ולטראַטראַנספּאַרענט און סטרעטטשאַבלע גראַפענע ילעקטראָודז

צוויי-דימענשאַנאַל מאַטעריאַלס, אַזאַ ווי גראַפענע, זענען אַטראַקטיוו פֿאַר ביידע קאַנווענשאַנאַל סעמיקאַנדאַקטער אַפּלאַקיישאַנז און נייסאַנט אַפּלאַקיישאַנז אין פלעקסאַבאַל עלעקטראָניק. אָבער, די הויך טענסאַל שטאַרקייַט פון גראַפענע רעזולטאטן אין פראַקטשערינג מיט נידעריק שפּאַנונג, וואָס מאכט עס טשאַלאַנדזשינג צו נוצן די ויסערגעוויינלעך עלעקטראָניש פּראָפּערטיעס אין סטרעטשאַבאַל עלעקטראָניק. צו געבן ויסגעצייכנט שפּאַנונג-אָפענגיק פאָרשטעלונג פון טראַנספּעראַנט גראַפענע קאָנדוקטאָרס, מיר באשאפן גראַפענע נאַנאָסקראָללס צווישן סטאַקט גראַפענע לייַערס, ריפערד צו ווי מולטילייַער גראַפענע / גראַפענע סקראָללס (MGGs). אונטער שפּאַנונג, עטלעכע סקראָללס ברידזשד די פראַגמאַנטיד דאָומיינז פון גראַפענע צו האַלטן אַ פּערקאָאַטינג נעץ וואָס ענייבאַלד ויסגעצייכנט קאַנדאַקטיוואַטי ביי הויך סטריינז. טרילייַער MGGs געשטיצט אויף עלאַסטאָמערס ריטיינד 65% פון זייער אָריגינעל קאַנדאַקטאַנס ביי 100% שפּאַנונג, וואָס איז פּערפּענדיקולאַר צו דער ריכטונג פון קראַנט לויפן, כוועראַז טרילייַער פילמס פון גראַפענע אָן נאַנאָסקראָללס ריטיינד בלויז 25% פון זייער סטאַרטינג קאַנדאַקטאַנס. א סטרעטטשאַבלע אַלע-טשאַד טראַנזיסטאָר, וואָס איז געשאפן מיט MGGs ווי ילעקטראָודז, יגזיבאַטאַד אַ טראַנסמיטטאַנס פון> 90% און ריטיינד 60% פון זיין אָריגינעל קראַנט רעזולטאַט ביי 120% שפּאַנונג (פּאַראַלעל צו דער ריכטונג פון אָפּצאָל אַריבערפירן). די העכסט סטרעטטשאַבלע און טראַנספּעראַנט אַלע-טשאַד טראַנזיסטערז קענען געבן סאַפיסטאַקייטיד סטרעטטשאַבלע אָפּטאָילעקטראָניקס.
סטרעטטשאַבלע טראַנספּעראַנט עלעקטראָניק איז אַ גראָוינג פעלד וואָס האט וויכטיק אַפּלאַקיישאַנז אין אַוואַנסירטע ביאָינטעגראַטעד סיסטעמען (1, 2) און די פּאָטענציעל צו ויסשטימען מיט סטרעטטשאַבלע אָפּטאָילעקטראָניקס (3, 4) צו פּראָדוצירן סאַפיסטאַקייטיד ווייך ראָובאַטיקס און דיספּלייז. גראַפענע יגזיבאַץ העכסט דיזייראַבאַל פּראָפּערטיעס פון אַטאָמישע גרעב, הויך דורכזעיקייַט און הויך קאַנדאַקטיוואַטי, אָבער די ימפּלאַמענטיישאַן אין סטרעטשאַבלע אַפּלאַקיישאַנז איז ינכיבאַטיד דורך זיין טענדענץ צו פּלאַצן אין קליין סטריינז. אָוווערקאַמינג די מעטשאַניקאַל לימיטיישאַנז פון גראַפענע קען געבן נייַע פאַנגקשאַנאַליטי אין סטרעטשאַבאַל טראַנספּעראַנט דעוויסעס.
די יינציק פּראָפּערטיעס פון גראַפענע מאַכן עס אַ שטאַרק קאַנדידאַט פֿאַר דער ווייַטער דור פון טראַנספּעראַנט קאַנדאַקטיוו ילעקטראָודז (5, 6). קאַמפּערד מיט די מערסט קאַמאַנלי געניצט טראַנספּעראַנט אָנפירער, ינדיום צין אַקסייד [יטאָ; 100 אָומז / קוואַדראַט (סק) ביי 90% דורכזעיקייַט], מאָנאָלייַער גראַפענע דערוואַקסן דורך כעמישער פארע דעפּאַזישאַן (CVD) האט אַ ענלעך קאָמבינאַציע פון ​​​​בלאַט קעגנשטעל (125 אָומז / סק) און דורכזעיקייַט (97.4%) (5). אין אַדישאַן, גראַפענע פילמס האָבן ויסערגעוויינלעך בייגיקייַט קאַמפּערד מיט יטאָ (7). פֿאַר בייַשפּיל, אויף אַ פּלאַסטיק סאַבסטרייט, זייַן קאַנדאַקטאַנס קענען זיין ריטיינד אפילו פֿאַר אַ בענדינג ראַדיוס פון קערוואַטשער ווי קליין ווי 0.8 מם (8). צו פאַרבעסערן זיין עלעקטריקאַל פאָרשטעלונג ווי אַ טראַנספּעראַנט פלעקסאַבאַל אָנפירער, פרייַערדיק ווערק האָבן דעוועלאָפּעד גראַפענע כייבריד מאַטעריאַלס מיט איין-דימענשאַנאַל (1 ד) זילבער נאַנאָווירעס אָדער טשאַד נאַנאָטובעס (CNTs) (9-11). דערצו, גראַפענע איז געניצט ווי ילעקטראָודז פֿאַר געמישט דימענשאַנאַל העטעראָסטראַקטשעראַל סעמיקאַנדאַקטערז (אַזאַ ווי 2 ד פאַרנעם סי, 1 ד נאַנאָווירעס / נאַנאָטובעס און 0 ד קוואַנטום דאַץ) (12), פלעקסאַבאַל טראַנזיסטערז, זונ - סעלז און ליכט-ימיטינג דייאָודז (לעדס) (13) -23).
כאָטש גראַפענע האט געוויזן פּראַמאַסינג רעזולטאַטן פֿאַר פלעקסאַבאַל עלעקטראָניק, זייַן אַפּלאַקיישאַן אין סטרעטטשאַבלע עלעקטראָניק איז לימיטעד דורך זייַן מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס (17, 24, 25); גראַפענע האט אַ סטיפנאַס אין די פלאַך פון 340 N/m און אַ יונג מאָדולוס פון 0.5 טפּאַ (26). די שטאַרק טשאַד-טשאַד נעץ גיט קיין ענערגיע דיסיפּיישאַן מעקאַניזאַמז פֿאַר געווענדט שפּאַנונג און דעריבער גרינג קראַקס ביי ווייניקער ווי 5% שפּאַנונג. פֿאַר בייַשפּיל, CVD גראַפענע טראַנספערד אַנטו אַ פּאָלידימעטהילסילאָקסאַנע (PDMS) גומע סאַבסטרייט קענען בלויז האַלטן זייַן קאַנדאַקטיוואַטי ביי ווייניקער ווי 6% שפּאַנונג (8). טעאָרעטיש חשבונות ווייַזן אַז קראַמפּלינג און ינטערפּליי צווישן פאַרשידענע לייַערס זאָל שטארק פאַרמינערן די סטיפנאַס (26). דורך סטאַקינג גראַפענע אין קייפל לייַערס, עס איז געמאלדן אַז דעם צוויי- אָדער טרילייַער גראַפענע איז סטרעטטשאַבלע צו 30% שפּאַנונג, יגזיביטינג קעגנשטעל ענדערונגען 13 מאל קלענערער ווי אַז פון מאָנאָלייַער גראַפענע (27). אָבער, די סטרעטשאַביליטי איז נאָך באטייטיק ערגער צו די מאָדערן סטרעטטשאַבלע קאַנדאַקטערז (28, 29).
