အလွန်ဖောက်ထွင်းမြင်ရပြီး ဆွဲဆန့်နိုင်သော graphene လျှပ်ကူးပစ္စည်း

graphene ကဲ့သို့သော နှစ်ဘက်မြင်ပစ္စည်းများသည် သမားရိုးကျ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် အခြေတည်သည့် အသုံးချပရိုဂရမ်နှစ်ခုလုံးအတွက် ဆွဲဆောင်မှုရှိပါသည်။ သို့သော်၊ graphene ၏ မြင့်မားသော ဆန့်နိုင်စွမ်းအားသည် နိမ့်သော strain တွင် ကျိုးပဲ့စေပြီး ဆွဲဆန့်နိုင်သော အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် ၎င်း၏ ထူးကဲသော အီလက်ထရွန်နစ် ဂုဏ်သတ္တိများကို အခွင့်ကောင်းယူရန် စိန်ခေါ်မှုဖြစ်စေသည်။ ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော graphene conductors များ၏ အစွမ်းထက်သော strain-based စွမ်းဆောင်ရည်ကို အသုံးပြုနိုင်ရန်၊ multilayer graphene/graphene scrolls (MGGs) ဟုရည်ညွှန်းသော multilayer graphene/graphene scrolls (MGGs) ဟုခေါ်သော stacked graphene အလွှာများကြားရှိ graphene nanoscrolls များကို ဖန်တီးခဲ့ပါသည်။ ပြင်းထန်သောအခြေအနေအောက်တွင်၊ အချို့သောစာလိပ်များသည် အလွန်ကောင်းမွန်သော လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းမြင့်မားသောမျိုးကွဲများတွင် ကောင်းမွန်သောလျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းကိုဖွင့်ပေးသည့် ပျံ့နှံ့နေသောကွန်ရက်ကိုထိန်းသိမ်းထားရန် အပိုင်းပိုင်းခွဲထားသည့် graphene ဒိုမိန်းများကို ပေါင်းကူးထားသည်။ elastomers တွင် ပံ့ပိုးထားသော Trilayer MGGs များသည် ၎င်းတို့၏ မူလစီးဆင်းမှု၏ 100% strain တွင် 65% ကို ဆက်လက်ထိန်းသိမ်းထားပြီး၊ ၎င်းသည် လက်ရှိစီးဆင်းမှု၏ ဦးတည်ချက်နှင့် ထောင့်ဖြတ်ကာ၊ nanoscrolls မပါသော graphene ၏ trilayer ရုပ်ရှင်များသည် ၎င်းတို့၏ အစပြုခြင်း၏ 25% သာ ကျန်ရှိတော့သည်။ ဆွဲဆန့်နိုင်သော ကာဗွန်ထရန်စစ္စတာတစ်ခုသည် MGGs များကို အသုံးပြု၍ လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် ထုတ်လွှင့်မှုထက် 90% ကိုပြသခဲ့ပြီး ၎င်း၏မူလလက်ရှိထွက်ရှိမှု၏ 60% ကို 120% strain တွင် ထိန်းသိမ်းထားသည် (တာဝန်ခံပို့ဆောင်မှု၏ ဦးတည်ချက်နှင့်အပြိုင်)။ ဤအလွန်ဆန့်နိုင်သော နှင့် ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော ကာဗွန်ထရန်စစ္စတာများသည် ခေတ်မီဆန်းပြားသော ဆွဲဆန့်နိုင်သော optoelectronics ကို အသုံးပြုနိုင်မည်ဖြစ်သည်။
ဆန့်နိုင်သော ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများသည် ခေတ်မီသော ဇီဝပေါင်းစပ်စနစ်များ (1၊ 2) တွင် အရေးကြီးသော အသုံးချမှုများပါရှိသည့် ကြီးထွားလာနိုင်သော နယ်ပယ်တစ်ခုဖြစ်ပြီး ဆန့်ဆန့်နိုင်သော optoelectronics (3, 4) နှင့် ခေတ်မီဆန်းပြားသော ပျော့ပျောင်းသော စက်ရုပ်များနှင့် မျက်နှာပြင်များ ထုတ်လုပ်ရန် အလားအလာများရှိသည်။ Graphene သည် အလွန်နှစ်လိုဖွယ်ကောင်းသော အက်တမ်အထူ၊ မြင့်မားသော ပွင့်လင်းမြင်သာမှုနှင့် လျှပ်ကူးနိုင်မှုမြင့်မားသော ဂုဏ်သတ္တိများကို ပြသထားသော်လည်း ဆန့်ဆန့်နိုင်သော အပလီကေးရှင်းများတွင် ၎င်း၏ အကောင်အထည်ဖော်မှုသည် သေးငယ်သောမျိုးကွဲများတွင် ကွဲထွက်နိုင်ခြေကို တားဆီးထားသည်။ graphene ၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ချက်များကို ကျော်လွှားပြီး ဆွဲဆန့်နိုင်သော ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော စက်များတွင် လုပ်ဆောင်ချက်အသစ်များကို အသုံးပြုနိုင်မည်ဖြစ်သည်။
graphene ၏ထူးခြားသောဂုဏ်သတ္တိများက၎င်းအားပွင့်လင်းမြင်သာသောလျှပ်ကူးလျှပ်ကူးပစ္စည်း (5၊ 6) ၏နောက်မျိုးဆက်အတွက်ခိုင်မာသောကိုယ်စားလှယ်လောင်းဖြစ်လာစေသည်။ အသုံးအများဆုံး ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော စပယ်ယာနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ အင်ဒီယမ် သံဖြူအောက်ဆိုဒ် [ITO; 100 ohms/square (sq) တွင် 90% ပွင့်လင်းမြင်သာမှု ]၊ ဓာတုငွေ့ထုတ်လွှတ်မှု (CVD) ဖြင့် စိုက်ပျိုးထားသော monolayer graphene သည် စာရွက်ခံနိုင်ရည် (125 ohms/sqm) နှင့် ပွင့်လင်းမြင်သာမှု (97.4%) (5) တို့ဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ graphene ရုပ်ရှင်များသည် ITO (7) နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက ထူးကဲသော ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်ရှိသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ ပလပ်စတစ်အလွှာတစ်ခုတွင်၊ 0.8 မီလီမီတာ (8) အထိသေးငယ်သောကွေးညွှတ်အချင်းဝက်အတွက်ပင် ၎င်း၏ conductance ကို ထိန်းသိမ်းထားနိုင်သည်။ ၎င်း၏လျှပ်စစ်စွမ်းဆောင်နိုင်မှုကို ပိုမိုမြှင့်တင်ရန်အတွက် ဖောက်ထွင်းမြင်ရသောပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ်စပယ်ယာအဖြစ် ယခင်အလုပ်များသည် graphene hybrid ပစ္စည်းများကို one-dimensional (1D) silver nanowires သို့မဟုတ် carbon nanotubes (CNTs) (9-11) ဖြင့် တီထွင်ခဲ့သည်။ ထို့အပြင်၊ ဂရပ်ဖင်းကို ရောစပ်ထားသော ဘက်မလိုက်အရောအနှောဖွဲ့စည်းပုံဆိုင်ရာ တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း (ဥပမာ 2D အစုလိုက် Si၊ 1D nanowires/nanotubes၊ နှင့် 0D quantum dots) (12)၊ ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ် ထရန်စစ္စတာများ၊ ဆိုလာဆဲလ်များနှင့် အလင်းထုတ်လွှတ်သော ဒိုင်အိုဒက်များ (LEDs) (13-23) တို့အတွက် လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် အသုံးပြုခဲ့သည်။
