ทีมนักวิจัยในเกาหลีอ้างว่าได้สังเคราะห์ฟิล์มกราฟีนผลึกเดี่ยวพื้นที่ขนาดใหญ่ที่สมบูรณ์แบบที่สุดเท่าที่เคยมีมา โดยการลดอุณหภูมิที่สูงกว่าซึ่งรอยพับที่ไม่ต้องการจะเกิดขึ้นตามธรรมชาติในแผ่นคาร์บอน ฟิล์มไร้รอยพับชนิดใหม่นี้น่าจะถูกนำมาใช้เพื่อผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และโฟโตนิกที่มีประสิทธิภาพสูง ตัวอย่างกราฟีนบริสุทธิ์ (แผ่นคาร์บอนหนาเพียงหนึ่งอะตอม) มักจะปลูกโดยใช้การสะสมไอเคมี
ในเทคนิคนี้
พื้นผิวโลหะได้รับอนุญาตให้ทำปฏิกิริยาภายใต้สุญญากาศกับสารเคมีตั้งต้นที่มีคาร์บอนระเหยได้ และชั้นบางๆ ของคาร์บอนบริสุทธิ์ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิว ในขณะที่ CVD นั้นดีสำหรับการผลิตแผ่นกราฟีนคุณภาพสูงที่มีพื้นที่ค่อนข้างใหญ่ (ด้านข้างไม่กี่เซนติเมตร) ตัวอย่างที่ได้โดยทั่วไปมีความไม่สมบูรณ์อยู่บ้าง
สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึงขอบเกรน บริเวณที่มีเลเยอร์เพิ่มเติม รอยย่นและรอยพับ ซึ่งทั้งหมดนี้อาจทำให้ประสิทธิภาพของวัสดุลดลงความเครียดอัดเป็นตัวการสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ค้นหากราฟีนบริสุทธิ์พิเศษ ริ้วรอยและรอยพับได้พิสูจน์แล้วว่ากำจัดได้ยากเป็นพิเศษ ความไม่สมบูรณ์เหล่านี้เกิดขึ้น
จากแรงกดที่เกิดจากการหดตัวเนื่องจากความร้อนของพื้นผิวโลหะที่กราฟีนเติบโต เมื่อวัสดุเย็นลงหลังจากกระบวนการ CVD ที่อุณหภูมิสูงเสร็จสิ้น ความเครียดนี้จะถูกปล่อยออกมาบางส่วน และกระบวนการ “หลุดร่อน” ที่เกิดขึ้นจะทำให้เกิดรอยย่นและรอยพับในบางบริเวณของกราฟีน ก่อนหน้านี้
นักวิจัยในเกาหลีค้นพบรอยพับแม้ในกราฟีนที่ปราศจาก ที่ปลูกบนทองแดงผลึกเดี่ยว ฟอยล์โลหะ การวัดของพวกเขาแสดงให้เห็นว่ารอยพับเหล่านี้เป็นโครงสร้างสามชั้นในแผ่นกราฟีนที่มีความกว้างตั้งแต่สิบถึงหลายร้อยนาโนเมตร พวกมันขนานกันโดยมีระยะห่างประมาณ 50 ถึง 100 ไมครอน และบางครั้ง
ก็มีความยาวเป็นเซนติเมตร ในขณะที่นักวิจัยบางคนรายงานว่าได้รับกราฟีนโดยไม่มีการพับ ตัวอย่างเช่น การใช้พื้นผิวฟิล์มโลหะที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อนต่ำกว่า แต่ไม่มีกลุ่มใดที่ประสบความสำเร็จในการได้รับฟิล์มกราฟีนที่ไม่พับบนพื้นผิวฟอยล์โลหะ ความแตกต่างระหว่างฟอยล์และฟิล์ม
มีความสำคัญ
เนื่องจากฟอยล์โลหะมีข้อดีหลายประการเหนือฟิล์มโลหะทั่วไป: มีราคาถูกกว่า ปรับขนาดให้ใหญ่ขึ้นได้ง่ายและสามารถขยายได้โดยการซ้อนหลาย ๆ อันขนานกันในการขยายครั้งเดียว จำกัด อุณหภูมิการเจริญเติบโต ตอนนี้ และเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าพวกเขาได้ผลิตฟิล์มกราฟีนชั้นเดียวผลึกเดี่ยว
ที่ไม่มีการพับบนวัสดุพิมพ์ฟอยล์โลหะในพื้นที่ขนาดใหญ่ โดยจำกัดอุณหภูมิที่วัสดุเติบโตให้อยู่ระหว่าง 1,000 K ถึง 1,030 K ในการทำเช่นนี้ พวกเขา ทำการทดลองหลายชุดโดยใช้ส่วนผสมของเอทิลีนกับไฮโดรเจนในกระแสของก๊าซอาร์กอนเป็นสารตั้งต้นในการเติบโตของกราฟีนบนแผ่นฟอยล์ทองแดง
นิกเกิล (Cu-Ni) ที่พัฒนาขึ้นในห้องปฏิบัติการของพวกเขา ด้วยการทำซ้ำขั้นตอนนี้ที่อุณหภูมิต่างกัน (รวมถึง 1,020 K) พวกเขากำหนดอุณหภูมิที่รอยพับจะเกิดขึ้นจากนั้นนักวิจัยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการเลี้ยวเบนของอิเล็กตรอนพลังงานต่ำ (LEED) เพื่อแสดงให้เห็นว่าฟิล์มกราฟีนที่ไม่มีการพับของพวกมัน
