ಅತಿಪಾರದರ್ಶಕ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು

ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಂತಹ ಎರಡು ಆಯಾಮದ ವಸ್ತುಗಳು ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ಅರೆವಾಹಕ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳು ಮತ್ತು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿನ ಹೊಸ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಿಗೆ ಆಕರ್ಷಕವಾಗಿವೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕರ್ಷಕ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಮುರಿತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ, ಇದು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಅದರ ಅಸಾಧಾರಣ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಲಾಭವನ್ನು ಪಡೆಯುವುದು ಸವಾಲಿನ ಸಂಗತಿಯಾಗಿದೆ. ಪಾರದರ್ಶಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಾಹಕಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಒತ್ತಡ-ಅವಲಂಬಿತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು, ಬಹುಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/ಗ್ರಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳು (MGGs) ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ನಾವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕ್ರೋಲ್‌ಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಒತ್ತಡದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಕೆಲವು ಸುರುಳಿಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡಗಳಲ್ಲಿ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುವ ಪರ್ಕೊಲೇಟಿಂಗ್ ಜಾಲವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ವಿಘಟಿತ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ ಬೆಂಬಲಿತವಾದ ಟ್ರೈಲೇಯರ್ MGGಗಳು 100% ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ತಮ್ಮ ಮೂಲ ವಾಹಕತೆಯ 65% ಅನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿವೆ, ಇದು ಪ್ರಸ್ತುತ ಹರಿವಿನ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕ್ರೋಲ್‌ಗಳಿಲ್ಲದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಟ್ರೈಲೇಯರ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಅವುಗಳ ಆರಂಭಿಕ ವಾಹಕತೆಯ 25% ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿವೆ. MGG ಗಳನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಾಗಿ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ತಯಾರಿಸಲಾದ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಪೂರ್ಣ-ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್, >90% ಪ್ರಸರಣವನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿತು ಮತ್ತು ಅದರ ಮೂಲ ಪ್ರಸ್ತುತ ಉತ್ಪಾದನೆಯ 60% ಅನ್ನು 120% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ (ಚಾರ್ಜ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಪೋರ್ಟ್‌ನ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ) ಉಳಿಸಿಕೊಂಡಿತು. ಈ ಹೆಚ್ಚು ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ಪಾರದರ್ಶಕ ಪೂರ್ಣ-ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಬಹುದು.
ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಪಾರದರ್ಶಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಬೆಳೆಯುತ್ತಿರುವ ಕ್ಷೇತ್ರವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಮುಂದುವರಿದ ಜೈವಿಕ ಸಂಯೋಜಿತ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ (1, 2) ಪ್ರಮುಖ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಮೃದು ರೊಬೊಟಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಪ್ರದರ್ಶನಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಆಪ್ಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ (3, 4) ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪರಮಾಣು ದಪ್ಪ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಪಾರದರ್ಶಕತೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯ ಹೆಚ್ಚು ಅಪೇಕ್ಷಣೀಯ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಅನುಷ್ಠಾನವು ಸಣ್ಣ ತಳಿಗಳಲ್ಲಿ ಬಿರುಕು ಬಿಡುವ ಪ್ರವೃತ್ತಿಯಿಂದ ಪ್ರತಿಬಂಧಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಮಿತಿಗಳನ್ನು ನಿವಾರಿಸುವುದರಿಂದ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಪಾರದರ್ಶಕ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಬಹುದು.