graphene သည် ပြောင်းလွယ်ပြင်လွယ် အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများအတွက် အလားအလာရှိသော ရလဒ်များကို ပြသခဲ့သော်လည်း၊ ဆွဲဆန့်နိုင်သော အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများတွင် ၎င်း၏ အသုံးချမှုကို ၎င်း၏ စက်ပိုင်းဆိုင်ရာ ဂုဏ်သတ္တိများ (17, 24, 25) ဖြင့် ကန့်သတ်ထားသည်။ graphene သည် လေယာဉ်အတွင်း တောင့်တင်းမှု 340 N/m နှင့် Young ၏ မိုဒူလပ် 0.5 TPa (26) ရှိသည်။ ခိုင်ခံ့သော ကာဗွန်-ကာဗွန်ကွန်ရက်သည် အသုံးချ strain အတွက် မည်သည့် စွမ်းအင် စွန့်ထုတ်မှု ယန္တရားများကိုမျှ မပေးချေသောကြောင့် 5% ထက်နည်းသော strain တွင် အလွယ်တကူ အက်ကွဲနိုင်သည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ CVD graphene သည် polydimethylsiloxane (PDMS) elastic substrate ပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းပေးခြင်းဖြင့် ၎င်း၏ conductivity ကို 6% strain (8) အောက်သာ ထိန်းသိမ်းနိုင်သည်။ သီအိုရီအရ တွက်ချက်မှုများသည် မတူညီသောအလွှာများကြားတွင် ကြိတ်ချေခြင်းနှင့် အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုသည် တင်းမာမှုကို ပြင်းထန်စွာ လျော့ကျစေသင့်သည် (26)။ ဂရပ်ဖင်းကို အလွှာများစွာတွင် စုပုံခြင်းဖြင့်၊ ဤနှစ်ထပ် သို့မဟုတ် သုံးလွှာရှိ ဂရပ်ဖင်းသည် 30% strain ကို ဆွဲဆန့်နိုင်ကာ monolayer graphene (27) ထက် 13 ဆသေးငယ်သော ခံနိုင်ရည်ရှိမှုကို ပြသသည်။ သို့သော်၊ ဤဆန့်နိုင်အားသည် ခေတ်မီသောဆန့်နိုင်သော c onductors (၂၈၊ ၂၉) ထက် သိသိသာသာ နိမ့်ကျနေသေးသည်။
ဆန်းပြားသောအာရုံခံကိရိယာဖတ်ခြင်းနှင့် အချက်ပြမှုခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာမှုကို လုပ်ဆောင်နိုင်သောကြောင့် ဆွဲဆန့်နိုင်သောအပလီကေးရှင်းများတွင် ထရန်စစ္စတာများသည် အရေးကြီးပါသည်။ အရင်းအမြစ်/ရေဆင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် ချန်နယ်ပစ္စည်းအဖြစ် PDMS ပေါ်ရှိ အလွှာပေါင်းစုံရှိ ထရန်စစ္စတာများသည် ဝတ်ဆင်နိုင်သော ကျန်းမာရေး-စောင့်ကြည့်အာရုံခံကိရိယာများနှင့် အီလက်ထရွန်းနစ်အရေပြားအတွက် အနည်းဆုံးလိုအပ်သည့်တန်ဖိုး (~50%)အောက် သိသိသာသာအောက်တွင် လျှပ်စစ်လုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်း (32) 5% အထိ ထိန်းထားနိုင်သည်။ မကြာသေးမီက၊ graphene kirigami ချဉ်းကပ်နည်းကို စူးစမ်းလေ့လာခဲ့ပြီး၊ အရည် electrolyte ဖြင့် ပိတ်ထားသော ထရန်စစ္စတာအား 240% (35) အထိ ဆွဲဆန့်နိုင်သည်။ သို့သော်၊ ဤနည်းလမ်းသည် ဖန်တီးမှုလုပ်ငန်းစဉ်ကို ရှုပ်ထွေးစေသည့် ဆိုင်းငံ့ထားသော graphene လိုအပ်သည်။
ဤတွင်၊ graphene အလွှာများကြားတွင် graphene အလွှာများ (~1 မှ 20 μm အရှည်၊ ~ 0.1 မှ 1 μm နှင့် ~ 10 မှ 100 nm မြင့်) ဖြင့် ဆန့်ဆန့်နိုင်သော graphene ကိရိယာများကို ရရှိနိုင်သည်။ ဤ graphene လိပ်များသည် graphene စာရွက်များအတွင်း အက်ကြောင်းများကို တံတားထိုးရန် လျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းများ ပေးစွမ်းနိုင်သည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယူဆကြပြီး၊ ထို့ကြောင့် လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်း မြင့်မားမှုကို ထိန်းသိမ်းထားသည်။ graphene စာစောင်များသည် အပိုပေါင်းစပ်ပေါင်းစပ်မှု သို့မဟုတ် လုပ်ငန်းစဉ် မလိုအပ်ပါ။ ၎င်းတို့သည် စိုစွတ်သော လွှဲပြောင်းမှုလုပ်ငန်းစဉ်တွင် သဘာဝအတိုင်း ဖွဲ့စည်းထားသည်။ Multilayer G/G (graphene/graphene) scrolls (MGGs) graphene stretchable electrodes (ရင်းမြစ်/drain နှင့် gate) နှင့် semiconducting CNTs များကို အသုံးပြုခြင်းဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် 120% အထိဆန့်နိုင်သော ကာဗွန်ထရန်စစ္စတာများကို ဖောက်ထွင်းမြင်နိုင်ပြီး 120% strain (အားသွင်းမှု၏ မူလ 6% အပြိုင်) ကို ပြန်လည်ထိန်းသိမ်းနိုင်ပြီဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် ယခုအချိန်အထိ ဆွဲဆန့်နိုင်သော အထင်ရှားဆုံး ကာဗွန်အခြေခံ ထရန်စစ္စတာဖြစ်ပြီး ၎င်းသည် inorganic LED ကို မောင်းနှင်ရန်အတွက် လုံလောက်သော လျှပ်စီးကြောင်းကို ပံ့ပိုးပေးပါသည်။
ကျယ်ဝန်းသော ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော ဆန့်ဆန့်နိုင်သော graphene လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို ဖွင့်ရန်အတွက်၊ Cu foil ပေါ်တွင် CVD-စိုက်ပျိုးထားသော graphene ကို ရွေးချယ်ခဲ့သည်။ နှစ်ဖက်စလုံးတွင် ဂရပ်ဖင်း၏ကြီးထွားမှုကိုခွင့်ပြုရန်၊ G/Cu/G ဖွဲ့စည်းတည်ဆောက်ပုံများဖြစ်ပေါ်စေရန်အတွက် Cu foil ကို CVD quartz ပြွန်၏ဗဟိုတွင်ဆိုင်းငံ့ထားသည်။ graphene လွှဲပြောင်းရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် topside graphene (graphene ၏အခြားတစ်ဖက်အတွက် အပြန်အလှန်အားဖြင့်) ဟုခေါ်သည့် graphene ၏တစ်ဖက်ကိုကာကွယ်ရန် poly (methyl methacrylate) (PMMA) ပါးလွှာသောအလွှာကို လှည့်ပတ်ကာ၊ ထို့နောက်တွင်၊ ဖလင်တစ်ခုလုံး (PMMA/top graphene/Cu/bottom graphene) ကို Cus 28 (foetch 2H) တွင် စိမ်ထားသည်။ PMMA coating မပါဘဲ အောက်ခြေ-ခြမ်း graphene တွင် etchant သည် (36၊ 37) မှတဆင့် စိမ့်ဝင်နိုင်စေမည့် အက်ကွဲကြောင်းများနှင့် ချို့ယွင်းချက်များ ရှိနေမည်ဖြစ်သည်။ ပုံ 1A တွင်သရုပ်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုအောက်တွင်၊ ထွက်လာသော graphene ဒိုမိန်းများသည် လိပ်ခေါင်းများအဖြစ်သို့ လှိမ့်ဝင်ကာ ကျန်ထိပ်တန်း G/PMMA ဖလင်သို့ တွဲသွားပါသည်။ ထိပ်တန်း G/G လိပ်များကို SiO2/Si၊ ဖန် သို့မဟုတ် ပျော့ပျောင်းသောပေါ်လီမာကဲ့သို့ မည်သည့်အလွှာသို့ လွှဲပြောင်းနိုင်သည်။ တူညီသောအလွှာပေါ်သို့ အကြိမ်ပေါင်းများစွာ ဤလွှဲပြောင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်ကို ထပ်ခါထပ်ခါပြုလုပ်ခြင်းသည် MGG တည်ဆောက်ပုံများကို ပေးသည်။
(က) ဆွဲဆန့်နိုင်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် MGGs အတွက် တီထွင်ဖန်တီးမှုလုပ်ထုံးလုပ်နည်း၏ သရုပ်ဖော်ပုံ။ graphene လွှဲပြောင်းမှုအတွင်း၊ Cu foil ပေါ်ရှိ backside graphene သည် နယ်နိမိတ်များ နှင့် ချို့ယွင်းချက်များ ကွဲသွားကာ မထင်သလို ပုံသဏ္ဍာန်များအဖြစ် လှိမ့်ကာ အပေါ်ပိုင်းရုပ်ရှင်များပေါ်တွင် တင်းတင်းကျပ်ကျပ် တွယ်ဆက်ကာ nanoscrolls များဖြစ်လာသည်။ စတုတ္ထကာတွန်းသည် MGG တည်ဆောက်ပုံကို သရုပ်ဖော်ထားသည်။ (B နှင့် C) monolayer MGG ၏ ရုပ်ထွက်အရည်အသွေးမြင့် TEM လက္ခဏာများသည် monolayer graphene (B) နှင့် scroll (C) ဒေသတို့ကို အသီးသီးအာရုံစိုက်သည်။ (B) ၏ထည့်သွင်းမှုသည် TEM ဂရစ်ဒ်ပေါ်ရှိ monolayer MGG များ၏ အလုံးစုံသောရုပ်ပုံသဏ္ဌာန်ကိုပြသသည့် ချဲ့ထွင်မှုနည်းပါးသောပုံဖြစ်သည်။ (C) သည် ပုံတွင်ဖော်ပြထားသော စတုဂံပုံးများတစ်လျှောက် အက်တမ်လေယာဉ်များကြားအကွာအဝေးသည် 0.34 နှင့် 0.41 nm ရှိသည့် ပြင်းထန်မှုပရိုဖိုင်များဖြစ်သည်။ (ဃ) ဂရပ်ဖစ် π* နှင့် σ* အထွတ်အထိပ်များဟု တံဆိပ်တပ်ထားသော ကာဗွန် K-edge EEL ရောင်စဉ်။ (င) အဝါရောင်အစက်ချမျဉ်းတစ်လျှောက် အမြင့်ပရိုဖိုင်ပါရှိသော monolayer G/G ၏အပိုင်းပိုင်း AFM ရုပ်ပုံ။ (F မှ I) Optical microscopy နှင့် trilayer G ၏ AFM ပုံ s (F နှင့် H) နှင့် 300-nm-ထူသော SiO2/Si အလွှာများတွင် အသီးသီးသော Scrolls (G နှင့် I) တို့ဖြစ်သည်။ ၎င်းတို့၏ ကွဲပြားမှုများကို မီးမောင်းထိုးပြရန် ကိုယ်စားလှယ်စာလိပ်များနှင့် အရေးအကြောင်းများကို တံဆိပ်တပ်ထားသည်။
