الٽرا شفاف ۽ اسٽريچبل گرافين اليڪٽروڊ

ٻه طرفي مواد، جهڙوڪ گرافين، روايتي سيمي ڪنڊڪٽر ايپليڪيشنن ۽ لچڪدار اليڪٽرانڪس ۾ نئين ايپليڪيشنن ٻنهي لاءِ پرڪشش آهن. بهرحال، گرافين جي اعلي ٽينسل طاقت گهٽ اسٽرين تي فريڪچرنگ جو نتيجو آهي، جنهن جي ڪري اسٽريچ ايبل اليڪٽرانڪس ۾ ان جي غير معمولي اليڪٽرانڪ خاصيتن جو فائدو وٺڻ مشڪل ٿي ويندو آهي. شفاف گرافين ڪنڊڪٽرز جي بهترين اسٽرين تي منحصر ڪارڪردگي کي فعال ڪرڻ لاءِ، اسان اسٽيڪ ٿيل گرافين پرتن جي وچ ۾ گرافين نانو اسڪرول ٺاهيا، جن کي ملٽي ليئر گرافين/گرافين اسڪرول (MGGs) چيو ويندو آهي. اسٽرين جي تحت، ڪجهه اسڪرول گرافين جي ٽٽل ڊومينز کي پل ڪيو ته جيئن هڪ پرڪوليٽنگ نيٽ ورڪ کي برقرار رکيو وڃي جيڪو اعليٰ اسٽرين تي بهترين چالکائي کي فعال ڪيو. ايلسٽومر تي سپورٽ ڪيل ٽرائليئر MGGs پنهنجي اصل چالکائي جو 65٪ 100٪ اسٽرين تي برقرار رکيو، جيڪو موجوده وهڪري جي هدايت تي عمودي آهي، جڏهن ته نانو اسڪرول کان سواءِ گرافين جي ٽرائليئر فلمون انهن جي شروعاتي چالکائي جو صرف 25٪ برقرار رکيو. اليڪٽروڊ جي طور تي MGGs استعمال ڪندي ٺهيل هڪ اسٽريچ ايبل آل ڪاربن ٽرانزسٽر 90٪ کان وڌيڪ ٽرانسميشن ڏيکاري ۽ 120٪ اسٽرين تي پنهنجي اصل موجوده آئوٽ پُٽ جو 60٪ برقرار رکيو (چارج ٽرانسپورٽ جي هدايت جي متوازي). اهي انتهائي اسٽريچ ايبل ۽ شفاف آل ڪاربن ٽرانزسٽر جديد اسٽريچ ايبل آپٽو اليڪٽرانڪس کي فعال ڪري سگهن ٿا.
اسٽريچ ايبل شفاف اليڪٽرانڪس هڪ وڌندڙ ميدان آهي جنهن ۾ ترقي يافته بايو انٽيگريٽيڊ سسٽم (1، 2) ۾ اهم ايپليڪيشنون آهن ۽ گڏوگڏ اسٽريچ ايبل آپٽو اليڪٽرانڪس (3، 4) سان ضم ٿيڻ جي صلاحيت آهي ته جيئن نفيس نرم روبوٽڪس ۽ ڊسپلي پيدا ڪري سگهجن. گرافين ايٽمي ٿلهي، اعليٰ شفافيت، ۽ اعليٰ چالکائي جي انتهائي گهربل خاصيتن کي ظاهر ڪري ٿو، پر اسٽريچ ايبل ايپليڪيشنن ۾ ان جي عمل درآمد کي ننڍين پٽين تي ٽڪرائڻ جي رجحان جي ڪري روڪيو ويو آهي. گرافين جي ميڪيڪل حدن کي پار ڪرڻ اسٽريچ ايبل شفاف ڊوائيسز ۾ نئين ڪارڪردگي کي فعال ڪري سگهي ٿو.
گرافين جون منفرد خاصيتون ان کي شفاف ڪنڊڪٽو اليڪٽروڊز جي ايندڙ نسل لاءِ هڪ مضبوط اميدوار بڻائين ٿيون (5، 6). سڀ کان وڌيڪ استعمال ٿيندڙ شفاف ڪنڊڪٽو، انڊيم ٽين آڪسائيڊ [ITO؛ 100 ohms/sq (sq) 90٪ شفافيت تي] جي مقابلي ۾، ڪيميائي بخارات جي جمع (CVD) ذريعي پيدا ٿيندڙ مونوليئر گرافين ۾ شيٽ مزاحمت (125 ohms/sq) ۽ شفافيت (97.4٪) (5) جو هڪجهڙو ميلاپ آهي. ان کان علاوه، گرافين فلمن ۾ ITO (7) جي مقابلي ۾ غير معمولي لچڪ آهي. مثال طور، پلاسٽڪ سبسٽريٽ تي، ان جي ڪنڊڪٽونس کي 0.8 ملي ميٽر (8) جيتري ننڍڙي وکر جي موڙيندڙ ريڊيس لاءِ به برقرار رکي سگهجي ٿو. هڪ شفاف لچڪدار ڪنڊڪٽر جي طور تي ان جي برقي ڪارڪردگي کي وڌيڪ وڌائڻ لاءِ، پوئين ڪمن ۾ هڪ-dimensional (1D) سلور نانوائرز يا ڪاربان نانوٽيوب (CNTs) (9-11) سان گرافين هائبرڊ مواد تيار ڪيا ويا آهن. ان کان علاوه، گرافين کي مخلوط طول و عرض هيٽروسٽرڪچرل سيمي ڪنڊڪٽرز (جهڙوڪ 2D بلڪ سي، 1D نانوائرز/نانوٽيوبز، ۽ 0D ڪوانٽم ڊاٽ) (12)، لچڪدار ٽرانزسٽر، سولر سيلز، ۽ روشني خارج ڪندڙ ڊائيڊس (LEDs) (13-23) لاءِ اليڪٽروڊ طور استعمال ڪيو ويو آهي.
جيتوڻيڪ گرافين لچڪدار اليڪٽرانڪس لاءِ واعدو ڪندڙ نتيجا ڏيکاريا آهن، پر اسٽريچ ايبل اليڪٽرانڪس ۾ ان جو استعمال ان جي ميڪيڪل خاصيتن جي ڪري محدود ڪيو ويو آهي (17، 24، 25)؛ گرافين ۾ جهاز جي اندر سختي 340 N/m ۽ ينگ جو ماڊيولس 0.5 TPa (26) آهي. مضبوط ڪاربن-ڪاربن نيٽ ورڪ لاڳو ٿيل اسٽرين لاءِ ڪو به توانائي جي ضايع ڪرڻ وارو ميڪانيزم فراهم نٿو ڪري ۽ تنهن ڪري آساني سان 5٪ کان گهٽ اسٽرين تي ٽٽي پوي ٿو. مثال طور، پولي ڊيميٿيل سلڪوڪسين (PDMS) لچڪدار سبسٽريٽ تي منتقل ٿيل CVD گرافين صرف 6٪ کان گهٽ اسٽرين تي پنهنجي چالکائي برقرار رکي سگهي ٿو (8). نظرياتي حساب ڏيکاري ٿو ته مختلف تہن جي وچ ۾ ڪرمپلنگ ۽ انٽرپلي سختي کي مضبوطي سان گهٽائڻ گهرجي (26). گرافين کي ڪيترن ئي تہن ۾ اسٽيڪ ڪرڻ سان، اهو ٻڌايو ويو آهي ته هي بائي- يا ٽرائليئر گرافين 30٪ اسٽرين تائين اسٽريچ ايبل آهي، مزاحمت جي تبديلي کي مونوليئر گرافين جي ڀيٽ ۾ 13 ڀيرا ننڍو ڏيکاري ٿو (27). بهرحال، هي اسٽريچ ايبلٽي اڃا تائين جديد اسٽريچ ايبل سي آنڊڪٽرز (28، 29) کان گهٽ آهي.