טראַנזיסטערז זענען וויכטיק אין סטרעטטשאַבלע אַפּלאַקיישאַנז ווייַל זיי געבן סאַפיסטאַקייטיד סענסער רידאַוט און סיגנאַל אַנאַליסיס (30, 31). טראַנזיסטערז אויף פּדמס מיט מולטי-לייַער גראַפענע ווי מקור / פליסן ילעקטראָודז און קאַנאַל מאַטעריאַל קענען האַלטן ילעקטריקאַל פונקציע אַרויף צו 5% שפּאַנונג (32), וואָס איז באטייטיק אונטער די מינימום פארלאנגט ווערט (~ 50%) פֿאַר וועראַבאַל געזונט מאָניטאָרינג סענסאָרס און עלעקטראָניש הויט ( 33, 34). לעצטנס, אַ גראַפענע קיריגאַמי צוגאַנג איז יקספּלאָרד, און די טראַנזיסטאָר גייטיד דורך אַ פליסיק עלעקטראָליטע קענען זיין אויסגעשטרעקט צו ווי פיל ווי 240% (35). אָבער, דעם אופֿן ריקווייערז סוספּענדעד גראַפענע, וואָס קאַמפּליקייץ די פאַבריקיישאַן פּראָצעס.
דאָ, מיר דערגרייכן העכסט סטרעטטשאַבלע גראַפענע דעוויסעס דורך ינטערקאַלייטינג גראַפענע סקראָללס (~ 1 צו 20 μם לאַנג, ~ 0.1 צו 1 μם ברייט, און ~ 10 צו 100 נם הויך) צווישן גראַפענע לייַערס. מיר כייפּאַטייזיז אַז די גראַפענע סקראָללס קען צושטעלן קאַנדאַקטיוו פּאַטס צו בריק קראַקס אין די גראַפענע שיץ, אַזוי האַלטן הויך קאַנדאַקטיוואַטי אונטער שפּאַנונג. די גראַפענע סקראָללס טאָן ניט דאַרפן נאָך סינטעז אָדער פּראָצעס; זיי זענען געוויינטלעך געשאפן בעשאַס די נאַס אַריבערפירן פּראָצעדור. דורך ניצן מולטילייַער ג / ג (גראַפין / גראַפענע) סקראָללס (מגגס) גראַפענע סטרעטשאַבלע ילעקטראָודז (מקור / פליסן און טויער) און סעמיקאַנדאַקטינג קנטס, מיר זענען ביכולת צו באַווייַזן העכסט טראַנספּעראַנט און העכסט סטרעטטשאַבלע אַלע-טשאַד טראַנזיסטערז, וואָס קענען זיין אויסגעשטרעקט צו 120 % שפּאַנונג (פּאַראַלעל צו דער ריכטונג פון אָפּצאָל אַריבערפירן) און ריטיין 60% פון זייער אָריגינעל קראַנט רעזולטאַט. דאָס איז די מערסט סטרעטטשאַבלע טראַנספּעראַנט טשאַד-באזירט טראַנזיסטאָר ביז איצט, און עס גיט גענוג קראַנט צו פירן אַן ינאָרגאַניק געפירט.
צו געבן טראַנספּעראַנט גראַפענע ילעקטראָודז אין גרויס געגנט, מיר אויסדערוויילט CVD-דערוואַקסן גראַפענע אויף קו שטער. די קו שטער איז סוספּענדעד אין דעם צענטער פון אַ קווד קוואַרץ רער צו לאָזן גראַפענע גראָוט אויף ביידע זייטן, פאָרמינג ג / קו / ג סטראַקטשערז. צו אַריבערפירן גראַפענע, מיר ערשטער ומדריי קאָוטאַד אַ דין פּלאַסט פון פּאָלי(מעטהיל מעטהאַקרילאַטע) (PMMA) צו באַשיצן איין זייַט פון די גראַפענע, וואָס מיר געהייסן שפּיץ-סייד גראַפענע (וויצע ווערסאַ פֿאַר די אנדערע זייַט פון די גראַפענע), און דערנאָך די גאנצע פילם (פּממאַ / שפּיץ גראַפענע / קו / דנאָ גראַפענע) איז סאָוקט אין (נה 4) 2 ס 2 אָ 8 לייזונג צו עטש אַוועק די קו שטער. די דנאָ-זייַט גראַפענע אָן די PMMA קאָוטינג וועט אַנאַוווידאַבלי האָבן קראַקס און חסרונות וואָס לאָזן אַ עטשאַנט צו דורכנעמען (36, 37). ווי ילאַסטרייטיד אין Fig. 1A, אונטער די ווירקונג פון ייבערפלאַך שפּאַנונג, די רעלעאַסעד גראַפענע דאָומיינז ראָולד אַרויף אין סקראָולז און דערנאָך אַטאַטשט צו די רוען שפּיץ-G / PMMA פילם. די שפּיץ-G/G סקראָללס קען זיין טראַנספערד אויף קיין סאַבסטרייט, אַזאַ ווי SiO2/Si, גלאז אָדער ווייך פּאָלימער. ריפּיטינג דעם אַריבערפירן פּראָצעס עטלעכע מאָל אויף דער זעלביקער סאַבסטרייט גיט MGG סטראַקטשערז.
(א) סכעמאַטיש געמעל פון די פאַבריקיישאַן פּראָצעדור פֿאַר MGGs ווי אַ סטרעטטשאַבלע ילעקטראָוד. בעשאַס די אַריבערפירן פון גראַפענע, גראַפענע פון ​​די צוריק אויף קו שטער איז צעבראכן ביי באַונדריז און חסרונות, ראָולד אַרויף אין אַרביטראַריש שאַפּעס, און טייטלי אַטאַטשט צו די אויבערשטער פילמס, פאָרמינג נאַנאָסקראָללס. דער פערט קאַרטון דיפּיקס די סטאַקט MGG סטרוקטור. (ב און C) הויך-האַכלאָטע TEM קעראַקטעריסטיקס פון אַ מאָנאָלייַער MGG, פאָוקיסינג אויף די מאָנאָלייַער גראַפענע (ב) און די מעגילע (C) געגנט, ריספּעקטיוולי. די ינסעט פון (ב) איז אַ נידעריק-מאַגנאַפאַקיישאַן בילד וואָס ווייַזן די קוילעלדיק מאָרפאָלאָגי פון מאָנאָלייַער MGGs אויף די TEM גריד. ינסעץ פון (C) זענען די ינטענסיטי פּראָופיילז גענומען צוזאמען די רעקטאַנגגיאַלער באָקסעס אנגעוויזן אין די בילד, ווו די דיסטאַנסאַז צווישן די אַטאָמישע פּליינז זענען 0.34 און 0.41 נם. (ד) קאַרבאָן ק-ברעג EEL ספּעקטרום מיט די כאַראַקטעריסטיש גראַפיטיק π * און σ * פּיקס לייבאַלד. (E) סעקשאַנאַל AFM בילד פון מאָנאָלייַער ג / ג סקראָללס מיט אַ הייך פּראָפיל צוזאמען די געל דאַטיד שורה. (F צו איך) אָפּטיש מיקראָסקאָפּי און AFM בילדער פון טרילייַער ג אָן (F און ה) און מיט סקראָולז (ג און איך) אויף 300 נם-דיק סיאָ2 / סי סאַבסטרייץ, ריספּעקטיוולי. רעפּריזענאַטיוו סקראָללס און רינגקאַלז זענען לייבאַלד צו הויכפּונקט זייער דיפעראַנסיז.