စာစောင်များကို သဘာဝအတိုင်း လှိမ့်ထားသော ဂရပ်ဖီင်းဖြစ်ကြောင်း အတည်ပြုရန်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် မြင့်မားသော ပုံရိပ်ဖော်ထုတ်လွှတ်မှု အီလက်ထရွန် အဏုစကုပ် (TEM) နှင့် အီလက်ထရွန် စွမ်းအင်ဆုံးရှုံးမှု (EEL) spectroscopy လေ့လာမှုများကို ပြုလုပ်ခဲ့သည်။ ပုံ 1B သည် monolayer graphene ၏ ဆဋ္ဌဂံပုံသဏ္ဍာန်ကို ပြသထားပြီး ၎င်းသည် TEM ဂရစ်ဒ်၏ ကာဗွန်အပေါက်တစ်ခုပေါ်တွင် ဖုံးအုပ်ထားသော ရုပ်ရှင်၏ အလုံးစုံသောပုံစံတစ်ခုဖြစ်သည်။ monolayer graphene သည် grid အများစုကို ဖြန့်ကျက်ထားပြီး ဆဋ္ဌဂံကွင်းများ အမြောက်အမြား ရှိနေခြင်းတွင် အချို့သော graphene အမှုန်အမွှားများ ပေါ်လာသည် (ပုံ။ 1B)။ လျှပ်တစ်ပြက်တစ်ခုစီသို့ ချဲ့ကြည့်ခြင်းဖြင့် (ပုံ. 1C) သည် 0.34 မှ 0.41 nm အကွာအဝေးအတွင်း ရာဇမတ်ကွက်အကွာအဝေးနှင့်အတူ graphene ရာဇမတ်ကွက်အစွန်းအဖျားများစွာကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ဤတိုင်းတာချက်များအရ အမှုန်အမွှားများသည် ကျပန်းလှိမ့်ကာ ပြီးပြည့်စုံသော ဂရပ်ဖိုက်များမဟုတ်ကြောင်း၊ "ABAB" အလွှာတွင် ရာဇမတ်ကွက်အကွာအဝေး 0.34 nm ရှိသည်။ ပုံ 1D တွင် အထွတ်အထိပ် 285 eV မှ π* ပတ်လမ်းမှ ဆင်းသက်လာပြီး σ* ပတ်လမ်း၏ အကူးအပြောင်းကြောင့် အခြားတစ်ခုသည် σ* ပတ်လမ်းမှ ထွက်လာသည့် ကာဗွန် K-edge EEL ရောင်စဉ်ကို ပြသသည်။ sp2 bonding သည် ဤဖွဲ့စည်းပုံတွင် လွှမ်းမိုးထားသည်ကိုတွေ့မြင်နိုင်ပြီး၊ စာစောင်များသည် graphitic မြင့်မားကြောင်း စစ်ဆေးတွေ့ရှိနိုင်သည်။
Optical microscopy နှင့် atomic force microscopy (AFM) ပုံများသည် MGGs (ပုံ 1၊ E မှ G၊ နှင့် သင်္ဘောသဖန်းသီးများ S1 နှင့် S2) တွင် graphene nanoscrolls များ ဖြန့်ကျက်ခြင်းအတွက် ထိုးထွင်းသိမြင်မှုကို ပေးပါသည်။ စာစောင်များကို မျက်နှာပြင်ပေါ်တွင် ကျပန်းဖြန့်ဝေပြီး ၎င်းတို့၏-plane density သည် stacked layers အရေအတွက်နှင့် အချိုးကျ တိုးလာပါသည်။ စာလိပ်များစွာကို ကြိုးထုံးများအဖြစ် ရောထွေးပြီး 10 မှ 100 nm အကွာအဝေးအတွင်း တူညီသောမဟုတ်သော အမြင့်များကို ပြသသည်။ ၎င်းတို့သည် 1 မှ 20 μm ရှည်ပြီး 0.1 မှ 1 μm အကျယ်သည် ၎င်းတို့၏ ကနဦး graphene flakes များ၏ အရွယ်အစားပေါ် မူတည်၍ ဖြစ်သည်။ Fig. 1 (H နှင့် I) တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း၊ စာစောင်များသည် အရေးအကြောင်းများထက် သိသိသာသာ ပိုကြီးပြီး graphene အလွှာများကြားတွင် ပိုမိုကြမ်းတမ်းသော မျက်နှာပြင်ကို ဖြစ်ပေါ်စေသည်။
လျှပ်စစ်ဂုဏ်သတ္တိများကို တိုင်းတာရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ပုံသဏ္ဍာန်ကို အသုံးပြု၍ 300-μm-wide နှင့် 2000-μm-long strips များအဖြစ် ဂရပ်ဖင်းဖလင်များကို ပုံသဏ္ဍာန်ပြုလုပ်ပြီး scroll structures ဖြင့် သို့မဟုတ် မပါဘဲ၊ strain ၏လုပ်ဆောင်ချက်အဖြစ် ပတ်၀န်းကျင်အခြေအနေများအောက်တွင် တိုင်းတာမှုနှစ်ခု-probe resistances များ။ စာလိပ်များပါဝင်မှုသည် monolayer graphene အတွက် ခုခံနိုင်စွမ်းကို 80% လျှော့ချပြီး transmittance တွင် 2.2% သာ လျော့ကျသွားသည် (ပုံ။ S4)။ 5 × 107 A/cm2 (38, 39) အထိ မြင့်မားသော လက်ရှိသိပ်သည်းဆရှိသည့် နာနိုစခလိပ်များသည် MGGs အတွက် အလွန်အပြုသဘောဆောင်သော လျှပ်စစ်ပံ့ပိုးကူညီမှုကို ပြုလုပ်ကြောင်း အတည်ပြုပါသည်။ mono-, bi-, နှင့် trilayer plain graphene နှင့် MGGs များထဲတွင်၊ trilayer MGG သည် 90% နီးပါး ပွင့်လင်းမြင်သာမှုဖြင့် အကောင်းဆုံးလုပ်ဆောင်နိုင်စွမ်းရှိသည်။ စာပေတွင်ဖော်ပြထားသော graphene ၏အခြားရင်းမြစ်များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် လေးခု-probe sheet resistances (ပုံ. S5) ကိုတိုင်းတာပြီး ၎င်းတို့အား ပုံ 2A တွင် 550 nm (fig. S6) တွင် ဖော်ပြထားပါသည်။ MGG သည် အတုပြုလုပ်ထားသော multila yer plain graphene နှင့် လျှော့ချထားသော graphene oxide (RGO) (6, 8, 18) ထက် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သော သို့မဟုတ် ပိုမြင့်သော လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းနှင့် ပွင့်လင်းမြင်သာမှုကို ပြသသည်။ စာပေမှ အတုပြုလုပ်ထားသော အထပ်လိုက် အလွှာမျိုးစုံပါသော ရိုးရိုး graphene ၏ စာရွက်ခံနိုင်ရည်များသည် ကျွန်ုပ်တို့၏ MGG ထက် အနည်းငယ် မြင့်မားနေသည်၊ ဖြစ်နိုင်သည်မှာ ၎င်းတို့၏ တိုးတက်မှုအခြေအနေများနှင့် လွှဲပြောင်းမှုနည်းလမ်းကြောင့် ဖြစ်နိုင်သည်။
(က) 4-probe sheet resistances သည် graphene အမျိုးအစားများစွာအတွက် 550 nm တွင် transmittance နှင့် ဆန့်ကျင်ဘက်ဖြစ်ပြီး အနက်ရောင်စတုရန်းများသည် mono-၊ bi- နှင့် trilayer MGGs များကိုဖော်ပြသည့်နေရာတွင်၊ အနီရောင်စက်ဝိုင်းများနှင့် အပြာရောင်တြိဂံများသည် Li et al ၏လေ့လာမှုများမှ Cu နှင့် Ni တွင်ပေါက်ရောက်သော အလွှာစုံ ဂရပ်ဖင်းများနှင့် ဆက်စပ်နေသည်။ (၆) နှင့် Kim et al. (8) အသီးသီး၊ နောက်ပိုင်းတွင် SiO2/Si သို့မဟုတ် quartz သို့ လွှဲပြောင်းပေးသည်။ နှင့် အစိမ်းရောင်တြိဂံများသည် Bonaccorso et al လေ့လာမှုမှ မတူညီသော လျှော့ချဒီဂရီများတွင် RGO အတွက် တန်ဖိုးများဖြစ်သည်။ (၁၈)။ (B နှင့် C) mono-၊ bi- နှင့် trilayer MGGs နှင့် G တို့၏ ပုံမှန် ခံနိုင်ရည် ပြောင်းလဲမှုသည် ထောင့်မှန် (B) နှင့် အပြိုင် (C) strain တို့၏ လုပ်ဆောင်ချက်အဖြစ် လက်ရှိ စီးဆင်းမှု၏ ဦးတည်ရာဆီသို့။ (ဃ) bilayer G (အနီရောင်) နှင့် MGG (အနက်ရောင်) သည် 50% perpendicular strain အထိ တင်နေသော စက်ဘီးစီး strain အောက်တွင် ပုံမှန်ခုခံမှု ပြောင်းလဲမှု။ (င) trilayer G (အနီရောင်) နှင့် MGG (အနက်ရောင်) တို့သည် 90% parallel strain အထိ တင်နေသော cyclic strain အောက်တွင် ပုံမှန်ခုခံမှုပြောင်းလဲမှု။ (စ) mono-, bi- နှင့် trilayer G နှင့် bi- နှင့် trilayer MGGs များ၏ ပုံမှန်စွမ်းဆောင်ရည်ပြောင်းလဲမှု။ inset သည် capacitor တည်ဆောက်ပုံဖြစ်ပြီး၊ polymer substrate သည် SEBS ဖြစ်ပြီး polymer dielectric layer သည် 2-μm-thick SEBS ဖြစ်သည်။