ٽرانزسٽر اسٽريچ ايبل ايپليڪيشنن ۾ اهم آهن ڇاڪاڻ ته اهي نفيس سينسر ريڊ آئوٽ ۽ سگنل تجزيو کي فعال ڪن ٿا (30، 31). PDMS تي ٽرانزسٽر ملٽي ليئر گرافين سان جيئن سورس/ڊرين اليڪٽروڊ ۽ چينل مواد 5٪ اسٽرين تائين برقي ڪم کي برقرار رکي سگهن ٿا (32)، جيڪو پائڻ لائق صحت جي نگراني ڪندڙ سينسرز ۽ اليڪٽرانڪ جلد لاءِ گهٽ ۾ گهٽ گهربل قدر (~50٪) کان گهٽ آهي (33، 34). تازو، هڪ گرافين ڪيريگامي طريقو دريافت ڪيو ويو آهي، ۽ هڪ مائع اليڪٽرولائٽ ذريعي گيٽ ٿيل ٽرانزسٽر کي 240٪ تائين وڌايو وڃي ٿو (35). بهرحال، هن طريقي سان معطل ٿيل گرافين جي ضرورت آهي، جيڪا ٺاھڻ جي عمل کي پيچيده بڻائي ٿي.
هتي، اسان گرافين جي پرتن جي وچ ۾ گرافين اسڪرول (~1 کان 20 μm ڊگهو، ~0.1 کان 1 μm ويڪر، ۽ ~10 کان 100 nm اوچائي) کي انٽرڪليٽ ڪندي انتهائي اسٽريچبل گرافين ڊوائيسز حاصل ڪريون ٿا. اسان جو خيال آهي ته اهي گرافين اسڪرول گرافين شيٽ ۾ دراڙن کي پل ڪرڻ لاءِ ڪنڊڪٽو رستا فراهم ڪري سگهن ٿا، انهي ڪري دٻاءُ هيٺ اعليٰ چالکائي برقرار رهي ٿي. گرافين اسڪرول کي اضافي سنٿيسس يا عمل جي ضرورت ناهي؛ اهي قدرتي طور تي ويٽ ٽرانسفر جي عمل دوران ٺهيل آهن. ملٽي ليئر G/G (گرافين/گرافين) اسڪرول (MGGs) گرافين اسٽريچبل اليڪٽروڊ (ذريعو/ڊرين ۽ گيٽ) ۽ سيمي ڪنڊڪٽنگ CNTs استعمال ڪندي، اسان انتهائي شفاف ۽ انتهائي اسٽريچبل آل ڪاربن ٽرانزسٽر جو مظاهرو ڪرڻ جي قابل هئاسين، جن کي 120٪ اسٽرين (چارج ٽرانسپورٽ جي هدايت جي متوازي) تائين وڌايو وڃي ٿو ۽ انهن جي اصل موجوده پيداوار جو 60٪ برقرار رکي ٿو. هي هاڻي تائين سڀ کان وڌيڪ اسٽريچبل شفاف ڪاربن تي ٻڌل ٽرانزسٽر آهي، ۽ اهو هڪ غير نامياتي LED کي هلائڻ لاءِ ڪافي ڪرنٽ فراهم ڪري ٿو.
وڏي ايراضيءَ واري شفاف اسٽريچبل گرافين اليڪٽروڊس کي فعال ڪرڻ لاءِ، اسان Cu ورق تي CVD-گرو ٿيل گرافين چونڊيو. Cu ورق کي CVD ڪوارٽز ٽيوب جي مرڪز ۾ معطل ڪيو ويو ته جيئن ٻنهي پاسن تي گرافين جي واڌ ويجهه ٿي سگهي، G/Cu/G ڍانچي ٺاهي. گرافين کي منتقل ڪرڻ لاءِ، اسان پهريون ڀيرو گرافين جي هڪ پاسي کي بچائڻ لاءِ پولي (ميٿائل ميٿڪريليٽ) (PMMA) جي هڪ پتلي پرت کي گھمايو، جنهن کي اسان ٽاپ سائڊ گرافين جو نالو ڏنو (گرافين جي ٻئي پاسي لاءِ ان جي برعڪس)، ۽ بعد ۾، پوري فلم (PMMA/مٿيون گرافين/Cu/هيٺيون گرافين) کي (NH4)2S2O8 محلول ۾ ٻوڙيو ويو ته جيئن Cu ورق کي ايچ ڪري سگهجي. PMMA ڪوٽنگ کان سواءِ هيٺئين پاسي واري گرافين ۾ ناگزير طور تي دراڙ ۽ خرابيون هونديون جيڪي ايچنٽ کي اندر داخل ٿيڻ جي اجازت ڏين ٿيون (36، 37). جيئن شڪل 1A ۾ ڏيکاريل آهي، مٿاڇري جي ڇڪتاڻ جي اثر هيٺ، جاري ڪيل گرافين ڊومينز کي اسڪرول ۾ رول ڪيو ويو ۽ بعد ۾ باقي ٽاپ-G/PMMA فلم سان ڳنڍيل هئا. مٿين-G/G اسڪرول کي ڪنهن به سبسٽريٽ تي منتقل ڪري سگهجي ٿو، جهڙوڪ SiO2/Si، گلاس، يا نرم پوليمر. هن منتقلي جي عمل کي ساڳئي سبسٽريٽ تي ڪيترائي ڀيرا ورجائڻ سان MGG structures ملن ٿا.
(الف) MGGs لاءِ اسٽريچ ايبل اليڪٽروڊ جي طور تي ٺاھڻ جي طريقيڪار جي اسڪيميٽڪ مثال. گرافين جي منتقلي دوران، Cu ورق تي پوئين پاسي وارو گرافين حدن ۽ خرابين تي ٽوڙيو ويو، من ماني شڪلن ۾ رول ڪيو ويو، ۽ مٿين فلمن تي مضبوطيءَ سان ڳنڍيل هو، نانو اسڪرول ٺاهيندي. چوٿون ڪارٽون اسٽيڪ ٿيل MGG structure کي ڏيکاري ٿو. (B ۽ C) هڪ مونوليئر MGG جي اعليٰ ريزوليوشن TEM خاصيتون، ترتيب وار مونوليئر گرافين (B) ۽ اسڪرول (C) علائقي تي ڌيان ڏئي ٿو. (B) جو آغاز هڪ گهٽ-ميگنيفڪيشن تصوير آهي جيڪا TEM گرڊ تي مونوليئر MGGs جي مجموعي مورفولوجي ڏيکاري ٿي. (C) جا انسٽس شدت وارا پروفائل آهن جيڪي تصوير ۾ ڏيکاريل مستطيل دٻن سان گڏ ورتا ويا آهن، جتي ايٽمي جهازن جي وچ ۾ فاصلو 0.34 ۽ 0.41 nm آهي. (D) ڪاربن K-ايج EEL اسپيڪٽرم خاصيت واري گرافڪ π* ۽ σ* چوٽين سان ليبل ٿيل آهن. (E) مونوليئر G/G جي سيڪشنل AFM تصوير پيلي ڊاٽ ٿيل لائن سان اوچائي پروفائل سان اسڪرول ڪري ٿي. (F کان I) ٽرائليئر G جي آپٽيڪل مائڪروسڪوپي ۽ AFM تصويرن کي (F ۽ H) کان سواءِ ۽ اسڪرولز (G ۽ I) سان 300-nm-ٿلهي SiO2/Si سبسٽريٽس تي ترتيب وار. نمائندگي ڪندڙ اسڪرول ۽ جھرين کي انهن جي فرق کي اجاگر ڪرڻ لاءِ ليبل ڪيو ويو هو.