צו באַשטעטיקן אַז די סקראָללס זענען ראָולד גראַפענע אין נאַטור, מיר דורכגעקאָכט הויך-האַכלאָטע טראַנסמיסיע עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (TEM) און עלעקטראָן ענערגיע אָנווער (EEL) ספּעקטראָסקאָפּי שטודיום אויף די מאָנאָלייַער שפּיץ-G / G מעגילע סטראַקטשערז. פיגור 1B ווייזט די כעקסאַגאַנאַל סטרוקטור פון אַ מאָנאָלייַער גראַפענע, און די ינסעט איז אַ קוילעלדיק מאָרפאָלאָגי פון די פילם באדעקט אויף אַ איין טשאַד לאָך פון די TEM גריד. די מאָנאָלייַער גראַפענע ספּאַנס רובֿ פון די גריד, און עטלעכע גראַפענע פלאַקעס אין דעם בייַזייַן פון קייפל סטאַקס פון כעקסאַגאַנאַל רינגס דערשייַנען (Fig. 1 ב). דורך זומינג אין אַ יחיד מעגילע (Fig. 1C), מיר באמערקט אַ גרויס סומע פון ​​גראַפענע לאַטאַס פרינדזשז, מיט די לאַטאַס ספּייסינג אין די קייט פון 0.34 צו 0.41 נם. די מעזשערמאַנץ פֿאָרשלאָגן אַז די פלאַקעס זענען ראַנדאַמלי ראָולד אַרויף און זענען נישט גאנץ גראַפייט, וואָס האט אַ לאַטאַס ספּייסינג פון 0.34 נם אין "ABAB" שיכטע סטאַקינג. פיגור 1 ד ווייזט די טשאַד ק-ברעג EEL ספּעקטרום, ווו די שפּיץ ביי 285 eV ערידזשאַנייץ פון די π * אָרבאַטאַל און די אנדערע אַרום 290 eV איז רעכט צו דער יבערגאַנג פון די σ * אָרבאַטאַל. עס קענען זיין געזען אַז ספּ2 באַנדינג דאַמאַנייץ אין דעם סטרוקטור, וועראַפייינג אַז די סקראָללס זענען העכסט גראַפיק.
אָפּטיש מיקראָסקאָפּי און אַטאָמישע קראַפט מיקראָסקאָפּי (אַפם) בילדער צושטעלן ינסייט אין די פאַרשפּרייטונג פון גראַפענע נאַנאָסקראָללס אין די MGGs (Fig. 1, E צו G, און Fig. S1 און S2). די סקראָללס זענען ראַנדאַמלי פונאנדערגעטיילט איבער די ייבערפלאַך, און זייער געדיכטקייַט אין די פלאַך ינקריסיז פּראַפּאָרשאַנאַל צו די נומער פון סטאַקט לייַערס. פילע סקראָללס זענען טאַנגגאַלד אין נאַץ און ויסשטעלונג ניט-וניפאָרמאַל כייץ אין די קייט פון 10 צו 100 נם. זיי זענען 1 צו 20 μם לאַנג און 0.1 צו 1 μם ברייט, דיפּענדינג אויף די סיזעס פון זייער ערשט גראַפענע פלאַקעס. ווי געוויזן אין Fig.
צו מעסטן די עלעקטריקאַל פּראָפּערטיעס, מיר מוסטערד גראַפענע פילמס מיט אָדער אָן מעגילע סטראַקטשערז און שיכטע סטאַקינג אין 300-μm-ברייט און 2000-μm-לאַנג סטריפּס ניצן פאָטאָליטאָגראַפי. צוויי-זאָנד קעגנשטעל ווי אַ פונקציע פון ​​​​שפּאַנונג זענען געמאסטן אונטער אַמביאַנט טנאָים. די בייַזייַן פון סקראָללס רידוסט די רעסיסטיוויטי פֿאַר מאָנאָלייַער גראַפענע מיט 80% מיט בלויז אַ 2.2% פאַרקלענערן אין די טראַנסמיטטאַנס (Fig. S4). דאָס קאַנפערמז אַז נאַנאָסקראָללס, וואָס האָבן אַ הויך קראַנט געדיכטקייַט אַרויף צו 5 × 107 א / קמ2 (38, 39), מאַכן אַ זייער positive עלעקטריקאַל צושטייַער צו די MGGs. צווישן אַלע די מאָנאָ-, ביי- און טרילייַער קלאָר גראַפענע און MGGs, די טרילייַער MGG האט די בעסטער קאַנדאַקטאַנס מיט אַ דורכזעיקייַט פון כּמעט 90%. צו פאַרגלייַכן מיט אנדערע קוואלן פון גראַפענע רעפּאָרטעד אין דער ליטעראַטור, מיר אויך געמאסטן פיר-זאָנד בויגן קעגנשטעל (Fig. S5) און ליסטעד זיי ווי אַ פֿונקציע פון ​​טראַנסמיטטאַנסע ביי 550 נם (Fig. S6) אין Fig. 2A. MGG ווייזן פאַרגלייַכלעך אָדער העכער קאַנדאַקטיוואַטי און דורכזעיקייַט ווי אַרטאַפישאַלי סטאַקט מולטילייַער קלאָר גראַפענע און רידוסט גראַפענע אַקסייד (רגאָ) (6, 8, 18). באַמערקונג אַז די בויגן קעגנשטעל פון אַרטאַפישאַלי סטאַקט מאַלטי-לייַער קלאָר גראַפענע פון ​​ליטעראַטור זענען אַ ביסל העכער ווי די פון אונדזער MGG, מיסטאָמע ווייַל פון זייער אַנאָפּטימיזעד וווּקס טנאָים און אַריבערפירן אופֿן.
(א) פיר-זאָנד בויגן קעגנשטעל קעגן טראַנסמיטטאַנס ביי 550 נם פֿאַר עטלעכע טייפּס פון גראַפענע, ווו שוואַרץ סקווערז באַצייכענען מאָנאָ-, ביי-, און טרילייַער MGGs; רויט קרייזן און בלוי טרייאַנגגאַלז שטימען מיט מאַלטילייַער קלאָר גראַפענע דערוואַקסן אויף קו און ני פון די שטודיום פון לי עט על. (6) און קים עט על. (8), ריספּעקטיוולי, און דערנאָך טראַנספערד אויף סיאָ2 / סי אָדער קוואַרץ; און גרין טריאַנגלעס זענען וואַלועס פֿאַר RGO אין פאַרשידענע רידוסינג דיגריז פון די לערנען פון Bonaccorso עט על. ( 18 ). (ב און C) נאָרמאַלייזד קעגנשטעל ענדערונג פון מאָנאָ-, ביי- און טרילייַער מגגס און ג ווי אַ פֿונקציע פון ​​פּערפּענדיקולאַר (ב) און פּאַראַלעל (C) שפּאַנונג צו דער ריכטונג פון קראַנט לויפן. (ד) נאָרמאַלייזד קעגנשטעל ענדערונג פון ביילייַער ג (רויט) און MGG (שוואַרץ) אונטער סייקליק שפּאַנונג לאָודינג אַרויף צו 50% פּערפּענדיקולאַר שפּאַנונג. (E) נאָרמאַלייזד קעגנשטעל טוישן פון טרילייַער ג (רויט) און MGG (שוואַרץ) אונטער סייקליק שפּאַנונג לאָודינג אַרויף צו 90% פּאַראַלעל שפּאַנונג. (F) נאָרמאַלייזד קאַפּאַסאַטאַנס ענדערונג פון מאָנאָ-, ביי- און טרילייַער ג און ביי- און טרילייַער מגגס ווי אַ שפּאַנונג פאַנגקשאַנז. די ינסעט איז די קאַפּאַסאַטער סטרוקטור, ווו די פּאָלימער סאַבסטרייט איז SEBS און די פּאָלימער דיעלעקטריק שיכטע איז די 2-μm-דיק סעבס.
