystallinsk grafen. Temperaturafhængighed af konduktansen i de reducerede grafenoxidfilm fremstillet ved termisk behandling ved (e) 900ºC og (f) 1130ºC. Fra analysen af konduktansens temperaturafhængighed, Bæretransportmekanismen for de reducerede grafenoxidfilm fremstillet ved høj temperaturbehandling i ethanoldamp ved 1130ºC viser den båndlignende transport i området fra 300 til 40 K til målingstemperatur (se fig. 1 (f)). Kredit:Osaka University
Forskere opdagede en procedure for at gendanne defekte grafenoxidstrukturer, der får materialet til at vise lav bærermobilitet. Ved at anvende en behandling med høj temperaturreduktion i et ethanolmiljø, defekte strukturer blev restaureret, hvilket fører til dannelsen af en stærkt krystallinsk grafenfilm med fremragende båndlignende transport. Disse fund forventes at komme i brug ved skalerbare produktionsteknikker af stærkt krystallinske grafenfilm.
Grafen er et materiale med fremragende elektrisk ledningsevne, mekanisk styrke, kemisk stabilitet, og et stort overfladeareal. Dens struktur består af et et-atom-tykt lag af carbonatomer. På grund af sine positive egenskaber, der forskes i dets syntese og anvendelse på elektroniske enheder rundt om i verden. Selvom det er muligt at oprette grafen ud fra grafenoxid (GO), et materiale fremstillet ved kemisk eksfoliering fra grafit gennem oxidativ behandling, denne behandling forårsager defekte strukturer og eksistensen af oxygenholdige grupper, får GO til at vise lavt ledende egenskaber. Indtil nu, transportørmobilitet, den grundlæggende indikator, hvormed transistorens ydeevne udtrykkes, forblev højst på et par cm2/Vs. En gruppe forskere ledet af Ryota Negishi, Assisterende professor, og Yoshihiro Kobayashi, professor, Graduate School of Engineering, Osaka Universitet; Masashi Akabori, lektor, Japan Advanced Institute of Science and Technology; Takahiro Ito, lektor, Graduate School of Engineering, Nagoya University; og Yoshio Watanabe, Vicedirektør, Aichi Synchrotron Radiation Center, har udviklet en reduktionsbehandling, hvorigennem krystalliniteten af GO blev drastisk forbedret.
Forskerne belagde et substrat med 1-3 ekstremt tynde lag GO og tilføjede en lille mængde ethanol til op til 1100 ° C høj temperaturreduktionsprocessen. Tilsætningen af den carbonbaserede ethanolgas førte til effektiv genopretning af den defekte grafenstruktur. For første gang i verden, denne gruppe formåede at observere en båndlignende transport, der afspejler de iboende elektriske transportegenskaber i kemisk reducerede GO-film. Båndlignende transport er en ledningsmekanisme, hvor bærerne bruger de periodiske elektriske mekanismer i faste krystaller som en transmissionsbølge. Den observerede båndtransport i denne undersøgelse opnåede en bærermobilitet på ~ 210 cm2/Vs, i øjeblikket det højeste niveau observeret i kemisk reducerede GO -film.
Fig. 2 Transmissionselektronmikroskopbilleder observeret fra de reducerede grafenoxidfilm fremstillet ved ethanolbehandling ved (a) 900ºC og (b) 1100ºC. Til behandling ved høj temperatur, de periodiske lyspunkter ses i de reducerede grafenoxidfilm. Dette betyder, at krystalliniteten af det reducerede grafenoxid effektivt forbedres ved høj temperaturbehandling i ethanolmiljø. Kredit:Osaka University
Den vellykkede fremstilling af tynde grafenfilm opnået ved hjælp af ovenstående reduktionsmetode har åbnet muligheden for deres anvendelse i et mangfoldigt sæt elektroniske enheder og sensorer. Resultaterne af denne forskningsgruppe udgør en milepæl i udviklingen af skalerbare materialer, der udnytter grafens fremragende fysiske egenskaber.
Denne undersøgelse blev omtalt i Videnskabelige rapporter (Nature Publishing Group) den 1. juli, 2016.
Varme artikler
-
Nye transistorer:Et alternativ til silicium og bedre end grafenDette er en digital model, der viser, hvordan molybdenit kan integreres i en transistor. Kredit:Kredit:EPFL Mindre og mere energieffektive elektroniske chips kunne laves ved hjælp af molybdenit. I -
En blanding af bittesmå guld- og viruspartikler - og de DNA-bånd, der binder demKrystalgitter skabt af Sung Yong Park og kolleger (Illustration af Adolf Lachman) Forskere har skabt et diamantlignende gitter bestående af guld nanopartikler og virale partikler, vævet sammen og -
Skræddersyet kemi forbinder nanopartikler i stabile monolagDannelse af et stabilt lag af kemisk bundne guldnanopartikler med den mindst mulige tykkelse -- dvs. et monolag (synligt i lilla). Billede taget i laboratoriet på Institut for Fysisk Kemi ved det pols -
Modstridende meninger om risikoen ved antibakterielt sølvSølv er et grundlæggende element, der bruges til, blandt andet, smykker og elektronik. Antibakterielt sølv bruges til at forhindre mikrobiel vækst i forskellige applikationer. Traditionelt, det bruges
- Titusinder opfordres til at evakuere, da kraftig regn rammer Japan
- Videnskaben afslører forbedringer i romerske byggeteknikker
- Skælvet med en styrke på 5,3 rammer ud for det sydlige Californiens kyst
- USA er fortsat engageret i den private sektor-ledede 5G trådløs:Kudlow
- Den døende Guatemala-sø understreger truslen om klimaændringer
- Hvordan estimerer Rørsvetsning