تصديق ڪرڻ لاءِ ته اسڪرول فطرت ۾ رولڊ گرافين آهن، اسان مونوليئر ٽاپ-G/G اسڪرول اسٽرڪچر تي هاءِ ريزوليوشن ٽرانسميشن اليڪٽران مائڪروسڪوپي (TEM) ۽ اليڪٽران انرجي لاس (EEL) اسپيڪٽروسڪوپي اسٽڊيز ڪيون. شڪل 1B هڪ مونوليئر گرافين جي هيڪساگونل اسٽرڪچر کي ڏيکاري ٿو، ۽ انسيٽ TEM گرڊ جي هڪ ڪاربن هول تي ڍڪيل فلم جي مجموعي مورفولوجي آهي. مونوليئر گرافين گرڊ جي گھڻي حصي تي پکڙيل آهي، ۽ ڪجهه گرافين فليڪس هيڪساگونل رِنگز جي ڪيترن ئي اسٽيڪ جي موجودگي ۾ ظاهر ٿين ٿا (شڪل 1B). هڪ انفرادي اسڪرول (شڪل 1C) ۾ زوم ڪندي، اسان گرافين جي لٽيس فرينجز جي هڪ وڏي مقدار کي ڏٺو، جنهن ۾ لٽيس اسپيسنگ 0.34 کان 0.41 nm جي حد ۾ آهي. اهي ماپون ظاهر ڪن ٿيون ته فليڪس بي ترتيب طور تي رولڊ ٿيل آهن ۽ مڪمل گريفائيٽ نه آهن، جنهن ۾ "ABAB" پرت اسٽيڪنگ ۾ 0.34 nm جي لٽيس اسپيسنگ آهي. شڪل 1D ڪاربن K-ايج EEL اسپيڪٽرم ڏيکاري ٿي، جتي 285 eV جي چوٽي π* مدار مان نڪرندي آهي ۽ ٻيو 290 eV جي چوڌاري σ* مدار جي منتقلي جي ڪري آهي. اهو ڏسي سگهجي ٿو ته sp2 بانڊنگ هن ڍانچي ۾ غالب آهي، تصديق ڪري ٿو ته اسڪرول انتهائي گرافڪ آهن.
آپٽيڪل مائڪروسڪوپي ۽ ايٽمي فورس مائڪروسڪوپي (AFM) تصويرون MGGs ۾ گرافين نانوسڪرول جي ورڇ ۾ بصيرت فراهم ڪن ٿيون (شڪل 1، E کان G، ۽ شڪلون. S1 ۽ S2). اسڪرول بي ترتيب طور تي مٿاڇري تي ورهايل آهن، ۽ انهن جي جهاز جي اندر کثافت اسٽيڪ ٿيل پرتن جي تعداد جي تناسب سان وڌي ٿي. ڪيترائي اسڪرول ڳٽ ۾ الجهيل آهن ۽ 10 کان 100 nm جي حد ۾ غير يونيفارم اونچائي ڏيکارين ٿا. اهي 1 کان 20 μm ڊگھا ۽ 0.1 کان 1 μm ويڪرا آهن، انهن جي شروعاتي گرافين فليڪس جي سائيز تي منحصر آهي. جيئن شڪل 1 (H ۽ I) ۾ ڏيکاريل آهي، اسڪرول ۾ جھرين جي ڀيٽ ۾ تمام وڏا سائز آهن، جنهن جي ڪري گرافين پرتن جي وچ ۾ هڪ تمام سخت انٽرفيس آهي.
بجلي جي خاصيتن کي ماپڻ لاءِ، اسان اسڪرول ڍانچي ۽ پرت اسٽيڪنگ سان يا بغير گرافين فلمن کي فوٽو ليٿوگرافي استعمال ڪندي 300-μm-ويڪر ۽ 2000-μm-ڊگهي پٽين ۾ نموني بڻايو. ٻن-پروب مزاحمتن کي اسٽرين جي ڪم جي طور تي محيطي حالتن ۾ ماپيو ويو. اسڪرول جي موجودگي مونوليئر گرافين جي مزاحمت کي 80٪ گهٽائي ڇڏيو، ٽرانسميشن ۾ صرف 2.2٪ گهٽتائي (شڪل S4). اهو تصديق ڪري ٿو ته نانو اسڪرول، جن جي موجوده کثافت 5 × 107 A/cm2 (38، 39) تائين آهي، MGGs ۾ هڪ تمام مثبت برقي حصو ڏين ٿا. سڀني مونو-، بائي-، ۽ ٽرائليئر سادي گرافين ۽ MGGs مان، ٽرائليئر MGG ۾ تقريبن 90٪ جي شفافيت سان بهترين چالڪتا آهي. ادب ۾ رپورٽ ڪيل گرافين جي ٻين ذريعن سان مقابلو ڪرڻ لاءِ، اسان چار-پروب شيٽ مزاحمتن (شڪل S5) کي پڻ ماپيو ۽ انهن کي شڪل 2A ۾ 550 nm (شڪل S6) تي ٽرانسميشن جي فنڪشن طور درج ڪيو. MGG مصنوعي طور تي اسٽيڪ ٿيل ملٽي ليئر پلين گرافين ۽ گھٽ ٿيل گرافين آڪسائيڊ (RGO) (6، 8، 18) جي ڀيٽ ۾ مقابلي واري يا وڌيڪ چالکائي ۽ شفافيت ڏيکاري ٿو. نوٽ ڪريو ته ادب مان مصنوعي طور تي اسٽيڪ ٿيل ملٽي ليئر پلين گرافين جي شيٽ مزاحمت اسان جي MGG کان ٿورو وڌيڪ آهن، شايد انهن جي غير اصلاح ٿيل واڌ جي حالتن ۽ منتقلي جي طريقي جي ڪري.
(الف) گرافين جي ڪيترن ئي قسمن لاءِ 550 nm تي ٽرانسميشن جي مقابلي ۾ چار-پروب شيٽ مزاحمت، جتي ڪارا چورس مونو-، بائي-، ۽ ٽرائليئر MGGs کي ظاهر ڪن ٿا؛ ڳاڙهي دائرا ۽ نيرو ٽڪنڊو لي ۽ ٻين جي مطالعي مان Cu ۽ Ni تي پوکيل ملٽي ليئر پلين گرافين سان مطابقت رکن ٿا. (6) ۽ ڪِم ۽ ٻين جي مطالعي مان. (8)، ترتيب وار، ۽ بعد ۾ SiO2/Si يا ڪوارٽز تي منتقل ڪيا ويا؛ ۽ سائي ٽڪنڊو بوناڪورسو ۽ ٻين جي مطالعي مان مختلف گهٽائڻ واري درجي تي RGO لاءِ قدر آهن. (18). (B ۽ C) موجوده وهڪري جي هدايت تائين عمودي (B) ۽ متوازي (C) تناؤ جي ڪم جي طور تي مونو-، بائي- ۽ ٽرائليئر MGGs ۽ G جي عام مزاحمتي تبديلي. (ڊي) سائيڪلڪ اسٽرين جي تحت بائليئر G (ڳاڙهو) ۽ MGG (ڪارو) جي عام مزاحمتي تبديلي 50٪ عمودي اسٽرين تائين لوڊنگ. (اي) سائيڪلڪ اسٽرين جي تحت ٽرائلر G (ڳاڙهو) ۽ MGG (ڪارو) جي عام مزاحمتي تبديلي 90٪ متوازي اسٽرين تائين لوڊنگ. (F) مونو-، بائي- ۽ ٽرائليئر G ۽ بائي- ۽ ٽرائليئر MGGs جي نارملائيزڊ ڪيپيسيٽينس تبديلي کي اسٽرين جي فنڪشن جي طور تي. انسيٽ ڪيپيسيٽر structure آهي، جتي پوليمر سبسٽريٽ SEBS آهي ۽ پوليمر ڊائي اليڪٽرڪ پرت 2-μm-ٿلهي SEBS آهي.