צו אָפּשאַצן די שפּאַנונג-אָפענגיק פאָרשטעלונג פון די MGG, מיר טראַנספערד גראַפענע אַנטו טערמאַפּלאַסטיק עלאַסטאַמער סטירענע-עטהילענע-בוטאַדיענע-סטירענע (SEBS) סאַבסטרייץ (~ 2 סענטימעטער ברייט און ~ 5 סענטימעטער לאַנג), און די קאַנדאַקטיוואַטי איז געמאסטן ווי די סאַבסטרייט איז געווען אויסגעשטרעקט. (זען מאַטעריאַלס און מעטהאָדס) ביידע פּערפּענדיקולאַר און פּאַראַלעל צו די ריכטונג פון קראַנט לויפן (פיגורע קסנומקס, ב און C). די שפּאַנונג-אָפענגיק עלעקטריקאַל נאַטור ימפּרוווד מיט די ינקאָרפּעריישאַן פון נאַנאָסקראָללס און ינקריסינג נומער פון גראַפענע לייַערס. פֿאַר בייַשפּיל, ווען שפּאַנונג איז פּערפּענדיקולאַר צו קראַנט לויפן, פֿאַר מאָנאָלייַער גראַפענע, די אַדישאַן פון סקראָולז געוואקסן די שפּאַנונג ביי עלעקטריקאַל ברייקידזש פון 5 צו 70%. די שפּאַנונג טאָלעראַנץ פון די טרילייַער גראַפענע איז אויך באטייטיק ימפּרוווד קאַמפּערד מיט די מאָנאָלייַער גראַפענע. מיט נאַנאָסקראָללס, ביי 100% פּערפּענדיקולאַר שפּאַנונג, די קעגנשטעל פון די טרילייַער MGG סטרוקטור בלויז געוואקסן מיט 50%, אין פאַרגלייַך צו 300% פֿאַר טרילייַער גראַפענע אָן סקראָולז. קעגנשטעל ענדערונג אונטער סייקליק שפּאַנונג לאָודינג איז ינוועסטאַגייטאַד. פֿאַר פאַרגלייַך (Fig. 2D), די קעגנשטעל פון אַ קלאָר ביילייַער גראַפענע פילם געוואקסן וועגן 7.5 מאל נאָך ~ 700 סייקאַלז ביי 50% פּערפּענדיקולאַר שפּאַנונג און האלטן ינקריסינג מיט שפּאַנונג אין יעדער ציקל. אויף די אנדערע האַנט, די קעגנשטעל פון אַ בילייַער MGG בלויז געוואקסן וועגן 2.5 מאל נאָך ~ 700 סייקאַלז. אַפּלייינג אַרויף צו 90% שפּאַנונג צוזאמען די פּאַראַלעל ריכטונג, די קעגנשטעל פון טרילייַער גראַפענע געוואקסן ~ 100 מאל נאָך 1000 סייקאַלז, כוועראַז עס איז בלויז ~ 8 מאל אין אַ טרילייַער MGG (Fig. 2E). סייקלינג רעזולטאַטן זענען געוויזן אין Fig. S7. די לעפיערעך פאַסטער פאַרגרעסערן אין קעגנשטעל צוזאמען די פּאַראַלעל שפּאַנונג ריכטונג איז ווייַל די אָריענטירונג פון קראַקס איז פּערפּענדיקולאַר צו דער ריכטונג פון קראַנט לויפן. די דיווייישאַן פון קעגנשטעל בעשאַס לאָודינג און אַנלאָודינג שפּאַנונג איז רעכט צו דער וויסקאָעלאַסטיק אָפּזוך פון SEBS עלאַסטאָמער סאַבסטרייט. די מער סטאַביל קעגנשטעל פון די MGG סטריפּס בעשאַס סייקלינג איז רעכט צו דעם בייַזייַן פון גרויס סקראָולז וואָס קענען בריק די קראַקט פּאַרץ פון די גראַפענע (ווי אָבסערווירט דורך AFM), העלפּינג צו האַלטן אַ פּערקאַלייטינג וועג. דער דערשיינונג פון מיינטיינינג קאַנדאַקטיוואַטי דורך אַ פּערקאָלאַטינג פּאַטוויי איז געווען רעפּאָרטעד פריער פֿאַר קראַקט מעטאַל אָדער סעמיקאַנדאַקטער פילמס אויף עלאַסטאַמער סאַבסטרייץ (40, 41).
צו אָפּשאַצן די גראַפענע-באזירט פילמס ווי טויער ילעקטראָודז אין סטרעטשאַבלע דעוויסעס, מיר באדעקט די גראַפענע שיכטע מיט אַ SEBS דיעלעקטריק שיכטע (2 μm דיק) און מאָניטאָרעד די דיעלעקטריק קאַפּאַסאַטאַנס ענדערונג ווי אַ פונקציע פון ​​​​שפּאַנונג (זען Fig. 2F און די סאַפּלאַמענערי מאַטעריאַלס פֿאַר פרטים). מיר באמערקט אַז די קאַפּאַסאַטאַנסיז מיט קלאָר מאָנאָלייַער און ביילייַער גראַפענע ילעקטראָודז געשווינד דיקריסט ווייַל פון די אָנווער פון קאַנדאַקטיוואַטי אין די פלאַך פון גראַפענע. אין קאַנטראַסט, קאַפּאַסאַטאַנסיז גייטיד דורך MGGs ווי געזונט ווי קלאָר טרילייַער גראַפענע געוויזן אַ פאַרגרעסערן פון קאַפּאַסאַטאַנס מיט שפּאַנונג, וואָס איז געריכט ווייַל פון רעדוקציע אין דיעלעקטריק גרעב מיט שפּאַנונג. די דערוואַרט פאַרגרעסערן אין קאַפּאַסאַטאַנס מאַטשט זייער געזונט מיט די MGG סטרוקטור (Fig. S8). דאָס ינדיקייץ אַז MGG איז פּאַסיק ווי אַ טויער ילעקטראָוד פֿאַר סטרעטטשאַבלע טראַנזיסטערז.
צו ווייַטער ויספאָרשן די ראָלע פון ​​​​די 1 ד גראַפענע מעגילע אויף די שפּאַנונג טאָלעראַנץ פון עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי און בעסער קאָנטראָלירן די צעשיידונג צווישן גראַפענע לייַערס, מיר געוויינט שפּריץ-קאָוטאַד CNTs צו פאַרבייַטן די גראַפענע סקראָולז (זען סאַפּלאַמענערי מאַטעריאַלס). צו נאָכמאַכן MGG סטראַקטשערז, מיר דאַפּאַזיטיד דריי דענסאַטיז פון CNTs (דאָס איז, CNT1
(א צו C) AFM בילדער פון דריי פאַרשידענע דענסאַטיז פון CNTs (CNT1
צו ווייַטער פֿאַרשטיין זייער פיייקייט ווי ילעקטראָודז פֿאַר סטרעטטשאַבלע עלעקטראָניק, מיר סיסטאַמאַטיקלי ינוועסטאַגייטאַד די מאָרפאָלאָגיעס פון MGG און G-CNT-G אונטער שפּאַנונג. אָפּטיש מיקראָסקאָפּי און סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּי (SEM) זענען נישט עפעקטיוו קעראַקטעריסטיקס מעטהאָדס ווייַל ביידע פעלן קאָליר קאַנטראַסט און SEM איז אונטערטעניק צו בילד אַרטאַפאַקץ בעשאַס עלעקטראָן סקאַנינג ווען גראַפענע איז אויף פּאָלימער סאַבסטרייץ (פיגס. S9 און S10). צו אָבסערווירן אין סיטו די גראַפענע ייבערפלאַך אונטער שפּאַנונג, מיר געזאמלט AFM מעזשערמאַנץ אויף טרילייַער MGGs און קלאָר גראַפענע נאָך טראַנספערינג אויף זייער דין (~ 0.1 מם דיק) און גומע סעבס סאַבסטרייץ. ווייַל פון די ינטרינסיק חסרונות אין קווד גראַפענע און עקסטרינסיק שעדיקן בעשאַס די אַריבערפירן פּראָצעס, קראַקס זענען ינעוואַטאַבלי דזשענערייטאַד אויף די סטריינד גראַפענע, און מיט ינקריסינג שפּאַנונג, די קראַקס געווארן דענסער (פיגורע 4, א צו ד). דעפּענדינג אויף די סטאַקינג סטרוקטור פון די טשאַד-באזירט ילעקטראָודז, די קראַקס ויסשטעלונג פאַרשידענע מאָרפאָלאָגיעס (Fig. S11) (27). פּלאַצן געגנט געדיכטקייַט (דיפיינד ווי פּלאַצן געגנט / אַנאַלייזד געגנט) פון מולטילייַער גראַפענע איז ווייניקער ווי אַז פון מאָנאָלייַער גראַפענע נאָך שפּאַנונג, וואָס איז קאָנסיסטענט מיט די פאַרגרעסערן אין עלעקטריקאַל קאַנדאַקטיוואַטי פֿאַר MGGs. אויף די אנדערע האַנט, סקראָולז זענען אָפט באמערקט צו בריק די קראַקס, פּראַוויידינג נאָך קאַנדאַקטיוו פּאַטווייז אין די סטריינד פילם. פֿאַר בייַשפּיל, ווי לייבאַלד אין די בילד פון Fig. סימילאַרלי, CNTs אויך ברידזשד די קראַקס אין גראַפענע (Fig. S11). די פּלאַצן געגנט געדיכטקייַט, מעגילע געגנט געדיכטקייַט, און ראַפנאַס פון די פילמס זענען סאַמערייזד אין Fig. 4K.