ก่อตัวเป็นผลึกเดี่ยวบนสารตั้งต้นการเจริญเติบโตทั้งหมด เนื่องจากพวกมันมีทิศทางเดียวในพื้นที่ขนาดใหญ่ พวกเขาเสริมผล LEED ด้วยการวัดอื่นๆ อีกหลายอย่าง รวมถึงกล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนแบบส่องผ่านที่ดำเนินการโดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ UNIST ซึ่งเป็นสมาชิกกลุ่ม เพื่อยืนยัน
การมีอยู่ของพื้นที่ขนาดใหญ่ ผลึกเดี่ยว กราฟีนที่ไม่พับ ผลึกเดี่ยวที่ไม่มีข้อบกพร่องเป็นหลักเพื่อทดสอบคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุใหม่ ทีมงานได้เตรียมทรานซิสเตอร์ภาคสนาม จากวัสดุดังกล่าว และพบว่าอุปกรณ์ดังกล่าวมีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและรูที่สูงมาก
ที่สำคัญ
พวกเขาสังเกตเห็นว่า G-FETs สามารถกำหนดค่าได้ทุกทิศทางและทุกตำแหน่งภายในแผ่นกราฟีน โดยการเคลื่อนที่ของ G-FETS ทั้งหมดยังคงคล้ายคลึงกันอย่างน่าทึ่ง ซึ่งเป็นความสามารถที่ไม่สามารถทำได้กับฟิล์มกราฟีนอื่นๆ จนถึงปัจจุบัน สมาชิกในทีมและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา
ของ UNIST ผู้รับผิดชอบส่วนนี้ของการศึกษากล่าวว่า “ประสิทธิภาพที่น่าทึ่งเช่นนี้เกิดขึ้นได้เนื่องจากฟิล์มกราฟีนที่ไม่มีการพับเป็นผลึกเดี่ยวที่ไม่มีข้อบกพร่องใดๆ เลย”นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถขยายกราฟีนบนฟอยล์ห้าแผ่น (ขนาด 4 × 7 ซม.) ในคราวเดียว โดยแต่ละฟอยล์
จะให้ฟิล์มไร้รอยพับคุณภาพสูงสองชิ้นที่เหมือนกันทั้งสองด้านของฟอยล์ จากนั้น กราฟีนสามารถลอกออกหรือแยกชั้นออกจากฟอยล์ได้ภายในเวลาประมาณหนึ่งนาทีโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าการถ่ายโอนฟองสบู่เคมีไฟฟ้า และฟอยล์ สามารถเตรียมพร้อมอย่างรวดเร็วสำหรับวงจรการเติบโต/การถ่ายโอนใหม่
สมาชิกในทีมและนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษากล่าว วัง อันที่จริง พบว่าฟอยล์ ของทีมสามารถนำกลับมาใช้ซ้ำได้เรื่อยๆ เมื่อนำกราฟีนออกจากพวกมันแล้วและเพื่อนร่วมงานกล่าวว่าวัสดุคุณภาพสูงสามารถใช้ทำอุปกรณ์ขั้นสูงที่มีคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ที่ดีขึ้น “แผ่นกระดาษที่ไม่พับสามารถวางซ้อนกัน
ได้ง่ายขึ้น ไม่ว่าจะวางซ้อนกันเองหรือแผ่นที่ทำจากวัสดุสองมิติอื่นๆ ซึ่งเป็นสิ่งที่เพิ่มขอบเขตของการใช้งานที่เป็นไปได้” พวกเขาสรุป ในปี 1990 ในฐานะเอกสารหลังปริญญาเอกใหม่สำหรับ ที่ปรึกษาวิทยานิพนธ์ของฉัน ซึ่งเพิ่งได้รับเลือกให้จัดเตรียมเครื่องสเปกโตรกราฟภาพรังสีอัลตราไวโอเลต
สำหรับภารกิจนี้ ตลอด 27 ปีข้างหน้า ฉันได้เป็นส่วนหนึ่งของครอบครัวใหญ่ของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรของยานแคสสินี เราต่อสู้กับการออกแบบยานอวกาศที่เปลี่ยนแปลงไป จากนั้นทำงานหลายปีเพื่อปรับแต่งวิถีโคจรหรือ “การเดินทาง” ของระบบดาวเสาร์ที่ยานอวกาศจะตามมา ครอบครัวขยายนี้มีเผ่ามากมาย: เผ่าวงแหวน, เผ่าไททัน, เผ่าทีมสร้างภาพและอื่นๆ แต่ละกลุ่มมีการประชุมเป็นประจำ
Credit : เว็บสล็อตแท้ / สล็อตเว็บตรงไม่ผ่านเอเย่นต์