MGG جي اسٽرين تي منحصر ڪارڪردگي جو جائزو وٺڻ لاءِ، اسان گرافين کي ٿرموپلاسٽڪ ايلسٽومر اسٽائرين-ايٿيلين-بوٽاڊين-اسٽائرين (SEBS) سبسٽريٽس (~2 سينٽي ميٽر ويڪر ۽ ~5 سينٽي ميٽر ڊگهو) تي منتقل ڪيو، ۽ چالکائي ماپي وئي جيئن سبسٽريٽ کي وڌايو ويو (مواد ۽ طريقا ڏسو) ٻنهي عمودي ۽ موجوده وهڪري جي هدايت جي متوازي (شڪل 2، B ۽ C). نانو اسڪرولز جي شموليت ۽ گرافين جي تہن جي وڌندڙ تعداد سان اسٽرين تي منحصر برقي رويي ۾ بهتري آئي. مثال طور، جڏهن اسٽرين موجوده وهڪري لاءِ عمودي هوندو آهي، مونوليئر گرافين لاءِ، اسڪرولز جي اضافي برقي ڀڃڪڙي تي اسٽرين کي 5 کان 70٪ تائين وڌايو. ٽرائليئر گرافين جي اسٽرين برداشت پڻ مونوليئر گرافين جي مقابلي ۾ خاص طور تي بهتر ٿي آهي. نانو اسڪرولز سان، 100٪ عمودي اسٽرين تي، ٽرائليئر MGG ڍانچي جي مزاحمت صرف 50٪ وڌي وئي، اسڪرول کان سواءِ ٽرائليئر گرافين لاءِ 300٪ جي مقابلي ۾. سائيڪلڪ اسٽرين لوڊنگ جي تحت مزاحمت جي تبديلي جي جاچ ڪئي وئي. مقابلي لاءِ (شڪل 2D)، هڪ سادي بائي ليئر گرافين فلم جي مزاحمت ~700 چڪرن کان پوءِ 50٪ عمودي دٻاءُ تي لڳ ڀڳ 7.5 ڀيرا وڌي وئي ۽ هر چڪر ۾ دٻاءُ سان وڌندي رهي. ٻئي طرف، هڪ بائي ليئر MGG جي مزاحمت ~700 چڪرن کان پوءِ لڳ ڀڳ 2.5 ڀيرا وڌي وئي. متوازي هدايت سان 90٪ تائين دٻاءُ لاڳو ڪرڻ سان، ٽرائلر گرافين جي مزاحمت 1000 چڪرن کان پوءِ ~100 ڀيرا وڌي وئي، جڏهن ته ٽرائلر MGG ۾ اهو صرف ~8 ڀيرا آهي (شڪل 2E). سائيڪل هلائڻ جا نتيجا شڪل S7 ۾ ڏيکاريا ويا آهن. متوازي دٻاءُ جي هدايت سان مزاحمت ۾ نسبتاً تيز واڌ ان ڪري آهي جو دراڙن جو رخ موجوده وهڪري جي هدايت سان عمودي آهي. لوڊنگ ۽ ان لوڊ ڪرڻ دوران مزاحمت جو انحراف SEBS ايلسٽومر سبسٽريٽ جي ويسڪوئلاسٽڪ بحالي جي ڪري آهي. سائيڪل هلائڻ دوران MGG اسٽرپس جي وڌيڪ مستحڪم مزاحمت وڏين اسڪرولن جي موجودگي جي ڪري آهي جيڪي گرافين جي ٽٽل حصن کي پل ڪري سگهن ٿا (جيئن AFM پاران ڏٺو ويو آهي)، هڪ پرڪوليٽنگ رستي کي برقرار رکڻ ۾ مدد ڪن ٿا. هڪ پرڪوليٽنگ رستي ذريعي چالکائي کي برقرار رکڻ جو هي رجحان اڳ ۾ ايلسٽومر سبسٽريٽس تي ٽٽل ڌاتو يا سيمي ڪنڊڪٽر فلمن لاءِ رپورٽ ڪيو ويو آهي (40، 41).
انهن گرافين تي ٻڌل فلمن کي اسٽريچ ايبل ڊوائيسز ۾ گيٽ اليڪٽروڊس جي طور تي جائزو وٺڻ لاءِ، اسان گرافين پرت کي SEBS ڊائيليڪٽرڪ پرت (2 μm ٿلهي) سان ڍڪيو ۽ ڊائيليڪٽرڪ ڪيپيسٽنس جي تبديلي کي اسٽرين جي ڪم جي طور تي مانيٽر ڪيو (تفصيل لاءِ شڪل 2F ۽ اضافي مواد ڏسو). اسان ڏٺو ته سادي مونوليئر ۽ بائيليئر گرافين اليڪٽروڊس سان ڪيپيسٽنس تيزيءَ سان گهٽجي ويا ڇاڪاڻ ته گرافين جي جهاز ۾ چالکائي جي نقصان جي ڪري. ان جي ابتڙ، MGGs ۽ گڏوگڏ سادي ٽرائليئر گرافين پاران گيٽ ڪيل ڪيپيسٽنس اسٽرين سان ڪيپيسٽنس ۾ اضافو ڏيکاريو، جيڪو اسٽرين سان ڊائيليڪٽرڪ ٿولهه ۾ گهٽتائي جي ڪري متوقع آهي. ڪيپيسٽنس ۾ متوقع واڌ MGG جي جوڙجڪ (شڪل S8) سان تمام سٺي نموني سان ملي ٿي. اهو ظاهر ڪري ٿو ته MGG اسٽريچ ايبل ٽرانزسٽرن لاءِ گيٽ اليڪٽروڊ جي طور تي مناسب آهي.
1D گرافين اسڪرول جي برقي چالکائي جي دٻاءُ برداشت تي ڪردار جي وڌيڪ جاچ ڪرڻ ۽ گرافين جي تہن جي وچ ۾ علحدگي کي بهتر طور تي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ، اسان گرافين اسڪرول کي تبديل ڪرڻ لاءِ اسپري ڪوٽيڊ CNTs استعمال ڪيا (اضافي مواد ڏسو). MGG structures جي نقل ڪرڻ لاءِ، اسان CNTs جي ٽن کثافتن کي جمع ڪيو (يعني، CNT1
(الف کان سي) سي اين ٽي جي ٽن مختلف کثافتن جون اي ايف ايم تصويرون (سي اين ٽي 1)
اسٽريچ ايبل اليڪٽرانڪس لاءِ اليڪٽروڊ جي طور تي انهن جي صلاحيت کي وڌيڪ سمجهڻ لاءِ، اسان منظم طريقي سان MGG ۽ G-CNT-G جي دٻاءُ هيٺ مورفولوجيز جي جاچ ڪئي. آپٽيڪل مائڪروسڪوپي ۽ اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروسڪوپي (SEM) اثرائتو ڪردار نگاري جا طريقا نه آهن ڇاڪاڻ ته ٻنهي ۾ رنگ جي برعڪس جي کوٽ آهي ۽ SEM اليڪٽران اسڪيننگ دوران تصويري نمونن جي تابع آهي جڏهن گرافين پوليمر سبسٽريٽس تي آهي (شڪلون S9 ۽ S10). دٻاءُ هيٺ گرافين جي مٿاڇري کي حالت ۾ ڏسڻ لاءِ، اسان ٽرائليئر MGGs ۽ سادي گرافين تي AFM ماپون گڏ ڪيون جڏهن تمام پتلي (~0.1 ملي ميٽر ٿلهي) ۽ لچڪدار SEBS سبسٽريٽس تي منتقل ڪيو ويو. منتقلي جي عمل دوران CVD گرافين ۾ اندروني خرابين ۽ خارجي نقصان جي ڪري، دٻاءُ لازمي طور تي دٻاءُ واري گرافين تي پيدا ٿين ٿا، ۽ وڌندڙ دٻاءُ سان، دراڙ وڌيڪ گهاٽا ٿي ويا (شڪل 4، A کان D). ڪاربن تي ٻڌل اليڪٽروڊ جي اسٽيڪنگ ڍانچي تي منحصر ڪري، دراڙ مختلف مورفولوجيز کي ظاهر ڪن ٿا (شڪلون S11) (27). گھڻ-پرت گرافين جي ڪريڪ ايريا ڊينسٽي (ڪريڪ ايريا/تجزيه ٿيل ايريا جي طور تي بيان ڪيل) اسٽرين کان پوءِ مونوليئر گرافين کان گهٽ آهي، جيڪو MGGs لاءِ برقي چالکائي ۾ واڌ سان مطابقت رکي ٿو. ٻئي طرف، اسڪرول اڪثر ڪري دراڙن کي پل ڪرڻ لاءِ مشاهدو ڪيا ويندا آهن، اسٽرين ٿيل فلم ۾ اضافي ڪنڊڪٽو رستا فراهم ڪندا آهن. مثال طور، جيئن تصوير 4B جي تصوير ۾ ليبل ڪيو ويو آهي، هڪ وسيع اسڪرول ٽرائليئر MGG ۾ هڪ شگاف تي ڪراس ڪيو ويو، پر سادي گرافين ۾ ڪو به اسڪرول نه ڏٺو ويو (شڪل 4، E کان H تائين). ساڳئي طرح، CNTs پڻ گرافين ۾ دراڙن کي پل ڪيو (شڪل S11). فلمن جي ڪريڪ ايريا ڊينسٽي، اسڪرول ايريا ڊينسٽي، ۽ رفنينس جو خلاصو تصوير 4K ۾ ڏنو ويو آهي.