(א צו ה) אין סיטו AFM בילדער פון טרילייַער ג / ג סקראָללס (א צו ד) און טרילייַער ג סטראַקטשערז (E צו ה) אויף אַ זייער דין סעבס (~ 0.1 מם דיק) עלאַסטאַמער ביי 0, 20, 60 און 100 % שפּאַנונג. רעפּריזענאַטיוו קראַקס און סקראָולז זענען שפּיציק מיט אַראָוז. אַלע די AFM בילדער זענען אין אַ שטח פון 15 μm × 15 μm, ניצן די זעלבע קאָליר וואָג באַר ווי מיטן נאָמען. (איך) סימיאַליישאַן דזשיאַמאַטרי פון מוסטערד מאָנאָלייַער גראַפענע ילעקטראָודז אויף די SEBS סאַבסטרייט. (J) סימיאַליישאַן קאַנטור מאַפּע פון ​​די מאַקסימום הויפּט לאָגאַריטהמיק שפּאַנונג אין די מאָנאָלייַער גראַפענע און די SEBS סאַבסטרייט ביי 20% פונדרויסנדיק שפּאַנונג. (ק) פאַרגלייַך פון פּלאַצן געגנט געדיכטקייַט (רויט זייַל), מעגילע געגנט געדיכטקייַט (געל זייַל), און ייבערפלאַך ראַפנאַס (בלוי זייַל) פֿאַר פאַרשידענע גראַפענע סטראַקטשערז.
ווען די MGG פילמס זענען אויסגעשטרעקט, עס איז אַ וויכטיק נאָך מעקאַניזאַם אַז די סקראָללס קענען בריק קראַקט מקומות פון גראַפענע, און האַלטן אַ פּערקאַלייטינג נעץ. די גראַפענע סקראָללס זענען פּראַמאַסינג ווייַל זיי קענען זיין טענס פון מיקראָמעטערס אין לענג און דעריבער קענען צו בריק קראַקס וואָס זענען טיפּיקלי אַרויף צו מיקראָמעטער וואָג. דערצו, ווייַל די סקראָללס צונויפשטעלנ זיך פון מולטילייַערס פון גראַפענע, זיי זענען געריכט צו האָבן נידעריק קעגנשטעל. אין פאַרגלייַך, לעפיערעך געדיכט (נידעריקער טראַנסמיטטאַנס) CNT נעטוואָרקס זענען פארלאנגט צו צושטעלן פאַרגלייַכלעך קאַנדאַקטיוו ברידזשינג פיייקייט, ווייַל CNTs זענען קלענערער (טיפּיקלי אַ ביסל מיקראָמעטערס אין לענג) און ווייניקער קאַנדאַקטיוו ווי סקראָולז. אויף די אנדערע האַנט, ווי געוויזן אין Fig. S12, כאָטש די גראַפענע קראַקס בעשאַס סטרעטשינג צו אַקאַמאַדייט שפּאַנונג, די סקראָולז טאָן ניט פּלאַצן, וואָס ינדיקייץ אַז די יענער קען זיין סליידינג אויף די אַנדערלייינג גראַפענע. די סיבה אַז זיי טאָן ניט פּלאַצן איז מסתּמא רעכט צו דער ראָולד-אַרויף סטרוקטור, קאַמפּאָוזד פון פילע לייַערס פון גראַפענע (~1 צו 2 0 μם לאַנג, ~0.1 צו 1 μם ברייט, און ~10 צו 100 נם הויך), וואָס האט אַ העכער עפעקטיוו מאָדולע ווי די איין-שיכטע גראַפענע. ווי געמאלדן דורך גרין און הערסאַם (42), מעטאַלליק קנט נעטוואָרקס (רער דיאַמעטער פון 1.0 נם) קענען דערגרייכן נידעריק בויגן קעגנשטעל <100 אָומז / סק טראָץ די גרויס קנופּ קעגנשטעל צווישן קנטס. קאַנסידערינג אַז אונדזער גראַפענע סקראָללס האָבן אַ ברייט פון 0.1 צו 1 μם און אַז די G / G סקראָללס האָבן פיל גרעסערע קאָנטאַקט געביטן ווי CNTs, די קאָנטאַקט קעגנשטעל און קאָנטאַקט שטח צווישן גראַפענע און גראַפענע סקראָללס זאָל נישט זיין לימאַטינג סיבות צו האַלטן הויך קאַנדאַקטיוואַטי.
די גראַפענע האט אַ פיל העכער מאָדולוס ווי די SEBS סאַבסטרייט. כאָטש די עפעקטיוו גרעב פון די גראַפענע ילעקטראָוד איז פיל נידעריקער ווי די פון די סאַבסטרייט, די סטיפנאַס פון די גראַפענע מאל זייַן גרעב איז פאַרגלייַכלעך צו די פון די סאַבסטרייט (43, 44), ריזאַלטינג אין אַ מעסיק שטרענג-אינזל ווירקונג. מיר סימיאַלייטיד די דיפאָרמיישאַן פון אַ 1-נם-דיק גראַפענע אויף אַ SEBS סאַבסטרייט (זען סאַפּלאַמענערי מאַטעריאַלס פֿאַר דעטאַילס). לויט די סימיאַליישאַן רעזולטאטן, ווען 20% שפּאַנונג איז געווענדט צו די SEBS סאַבסטרייט ויסווייניק, די דורכשניטלעך שפּאַנונג אין די גראַפענע איז ~ 6.6% (Fig. 4J און Fig. S13D), וואָס איז קאָנסיסטענט מיט יקספּערמענאַל אַבזערוויישאַנז (זען Fig. S13) . מיר קאַמפּערד די שפּאַנונג אין די מוסטערד גראַפענע און סאַבסטרייט מקומות מיט אָפּטיש מיקראָסקאָפּי און געפֿונען אַז די שפּאַנונג אין די סאַבסטרייט געגנט איז לפּחות צוויי מאָל די שפּאַנונג אין די גראַפענע געגנט. דאָס ינדיקייץ אַז די אָנשטרענגונג געווענדט אויף גראַפענע ילעקטראָוד פּאַטערנז קען זיין באטייטיק קאַנפיינד, פאָרמינג גראַפענע שייגעץ אינזלען אויף שפּיץ פון סעבס (26, 43, 44).