MGG ၏ strain-based စွမ်းဆောင်ရည်ကို အကဲဖြတ်ရန်၊ graphene ကို thermoplastic elastomer styrene-ethylene-butadiene-styrene (SEBS) substrates (~2 cm နှင့် ~5 cm ရှည်) သို့ လွှဲပြောင်းပေးပြီး substrate ကို ဆန့်လိုက်သောကြောင့် conductivity ကို တိုင်းတာခြင်းဖြစ်သည် ( Materials and Methods of the parallelg နှင့် တူညီသော စီးဆင်းမှုကို ကြည့်ပါ) B နှင့် C)။ နာနိုလျှပ်စစ်များ ပေါင်းစပ်ခြင်းနှင့် graphene အလွှာ အရေအတွက် တိုးလာခြင်းတို့နှင့်အတူ strain-based လျှပ်စစ်အပြုအမူသည် တိုးတက်ကောင်းမွန်လာသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ strain သည် current flow နှင့် perpendicular ဖြစ်နေသောအခါ၊ monolayer graphene အတွက်၊ scrolls များပေါင်းထည့်ခြင်းသည် လျှပ်စစ်ပြတ်တောက်ခြင်းတွင် strain ကို 5 မှ 70% အထိတိုးစေသည်။ trilayer graphene ၏ strain tolerance သည် monolayer graphene နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက သိသိသာသာ တိုးတက်လာပါသည်။ nanoscrolls များနှင့်အတူ၊ 100% ထောင့်မှန်ကျသော strain တွင်၊ trilayer MGG ဖွဲ့စည်းပုံ၏ ခံနိုင်ရည်မှာ scrolls မပါဘဲ trilayer graphene အတွက် 300% နှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက 50% သာ တိုးလာပါသည်။ Cyclic strain load အောက်တွင် ခုခံမှုပြောင်းလဲမှုကို စစ်ဆေးတွေ့ရှိခဲ့သည်။ နှိုင်းယှဉ်ရန်အတွက် (ပုံ 2D)၊ ရိုးရိုး bilayer graphene ဖလင်၏ ခံနိုင်ရည်သည် ~ 700 လည်ပတ်ပြီးနောက် 7.5 ဆခန့် တိုးလာပြီး 50% ထောင့်မှန်ကျသော strain ဖြင့် လည်ပတ်မှုတစ်ခုစီတွင် strain တိုးလာပါသည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ bilayer MGG ၏ခံနိုင်ရည်သည် ~ 700 လည်ပတ်ပြီးနောက် 2.5 ဆခန့်သာတိုးလာသည်။ အပြိုင်ဦးတည်ရာတစ်လျှောက် 90% strain ကိုအသုံးပြုခြင်းဖြင့် trilayer graphene ၏ခံနိုင်ရည်သည် 1000 cycles ပြီးနောက် အဆ ~ 100 တိုးလာပြီး trilayer MGG (ပုံ . 2E) တွင် ~ 8 ကြိမ်သာရှိသည်။ စက်ဘီးစီးခြင်းရလဒ်များကို ပုံတွင် ပြထားသည်။ S7 Parallel strain direction တစ်လျှောက် ခံနိုင်ရည်ရှိမှု အရှိန်အဟုန် ပိုမြန်လာခြင်းသည် အက်ကြောင်းများ၏ တိမ်းညွှတ်မှုသည် လက်ရှိစီးဆင်းမှု၏ ဦးတည်ချက်နှင့် ထောင့်မှန်သောကြောင့် ဖြစ်သည်။ သယ်ဆောင်ခြင်းနှင့် ထုပ်ပိုးခြင်းစဥ်အတွင်း ခံနိုင်ရည်သွေဖည်ခြင်းမှာ SEBS elastomer အလွှာ၏ viscoelastic ပြန်လည်ရယူခြင်းကြောင့်ဖြစ်သည်။ စက်ဘီးစီးနေစဉ် MGG strips များ၏ တည်ငြိမ်သောခံနိုင်ရည်မှာ graphene ၏အက်ကွဲနေသောအစိတ်အပိုင်းများ (AFM ၏ obse rved as) ကို ပေါင်းကူးနိုင်သော ကြီးမားသော scroll များရှိနေခြင်းကြောင့်ဖြစ်သည်။ percolating pathway ဖြင့် လျှပ်ကူးနိုင်မှုကို ထိန်းသိမ်းသည့် ဖြစ်စဉ်ကို အီလက်စတိုမာ အလွှာပေါ်တွင် အက်ကွဲသတ္တု သို့မဟုတ် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးတာ ရုပ်ရှင်များအတွက် ယခင်က အစီရင်ခံခဲ့သည် (40၊ 41)။
ဆွဲဆန့်နိုင်သော ကိရိယာများရှိ ဂိတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် ဤ graphene-based ရုပ်ရှင်များကို အကဲဖြတ်ရန်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် graphene အလွှာကို SEBS dielectric အလွှာ (2 μm အထူ) ဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားပြီး strain ၏လုပ်ဆောင်ချက်အဖြစ် dielectric capacitance ပြောင်းလဲမှုအား စောင့်ကြည့်စစ်ဆေးခဲ့သည် (အသေးစိတ်အချက်အလက်များအတွက် ပုံ 2F နှင့် နောက်ဆက်တွဲပစ္စည်းများကို ကြည့်ပါ)။ ရိုးရိုး monolayer နှင့် bilayer graphene electrodes များပါရှိသော capacitance များသည် graphene ၏ လေယာဉ်အတွင်း လျှပ်ကူးနိုင်မှု ဆုံးရှုံးမှုကြောင့် လျင်မြန်စွာ လျော့နည်းသွားသည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့ရှိခဲ့သည်။ ဆန့်ကျင်ဘက်အားဖြင့်၊ MGGs မှ စည်းထားသော capacitance များနှင့် ရိုးရိုး trilayer graphene များသည် dielectric thickness လျော့နည်းခြင်းကြောင့် မျှော်လင့်ရသည့် strain နှင့် capacitance တိုးလာကြောင်း ပြသခဲ့သည်။ မျှော်မှန်းထားသည့် စွမ်းရည်မြှင့်တင်မှုသည် MGG ဖွဲ့စည်းပုံ (ပုံ။ S8) နှင့် အလွန်ကိုက်ညီပါသည်။ ၎င်းသည် MGG သည် stretchable transistor အတွက် gate electrode အဖြစ် သင့်လျော်ကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
လျှပ်စစ်စီးကူးမှုဒဏ်ခံနိုင်ရည်ရှိမှုအပေါ် 1D graphene scroll ၏အခန်းကဏ္ဍကို ထပ်မံစုံစမ်းစစ်ဆေးရန်နှင့် graphene အလွှာများကြားတွင် ပိုင်းခြားမှုကို ပိုမိုကောင်းမွန်စွာထိန်းချုပ်ရန်အတွက်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် graphene scroll များကိုအစားထိုးရန်အတွက် spray-coated CNTs ကိုအသုံးပြုခဲ့သည် (နောက်ဆက်တွဲပစ္စည်းများကိုကြည့်ပါ)။ MGG တည်ဆောက်ပုံများကို တုပရန်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် CNT ၏ သိပ်သည်းဆသုံးမျိုး (ဆိုလိုသည်မှာ CNT1၊
(A မှ C) CNTs ၏ မတူညီသော သိပ်သည်းဆသုံးမျိုး၏ AFM ပုံများ (CNT1