(A کان H) 0، 20، 60، ۽ 100٪ اسٽرين تي هڪ تمام پتلي SEBS (~0.1 ملي ميٽر ٿلهي) ايلسٽومر تي ٽرائليئر G/G اسڪرولز (A کان D) ۽ ٽرائليئر G اسٽرڪچرز (E کان H) جون ان سيٽو AFM تصويرون. نمائندگي ڪندڙ دراڙ ۽ اسڪرول تيرن سان اشارو ڪيا ويا آهن. سڀئي AFM تصويرون 15 μm × 15 μm جي علائقي ۾ آهن، ليبل ٿيل ساڳئي رنگ اسڪيل بار استعمال ڪندي. (I) SEBS سبسٽريٽ تي نموني ٿيل مونوليئر گرافين اليڪٽروڊس جي سموليشن جاميٽري. (J) 20٪ خارجي اسٽرين تي مونوليئر گرافين ۽ SEBS سبسٽريٽ ۾ وڌ ۾ وڌ پرنسپل لاگارٿمڪ اسٽرين جو سموليشن ڪنٽور نقشو. (K) مختلف گرافين اسٽرڪچر لاءِ ڪريڪ ايريا ڊينسٽي (ڳاڙهو ڪالم)، اسڪرول ايريا ڊينسٽي (پيلو ڪالم)، ۽ مٿاڇري جي خرابي (نيرو ڪالم) جو مقابلو.
جڏهن MGG فلمون ڇڪيون وينديون آهن، ته هڪ اهم اضافي طريقو آهي جيڪو اسڪرول گرافين جي ڦاٽل علائقن کي پل ڪري سگهي ٿو، هڪ پرڪوليٽنگ نيٽ ورڪ کي برقرار رکي ٿو. گرافين اسڪرول اميد افزا آهن ڇاڪاڻ ته اهي ڊيگهه ۾ ڏهه مائڪرو ميٽر ٿي سگهن ٿا ۽ تنهن ڪري انهن دراڙن کي پل ڪرڻ جي قابل آهن جيڪي عام طور تي مائڪرو ميٽر اسڪيل تائين آهن. وڌيڪ، ڇاڪاڻ ته اسڪرول گرافين جي ڪيترن ئي پرتن تي مشتمل آهن، انهن جي گهٽ مزاحمت جي اميد آهي. مقابلي ۾، نسبتا گھڻا (گهٽ ٽرانسميٽينس) CNT نيٽ ورڪن کي مقابلي واري ڪنڊڪٽو پلنگ جي صلاحيت فراهم ڪرڻ جي ضرورت آهي، ڇاڪاڻ ته CNT ننڍا آهن (عام طور تي ڪجهه مائڪرو ميٽر ڊيگهه ۾) ۽ اسڪرول کان گهٽ ڪنڊڪٽو. ٻئي طرف، جيئن شڪل S12 ۾ ڏيکاريل آهي، جڏهن ته گرافين ڇڪڻ دوران ڇڪڻ کي ترتيب ڏيڻ لاءِ ڦاٽندو آهي، اسڪرول نه ٽٽندا آهن، اهو ظاهر ڪري ٿو ته بعد وارو شايد هيٺئين گرافين تي سلائڊنگ ڪري رهيو هجي. انهن جي ٽٽڻ جو سبب شايد رولڊ اپ ڍانچي جي ڪري آهي، جيڪو گرافين جي ڪيترن ئي تہن (~1 کان 2 0 μm ڊگهو، ~0.1 کان 1 μm ويڪر، ۽ ~10 کان 100 nm اوچو) تي مشتمل آهي، جنهن ۾ سنگل-ليئر گرافين جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ اثرائتو ماڊيولس آهي. جيئن گرين ۽ هرسم (42) پاران رپورٽ ڪيو ويو آهي، ڌاتوئي CNT نيٽ ورڪ (ٽيوب قطر 1.0 nm) CNTs جي وچ ۾ وڏي جنڪشن مزاحمت جي باوجود گهٽ شيٽ مزاحمت <100 ohms/sq حاصل ڪري سگهن ٿا. اهو غور ڪندي ته اسان جي گرافين اسڪرولز جي ويڪر 0.1 کان 1 μm آهي ۽ G/G اسڪرولز ۾ CNTs جي ڀيٽ ۾ تمام وڏا رابطي جا علائقا آهن، گرافين ۽ گرافين اسڪرولز جي وچ ۾ رابطي جي مزاحمت ۽ رابطي جو علائقو اعلي چالکائي برقرار رکڻ لاءِ محدود عنصر نه هجڻ گهرجي.
گرافين ۾ SEBS سبسٽريٽ جي ڀيٽ ۾ تمام گهڻو وڌيڪ ماڊيولس آهي. جيتوڻيڪ گرافين اليڪٽروڊ جي اثرائتي ٿلهي سبسٽريٽ جي ڀيٽ ۾ تمام گهٽ آهي، گرافين جي سختي ان جي ٿلهي جي ڀيٽ ۾ سبسٽريٽ جي مقابلي ۾ آهي (43، 44)، جنهن جي نتيجي ۾ هڪ معتدل سخت ٻيٽ جو اثر پيدا ٿئي ٿو. اسان SEBS سبسٽريٽ تي 1-nm-ٿلهي گرافين جي خرابي کي نقل ڪيو (تفصيل لاءِ ضمني مواد ڏسو). نقل جي نتيجن موجب، جڏهن 20٪ اسٽرين SEBS سبسٽريٽ تي ٻاهرين طور تي لاڳو ڪيو ويندو آهي، گرافين ۾ سراسري اسٽرين ~6.6٪ آهي (شڪل 4J ۽ شڪل S13D)، جيڪو تجرباتي مشاهدن سان مطابقت رکي ٿو (شڪل S13 ڏسو). اسان آپٽيڪل مائڪروسڪوپي استعمال ڪندي نموني ٿيل گرافين ۽ سبسٽريٽ علائقن ۾ اسٽرين جو مقابلو ڪيو ۽ سبسٽريٽ علائقي ۾ اسٽرين کي گرافين علائقي ۾ اسٽرين کان گهٽ ۾ گهٽ ٻه ڀيرا مليو. اهو ظاهر ڪري ٿو ته گرافين اليڪٽروڊ نمونن تي لاڳو ٿيل اسٽرين خاص طور تي محدود ٿي سگهي ٿو، SEBS جي مٿان گرافين سخت ٻيٽ ٺاهيندي (26، 43، 44).