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ವಿಶಿಷ್ಟ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮುಂದಿನ ಪೀಳಿಗೆಯ ಪಾರದರ್ಶಕ ವಾಹಕ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಿಗೆ (5, 6) ಬಲವಾದ ಅಭ್ಯರ್ಥಿಯನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಪಾರದರ್ಶಕ ವಾಹಕವಾದ ಇಂಡಿಯಮ್ ಟಿನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ [ITO; 90% ಪಾರದರ್ಶಕತೆಯಲ್ಲಿ 100 ಓಮ್‌ಗಳು/ಚದರ (ಚದರ)], ರಾಸಾಯನಿಕ ಆವಿ ಶೇಖರಣೆಯಿಂದ (CVD) ಬೆಳೆದ ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹಾಳೆ ಪ್ರತಿರೋಧ (125 ಓಮ್‌ಗಳು/ಚದರ) ಮತ್ತು ಪಾರದರ್ಶಕತೆ (97.4%) (5) ಗಳ ಇದೇ ರೀತಿಯ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ, ITO (7) ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳು ಅಸಾಧಾರಣ ನಮ್ಯತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ, 0.8 ಮಿಮೀ (8) ರಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾದ ವಕ್ರತೆಯ ಬಾಗುವ ತ್ರಿಜ್ಯಕ್ಕೂ ಸಹ ಅದರ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಪಾರದರ್ಶಕ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ವಾಹಕವಾಗಿ ಅದರ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು, ಹಿಂದಿನ ಕೃತಿಗಳು ಒಂದು ಆಯಾಮದ (1D) ಬೆಳ್ಳಿ ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳು ಅಥವಾ ಕಾರ್ಬನ್ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳು (CNTಗಳು) (9–11) ಹೊಂದಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೈಬ್ರಿಡ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿವೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಮಿಶ್ರ ಆಯಾಮದ ಹೆಟೆರೊಸ್ಟ್ರಕ್ಚರಲ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳಿಗೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ 2D ಬಲ್ಕ್ Si, 1D ನ್ಯಾನೊವೈರ್‌ಗಳು/ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳು ಮತ್ತು 0D ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಡಾಟ್‌ಗಳು) ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಾಗಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ (12), ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು, ಸೌರ ಕೋಶಗಳು ಮತ್ತು ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು (LED ಗಳು) (13–23).
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗಾಗಿ ಭರವಸೆಯ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ತೋರಿಸಿದ್ದರೂ, ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅದರ ಅನ್ವಯವು ಅದರ ಯಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಿಂದ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ (17, 24, 25); ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ 340 N/m ನ ಇನ್-ಪ್ಲೇನ್ ಠೀವಿ ಮತ್ತು 0.5 TPa ನ ಯಂಗ್‌ನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ (26). ಬಲವಾದ ಇಂಗಾಲ-ಇಂಗಾಲ ಜಾಲವು ಅನ್ವಯಿಕ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗೆ ಯಾವುದೇ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ರಸರಣ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ 5% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಸುಲಭವಾಗಿ ಬಿರುಕು ಬಿಡುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಪಾಲಿಡೈಮಿಥೈಲ್‌ಸಿಲೋಕ್ಸೇನ್ (PDMS) ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ CVD ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ 6% ಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಅದರ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ (8). ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಸುಕ್ಕುಗಟ್ಟುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಬಿಗಿತವನ್ನು ಬಲವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (26). ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಬಹು ಪದರಗಳಾಗಿ ಜೋಡಿಸುವ ಮೂಲಕ, ಈ ದ್ವಿ- ಅಥವಾ ತ್ರಿ-ಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ 30% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸಬಲ್ಲದು ಎಂದು ವರದಿಯಾಗಿದೆ, ಇದು ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಿಂತ 13 ಪಟ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾದ ಪ್ರತಿರೋಧ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ (27). ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ಹಿಗ್ಗಿಸುವಿಕೆ ಇನ್ನೂ ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ವಾಹಕಗಳಿಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕೆಳಮಟ್ಟದ್ದಾಗಿದೆ (28, 29).
ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಅನ್ವಯಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾಗಿವೆ ಏಕೆಂದರೆ ಅವು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಸಂವೇದಕ ಓದುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಿಗ್ನಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತವೆ (30, 31). ಬಹುಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಮೂಲ/ಡ್ರೈನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಚಾನಲ್ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಹೊಂದಿರುವ PDMS ನಲ್ಲಿನ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು 5% ಸ್ಟ್ರೈನ್ (32) ವರೆಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು, ಇದು ಧರಿಸಬಹುದಾದ ಆರೋಗ್ಯ-ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣಾ ಸಂವೇದಕಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಚರ್ಮಕ್ಕೆ (33, 34) ಕನಿಷ್ಠ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಮೌಲ್ಯಕ್ಕಿಂತ (~50%) ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ. ಇತ್ತೀಚೆಗೆ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಕಿರಿಗಾಮಿ ವಿಧಾನವನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ದ್ರವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಲೈಟ್‌ನಿಂದ ಗೇಟ್ ಮಾಡಲಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಅನ್ನು 240% ವರೆಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು (35). ಆದಾಗ್ಯೂ, ಈ ವಿಧಾನಕ್ಕೆ ಅಮಾನತುಗೊಂಡ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ತಯಾರಿಕೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಂಕೀರ್ಣಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಇಲ್ಲಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು (~1 ರಿಂದ 20 μm ಉದ್ದ, ~0.1 ರಿಂದ 1 μm ಅಗಲ ಮತ್ತು ~10 ರಿಂದ 100 nm ಎತ್ತರ) ಪರಸ್ಪರ ಜೋಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಾವು ಹೆಚ್ಚು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತೇವೆ. ಈ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹಾಳೆಗಳಲ್ಲಿನ ಬಿರುಕುಗಳನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡಲು ವಾಹಕ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ಊಹಿಸುತ್ತೇವೆ, ಹೀಗಾಗಿ ಒತ್ತಡದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಸಂಶ್ಲೇಷಣೆ ಅಥವಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಅಗತ್ಯವಿಲ್ಲ; ಅವು ನೈಸರ್ಗಿಕವಾಗಿ ಆರ್ದ್ರ ವರ್ಗಾವಣೆ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಬಹುಪದರದ G/G (ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್) ಸುರುಳಿಗಳು (MGG ಗಳು) ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳು (ಮೂಲ/ಡ್ರೈನ್ ಮತ್ತು ಗೇಟ್) ಮತ್ತು ಅರೆವಾಹಕ CNT ಗಳನ್ನು ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ನಾವು ಹೆಚ್ಚು ಪಾರದರ್ಶಕ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಎಲ್ಲಾ-ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು, ಇವುಗಳನ್ನು 120% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು (ಚಾರ್ಜ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಪೋರ್ಟ್‌ನ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ) ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಮೂಲ ವಿದ್ಯುತ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯ 60% ಅನ್ನು ಉಳಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಇದು ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗಿನ ಅತ್ಯಂತ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಪಾರದರ್ಶಕ ಕಾರ್ಬನ್-ಆಧಾರಿತ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಅಜೈವಿಕ LED ಅನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಪ್ರವಾಹವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ.
ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರದೇಶದ ಪಾರದರ್ಶಕ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು, ನಾವು Cu ಫಾಯಿಲ್‌ನಲ್ಲಿ CVD-ಬೆಳೆದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಆರಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ. ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಬೆಳವಣಿಗೆಗೆ ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡಲು Cu ಫಾಯಿಲ್ ಅನ್ನು CVD ಕ್ವಾರ್ಟ್ಜ್ ಟ್ಯೂಬ್‌ನ ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ, G/Cu/G ರಚನೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ವರ್ಗಾಯಿಸಲು, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಒಂದು ಬದಿಯನ್ನು ರಕ್ಷಿಸಲು ನಾವು ಮೊದಲು ಪಾಲಿ (ಮೀಥೈಲ್ ಮೆಥಾಕ್ರಿಲೇಟ್) (PMMA) ನ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು ಸ್ಪಿನ್-ಲೇಪಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಅದನ್ನು ನಾವು ಮೇಲ್ಭಾಗದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಇನ್ನೊಂದು ಬದಿಗೆ ಪ್ರತಿಯಾಗಿ), ಮತ್ತು ತರುವಾಯ, Cu ಫಾಯಿಲ್ ಅನ್ನು ಕೆತ್ತಲು (PMMA/ಮೇಲಿನ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್/Cu/ಬಾಟಮ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್) (NH4)2S2O8 ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ನೆನೆಸಲಾಯಿತು. PMMA ಲೇಪನವಿಲ್ಲದ ಕೆಳಭಾಗದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿ ಬಿರುಕುಗಳು ಮತ್ತು ದೋಷಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಅದು ಎಚಾಂಟ್ ಅನ್ನು ಭೇದಿಸಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ (36, 37). ಚಿತ್ರ 1A ನಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ, ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದ ಪರಿಣಾಮದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ, ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಡೊಮೇನ್‌ಗಳನ್ನು ಸುರುಳಿಗಳಾಗಿ ಸುತ್ತಿಕೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಂತರ ಉಳಿದ ಮೇಲ್ಭಾಗದ G/PMMA ಫಿಲ್ಮ್‌ಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೇಲಿನ-G/G ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು SiO2/Si, ಗಾಜು ಅಥವಾ ಮೃದು ಪಾಲಿಮರ್‌ನಂತಹ ಯಾವುದೇ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಬಹುದು. ಈ ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಒಂದೇ ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಹಲವಾರು ಬಾರಿ ಪುನರಾವರ್ತಿಸುವುದರಿಂದ MGG ರಚನೆಗಳು ದೊರೆಯುತ್ತವೆ.