דעריבער, די פיייקייט פון MGG ילעקטראָודז צו האַלטן הויך קאַנדאַקטיוואַטי אונטער הויך אָנשטרענגונג איז מסתּמא ענייבאַלד דורך צוויי הויפּט מעקאַניזאַמז: (i) די סקראָולז קענען בריק דיסקאַנעקטיד מקומות צו האַלטן אַ קאַנדאַקטיוו פּערקאַליישאַן פּאַטוויי, און (ii) די מולטי-לייַער גראַפענע שיץ / עלאַסטאַמער קען רוק איבער יעדער אנדערע, ריזאַלטינג אין רידוסט שפּאַנונג אויף גראַפענע ילעקטראָודז. פֿאַר קייפל לייַערס פון טראַנספערד גראַפענע אויף עלאַסטאַמער, די לייַערס זענען נישט שטארק אַטאַטשט מיט יעדער אנדערע, וואָס קען רוק אין ענטפער צו שפּאַנונג (27). די סקראָללס אויך געוואקסן די ראַפנאַס פון די גראַפענע לייַערס, וואָס קען העלפֿן צו פאַרגרעסערן די צעשיידונג צווישן גראַפענע לייַערס און דעריבער געבן די סליידינג פון די גראַפענע לייַערס.
אַלע-טשאַד דעוויסעס זענען ינטוזיאַסטיקלי פּערסוד ווייַל פון נידעריק פּרייַז און הויך טרופּוט. אין אונדזער פאַל, אַלע-טשאַד טראַנזיסטערז זענען פאַבריקייטיד ניצן אַ דנאָ גראַפענע טויער, אַ שפּיץ גראַפענע מקור / פליסן קאָנטאַקט, אַ סאָרטעד קנט סעמיקאַנדאַקטער, און סעבס ווי אַ דיעלעקטריק (פיגורע 5 אַ). ווי געוויזן אין פייג. 5 ב, אַ אַלע-טשאַד מיטל מיט קנטס ווי די מקור / פליסן און טויער (דנאָ מיטל) איז מער אָופּייק ווי די מיטל מיט גראַפענע ילעקטראָודז (שפּיץ מיטל). דאָס איז ווייַל CNT נעטוואָרקס דאַרפן גרעסערע טהיקנעססעס און, דעריבער, נידעריקער אָפּטיש טראַנסמיטטאַנסיז צו דערגרייכן בלאַט קעגנשטעל ענלעך צו גראַפענע (Fig. S4). פיגור 5 (C און D) ווייזט רעפּריזענאַטיוו אַריבערפירן און רעזולטאַט קורוועס איידער אָנשטרענגונג פֿאַר אַ טראַנזיסטאָר געמאכט מיט בילייַער MGG ילעקטראָודז. די קאַנאַל ברייט און לענג פון די אַנסטריינד טראַנזיסטאָר זענען ריספּעקטיוולי 800 און 100 μם. די געמאסטן אויף / אַוועק פאַרהעלטעניש איז גרעסער ווי 103 מיט אויף און אַוועק קעראַנץ אין די לעוועלס פון 10-5 און 10-8 א ריספּעקטיוולי. די רעזולטאַט ויסבייג יגזיבאַץ ידעאַל לינעאַר און סאַטוראַטיאָן רעזשים מיט קלאָר טויער-וואָולטידזש אָפענגיקייַט, וואָס ינדיקייץ ידעאַל קאָנטאַקט צווישן CNTs און גראַפענע ילעקטראָודז (45). דער קאָנטאַקט קעגנשטעל מיט גראַפענע ילעקטראָודז איז באמערקט צו זיין נידעריקער ווי אַז מיט יוואַפּערייטיד אָו פילם (זען פייג. ס14). די זעטיקונג מאָביליטי פון די סטרעטטשאַבלע טראַנזיסטאָר איז וועגן 5.6 סענטימעטער 2 / ווס, ענלעך צו די פון די זעלבע פּאָלימער-סאָרטיד CNT טראַנזיסטערז אויף שטרענג סי סאַבסטרייץ מיט 300 נם סיאָ 2 ווי אַ דיעלעקטריק שיכטע. ווייַטער פֿאַרבעסערונג אין מאָביליטי איז מעגלעך מיט אָפּטימיזעד רער געדיכטקייַט און אנדערע טייפּס פון טובז (46).
(א) סכעמע פון ​​​​גראַפין-באזירט סטרעטטשאַבלע טראַנזיסטאָר. SWNTs, איין-וואָלד טשאַד נאַנאָטובעס. (ב) פאָטאָ פון די סטרעטטשאַבלע טראַנזיסטערז געמאכט פון גראַפענע ילעקטראָודז (שפּיץ) און CNT ילעקטראָודז (דנאָ). דער חילוק אין דורכזעיקייַט איז קלאר באמערקט. (C און D) אַריבערפירן און רעזולטאַט קורוועס פון די גראַפענע-באזירט טראַנזיסטאָר אויף SEBS איידער שפּאַנונג. (E און F) אַריבערפירן קורוועס, אויף און אַוועק קראַנט, אויף / אַוועק פאַרהעלטעניש, און מאָביליטי פון די גראַפענע-באזירט טראַנזיסטאָר ביי פאַרשידענע סטריינז.
ווען די טראַנספּעראַנט, אַלע-טשאַד מיטל איז געווען אויסגעשטרעקט אין דער ריכטונג פּאַראַלעל צו די אָפּצאָל אַריבערפירן ריכטונג, מינימאַל דערנידעריקונג איז באמערקט אַרויף צו 120% שפּאַנונג. בעשאַס סטרעטשינג, די מאָביליטי קאַנטיניואַסלי דיקריסט פון 5.6 קמ2 / ווס ביי 0% שפּאַנונג צו 2.5 סענטימעטער 2 / ווס ביי 120% שפּאַנונג (Fig. 5F). מיר אויך קאַמפּערד די טראַנזיסטאָר פאָרשטעלונג פֿאַר פאַרשידענע קאַנאַל לענגז (זען טיש ס 1). נאָוטאַבלי, ביי אַ שפּאַנונג ווי גרויס ווי 105%, אַלע די טראַנזיסטערז נאָך יגזיבאַטאַד אַ הויך אויף / אַוועק פאַרהעלטעניש (> 103) און מאָביליטי (> 3 סענטימעטער 2 / ווס). אין אַדישאַן, מיר סאַמערייזד אַלע די לעצטע אַרבעט אויף אַלע-טשאַד טראַנזיסטערז (זען טיש ס 2) (47-52). דורך אָפּטימיזינג מיטל פאַבריקיישאַן אויף עלאַסטאָמערז און ניצן MGGs ווי קאָנטאַקטן, אונדזער אַלע-טשאַד טראַנזיסטערז ווייַזן גוט פאָרשטעלונג אין טערמינען פון מאָביליטי און היסטערעסיס ווי געזונט ווי זייער סטרעטטשאַבלע.
ווי אַ אַפּלאַקיישאַן פון די גאָר טראַנספּעראַנט און סטרעטטשאַבלע טראַנזיסטאָר, מיר געוויינט עס צו קאָנטראָלירן אַ געפירט סוויטשינג (Fig. 6A). ווי געוויזן אין פייג. 6 ב, די גרין געפירט קענען זיין געזען קלאר דורך די סטרעטטשאַבלע אַלע-טשאַד מיטל געשטעלט גלייַך אויבן. בשעת סטרעטשינג צו ~ 100% (Fig. 6, C און D), די געפירט ליכט ינטענסיטי טוט נישט טוישן, וואָס איז קאָנסיסטענט מיט די טראַנסיסטאָר פאָרשטעלונג דיסקרייבד אויבן (זען פֿילם ס 1). דאָס איז דער ערשטער באַריכט פון סטרעטשאַבלע קאָנטראָל וניץ געמאכט מיט גראַפענע ילעקטראָודז, דעמאַנסטרייטינג אַ נייַע מעגלעכקייט פֿאַר גראַפענע סטרעטשאַבלע עלעקטראָניק.