تنهن ڪري، ايم جي جي اليڪٽروڊس جي صلاحيت کي اعلي دٻاءُ هيٺ اعلي چالکائي برقرار رکڻ لاءِ ممڪن طور تي ٻن وڏن ميڪانيزم جي ڪري فعال ڪيو ويو آهي: (i) اسڪرول هڪ ڪنڊڪٽو پرڪوليشن رستي کي برقرار رکڻ لاءِ منقطع علائقن کي پل ڪري سگهن ٿا، ۽ (ii) ملٽي ليئر گرافين شيٽ/ايلسٽومر هڪ ٻئي جي مٿان سلائڊ ڪري سگهن ٿا، جنهن جي نتيجي ۾ گرافين اليڪٽروڊس تي دٻاءُ گهٽجي ويندو آهي. ايلسٽومر تي منتقل ٿيل گرافين جي ڪيترن ئي تہن لاءِ، پرتون هڪ ٻئي سان مضبوطيءَ سان ڳنڍيل نه آهن، جيڪي دٻاءُ جي جواب ۾ سلائڊ ٿي سگهن ٿيون (27). اسڪرولز گرافين جي تہن جي سختي کي پڻ وڌايو، جيڪو گرافين جي تہن جي وچ ۾ علحدگي کي وڌائڻ ۾ مدد ڪري سگهي ٿو ۽ تنهن ڪري گرافين جي تہن جي سلائڊنگ کي فعال ڪري ٿو.
گهٽ قيمت ۽ وڌيڪ ٿرو پُٽ جي ڪري آل-ڪاربن ڊوائيسز جوش سان تعاقب ڪيا وڃن ٿا. اسان جي صورت ۾، آل-ڪاربن ٽرانزسٽر هيٺان گرافين گيٽ، هڪ مٿيون گرافين سورس/ڊرين ڪانٽيڪٽ، هڪ ترتيب ڏنل CNT سيمي ڪنڊڪٽر، ۽ SEBS کي ڊائيليڪٽرڪ طور استعمال ڪندي ٺاهيا ويا هئا (شڪل 5A). جيئن شڪل 5B ۾ ڏيکاريل آهي، هڪ آل-ڪاربن ڊيوائس جنهن ۾ CNTs ذريعو/ڊرين ۽ گيٽ (هيٺيون ڊيوائس) آهن، گرافين اليڪٽروڊس (مٿيون ڊيوائس) سان گڏ ڊيوائس کان وڌيڪ مبهم آهي. اهو ئي سبب آهي ته CNT نيٽ ورڪن کي وڏين ٿولهه جي ضرورت آهي ۽ نتيجي طور، گرافين جي برابر شيٽ مزاحمت حاصل ڪرڻ لاءِ گهٽ آپٽيڪل ٽرانسميٽينس (شڪل S4). شڪل 5 (C ۽ D) بائليئر MGG اليڪٽروڊس سان ٺهيل ٽرانزسٽر لاءِ اسٽرين کان اڳ نمائندگي جي منتقلي ۽ آئوٽ پُٽ وکر ڏيکاري ٿو. غير اسٽرين ٿيل ٽرانزسٽر جي چينل ويڪر ۽ ڊيگهه ترتيب وار 800 ۽ 100 μm هئي. ماپيل آن/آف تناسب 103 کان وڌيڪ آهي 10−5 ۽ 10−8 A جي سطحن تي آن ۽ آف ڪرنٽ سان. آئوٽ پُٽ وکر مثالي لڪير ۽ سنترپتي نظامن کي واضح گيٽ-وولٽيج انحصار سان ڏيکاري ٿو، جيڪو CNTs ۽ گرافين اليڪٽروڊس جي وچ ۾ مثالي رابطي کي ظاهر ڪري ٿو (45). گرافين اليڪٽروڊس سان رابطي جي مزاحمت بخارات ٿيل Au فلم جي مقابلي ۾ گهٽ ڏٺي وئي (شڪل S14 ڏسو). اسٽريچ ايبل ٽرانزسٽر جي سنترپتي حرڪت تقريباً 5.6 cm2/Vs آهي، جيڪا ساڳئي پوليمر-ترتيب ٿيل CNT ٽرانزسٽرن جي سخت Si سبسٽريٽس تي 300-nm SiO2 سان ڊائي اليڪٽرڪ پرت جي طور تي آهي. متحرڪ ۾ وڌيڪ بهتري بهتر ٽيوب کثافت ۽ ٻين قسمن جي ٽيوبن سان ممڪن آهي (46).
(الف) گرافين تي ٻڌل اسٽريچ ايبل ٽرانزسٽر جو اسڪيم. SWNTs، سنگل والڊ ڪاربن نانوٽيوب. (ب) گرافين اليڪٽروڊ (مٿي) ۽ CNT اليڪٽروڊ (هيٺ) مان ٺهيل اسٽريچ ايبل ٽرانزسٽرن جي تصوير. شفافيت ۾ فرق واضح طور تي قابل ذڪر آهي. (سي ۽ ڊي) اسٽرين کان اڳ SEBS تي گرافين تي ٻڌل ٽرانزسٽر جي منتقلي ۽ آئوٽ پُٽ وکر. (اي ۽ ايف) ٽرانسفر وکر، آن ۽ آف ڪرنٽ، آن/آف تناسب، ۽ مختلف اسٽرين تي گرافين تي ٻڌل ٽرانزسٽر جي متحرڪيت.
جڏهن شفاف، آل ڪاربن ڊيوائس کي چارج ٽرانسپورٽ جي هدايت جي متوازي طرف وڌايو ويو، ته گهٽ ۾ گهٽ 120٪ اسٽرين تائين گهٽتائي ڏٺي وئي. اسٽريچنگ دوران، موبلٽي مسلسل 0٪ اسٽرين تي 5.6 cm2/Vs کان 120٪ اسٽرين تي 2.5 cm2/Vs تائين گهٽجي وئي (شڪل 5F). اسان مختلف چينل جي ڊيگهه لاءِ ٽرانزسٽر جي ڪارڪردگي جو مقابلو پڻ ڪيو (ٽيبل S1 ڏسو). خاص طور تي، 105٪ جي وڏي اسٽرين تي، اهي سڀئي ٽرانزسٽر اڃا تائين هڪ اعلي آن/آف تناسب (>103) ۽ موبلٽي (>3 cm2/Vs) ڏيکاريا. ان کان علاوه، اسان آل ڪاربن ٽرانزسٽر تي سڀني تازي ڪم جو خلاصو ڪيو (ٽيبل S2 ڏسو) (47-52). ايلسٽومر تي ڊوائيس جي ٺاھڻ کي بهتر ڪرڻ ۽ MGGs کي رابطن جي طور تي استعمال ڪندي، اسان جا آل ڪاربن ٽرانزسٽر متحرڪ ۽ هسٽريسس جي لحاظ کان سٺي ڪارڪردگي ڏيکارين ٿا ۽ گڏوگڏ انتهائي اسٽريچبل هجڻ جي لحاظ کان.
مڪمل طور تي شفاف ۽ اسٽريچبل ٽرانزسٽر جي ايپليڪيشن جي طور تي، اسان ان کي ايل اي ڊي جي سوئچنگ کي ڪنٽرول ڪرڻ لاءِ استعمال ڪيو (شڪل 6A). جيئن شڪل 6B ۾ ڏيکاريل آهي، سائي ايل اي ڊي کي سڌو مٿي رکيل اسٽريچبل آل ڪاربن ڊيوائس ذريعي واضح طور تي ڏسي سگهجي ٿو. ~100٪ تائين اسٽريچ ڪرڻ دوران (شڪل 6، سي ۽ ڊي)، ايل اي ڊي جي روشني جي شدت تبديل نه ٿيندي آهي، جيڪا مٿي بيان ڪيل ٽرانزسٽر جي ڪارڪردگي سان مطابقت رکي ٿي (فلم S1 ڏسو). هي گرافين اليڪٽروڊس استعمال ڪندي ٺاهيل اسٽريچبل ڪنٽرول يونٽن جي پهرين رپورٽ آهي، جيڪا گرافين اسٽريچبل اليڪٽرانڪس لاءِ هڪ نئين امڪان کي ظاهر ڪري ٿي.