(A) ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಆಗಿ MGG ಗಳಿಗೆ ಫ್ಯಾಬ್ರಿಕೇಶನ್ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನದ ಸ್ಕೀಮ್ಯಾಟಿಕ್ ವಿವರಣೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, Cu ಫಾಯಿಲ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಹಿಂಭಾಗದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಗಡಿಗಳು ಮತ್ತು ದೋಷಗಳಲ್ಲಿ ಮುರಿದು, ಅನಿಯಂತ್ರಿತ ಆಕಾರಗಳಾಗಿ ಸುತ್ತಿಕೊಳ್ಳಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಮೇಲಿನ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಿಗೆ ಬಿಗಿಯಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾಯಿತು, ನ್ಯಾನೊಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲಾಯಿತು. ನಾಲ್ಕನೇ ಕಾರ್ಟೂನ್ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್ ಮಾಡಲಾದ MGG ರಚನೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸುತ್ತದೆ. (B ಮತ್ತು C) ಏಕಪದರದ MGG ಯ ಹೆಚ್ಚಿನ-ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ TEM ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಕ್ರಮವಾಗಿ ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ (B) ಮತ್ತು ಸ್ಕ್ರಾಲ್ (C) ಪ್ರದೇಶದ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುತ್ತವೆ. (B) ನ ಒಳಸೇರಿಸುವಿಕೆಯು TEM ಗ್ರಿಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಏಕಪದರದ MGG ಗಳ ಒಟ್ಟಾರೆ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಕಡಿಮೆ-ವರ್ಧನೆಯ ಚಿತ್ರವಾಗಿದೆ. (C) ನ ಒಳಸೇರಿಸುವಿಕೆಯು ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಸೂಚಿಸಲಾದ ಆಯತಾಕಾರದ ಪೆಟ್ಟಿಗೆಗಳ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ತೀವ್ರತೆಯ ಪ್ರೊಫೈಲ್‌ಗಳಾಗಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಸಮತಲಗಳ ನಡುವಿನ ಅಂತರವು 0.34 ಮತ್ತು 0.41 nm ಆಗಿರುತ್ತದೆ. (D) ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಗ್ರಾಫಿಟಿಕ್ π* ಮತ್ತು σ* ಶಿಖರಗಳನ್ನು ಲೇಬಲ್ ಮಾಡಿದ ಕಾರ್ಬನ್ K-ಅಂಚಿನ EEL ವರ್ಣಪಟಲ. (E) ಹಳದಿ ಚುಕ್ಕೆಗಳ ರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಎತ್ತರದ ಪ್ರೊಫೈಲ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಏಕಪದರದ G/G ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗಳ ವಿಭಾಗೀಯ AFM ಚಿತ್ರ. (F ನಿಂದ I) 300-nm-ದಪ್ಪದ SiO2/Si ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಕ್ರಮವಾಗಿ (F ಮತ್ತು H) ಇಲ್ಲದೆ ಮತ್ತು ಸುರುಳಿಗಳೊಂದಿಗೆ (G ಮತ್ತು I) ಟ್ರೈಲೇಯರ್ G ನ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮತ್ತು AFM ಚಿತ್ರಗಳು. ಅವುಗಳ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಎತ್ತಿ ತೋರಿಸಲು ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಸುರುಳಿಗಳು ಮತ್ತು ಸುಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಲೇಬಲ್ ಮಾಡಲಾಗಿದೆ.