(א) קרייַז פון אַ טראַנזיסטאָר צו פאָר געפירט. גנד, ערד. (ב) פאָטאָ פון די סטרעטטשאַבלע און טראַנספּעראַנט אַלע-טשאַד טראַנזיסטאָר מיט 0% שפּאַנונג מאָונטעד אויבן אַ גרין געפירט. (C) די אַלע-טשאַד טראַנספּעראַנט און סטרעטטשאַבלע טראַנזיסטאָר געניצט צו באַשטימען די געפירט איז מאָונטעד אויבן די געפירט ביי 0% (לינקס) און ~ 100% שפּאַנונג (רעכט). ווייַס אַראָוז פונט ווי די געל מאַרקערס אויף די מיטל צו ווייַזן די דיסטאַנסע ענדערונג איז אויסגעשטרעקט. (ד) זייַט מיינונג פון די אויסגעשטרעקט טראַנזיסטאָר, מיט די געפירט פּושט אין די עלאַסטאַמער.
אין מסקנא, מיר האָבן דעוועלאָפּעד אַ טראַנספּעראַנט קאַנדאַקטיוו גראַפענע סטרוקטור וואָס האלט הויך קאַנדאַקטיוואַטי אונטער גרויס סטריינז ווי סטרעטטשאַבלע ילעקטראָודז, ענייבאַלד דורך גראַפענע נאַנאָסקראָללס צווישן סטאַקט גראַפענע לייַערס. די ביי- און טרילייַער MGG ילעקטראָוד סטראַקטשערז אויף אַן עלאַסטאָמער קענען האַלטן 21 און 65% ריספּעקטיוולי פון זייער 0% שפּאַנונג קאַנדאַקטיוואַטי ביי אַ שפּאַנונג ווי הויך ווי 100%, קאַמפּערד מיט גאַנץ קאַנדאַקטיוואַטי אָנווער ביי 5% שפּאַנונג פֿאַר טיפּיש מאָנאָלייַער גראַפענע ילעקטראָודז. . די נאָך קאַנדאַקטיוו פּאַטס פון גראַפענע סקראָללס ווי געזונט ווי די שוואַך ינטעראַקשאַן צווישן די טראַנספערד לייַערס ביישטייערן צו די העכער קאַנדאַקטיוואַטי פעסטקייַט אונטער שפּאַנונג. מיר האָבן אויך געווענדט דעם גראַפענע סטרוקטור צו פּראָדוצירן אַלע-טשאַד סטרעטטשאַבלע טראַנזיסטערז. ביז איצט, דאָס איז די מערסט סטרעטטשאַבלע גראַפענע-באזירט טראַנזיסטאָר מיט דער בעסטער דורכזעיקייַט אָן בוקינג. כאָטש די איצטיקע לערנען איז דורכגעקאָכט צו געבן גראַפענע פֿאַר סטרעטשאַבאַל עלעקטראָניק, מיר גלויבן אַז דעם צוגאַנג קענען זיין עקסטענדעד צו אנדערע 2 ד מאַטעריאַלס צו געבן סטרעטשאַבאַל 2 ד עלעקטראָניק.
גרויס-שטח קווד גראַפענע איז דערוואַקסן אויף סוספּענדעד קו פאָילס (99.999%; אַלפאַ אַעסאַר) אונטער אַ קעסיידערדיק דרוק פון 0.5 מטאָרר מיט 50-SCCM (נאָרמאַל קוביק סענטימעטער פּער מינוט) CH4 און 20-SCCM H2 ווי פּריקערסערז ביי 1000 ° C. ביידע זייטן פון די קו שטער זענען באדעקט מיט מאָנאָלייַער גראַפענע. א דין פּלאַסט פון PMMA (2000 רפּם; A4, Microchem) איז ומדריי קאָוטאַד אויף איין זייַט פון די קו שטער, פאָרמינג אַ PMMA / G / Cu שטער / G סטרוקטור. דערנאָך, דער גאנצער פילם איז סאָוקט אין 0.1 ם אַמאָוניאַם פּערסאַלפייט [(נה4)2ס2אָ8] לייזונג פֿאַר וועגן 2 שעה צו עטש אַוועק די קו שטער. בעשאַס דעם פּראָצעס, די אַנפּראַטעקטיד באַקסייד גראַפענע ערשטער טאָרן צוזאמען די קערל באַונדריז און דעמאָלט ראָולד אַרויף אין סקראָולז ווייַל פון ייבערפלאַך שפּאַנונג. די סקראָללס זענען אַטאַטשט צו די PMMA-געשטיצט אויבערשטער גראַפענע פילם, פאָרמינג PMMA / G / G סקראָללס. די פילמס זענען דערנאָך געוואשן אין דייאַנייזד וואַסער עטלעכע מאָל און געלייגט אויף אַ ציל סאַבסטרייט, אַזאַ ווי אַ שטרענג SiO2 / Si אָדער פּלאַסטיק סאַבסטרייט. ווי באַלד ווי די אַטאַטשט פילם דאַר אויף די סאַבסטרייט, די מוסטער איז סאַקווענטשאַלי סאָוקט אין אַסאַטאָון, 1: 1 אַסאַטאָון / יפּאַ (יסאָפּראָפּיל אַלקאָהאָל) און יפּאַ פֿאַר 30 ס יעדער צו באַזייַטיקן פּממאַ. די פילמס זענען העאַטעד ביי 100 ° C פֿאַר 15 מינוט אָדער געהאלטן אין אַ וואַקוום יבערנאַכטיק צו גאָר באַזייַטיקן די טראַפּט וואַסער איידער אן אנדער שיכטע פון ​​​​G / G מעגילע איז טראַנספערד אַנטו עס. דער שריט איז געווען צו ויסמיידן די דיטאַטשמאַנט פון גראַפענע פילם פון די סאַבסטרייט און ענשור פול קאַווערידזש פון MGGs בעשאַס די מעלדונג פון PMMA טרעגער שיכטע.
די מאָרפאָלאָגי פון די MGG סטרוקטור איז באמערקט מיט אַן אָפּטיש מיקראָסקאָפּ (לעיקאַ) און אַ סקאַנינג עלעקטראָן מיקראָסקאָפּ (1 קוו; FEI). אַן אַטאָמישע קראַפט מיקראָסקאָפּ (נאַנאָסקאָפּע III, דיגיטאַל ינסטרומענט) איז אַפּערייטאַד אין טאַפּינג מאָדע צו אָבסערווירן די דעטאַילס פון די ג סקראָולז. פילם דורכזעיקייַט איז טעסטעד דורך אַן אַלטראַווייאַליט-קענטיק ספּעקטראָמעטער (Agilent Cary 6000i). פֿאַר די טעסץ ווען די שפּאַנונג איז געווען אין די פּערפּענדיקולאַר ריכטונג פון קראַנט לויפן, פאָטאָליטאָגראַפי און אָ 2 פּלאַזמע זענען געניצט צו מוסטער גראַפענע סטראַקטשערז אין סטריפּס (~ 300 μm ברייט און ~ 2000 μm לאַנג), און Au (50 nm) ילעקטראָודז זענען טערמאַלי דאַפּאַזיטיד ניצן שאָטן מאַסקס אין ביידע ענדס פון די לאַנג זייַט. די גראַפענע סטריפּס זענען דעמאָלט שטעלן אין קאָנטאַקט מיט אַ סעבס עלאַסטאָמער (~ 2 סענטימעטער ברייט און ~ 5 סענטימעטער לאַנג), מיט די לאַנג אַקס פון די סטריפּס פּאַראַלעל צו די קורץ זייַט פון סעבס נאכגעגאנגען דורך באָע (באַפערד אַקסייד עטש) (HF: H2O) 1:6) עטשינג און יוטעקטיק גאַליום ינדיום (EGaIn) ווי עלעקטריקאַל קאָנטאַקטן. פֿאַר פּאַראַלעל שפּאַנונג טעסץ, אַנפּאַטטערד גראַפענע סטרוקטור (~ 5 × 10 מם) זענען טראַנספערד אַנטו סעבס סאַבסטרייץ, מיט לאַנג אַקסעס פּאַראַלעל צו די לאַנג זייַט פון די סעבס סאַבסטרייט. פֿאַר ביידע קאַסעס, די גאנצע G (אָן G סקראָללס) / SEBS איז געווען אויסגעשטרעקט צוזאמען די לאַנג זייַט פון די עלאַסטאַמער אין אַ מאַנואַל אַפּאַראַט, און אין סיטו, מיר געמאסטן זייער קעגנשטעל ענדערונגען אונטער שפּאַנונג אויף אַ זאָנד סטאַנציע מיט אַ סעמיקאַנדאַקטער אַנאַליזער (Keithley 4200) -SCS).