(الف) ايل اي ڊي هلائڻ لاءِ ٽرانزسٽر جو سرڪٽ. جي اين ڊي، گرائونڊ. (ب) سائي ايل اي ڊي جي مٿان لڳل 0٪ اسٽرين تي اسٽريچبل ۽ شفاف آل ڪاربن ٽرانزسٽر جي تصوير. (ج) ايل اي ڊي کي سوئچ ڪرڻ لاءِ استعمال ٿيندڙ آل ڪاربن شفاف ۽ اسٽريچبل ٽرانزسٽر کي ايل اي ڊي جي مٿان 0٪ (کاٻي) ۽ ~ 100٪ اسٽرين (ساڄي) تي لڳايو پيو وڃي. اڇا تير ڊوائيس تي پيلي مارڪرن جي طور تي اشارو ڪن ٿا ته فاصلي جي تبديلي کي وڌايو وڃي. (د) ايل اي ڊي کي ايلسٽومر ۾ ڌڪڻ سان گڏ اسٽريچ ٿيل ٽرانزسٽر جو پاسي وارو نظارو.
نتيجي ۾، اسان هڪ شفاف ڪنڊڪٽو گرافين ڍانچي تيار ڪئي آهي جيڪا وڏين اسٽرين جي تحت اسٽريچ ايبل اليڪٽروڊس جي طور تي اعليٰ چالکائي برقرار رکي ٿي، جيڪا اسٽيڪ ٿيل گرافين پرتن جي وچ ۾ گرافين نانو اسڪرولز ذريعي فعال ڪئي وئي آهي. هڪ ايلسٽومر تي اهي ٻه- ۽ ٽرائليئر ايم جي جي اليڪٽروڊ ڍانچي انهن جي 0٪ اسٽرين چالکائي جي ترتيب وار 21 ۽ 65٪ برقرار رکي سگهن ٿا، 100٪ تائين جي اسٽرين تي، عام مونوليئر گرافين اليڪٽروڊس لاءِ 5٪ اسٽرين تي چالکائي جي مڪمل نقصان جي مقابلي ۾. گرافين اسڪرول جا اضافي ڪنڊڪٽو رستا ۽ منتقل ٿيل پرتن جي وچ ۾ ڪمزور رابطو اسٽرين جي تحت اعليٰ چالکائي جي استحڪام ۾ حصو وٺندا آهن. اسان هن گرافين ڍانچي کي آل ڪاربن اسٽريچ ايبل ٽرانزسٽر ٺاهڻ لاءِ وڌيڪ لاڳو ڪيو. اڃا تائين، هي بڪلنگ استعمال ڪرڻ کان سواءِ بهترين شفافيت سان گڏ سڀ کان وڌيڪ اسٽريچ ايبل گرافين تي ٻڌل ٽرانزسٽر آهي. جيتوڻيڪ موجوده مطالعي اسٽريچ ايبل اليڪٽرانڪس لاءِ گرافين کي فعال ڪرڻ لاءِ ڪيو ويو هو، اسان جو يقين آهي ته هن طريقي کي اسٽريچ ايبل 2D اليڪٽرانڪس کي فعال ڪرڻ لاءِ ٻين 2D مواد تائين وڌايو وڃي ٿو.
وڏي ايراضي واري CVD گرافين کي معطل ٿيل Cu ورقن (99.999٪؛ الفا ايسر) تي 0.5 ميٽر جي مسلسل دٻاءُ هيٺ 50-SCCM (معياري ڪعبي سينٽي ميٽر في منٽ) CH4 ۽ 20-SCCM H2 سان 1000°C تي اڳڪٿي طور تي پوکيو ويو. Cu ورق جي ٻنهي پاسن کي مونوليئر گرافين سان ڍڪيو ويو. PMMA (2000 rpm؛ A4، مائڪروڪيم) جي هڪ پتلي پرت Cu ورق جي هڪ پاسي تي اسپن ڪوٽ ڪئي وئي، جيڪا PMMA/G/Cu ورق/G structure ٺاهيندي. بعد ۾، سڄي فلم کي Cu ورق کي هٽائڻ لاءِ تقريباً 2 ڪلاڪن لاءِ 0.1 M امونيم پرسلفيٽ [(NH4)2S2O8] محلول ۾ ٻوڙي ڇڏيو ويو. هن عمل دوران، غير محفوظ ٿيل پٺئين پاسي وارو گرافين پهريان اناج جي حدن سان ڦاٽي پيو ۽ پوءِ مٿاڇري جي ڇڪتاڻ جي ڪري اسڪرول ۾ رول ڪيو ويو. اسڪرول PMMA-سپورٽ ٿيل اپر گرافين فلم سان ڳنڍيل هئا، PMMA/G/G اسڪرول ٺاهيندا هئا. فلمن کي بعد ۾ ڪيترائي ڀيرا ڊيونائيزڊ پاڻي ۾ ڌوتو ويو ۽ هڪ ٽارگيٽ سبسٽريٽ تي رکيو ويو، جهڙوڪ هڪ سخت SiO2/Si يا پلاسٽڪ سبسٽريٽ. جيئن ئي منسلڪ فلم سبسٽريٽ تي سڪي وئي، نموني کي ترتيب وار ايسٽون، 1:1 ايسٽون/IPA (آئسوپروپيل الڪوحل)، ۽ IPA ۾ 30 سيڪنڊن لاءِ پي ايم ايم اي کي هٽائڻ لاءِ ٻوڙيو ويو. فلمن کي 100 ° سي تي 15 منٽن لاءِ گرم ڪيو ويو يا رات جو ويڪيوم ۾ رکيو ويو ته جيئن ڦاٿل پاڻي کي مڪمل طور تي هٽايو وڃي ان کان اڳ جو G/G اسڪرول جي هڪ ٻي پرت ان تي منتقل ڪئي وڃي. هي قدم سبسٽريٽ مان گرافين فلم جي لاتعلقي کان بچڻ ۽ PMMA ڪيريئر پرت جي ڇڏڻ دوران MGGs جي مڪمل ڪوريج کي يقيني بڻائڻ لاءِ هو.
MGG structure جي مورفولوجي جو مشاهدو هڪ آپٽيڪل مائڪروسڪوپ (Leica) ۽ هڪ اسڪيننگ اليڪٽران مائڪروسڪوپ (1 kV؛ FEI) استعمال ڪندي ڪيو ويو. G اسڪرول جي تفصيلن کي ڏسڻ لاءِ هڪ ايٽمي فورس مائڪروسڪوپ (نانوسڪوپ III، ڊجيٽل انسٽرومينٽ) کي ٽيپنگ موڊ ۾ هلايو ويو. فلم جي شفافيت کي الٽراوائليٽ-ڏسڻ واري اسپيڪٽروميٽر (Agilent Cary 6000i) ذريعي جانچيو ويو. ٽيسٽن لاءِ جڏهن اسٽرين موجوده وهڪري جي عمودي هدايت سان گڏ هئي، فوٽو ليٿوگرافي ۽ O2 پلازما استعمال ڪيا ويا گرافين جي جوڙجڪ کي پٽين ۾ نموني ڪرڻ لاءِ (~300 μm ويڪر ۽ ~2000 μm ڊگهو)، ۽ Au (50 nm) اليڪٽروڊ ڊگهي پاسي جي ٻنهي سرن تي شيڊو ماسڪ استعمال ڪندي حرارتي طور تي جمع ڪيا ويا. پوءِ گرافين پٽين کي SEBS ايلسٽومر (~2 سينٽي ميٽر ويڪر ۽ ~5 سينٽي ميٽر ڊگهو) سان رابطي ۾ رکيو ويو، پٽين جو ڊگهو محور SEBS جي ننڍڙي پاسي سان متوازي هو جنهن کان پوءِ BOE (بفر ٿيل آڪسائيڊ ايچ) (HF:H2O 1:6) ايچنگ ۽ يوٽيڪٽڪ گيليم انڊيم (EGaIn) برقي رابطن جي طور تي. متوازي اسٽرين ٽيسٽ لاءِ، غير نموني ٿيل گرافين اسٽرڪچر (~5 × 10 ملي ميٽر) کي SEBS سبسٽريٽ تي منتقل ڪيو ويو، SEBS سبسٽريٽ جي ڊگهي پاسي سان متوازي ڊگھا محور سان. ٻنهي صورتن لاءِ، پوري G (G اسڪرول کان سواءِ)/SEBS کي دستي اپريٽس ۾ ايلسٽومر جي ڊگهي پاسي سان وڌايو ويو، ۽ صورتحال ۾، اسان انهن جي مزاحمت جي تبديلين کي هڪ سيمي ڪنڊڪٽر اينالائيزر (ڪيٿلي 4200-SCS) سان پروب اسٽيشن تي دٻاءُ هيٺ ماپيو.