ဆွဲဆန့်နိုင်သော အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများအတွက် ၎င်းတို့၏ လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် ၎င်းတို့၏ စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပိုမိုနားလည်ရန်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ပြင်းထန်မှုအောက်တွင် MGG နှင့် G-CNT-G တို့၏ ပုံသဏ္ဍာန်များကို စနစ်တကျ စုံစမ်းစစ်ဆေးခဲ့ပါသည်။ Optical microscopy နှင့် scanning electron microscopy (SEM) သည် အရောင် ခြားနားမှု မရှိသောကြောင့် နှင့် SEM သည် graphene ပေါ်လီမာ အလွှာများပေါ်တွင် ရှိနေသောအခါတွင် graphene သည် အီလက်ထရွန် စကင်န်ဖတ်စဉ် ရုပ်ပုံဆိုင်ရာ ပစ္စည်းများနှင့် သက်ဆိုင်ပါသည်။ အလွန်ပါးလွှာသော (~0.1 မီလီမီတာ အထူ) နှင့် elastic SEBS အလွှာများပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းပြီးနောက် trilayer MGG နှင့် ရိုးရိုးဂရပ်ဖင်းများပေါ်တွင် AFM တိုင်းတာမှုများကို စုဆောင်းခဲ့ပါသည်။ လွှဲပြောင်းခြင်းလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း CVD graphene နှင့် ပြင်ပပျက်စီးမှုများရှိ ပင်ကိုယ်ချို့ယွင်းချက်များကြောင့် တင်းမာထားသော graphene တွင် အက်ကွဲကြောင်းများ မလွဲမသွေထွက်ပေါ်လာပြီး ပြင်းထန်လာသည်နှင့်အမျှ အက်ကြောင်းများသည် ပိုမိုသိပ်သည်းလာသည် (ပုံ 4၊ A မှ D)။ ကာဗွန်အခြေခံလျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ စည်းပုံတည်ဆောက်ပုံပေါ်မူတည်၍ အက်ကွဲကြောင်းများသည် ကွဲပြားသောပုံစံများ (ပုံ။ S11) (27) ကိုပြသသည်။ Multilayer graphene ၏ အက်ကွဲဧရိယာသိပ်သည်းဆ (အက်ကွဲဧရိယာ/ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာသည့်ဧရိယာ) သည် MGGs အတွက် လျှပ်စစ်စီးကူးနိုင်မှု တိုးလာခြင်းနှင့် ကိုက်ညီသော strain ပြီးနောက် monolayer graphene ထက်နည်းပါသည်။ အခြားတစ်ဖက်တွင်၊ အက်ကွဲကြောင်းများကို ပေါင်းကူးရန် အက်ကြောင်းများကို မကြာခဏ ကြည့်ရှုလေ့ရှိပြီး တင်းကျပ်သောရုပ်ရှင်တွင် ထပ်လောင်းလျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းများကို ပံ့ပိုးပေးသည်။ ဥပမာအားဖြင့်၊ Fig. 4B ၏ပုံတွင် တံဆိပ်တပ်ထားသည့်အတိုင်း၊ trilayer MGG ရှိ အက်ကွဲတစ်ခုအပေါ် ကျယ်ပြန့်သောစာလိပ်တစ်ခုကို ဖြတ်သွားသော်လည်း ရိုးရိုးဂရပ်ဖီး (ပုံ 4၊ E မှ H) တွင် မည်သည့်စာလိပ်ကိုမျှ မတွေ့ရှိရပါ။ အလားတူ၊ CNTs များသည် graphene (ပုံ။ S11) တွင် အက်ကြောင်းများကို ပေါင်းကူးပေးပါသည်။ အက်ကွဲဧရိယာသိပ်သည်းဆ၊ လျှောချဧရိယာသိပ်သည်းဆနှင့် ရုပ်ရှင်များ၏ကြမ်းတမ်းမှုကို ပုံ 4K တွင် အကျဉ်းချုံးထားသည်။
(A မှ H) 0၊ 20၊ 60၊ နှင့် 100% strain ရှိ အလွန်ပါးလွှာသော SEBS (~0.1 mm) elastomer ပေါ်ရှိ trilayer G/G scroll (A to D) နှင့် trilayer G တည်ဆောက်ပုံများ (E to H) ၏ AFM ပုံများ။ ကိုယ်စားပြုအက်ကြောင်းများနှင့် စာစောင်များကို မြှားများဖြင့် ညွှန်ပြထားသည်။ AFM ပုံများအားလုံးသည် 15 μm × 15 μm ဧရိယာတွင်ရှိပြီး တံဆိပ်တပ်ထားသည့်အတိုင်း အရောင်စကေးဘားကို အသုံးပြုထားသည်။ (၁) SEBS အလွှာပေါ်ရှိ ပုံစံတူ monolayer graphene လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ ဂျီသြမေတြီ သရုပ်သကန်။ (ည) monolayer graphene နှင့် 20% ပြင်ပ strain ရှိ SEBS အလွှာရှိ အကြီးမားဆုံးသော လော့ဂရစ်သမ် strain ၏ သရုပ်ဖော်ပုံမြေပုံ။ (K) ကွဲအက်ဧရိယာသိပ်သည်းဆ (အနီရောင်ကော်လံ)၊ လှိမ့်ဧရိယာသိပ်သည်းဆ (အဝါရောင်ကော်လံ) နှင့် မတူညီသော graphene တည်ဆောက်ပုံများအတွက် မျက်နှာပြင်ကြမ်းတမ်းမှု (အပြာရောင်ကော်လံ) တို့ကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်း။
MGG ရုပ်ရှင်များကို ဆန့်ထုတ်သောအခါ၊ လိပ်များသည် အက်ကွဲနေသော graphene ၏ ဧရိယာများကို ပေါင်းကူးပေးနိုင်ပြီး ရောထွေးနေသော ကွန်ရက်ကို ထိန်းသိမ်းနိုင်သည့် အရေးကြီးသော နောက်ထပ် ယန္တရားတစ်ခု ရှိပါသည်။ graphene scroll များသည် ဆယ်ဂဏန်းမျှ အရှည်ရှိသော micrometers များဖြစ်နိုင်ပြီး ပုံမှန်အားဖြင့် micrometer စကေးအထိရှိသော အက်ကြောင်းများကို တံတားထိုးပေးနိုင်သောကြောင့် အလားအလာကောင်းပါသည်။ ထို့အပြင်၊ စာစောင်များတွင် graphene အလွှာများစွာပါ၀င်သောကြောင့် ၎င်းတို့သည် ခံနိုင်ရည်နည်းပါးမည်ဟု မျှော်လင့်ရသည်။ နှိုင်းယှဉ်ချက်အရ၊ CNT များသည် သေးငယ်သည် (ပုံမှန်အားဖြင့် အလျားအနည်းငယ်ရှိသော micrometers) နှင့် scrolls များထက် conductive နည်းသောကြောင့် နှိုင်းယှဉ်နိုင်သော conductive bridging စွမ်းရည်ကို ပေးစွမ်းရန်အတွက် အတော်လေးသိပ်သည်းသော (lower transmittance) CNT ကွန်ရက်များ လိုအပ်ပါသည်။ တစ်ဖက်တွင် ပုံတွင်ပြထားသည့်အတိုင်း။ S12 သည် strain ကိုလိုက်လျောညီထွေဖြစ်စေရန်အတွက် ဆွဲဆန့်စဉ်အတွင်း graphene အက်ကွဲသွားသော်လည်း၊ လိပ်များသည် ကွဲအက်ခြင်းမရှိသဖြင့် နောက်တစ်ခုသည် နောက်ခံဂရပ်ဖင်းပေါ်တွင် လျှောကျသွားနိုင်သည်ကို ညွှန်ပြပါသည်။ ၎င်းတို့ မအက်ကွဲရခြင်းအကြောင်းရင်းမှာ ဂရပ်ဖင်းအလွှာများစွာဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားသည့် လှိမ့်ထားသောဖွဲ့စည်းပုံကြောင့်ဖြစ်နိုင်သည် (~1 မှ 2 0 μm အရှည်၊ ~ 0.1 မှ 1 μm ကျယ်ဝန်းပြီး ~ 10 မှ 100 nm အမြင့်) သည် graphene တစ်ခုတည်းအလွှာထက် ပိုမိုထိရောက်သော modulus ရှိသည်။ Green and Hersam (42) မှ အစီရင်ခံသည့်အတိုင်း၊ သတ္တု CNT ကွန်ရက်များ (tube အချင်း 1.0 nm) သည် CNTs များကြားတွင် ကြီးမားသော လမ်းဆုံများကို ခံနိုင်ရည်ရှိသော်လည်း အနိမ့်စာရွက်ခံနိုင်ရည် <100 ohms/sqq ကို ရရှိနိုင်ပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏ graphene လိပ်များတွင် အကျယ်သည် 0.1 မှ 1 μm ရှိပြီး G/G လိပ်များတွင် CNTs များထက် ပိုမိုကြီးမားသော အဆက်အသွယ်ဧရိယာများရှိသည်ကို ထည့်သွင်းစဉ်းစားခြင်းဖြင့် graphene နှင့် graphene လိပ်များကြားရှိ ထိတွေ့မှုဧရိယာသည် မြင့်မားသော conductivity ကိုထိန်းသိမ်းထားရန် ကန့်သတ်ချက်များမဖြစ်သင့်ပါ။