ಸುರುಳಿಗಳು ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿ ಸುತ್ತಿಕೊಂಡ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಂದು ಪರಿಶೀಲಿಸಲು, ನಾವು ಏಕಪದರದ ಮೇಲ್ಭಾಗ-G/G ಸ್ಕ್ರಾಲ್ ರಚನೆಗಳ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಷನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (TEM) ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಎನರ್ಜಿ ಲಾಸ್ (EEL) ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಅಧ್ಯಯನಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದ್ದೇವೆ. ಚಿತ್ರ 1B ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಷಡ್ಭುಜೀಯ ರಚನೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇನ್‌ಸೆಟ್ TEM ಗ್ರಿಡ್‌ನ ಒಂದೇ ಇಂಗಾಲದ ರಂಧ್ರದ ಮೇಲೆ ಆವರಿಸಿರುವ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ಒಟ್ಟಾರೆ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವಾಗಿದೆ. ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಗ್ರಿಡ್‌ನ ಹೆಚ್ಚಿನ ಭಾಗವನ್ನು ವ್ಯಾಪಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಷಡ್ಭುಜೀಯ ಉಂಗುರಗಳ ಬಹು ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಕೆಲವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫ್ಲೇಕ್‌ಗಳು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 1B). ಪ್ರತ್ಯೇಕ ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗೆ ಜೂಮ್ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ (ಚಿತ್ರ 1C), ನಾವು ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಮಾಣದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಅಂಚುಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಅಂತರವು 0.34 ರಿಂದ 0.41 nm ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿದೆ. ಈ ಅಳತೆಗಳು ಪದರಗಳು ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿ ಸುತ್ತಿಕೊಂಡಿವೆ ಮತ್ತು ಪರಿಪೂರ್ಣ ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್ ಅಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ, ಇದು "ABAB" ಪದರದ ಸ್ಟ್ಯಾಕ್‌ನಲ್ಲಿ 0.34 nm ಲ್ಯಾಟಿಸ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಚಿತ್ರ 1D ಕಾರ್ಬನ್ K-ಎಡ್ಜ್ EEL ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ 285 eV ನಲ್ಲಿರುವ ಶಿಖರವು π* ಕಕ್ಷೆಯಿಂದ ಹುಟ್ಟಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇನ್ನೊಂದು 290 eV ಸುತ್ತಲೂ σ* ಕಕ್ಷೆಯ ಪರಿವರ್ತನೆಯಿಂದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ರಚನೆಯಲ್ಲಿ sp2 ಬಂಧವು ಪ್ರಾಬಲ್ಯ ಹೊಂದಿದೆ ಎಂದು ಕಾಣಬಹುದು, ಇದು ಸುರುಳಿಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಗ್ರಾಫಿಟಿಕ್ ಆಗಿವೆ ಎಂದು ಪರಿಶೀಲಿಸುತ್ತದೆ.
ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣು ಬಲ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (AFM) ಚಿತ್ರಗಳು MGG ಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕ್ರೋಲ್‌ಗಳ ವಿತರಣೆಯ ಒಳನೋಟವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 1, E ನಿಂದ G, ಮತ್ತು ಚಿತ್ರಗಳು. S1 ಮತ್ತು S2). ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಯಾದೃಚ್ಛಿಕವಾಗಿ ವಿತರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಮತಲದಲ್ಲಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಜೋಡಿಸಲಾದ ಪದರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಅನೇಕ ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು ಗಂಟುಗಳಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು 10 ರಿಂದ 100 nm ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಅಸಮಾನ ಎತ್ತರಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳ ಆರಂಭಿಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ ಅವು 1 ರಿಂದ 20 μm ಉದ್ದ ಮತ್ತು 0.1 ರಿಂದ 1 μm ಅಗಲವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ. ಚಿತ್ರ 1 (H ಮತ್ತು I) ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಸುರುಳಿಗಳು ಸುಕ್ಕುಗಳಿಗಿಂತ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ದೊಡ್ಡ ಗಾತ್ರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಹೆಚ್ಚು ಒರಟಾದ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್‌ಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ.