هڪ لچڪدار سبسٽريٽ تي انتهائي اسٽريچبل ۽ شفاف آل ڪاربن ٽرانزسٽر هيٺ ڏنل طريقن سان ٺاهيا ويا ته جيئن پوليمر ڊائي اليڪٽرڪ ۽ سبسٽريٽ جي نامياتي سالوينٽ نقصان کان بچي سگهجي. MGG structures کي SEBS تي گيٽ اليڪٽروڊ طور منتقل ڪيو ويو. هڪ يونيفارم پتلي فلم پوليمر ڊائي اليڪٽرڪ پرت (2 μm ٿلهي) حاصل ڪرڻ لاءِ، هڪ SEBS ٽوليون (80 mg/ml) محلول کي 1000 rpm تي 1 منٽ لاءِ آڪٽاڊيسيل ٽرائڪلوروسيلين (OTS) - تبديل ٿيل SiO2/Si سبسٽريٽ تي اسپن ڪوٽ ڪيو ويو. پتلي ڊائي اليڪٽرڪ فلم کي آساني سان هائيڊروفوبڪ OTS مٿاڇري کان SEBS سبسٽريٽ تي منتقل ڪري سگهجي ٿو جيڪو تيار ڪيل گرافين سان ڍڪيل آهي. هڪ ڪيپيسيٽر هڪ مائع ڌاتو (EGaIn؛ سگما-الڊرچ) ٽاپ اليڪٽروڊ جمع ڪري ٺاهي سگهجي ٿو ته جيئن LCR (انڊڪٽنس، ڪيپيسيٽينس، مزاحمت) ميٽر (Agilent) استعمال ڪندي اسٽرين جي ڪم جي طور تي ڪيپيسيٽينس کي طئي ڪري سگهجي. ٽرانزسٽر جو ٻيو حصو پوليمر-ترتيب ٿيل سيمي ڪنڊڪٽنگ CNTs تي مشتمل هو، اڳ ۾ رپورٽ ڪيل طريقيڪار تي عمل ڪندي (53). نموني وارا سورس/ڊرين اليڪٽروڊ سخت SiO2/Si سبسٽريٽ تي ٺاهيا ويا هئا. ان کان پوءِ، ٻہ حصا، ڊائي اليڪٽرڪ/G/SEBS ۽ CNTs/نمونہ ٿيل G/SiO2/Si، هڪ ٻئي سان ليمينيٽ ڪيا ويا، ۽ سخت SiO2/Si سبسٽريٽ کي هٽائڻ لاءِ BOE ۾ ٻوڙي ويا. اهڙيءَ طرح، مڪمل طور تي شفاف ۽ اسٽريچبل ٽرانزسٽر ٺاهيا ويا. دٻاءُ هيٺ برقي جاچ مٿي ذڪر ڪيل طريقي جي طور تي دستي اسٽريچنگ سيٽ اپ تي ڪئي وئي.
هن مضمون لاءِ اضافي مواد http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/3/9/e1700159/DC1 تي موجود آهي.
شڪل S1. مختلف ميگنيفڪيشن تي SiO2/Si سبسٽريٽس تي مونوليئر MGG جون آپٽيڪل مائڪروسڪوپي تصويرون.
شڪل S4. ٻن-پروب شيٽ جي مزاحمت ۽ ٽرانسميشن جو مقابلو @ 550 nm مونو-، بائي- ۽ ٽرائيليئر پلين گرافين (ڪارو چورس)، MGG (ڳاڙهو دائرو)، ۽ CNTs (نيرو ٽڪنڊو).
شڪل S7. مونو- ۽ بائي ليئر MGGs (ڪارو) ۽ G (ڳاڙهو) جي عام مزاحمتي تبديلي ~1000 سائيڪلڪ اسٽرين جي تحت ترتيب وار 40 ۽ 90٪ متوازي اسٽرين تائين لوڊ ڪندي.
شڪل S10. SEBS ايلسٽومر تي ٽرائليئر MGG جي SEM تصوير، ڪيترن ئي دراڙن تي هڪ ڊگهو اسڪرول ڪراس ڏيکاريندي.
شڪل S12. 20٪ اسٽرين تي تمام پتلي SEBS ايلسٽومر تي ٽرائليئر MGG جي AFM تصوير، ڏيکاري ٿي ته هڪ اسڪرول هڪ شگاف مٿان ڪراس ڪيو ويو آهي.
ٽيبل S1. مختلف چينل جي ڊيگهه تي ٻليئر MGG – سنگل والڊ ڪاربن نانوٽيوب ٽرانزسٽرن جون حرڪتون، اسٽرين کان اڳ ۽ پوءِ.
هي هڪ کليل رسائي وارو مضمون آهي جيڪو ڪريٽو ڪامنز انتساب-غير تجارتي لائسنس جي شرطن تحت ورهايو ويو آهي، جيڪو ڪنهن به وچولي ۾ استعمال، تقسيم ۽ پيداوار جي اجازت ڏئي ٿو، جيستائين نتيجو استعمال تجارتي فائدي لاءِ نه هجي ۽ بشرطيڪ اصل ڪم جو صحيح حوالو ڏنو ويو هجي.
نوٽ: اسان صرف توهان جو اي ميل پتو گهريو ٿا ته جيئن جنهن شخص کي توهان صفحي جي سفارش ڪري رهيا آهيو اهو ڄاڻي ته توهان چاهيو ٿا ته اهي اهو ڏسن، ۽ اهو جنڪ ميل نه آهي. اسان ڪو به اي ميل پتو نه ٿا وٺون.
هي سوال جانچڻ لاءِ آهي ته توهان انساني مهمان آهيو يا نه ۽ خودڪار اسپام جمع ڪرائڻ کي روڪڻ لاءِ.
نان ليو طرفان، ايلڪس چورتوس، ٽنگ لي، ليهوا جين، تاهو راءِ ڪيم، وان-گيو بي، چنڪسن زو، سيهانگ وانگ، رافيل پيفٽنر، زيوان چن، رابرٽ سنڪليئر، زينان باؤ
نان ليو طرفان، ايلڪس چورتوس، ٽنگ لي، ليهوا جين، تاهو راءِ ڪيم، وان-گيو بي، چنڪسن زو، سيهانگ وانگ، رافيل پيفٽنر، زيوان چن، رابرٽ سنڪليئر، زينان باؤ
© 2021 آمريڪي ايسوسيئيشن فار دي ايڊوانسمينٽ آف سائنس. سڀ حق محفوظ آهن. AAAS HINARI، AGORA، OARE، CHORUS، CLOCKSS، CrossRef ۽ COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548 جو شريڪ آھي.