graphene သည် SEBS အလွှာထက် များစွာပိုမိုမြင့်မားသော module တစ်ခုရှိသည်။ graphene electrode ၏ထိရောက်သောအထူသည်အလွှာ၏ထက်များစွာနိမ့်သော်လည်း၊ graphene ၏တောင့်တင်းမှုသည်၎င်း၏အထူ (43၊ 44) နှင့်နှိုင်းယှဉ်ပါက၊ အလယ်အလတ်တောင့်တင်းသောကျွန်းအကျိုးသက်ရောက်မှုကိုဖြစ်ပေါ်စေသည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် SEBS အလွှာပေါ်တွင် 1-nm-အထူ graphene ပုံသဏ္ဍာန်ပုံသဏ္ဍာန်ကို တုပခဲ့သည် (အသေးစိတ်အတွက် နောက်ဆက်တွဲပစ္စည်းများကို ကြည့်ပါ)။ သရုပ်ပြမှုရလဒ်များအရ၊ ပြင်ပ SEBS အလွှာသို့ 20% strain ကိုအသုံးပြုသောအခါ၊ graphene ၏ပျမ်းမျှ strain သည် ~ 6.6% (ပုံ 4J နှင့် fig. S13D) ဖြစ်သည် (ပုံ။ S13D)၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ပုံသဏ္ဍာန်ရှိသော ဂရပ်ဖင်းနှင့် အဏုကြည့်အဏုကြည့်မှန်ဘီလူးကို အသုံးပြု၍ ပုံစံထုတ်ထားသော ဂရပ်ဖင်းနှင့် အလွှာအပိုင်းရှိ strain ကို နှိုင်းယှဉ်ပြီး အလွှာဧရိယာရှိ strain သည် graphene ဒေသရှိ strain ထက် အနည်းဆုံး နှစ်ဆဖြစ်ကြောင်း တွေ့ရှိရပါသည်။ graphene electrode ပုံစံများပေါ်တွင် သက်ရောက်သော strain သည် SEBS (26၊ 43၊ 44) ထိပ်တွင် graphene တောင့်တင်းသော ကျွန်းများဖြစ်လာကြောင်း ညွှန်ပြသည်။
ထို့ကြောင့် MGG လျှပ်ကူးပစ္စည်းအား မြင့်မားသော strain အောက်တွင် မြင့်မားသောလျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းကို ထိန်းသိမ်းရန် အဓိက ယန္တရားနှစ်ခုဖြင့် ဖွင့်ထားနိုင်သည်- (i) လျှပ်ကူးနိုင်သော percolation လမ်းကြောင်းကို ထိန်းသိမ်းထားရန် အဆက်ဖြတ်ထားသော ဒေသများကို ပေါင်းကူးနိုင်ပြီး (ii) multilayer graphene sheets/elastomer တို့သည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု လျှောကျသွားနိုင်ပြီး graphene electrodes များအပေါ် strain လျော့နည်းစေသည်။ elastomer ပေါ်ရှိ ပြောင်းရွှေ့ထားသော graphene အလွှာများစွာအတွက်၊ အလွှာများသည် တစ်ခုနှင့်တစ်ခု ခိုင်ခံ့စွာ မတွဲထားသောကြောင့် strain ကိုတုံ့ပြန်သည့်အနေဖြင့် လျှောကျသွားနိုင်သည် (27)။ ကျမ်းလိပ်များသည် graphene အလွှာများကြား ခြားနားမှုကို တိုးမြင့်စေပြီး graphene အလွှာများ လျှောကျလာစေရန် ကူညီပေးနိုင်သည့် graphene အလွှာများ၏ ကြမ်းတမ်းမှုကိုလည်း တိုးစေသည်။
ကုန်ကျစရိတ်သက်သာပြီး မြင့်မားသော သွင်းအားစုကြောင့် ကာဗွန်စက်များအားလုံး စိတ်ထက်သန်စွာ လိုက်စားကြသည်။ ကျွန်ုပ်တို့၏အခြေအနေတွင်၊ ကာဗွန်ထရန်စစ္စတာအားလုံးကို အောက်ခြေဂရပ်ဖင်းတံခါး၊ ထိပ်တန်းဂရပ်ဖင်းရင်းမြစ်/ရေမြောင်းအဆက်အသွယ်၊ စီထားသည့် CNT တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးတာနှင့် SEBS ဒိုင်လျှပ်စစ် (ပုံ 5A) ကို အသုံးပြု၍ ဖန်တီးခဲ့ခြင်းဖြစ်သည်။ ပုံ 5B တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း CNTs ပါ၀င်သော ကာဗွန်စက်အားလုံးသည် အရင်းအမြစ်/ရေဆင်းပေါက်နှင့် ဂိတ်ပေါက် (အောက်ခြေကိရိယာ) အဖြစ် graphene electrodes (ထိပ်တန်းစက်ပစ္စည်း) များထက် ပိုလင်းသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် CNT ကွန်ရက်များသည် ပိုကြီးသောအထူများ လိုအပ်ပြီး ထို့ကြောင့် graphene နှင့်ဆင်တူသောစာရွက်ခံနိုင်ရည်များရရှိရန် အလင်းပို့လွှတ်မှု နည်းပါးသောကြောင့်ဖြစ်သည်။ ပုံ 5 (C နှင့် D) သည် bilayer MGG လျှပ်ကူးပစ္စည်းဖြင့်ပြုလုပ်ထားသော ထရန်စစ္စတာအတွက် strain မတိုင်မီ ကိုယ်စားလှယ်လွှဲပြောင်းခြင်းနှင့် အထွက်မျဉ်းကွေးများကို ပြသထားသည်။ unstrained transistor ၏ချန်နယ်အကျယ်နှင့် အလျားသည် 800 နှင့် 100 μm အသီးသီးရှိသည်။ တိုင်းတာထားသော အဖွင့်/အပိတ် အချိုးသည် 10−5 နှင့် 10−8 A အဆင့်တွင် အဖွင့်အပိတ် ပါ၀င်သည့် 103 ထက် ကြီးသည်။ အထွက်မျဉ်းကွေးသည် CNTs နှင့် graphene electrodes (45) အကြား စံပြထိတွေ့မှုကို ညွှန်ပြသော ဂိတ်-ဗို့အားမှီခိုမှုဖြင့် စံပြမျဉ်းနှင့် sa turation စနစ်များကို ပြသထားသည်။ graphene electrodes များနှင့် ထိတွေ့မှု ခံနိုင်ရည် သည် အငွေ့ပျံသွားသော Au film ထက် နိမ့်သည်ကို တွေ့ရှိရသည် (ပုံ။ S14 ကို ကြည့်ပါ)။ ဆွဲဆန့်နိုင်သော ထရန်စစ္စတာ၏ ရွှဲရွှဲရွေ့လျားမှုသည် 5.6 cm2/Vs ခန့်ဖြစ်ပြီး၊ တောင့်တင်းသော Si အလွှာများတွင် 300-nm SiO2 ပါသော ခိုင်မာသော Si အလွှာရှိ တူညီသောပေါ်လီမာ-စီစီ CNT ထရန်စစ္စတာများနှင့် ဆင်တူသည်။ ပိုကောင်းအောင်ပြုလုပ်ထားသော ပြွန်သိပ်သည်းဆနှင့် အခြားပြွန်အမျိုးအစားများ (46) ဖြင့် ရွေ့လျားနိုင်မှုတွင် ပိုမိုတိုးတက်ကောင်းမွန်လာနိုင်သည်။
(က) ဂရပ်ဖင်းအခြေခံဆန့်နိုင်သော ထရန်စစ္စတာ၏ အစီအစဉ်။ SWNTs၊ ကာဗွန်နာနိုပြွန်များ။ (ခ) graphene electrodes (အပေါ်ပိုင်း) နှင့် CNT electrodes (အောက်ခြေ) တို့ဖြင့် ပြုလုပ်ထားသော ဆွဲဆန့်နိုင်သော ထရန်စစ္စတာများ၏ ဓာတ်ပုံ။ ပွင့်လင်းမြင်သာမှု ကွာခြားချက်ကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်း သိသာသည်။ (C နှင့် D) SEBS ပေါ်ရှိ graphene-based ထရန်စစ္စတာ၏ မျဉ်းကွေးများကို လွှဲပြောင်းခြင်းနှင့် အထွက်အား strain မပြုမီ။ (E နှင့် F) မျဉ်းကွေးများ လွှဲပြောင်းခြင်း၊ လက်ရှိ အဖွင့်အပိတ်၊ အဖွင့်/အပိတ် အချိုးနှင့် မတူညီသော အမျိုးအစားများတွင် graphene-based transistor ၏ ရွေ့လျားနိုင်မှု။
ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော၊ ကာဗွန်အားလုံး-ကိရိယာအား တာဝန်ခံသယ်ယူပို့ဆောင်ရေးဦးတည်ချက်နှင့်အပြိုင် လမ်းကြောင်းအတိုင်း ဆန့်လိုက်သောအခါ၊ အနည်းငယ်မျှသာ ယိုယွင်းပျက်စီးမှုကို 120% အထိ တွေ့ရှိရသည်။ ဆွဲဆန့်စဉ်အတွင်း၊ ရွေ့လျားနိုင်စွမ်းသည် 0% strain မှ 120% strain တွင် 2.5 cm2/ Vs သို့ စဉ်ဆက်မပြတ် ကျဆင်းသွားသည်။ မတူညီသော ချန်နယ်အလျားများအတွက် ထရန်စစ္စတာစွမ်းဆောင်ရည်ကိုလည်း နှိုင်းယှဉ်ထားသည် (ဇယား S1 ကိုကြည့်ပါ)။ မှတ်သားစရာမှာ၊ 105% အထိ ကြီးမားသော strain တွင် ဤထရန်စစ္စတာများအားလုံးသည် မြင့်မားသော အဖွင့်/အပိတ်အချိုး (>103) နှင့် ရွေ့လျားနိုင်မှု (>3 cm2/Vs) ကို ပြသနေဆဲဖြစ်သည်။ ထို့အပြင်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ကာဗွန်ထရန်စစ္စတာများအားလုံးတွင် လတ်တလောလုပ်ဆောင်မှုအားလုံးကို အကျဉ်းချုပ် (ဇယား S2 ကိုကြည့်ပါ) (47-52)။ elastomers များပေါ်တွင် စက်ပစ္စည်းကို အကောင်းဆုံးဖြစ်အောင် ဖန်တီးခြင်းနှင့် MGGs များကို အဆက်အသွယ်များအဖြစ် အသုံးပြုခြင်းဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့၏ ကာဗွန်ထရန်စစ္စတာများအားလုံးသည် ရွေ့လျားနိုင်မှု နှင့် hysteresis ၏ စွမ်းဆောင်ရည်ပိုင်းအရ ကောင်းမွန်သည့်အပြင် ဆွဲဆန့်နိုင်မှုလည်း မြင့်မားပါသည်။