ವಿದ್ಯುತ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲು, ನಾವು ಫೋಟೋಲಿಥೋಗ್ರಫಿ ಬಳಸಿ 300-μm-ಅಗಲ ಮತ್ತು 2000-μm-ಉದ್ದದ ಪಟ್ಟಿಗಳಲ್ಲಿ ಸ್ಕ್ರಾಲ್ ರಚನೆಗಳು ಮತ್ತು ಪದರಗಳ ಜೋಡಣೆಯೊಂದಿಗೆ ಅಥವಾ ಇಲ್ಲದೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಮಾದರಿ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ಒತ್ತಡದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಎರಡು-ತನಿಖೆ ಪ್ರತಿರೋಧಗಳನ್ನು ಸುತ್ತುವರಿದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಯಿತು. ಸುರುಳಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯು ಪ್ರಸರಣದಲ್ಲಿ ಕೇವಲ 2.2% ಇಳಿಕೆಯೊಂದಿಗೆ ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಪ್ರತಿರೋಧಕತೆಯನ್ನು 80% ರಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಿತು (ಚಿತ್ರ S4). 5 × 107 A/cm2 (38, 39) ವರೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರವಾಹ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕ್ರೋಲ್‌ಗಳು MGG ಗಳಿಗೆ ಬಹಳ ಸಕಾರಾತ್ಮಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಕೊಡುಗೆಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತವೆ ಎಂದು ಇದು ಖಚಿತಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ ಮೊನೊ-, ದ್ವಿ- ಮತ್ತು ಟ್ರೈಲೇಯರ್ ಪ್ಲೇನ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು MGG ಗಳಲ್ಲಿ, ಟ್ರೈಲೇಯರ್ MGG ಸುಮಾರು 90% ಪಾರದರ್ಶಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಸಾಹಿತ್ಯದಲ್ಲಿ ವರದಿಯಾಗಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಇತರ ಮೂಲಗಳೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಲು, ನಾವು ನಾಲ್ಕು-ತನಿಖೆ ಹಾಳೆ ಪ್ರತಿರೋಧಗಳನ್ನು (ಚಿತ್ರ S5) ಅಳೆಯುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ 2A ನಲ್ಲಿ 550 nm (ಚಿತ್ರ S6) ನಲ್ಲಿ ಪ್ರಸರಣದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಪಟ್ಟಿ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ. MGG ಕೃತಕವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಬಹುಪದರದ ಸರಳ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆಯಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ (RGO) ಗಿಂತ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆ ಮತ್ತು ಪಾರದರ್ಶಕತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ (6, 8, 18). ಸಾಹಿತ್ಯದಿಂದ ಕೃತಕವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲಾದ ಬಹುಪದರದ ಸರಳ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಹಾಳೆ ಪ್ರತಿರೋಧಗಳು ನಮ್ಮ MGG ಗಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಿವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ, ಬಹುಶಃ ಅವುಗಳ ಅತ್ಯುತ್ತಮವಲ್ಲದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳು ಮತ್ತು ವರ್ಗಾವಣೆ ವಿಧಾನದಿಂದಾಗಿ.
(A) ಹಲವಾರು ವಿಧದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಳಿಗೆ 550 nm ನಲ್ಲಿ ನಾಲ್ಕು-ಪ್ರೋಬ್ ಶೀಟ್ ಪ್ರತಿರೋಧಗಳು ಪ್ರಸರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯಕ್ಕೆ ವಿರುದ್ಧವಾಗಿವೆ, ಅಲ್ಲಿ ಕಪ್ಪು ಚೌಕಗಳು ಮೊನೊ-, ಬೈ- ಮತ್ತು ಟ್ರೈಲೇಯರ್ MGG ಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ; ಕೆಂಪು ವೃತ್ತಗಳು ಮತ್ತು ನೀಲಿ ತ್ರಿಕೋನಗಳು ಲಿ ಮತ್ತು ಇತರರು (6) ಮತ್ತು ಕಿಮ್ ಮತ್ತು ಇತರರು (8) ರ ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಂದ Cu ಮತ್ತು Ni ನಲ್ಲಿ ಬೆಳೆದ ಬಹುಪದರದ ಸರಳ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ನಂತರ SiO2/Si ಅಥವಾ ಸ್ಫಟಿಕ ಶಿಲೆಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲ್ಪಟ್ಟವು; ಮತ್ತು ಹಸಿರು ತ್ರಿಕೋನಗಳು ಬೊನಾಕೊರ್ಸೊ ಮತ್ತು ಇತರರು (18) ಅಧ್ಯಯನದಿಂದ ವಿಭಿನ್ನ ಕಡಿಮೆಗೊಳಿಸುವ ಡಿಗ್ರಿಗಳಲ್ಲಿ RGO ಗಾಗಿ ಮೌಲ್ಯಗಳಾಗಿವೆ. (B ಮತ್ತು C) ಪ್ರಸ್ತುತ ಹರಿವಿನ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬ (B) ಮತ್ತು ಸಮಾನಾಂತರ (C) ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಮೊನೊ-, ಬೈ- ಮತ್ತು