די העכסט סטרעטטשאַבלע און טראַנספּעראַנט אַלע-טשאַד טראַנזיסטערז אויף אַ גומע סאַבסטרייט זענען פאַבריקייטיד דורך די פאלגענדע פּראָוסידזשערז צו ויסמיידן אָרגאַניק סאַלוואַנט שעדיקן פון די פּאָלימער דיעלעקטריק און סאַבסטרייט. MGG סטראַקטשערז זענען טראַנספערד אַנטו SEBS ווי טויער ילעקטראָודז. צו קריגן אַ מונדיר דילעקטריק שיכטע פון ​​דין פילם פּאָלימער (2 μm דיק), אַ SEBS טאָלוענע (80 מג / מל) לייזונג איז ומדריי קאָוטאַד אויף אַן אָקטאַדעצילטריטשלאָראָסילאַנע (אָטס) - מאַדאַפייד סיאָ 2 / סי סאַבסטרייט ביי 1000 רפּם פֿאַר 1 מין. די דין דיעלעקטריק פילם קענען זיין לייכט טראַנספערד פון די הידראָפאָביק OTS ייבערפלאַך אויף די SEBS סאַבסטרייט באדעקט מיט די ווי-צוגעגרייט גראַפענע. א קאַפּאַסאַטער קען זיין געמאכט דורך דאַפּאַזיטינג אַ פליסיק-מעטאַל (EGaIn; Sigma-Aldrich) שפּיץ ילעקטראָוד צו באַשטימען די קאַפּאַסאַטאַנס ווי אַ פונקציע פון ​​​​שפּאַנונג ניצן אַ LCR (ינדוקטאַנס, קאַפּאַסאַטאַנס, קעגנשטעל) מעטער (אַגילענט). די אנדערע טייל פון די טראַנזיסטאָר קאָנסיסטעד פון פּאָלימער-סאָרטיד סעמיקאַנדאַקטינג קנטס, נאָך די פּראָוסידזשערז געמאלדן פריער (53). די מוסטערד מקור / פליסן עלעקטראָדס זענען פאַבריקייטיד אויף שטרענג סיאָ2 / סי סאַבסטרייץ. דערנאָך, די צוויי טיילן, דיעלעקטריק / G / SEBS און CNTs / מוסטער G / SiO2 / Si, זענען לאַמאַנייטאַד צו יעדער אנדערער און סאָוקט אין באָע צו באַזייַטיקן די שטרענג SiO2 / Si סאַבסטרייט. אזוי, די גאָר טראַנספּעראַנט און סטרעטטשאַבלע טראַנזיסטערז זענען פאַבריקייטיד. די עלעקטריקאַל טעסטינג אונטער שפּאַנונג איז דורכגעקאָכט אויף אַ מאַנואַל סטרעטשינג סעטאַפּ ווי די אַפאָרמענשאַנד אופֿן.
סאַפּלאַמענערי מאַטעריאַל פֿאַר דעם אַרטיקל איז בנימצא אין http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/3/9/e1700159/DC1
fig. S1. אָפּטיש מיקראָסקאָפּי בילדער פון מאָנאָלייַער MGG אויף SiO2 / Si סאַבסטרייץ אין פאַרשידענע מאַגנאַפאַקיישאַנז.
fig. S4. פאַרגלייַך פון צוויי-זאָנד בויגן קעגנשטעל און טראַנסמיטטאַנסיז @ 550 נם פון מאָנאָ-, ביי- און טרילייַער קלאָר גראַפענע (שוואַרץ סקווערז), MGG (רויט קרייזן) און CNTs (בלוי דרייַעק).
fig. S7. נאָרמאַלייזד קעגנשטעל ענדערונג פון מאָנאָ- און ביילייַער MGGs (שוואַרץ) און G (רויט) אונטער ~ 1000 סייקליק שפּאַנונג לאָודינג אַרויף צו 40 און 90% פּאַראַלעל שפּאַנונג, ריספּעקטיוולי.
fig. S10. SEM בילד פון טרילייַער MGG אויף SEBS עלאַסטאָמער נאָך שפּאַנונג, ווייַזונג אַ לאַנג מעגילע קרייַז איבער עטלעכע קראַקס.
fig. S12. AFM בילד פון טרילייַער MGG אויף זייער דין SEBS עלאַסטאָמער ביי 20% שפּאַנונג, ווייַזונג אַז אַ מעגילע קראָסט איבער אַ פּלאַצן.
טיש S1. מאָביליטיעס פון ביילייַער MGG - איין-וואָלד טשאַד נאַנאָטובע טראַנזיסטערז אין פאַרשידענע קאַנאַל לענגז איידער און נאָך שפּאַנונג.
דאָס איז אַן אָפֿן-אַקסעס אַרטיקל וואָס איז פונאנדערגעטיילט אונטער די טערמינען פון די Creative Commons צושרייבן-ניט-קאַמערשאַל דערלויבעניש, וואָס דערלויבט נוצן, פאַרשפּרייטונג און רעפּראָדוקציע אין קיין מיטל, אַזוי לאַנג ווי די רעזולטאַט נוצן איז נישט פֿאַר געשעפט מייַלע און אויב די אָריגינעל אַרבעט איז רעכט. ציטירט.
נאטיץ: מיר בעטן בלויז דיין בליצפּאָסט אַדרעס אַזוי אַז דער מענטש איר רעקאָמענדירן דעם בלאַט צו וויסן אַז איר געוואלט זיי זאָל זען עס, און אַז עס איז נישט אָפּפאַל פּאָסט. מיר טאָן ניט כאַפּן קיין בליצפּאָסט אַדרעס.
די קשיא איז פֿאַר טעסטינג צי איר זענט אַ מענטש גאַסט און צו פאַרמייַדן אָטאַמייטיד ספּאַם סאַבמישאַנז.
דורך נאַן ליו, אַלעקס טשאָרטאָס, טינג ליי, ליהואַ דזשין, טאַהאָ רוי קים, וואָן-גיו באַ, טשענקסין זו, סיהאָנג וואַנג, ראַפאַעל פּפאַטנער, קסייואַן טשען, ראבערט סינקלער, זשענאַן באַאָ
דורך נאַן ליו, אַלעקס טשאָרטאָס, טינג ליי, ליהואַ דזשין, טאַהאָ רוי קים, וואָן-גיו באַ, טשענקסין זו, סיהאָנג וואַנג, ראַפאַעל פּפאַטנער, קסייואַן טשען, ראבערט סינקלער, זשענאַן באַאָ
© 2021 אמעריקאנער אַססאָסיאַטיאָן פֿאַר די אַדוואַנסמאַנט פון וויסנשאַפֿט. כל רעכט רעזערווירט. AAAS איז אַ שוטעף פון HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef און COUNTER.Science Advances ISSN 2375-2548.