အပြည့်အဝ ဖောက်ထွင်းမြင်ရပြီး ဆွဲဆန့်နိုင်သော ထရန်စစ္စတာ၏ အသုံးချမှုအနေဖြင့် LED ၏ ကူးပြောင်းခြင်းကို ထိန်းချုပ်ရန် ၎င်းကို အသုံးပြုခဲ့သည် (ပုံ။ 6A)။ Fig. 6B တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ အပေါ်မှတိုက်ရိုက်ထည့်ထားသော ဆွဲဆန့်နိုင်သော ကာဗွန်အားလုံးစက်မှတစ်ဆင့် အစိမ်းရောင် LED ကို ရှင်းရှင်းလင်းလင်းမြင်နိုင်သည်။ ~ 100% (ပုံ. 6၊ C နှင့် D) သို့ ဆွဲဆန့်စဉ်တွင် အထက်ဖော်ပြပါ ထရန်စစ္စတာ စွမ်းဆောင်ရည်နှင့် ကိုက်ညီသည့် LED မီးပြင်းအား မပြောင်းလဲပါ (ရုပ်ရှင် S1 ကိုကြည့်ပါ)။ ဤသည်မှာ graphene ဆန့်နိုင်သော အီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများအတွက် ဖြစ်နိုင်ခြေအသစ်ကို သရုပ်ပြသည့် graphene electrodes ကို အသုံးပြု၍ ပြုလုပ်ထားသော ဆွဲဆန့်နိုင်သော ထိန်းချုပ်ယူနစ်များ၏ ပထမဆုံး အစီရင်ခံစာဖြစ်သည်။
(က) LED မောင်းနှင်ရန် ထရန်စစ္စတာ၏ပတ်လမ်း။ GND၊ မြေ။ (ခ) အစိမ်းရောင် LED အထက်တွင် တပ်ဆင်ထားသော 0% strain ရှိ ဆန့်နိုင်သော နှင့် ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော ကာဗွန်စစ္စတာ ၏ ဓာတ်ပုံ။ (ဂ) LED ကိုပြောင်းရန်အသုံးပြုသည့် ကာဗွန်အကြည်နှင့် ဆွဲဆန့်နိုင်သော ထရန်စစ္စတာသည် 0% (ဘယ်ဘက်) နှင့် ~ 100% (ညာဘက်) တွင် LED အပေါ်တွင် တပ်ဆင်ထားသည်။ ဆွဲဆန့်နေသည့် အကွာအဝေးပြောင်းလဲမှုကို ပြသရန် စက်ပေါ်ရှိ အဝါရောင်အမှတ်အသားများအဖြစ် အဖြူရောင်မြှားများ ညွှန်ပြသည်။ (ဃ) ဆန့်ထုတ်ထားသော ထရန်စစ္စတာ၏ ဘေးဘက်မြင်ကွင်း၊ LED သည် အီလက်စတိုမာထဲသို့ တွန်းပို့သည်။
နိဂုံးချုပ်အားဖြင့်၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် အထပ်လိုက် graphene အလွှာများကြားရှိ graphene nanoscrolls များဖြင့် ဖွင့်ထားသော ကြီးမားသော လျှပ်ကူးနိုင်သော ဆန့်နိုင်သော လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် မြင့်မားသော လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းကို ထိန်းသိမ်းထားသည့် ဖောက်ထွင်းမြင်ရသော graphene ဖွဲ့စည်းပုံကို တီထွင်ထားပါသည်။ elastomer ပေါ်ရှိ ဤ bi- နှင့် trilayer MGG လျှပ်ကူးပစ္စည်းဖွဲ့စည်းပုံများသည် ပုံမှန် monolayer graphene electrodes အတွက် 0% strain conductivity ၏ 21 နှင့် 65% အသီးသီး ထိန်းသိမ်းထားနိုင်ပြီး ပုံမှန် monolayer graphene electrodes အတွက် 5% strain တွင် လျှပ်ကူးနိုင်မှု ဆုံးရှုံးမှုနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက မြင့်မားသော 0% strain ကို 100% အထိ ထိန်းသိမ်းထားနိုင်သည်။ graphene scroll များ၏ ထပ်လောင်းလျှပ်ကူးလမ်းကြောင်းများအပြင် လွှဲပြောင်းထားသောအလွှာများကြားတွင် အားနည်းသောအပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်မှုသည် strain အောက်တွင် သာလွန်သော conductivity တည်ငြိမ်မှုကို အထောက်အကူဖြစ်စေသည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် ကာဗွန်ဆန့်နိုင်သော ထရန်စစ္စတာများအားလုံးကို ဖန်တီးရန်အတွက် ဤ graphene ဖွဲ့စည်းပုံကို ထပ်မံအသုံးပြုခဲ့သည်။ ယခုအချိန်အထိ၊ ၎င်းသည် buckling အသုံးမပြုဘဲ အကောင်းဆုံး ပွင့်လင်းမြင်သာမှုရှိသော graphene-based transistor ဖြစ်သည်။ ဆွဲဆန့်နိုင်သော အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများအတွက် graphene ကို အသုံးပြုရန် ယခုလေ့လာမှုကို ပြုလုပ်ခဲ့သော်လည်း၊ ဤချဉ်းကပ်မှုကို ဆန့်နိုင်သော 2D အီလက်ထရွန်းနစ်ပစ္စည်းများကို အသုံးပြုရန်အတွက် အခြား 2D ပစ္စည်းများသို့ တိုးချဲ့နိုင်မည်ဟု ကျွန်ုပ်တို့ ယုံကြည်ပါသည်။
အကျယ်အဝန်းရှိသော CVD graphene အား ဆိုင်းငံ့ထားသော Cu foils (99.999%; Alfa Aesar) တွင် 50–SCCM (စံကုဗစင်တီမီတာနှုန်း) CH4 နှင့် 20–SCCM H2 ကို 1000°C တွင် ရှေ့ပြေးနမူနာများအဖြစ် 0.5 mtorr အောက်တွင် စိုက်ပျိုးခဲ့သည်။ Cu foil ၏နှစ်ဖက်လုံးကို monolayer graphene ဖြင့်ဖုံးအုပ်ထားသည်။ PMMA ၏ပါးလွှာသောအလွှာ (2000 rpm; A4၊ Microchem) ကို Cu foil ၏တစ်ဖက်တွင် လှည့်ပတ်ကာ ပတ်ထားပြီး PMMA/G/Cu foil/G တည်ဆောက်ပုံဖြစ်သည်။ နောက်ပိုင်းတွင်၊ Cu foil ကို ဖယ်ရှားရန်အတွက် 0.1 M ammonium persulfate [(NH4)2S2O8] တွင် ရုပ်ရှင်တစ်ခုလုံးကို ၂ နာရီခန့်စိမ်ထားသည်။ ဤလုပ်ငန်းစဉ်အတွင်း၊ အကာအကွယ်မရှိသော ကျောဘက်ရှိ graphene သည် စပါးနယ်နိမိတ်များတစ်လျှောက် ပထမဦးစွာ ဆုတ်သွားပြီး မျက်နှာပြင်တင်းမာမှုကြောင့် စာလိပ်များအဖြစ်သို့ လှိမ့်သွားသည်။ စာစောင်များကို PMMA-ပံ့ပိုးပေးထားသော အထက်ဂရပ်ဖီးဖလင်ပေါ်တွင် PMMA/G/G စာစောင်များအဖြစ် ပူးတွဲထားသည်။ နောက်ပိုင်းတွင် ရုပ်ရှင်များကို ဒိုင်းယွန်ဆန်သောရေတွင် အကြိမ်ပေါင်းများစွာ ဆေးကြောပြီး တောင့်တင်းသော SiO2/Si သို့မဟုတ် ပလပ်စတစ်အလွှာများကဲ့သို့သော ပစ်မှတ်အလွှာတစ်ခုပေါ်တွင် တင်ထားသည်။ တွဲထားသောရုပ်ရှင်သည် အလွှာပေါ်တွင် ခြောက်သွားသည်နှင့်တပြိုင်နက်၊ နမူနာ w ကို acetone တွင် ဆက်တိုက်စိမ်ထားပြီး 1:1 acetone/IPA (isopropyl alcohol) နှင့် PMMA ကိုဖယ်ရှားရန်အတွက် 30 စက္ကန့်စီအတွက် IPA။ ရုပ်ရှင်များကို 100°C တွင် 15 မိနစ်အပူပေးထားသည် သို့မဟုတ် G/G scroll ၏နောက်ထပ်အလွှာကို ၎င်းပေါ်သို့မလွှဲပြောင်းမီတွင် ပိတ်မိနေသောရေများကို လုံးလုံးဖယ်ရှားရန်အတွက် တစ်ညလုံး လေဟာနယ်ထဲတွင် သိမ်းဆည်းထားသည်။ ဤအဆင့်သည် အလွှာမှ ဂရပ်ဖင်းဖလင်များကို ဖယ်ထုတ်ခြင်းမှ ရှောင်ကြဉ်ရန်နှင့် PMMA သယ်ဆောင်သူအလွှာကို ထုတ်လွှတ်စဉ်အတွင်း MGGs အပြည့်အဝလွှမ်းခြုံမှုရှိစေရန်ဖြစ်သည်။
MGG တည်ဆောက်ပုံ၏ ပုံသဏ္ဍာန်ကို အလင်းအဏုကြည့်မှန်ဘီလူး (Leica) နှင့် စကင်ဖတ်နိုင်သော အီလက်ထရွန်အဏုစကုပ် (1 kV; FEI) တို့ကို အသုံးပြု၍ လေ့လာတွေ့ရှိခဲ့သည်။ G srolls များ၏အသေးစိတ်အချက်အလက်များကိုကြည့်ရှုရန် အနုမြူစွမ်းအင်သုံး အဏုစကုပ် (Nanoscope III၊ Digital Instrument) ကို နှိပ်မုဒ်တွင် လုပ်ဆောင်ခဲ့သည်။ ဖလင်၏ ပွင့်လင်းမြင်သာမှုကို ခရမ်းလွန်ရောင်ခြည်မြင်နိုင်သော ရောင်စဉ်မီတာ (Agilent Cary 6000i) ဖြင့် စမ်းသပ်ခဲ့သည်။ စမ်းသပ်မှုများတွင် strain သည် လက်ရှိစီးဆင်းမှု၏ ထောင့်မှန်လမ်းကြောင်းအတိုင်း တည်ရှိနေသောအခါတွင်၊ photolithography နှင့် O2 ပလာစမာကို ဂရပ်ဖင်းဖွဲ့စည်းပုံများအား အမြှေးပါးများ (~300 μm နှင့် ~ 2000 μm အရှည်) တွင် အသုံးပြုပြီး Au (50 nm) လျှပ်ကူးပစ္စည်းအား အလျား၏အစွန်းနှစ်ဖက်ရှိ shadow masks များအသုံးပြု၍ အပူဖြင့် စုဆောင်းထားပါသည်။ ထို့နောက် graphene strips များကို SEBS elastomer (အနံ 2 စင်တီမီတာ နှင့် ~ 5 စင်တီမီတာ ရှည်သည်) နှင့် SEBS ၏ အတိုအခြမ်းနှင့် အပြိုင် strips များ၏ ရှည်လျားသော ဝင်ရိုးများ နှင့် နောက်တွင် BOE (buffered oxide etch) (HF:H2O 1:6) etching and eutectic gallium indium) (EGaIndium) လျှပ်စစ်ဆက်သွယ်မှု။ Parallel strain tests အတွက်၊ ပုံစံမထားသော graphene structur es (~5 × 10 mm) ကို SEBS အလွှာ၏ ရှည်လျားသော SEBS အလွှာနှင့် အပြိုင် ပုဆိန်ရှည်များဖြင့် SEBS အလွှာပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းပေးခဲ့ပါသည်။ ဖြစ်ရပ်နှစ်ခုစလုံးအတွက်၊ G (G scrolls များမပါဘဲ)/SEBS တစ်ခုလုံးကို လက်စွဲယန္တရားဖြင့် elastomer ၏ရှည်လျားသောအခြမ်းတစ်လျှောက် ဆန့်ထုတ်ထားပြီး၊ အခြေအနေတွင်၊ ၎င်းတို့သည် ၎င်းတို့၏ ခံနိုင်ရည်အား ပြောင်းလဲမှုများကို တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာစက် (Keithley 4200-SCS) ဖြင့် တိုင်းတာသည့် probe station တွင် strain အောက်တွင် ရှိနေပါသည်။
Polymer dielectric နှင့် substrate ၏ အော်ဂဲနစ်ပျော်ဝင်မှု ပျက်စီးမှုကို ရှောင်ရှားရန် မျှော့အလွှာတစ်ခုပေါ်ရှိ အလွန်ဆန့်နိုင်သော ကာဗွန်ထရန်စစ္စတာများကို အောက်ပါလုပ်ထုံးလုပ်နည်းများဖြင့် ဖန်တီးထားပါသည်။ MGG အဆောက်အဦများကို ဂိတ်လျှပ်ကူးပစ္စည်းအဖြစ် SEBS ပေါ်သို့ လွှဲပြောင်းခဲ့သည်။ တူညီသောပါးလွှာသောဖလင်ပိုလီမာဒိုင်ယာလက်ထရစ်အလွှာ (2 µm အထူ) ရရှိရန် SEBS toluene (80 mg/ml) ဖြေရှင်းချက်အား octadecyltrichlorosilane (OTS)-1000 rpm တွင် 1000 rpm တွင် မွမ်းမံထားသော SiO2/Si အလွှာပေါ်တွင် လှည့်ပတ်ထားသောဖြေရှင်းချက်။ ပါးလွှာသော dielectric ရုပ်ရှင်သည် hydrophobic OTS မျက်နှာပြင်မှ ပြင်ဆင်ထားသည့် graphene ဖြင့် ဖုံးအုပ်ထားသော SEBS အလွှာပေါ်သို့ အလွယ်တကူ လွှဲပြောင်းနိုင်သည်။ LCR (inductance, capacitance, resistance) meter (Agilent) ကို အသုံးပြု၍ capacitance ကို strain ၏လုပ်ဆောင်ချက်အဖြစ်ဆုံးဖြတ်ရန် အရည်-သတ္တု (EGaIn; Sigma-Aldrich) ၏ထိပ်မှလျှပ်ကူးပစ္စည်းကို လျှပ်ကူးပစ္စည်းထည့်ခြင်းဖြင့် capacitor ကိုပြုလုပ်နိုင်သည်။ ထရန်စစ္စတာ၏ အခြားတစ်စိတ်တစ်ပိုင်းသည် ယခင်က ဖော်ပြခဲ့သည့် လုပ်ထုံးလုပ်နည်းများအတိုင်း ပေါ်လီမာ-ခွဲထုတ်သည့် semiconducting CNTs များ ပါဝင်ပါသည်။ ပုံစံထုတ်ထားသော ရင်းမြစ်/ဒိန်းလျှပ်ကူးပစ္စည်း es ကို တောင့်တင်းသော SiO2/Si အလွှာများတွင် ဖန်တီးထားသည်။ နောက်ပိုင်းတွင်၊ အပိုင်းနှစ်ပိုင်းဖြစ်သော dielectric/G/SEBS နှင့် CNTs/patterned G/SiO2/Si ကို အချင်းချင်း ပေါင်းစပ်ကာ တောင့်တင်းသော SiO2/Si အလွှာကိုဖယ်ရှားရန် BOE တွင် စိမ်ထားသည်။ ထို့ကြောင့် အပြည့်အဝ ဖောက်ထွင်းမြင်ရပြီး ဆွဲဆန့်နိုင်သော ထရန်စစ္စတာများကို တီထွင်ဖန်တီးခဲ့သည်။ အထက်ဖော်ပြပါနည်းလမ်းအတိုင်း လက်ဖြင့်ဆန့်ထုတ်ခြင်းစနစ်တွင် လျှပ်စစ်ဓာတ်အားစမ်းသပ်ခြင်းအား ပြုလုပ်ခဲ့ပါသည်။
ဤဆောင်းပါးအတွက် နောက်ဆက်တွဲပစ္စည်းကို http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/3/9/e1700159/DC1 တွင် ရနိုင်ပါသည်။
သဖန်းသီး။ S1 SiO2/Si အလွှာပေါ်ရှိ monolayer MGG ၏ optical microscopy ပုံများ
သဖန်းသီး။ S4 mono-, bi- နှင့် trilayer plain graphene (အနက်ရောင်စတုရန်း), MGG (အနီရောင်စက်ဝိုင်းများ) နှင့် CNTs (အပြာတြိဂံ) ၏ 2-probe sheet resistances နှင့် transmittance @550 nm ကို နှိုင်းယှဉ်ခြင်း။
သဖန်းသီး။ S7 mono- နှင့် bilayer MGGs (အနက်ရောင်) နှင့် G (အနီရောင်) ၏ ပုံမှန်ခံနိုင်ရည်ရှိသောပြောင်းလဲမှုသည် ~1000 cyclic strain အောက်တွင် 40 နှင့် 90% parallel strain အသီးသီးရှိသည်။
သဖန်းသီး။ S10 ပြင်းထန်ပြီးနောက် SEBS elastomer ပေါ်ရှိ trilayer MGG ၏ SEM ပုံသည် အက်ကြောင်းများစွာကို ဖြတ်ကျော်ကာ ရှည်လျားသော scroll ကိုပြသသည်။
သဖန်းသီး။ S12 အလွန်ပါးလွှာသော SEBS elastomer ပေါ်ရှိ trilayer MGG ၏ AFM ရုပ်ပုံသည် 20% strain ရှိကာ အက်ကြောင်းတစ်ခုမှ ဖြတ်သွားသည်ကို ပြသသည်။
ဇယား S1။ ပြင်းထန်မှုမပြီးမီနှင့် ပြီးနောက် မတူညီသော ချန်နယ်အလျားများဖြင့် bilayer MGG– တစ်ခုတည်းသော ကာဗွန်နာနိုပြွန် ထရန်စစ္စတာများ၏ ရွေ့လျားမှုများ။
ဤသည်မှာ မည်သည့်ကြားခံတွင်မဆို အသုံးပြုခြင်း၊ ဖြန့်ဖြူးခြင်းနှင့် မျိုးပွားခြင်းကို ခွင့်ပြုပေးသော Creative Commons Attribution-NonCommercial License ၏ စည်းကမ်းချက်များအောက်တွင် ဖြန့်ဝေထားသော အဖွင့်သုံးခွင့်ဆောင်းပါးတစ်ပုဒ်ဖြစ်ပါသည်၊ ထို့ကြောင့် ထွက်ပေါ်လာသောအသုံးပြုမှုသည် စီးပွားရေးအရအကျိုးအမြတ်အတွက်မဟုတ်ပဲ မူရင်းလက်ရာကို မှန်ကန်စွာကိုးကားဖော်ပြထားပါသည်။
မှတ်ချက်- သင့်အီးမေးလ်လိပ်စာကို သင်မြင်လိုကြောင်း သင်သူတို့ကို မြင်စေလိုကြောင်းနှင့် ၎င်းသည် အမှိုက်မေးလ်မဟုတ်ကြောင်း သင် အကြံပြုလိုသည့်သူကို သိစေရန်အတွက် ကျွန်ုပ်တို့က သင့်အီးမေးလ်လိပ်စာကိုသာ တောင်းဆိုပါသည်။ ကျွန်ုပ်တို့သည် မည်သည့်အီးမေးလ်လိပ်စာကိုမျှ မဖမ်းမိပါ။
ဤမေးခွန်းသည် သင်သည် လူသားလာရောက်လည်ပတ်သူ ဟုတ်မဟုတ် စမ်းသပ်ရန်နှင့် အလိုအလျောက် spam တင်ပြမှုများကို တားဆီးရန်ဖြစ်သည်။
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
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 American Association for the Advance of Science. မူပိုင်ခွင့်ကိုလက်ဝယ်ထားသည်။ AAAS သည် HINARI၊ AGORA၊ OARE၊ CHORUS၊ CLOCKSS၊ CrossRef နှင့် CountER ဖြစ်သည်။ သိပ္ပံတိုးတက်မှု ISSN 2375-2548 ၏ ပါတနာဖြစ်သည်။