ಟ್ರೈಲೇಯರ್ MGG ಗಳು ಮತ್ತು G ಯ ಸಾಮಾನ್ಯೀಕೃತ ಪ್ರತಿರೋಧ ಬದಲಾವಣೆ. (D) 50% ಲಂಬ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ವರೆಗೆ ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಲೋಡಿಂಗ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ದ್ವಿಪದರ G (ಕೆಂಪು) ಮತ್ತು MGG (ಕಪ್ಪು) ನ ಸಾಮಾನ್ಯೀಕೃತ ಪ್ರತಿರೋಧ ಬದಲಾವಣೆ. (E) 90% ಸಮಾನಾಂತರ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ವರೆಗೆ ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಲೋಡಿಂಗ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಟ್ರೈಲೇಯರ್ G (ಕೆಂಪು) ಮತ್ತು MGG (ಕಪ್ಪು) ನ ಸಾಮಾನ್ಯೀಕೃತ ಪ್ರತಿರೋಧ ಬದಲಾವಣೆ. (F) ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಮೊನೊ-, ಬೈ- ಮತ್ತು ಟ್ರೈಲೇಯರ್ G ಮತ್ತು ಬೈ- ಮತ್ತು ಟ್ರೈಲೇಯರ್ MGG ಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯೀಕೃತ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಬದಲಾವಣೆ. ಇನ್ಸೆಟ್ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ರಚನೆಯಾಗಿದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಪಾಲಿಮರ್ ತಲಾಧಾರವು SEBS ಆಗಿದೆ ಮತ್ತು ಪಾಲಿಮರ್ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪದರವು 2-μm-ದಪ್ಪದ SEBS ಆಗಿದೆ.
MGG ಯ ಸ್ಟ್ರೈನ್-ಅವಲಂಬಿತ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು, ನಾವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಥರ್ಮೋಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್ ಸ್ಟೈರೀನ್-ಎಥಿಲೀನ್-ಬ್ಯುಟಾಡೀನ್-ಸ್ಟೈರೀನ್ (SEBS) ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ (~2 ಸೆಂ.ಮೀ ಅಗಲ ಮತ್ತು ~5 ಸೆಂ.ಮೀ ಉದ್ದ) ವರ್ಗಾಯಿಸಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರವನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಿದಾಗ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ (ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ನೋಡಿ) ಪ್ರಸ್ತುತ ಹರಿವಿನ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಮತ್ತು ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ (ಚಿತ್ರ 2, ಬಿ ಮತ್ತು ಸಿ). ನ್ಯಾನೊಸ್ಕ್ರೋಲ್‌ಗಳ ಸಂಯೋಜನೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿನ ಹೆಚ್ಚಳದೊಂದಿಗೆ ಸ್ಟ್ರೈನ್-ಅವಲಂಬಿತ ವಿದ್ಯುತ್ ನಡವಳಿಕೆ ಸುಧಾರಿಸಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಪ್ರಸ್ತುತ ಹರಿವಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುವಾಗ, ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ, ಸುರುಳಿಗಳ ಸೇರ್ಪಡೆಯು ವಿದ್ಯುತ್ ಒಡೆಯುವಿಕೆಯ ಒತ್ತಡವನ್ನು 5 ರಿಂದ 70% ಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿಸಿತು. ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಟ್ರಿಲೇಯರ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಸಹಿಷ್ಣುತೆಯು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸುಧಾರಿಸುತ್ತದೆ. ನ್ಯಾನೊಸ್ಕ್ರೋಲ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ, 100% ಲಂಬವಾದ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ, ಟ್ರಿಲೇಯರ್ MGG ರಚನೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗಳಿಲ್ಲದ ಟ್ರಿಲೇಯರ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗೆ 300% ಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ 50% ರಷ್ಟು ಮಾತ್ರ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ. ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಲೋಡ್ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿರೋಧ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ಹೋಲಿಕೆಗಾಗಿ (ಚಿತ್ರ 2D), ಸರಳ ದ್ವಿಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ನ ಪ್ರತಿರೋಧಗಳು 50% ಲಂಬವಾದ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ~700 ಚಕ್ರಗಳ ನಂತರ ಸುಮಾರು 7.5 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಚಕ್ರದಲ್ಲಿ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತವೆ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ದ್ವಿಪದರದ MGG ಯ ಪ್ರತಿರೋಧವು ~700 ಚಕ್ರಗಳ ನಂತರ ಕೇವಲ 2.5 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸಮಾನಾಂತರ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ 90% ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ತ್ರಿಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಪ್ರತಿರೋಧವು 1000 ಚಕ್ರಗಳ ನಂತರ ~100 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತ್ರಿಪದರದ MGG ಯಲ್ಲಿ ಇದು ಕೇವಲ ~8 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ 2E). ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ಚಿತ್ರ S7 ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ. ಸಮಾನಾಂತರ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿರೋಧದಲ್ಲಿ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ವೇಗವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಳವಾಗುವುದು ಏಕೆಂದರೆ ಬಿರುಕುಗಳ ದೃಷ್ಟಿಕೋನವು ಪ್ರಸ್ತುತ ಹರಿವಿನ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಅನ್ನು ಲೋಡ್ ಮಾಡುವ ಮತ್ತು ಇಳಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿರೋಧದ ವಿಚಲನವು SEBS ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್ ತಲಾಧಾರದ ವಿಸ್ಕೋಲಾಸ್ಟಿಕ್ ಚೇತರಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ. ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ MGG ಪಟ್ಟಿಗಳ ಹೆಚ್ಚು ಸ್ಥಿರವಾದ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಬಿರುಕು ಬಿಟ್ಟ ಭಾಗಗಳನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡಬಹುದಾದ ದೊಡ್ಡ ಸುರುಳಿಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿಯಿಂದಾಗಿ (AFM ನಿಂದ ಗಮನಿಸಿದಂತೆ), ಇದು ಪರ್ಕೊಲೇಟಿಂಗ್ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪರ್ಕೊಲೇಟಿಂಗ್ ಮಾರ್ಗದ ಮೂಲಕ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನವು ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಬಿರುಕು ಬಿಟ್ಟ ಲೋಹ ಅಥವಾ ಅರೆವಾಹಕ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳಿಗೆ ಮೊದಲು ವರದಿಯಾಗಿದೆ (40, 41).
ಈ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್-ಆಧಾರಿತ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಗೇಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಾಗಿ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಲು, ನಾವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರವನ್ನು SEBS ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪದರದಿಂದ (2 μm ದಪ್ಪ) ಮುಚ್ಚಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಮೇಲ್ವಿಚಾರಣೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ (ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ ಚಿತ್ರ 2F ಮತ್ತು ಪೂರಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ನೋಡಿ). ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಇನ್-ಪ್ಲೇನ್ ವಾಹಕತೆಯ ನಷ್ಟದಿಂದಾಗಿ ಸರಳ ಏಕಪದರ ಮತ್ತು ದ್ವಿಪದರ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳೊಂದಿಗಿನ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್‌ಗಳು ತ್ವರಿತವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಇದಕ್ಕೆ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತವಾಗಿ, MGG ಗಳು ಮತ್ತು ಸರಳ ಟ್ರೈಲೇಯರ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಳಿಂದ ಗೇಟ್ ಮಾಡಲಾದ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್‌ಗಳು ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್‌ನ ಹೆಚ್ಚಳವನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು, ಇದು ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ದಪ್ಪದಲ್ಲಿನ ಕಡಿತದಿಂದಾಗಿ ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ನಿರೀಕ್ಷಿತ ಹೆಚ್ಚಳವು MGG ರಚನೆಯೊಂದಿಗೆ ಚೆನ್ನಾಗಿ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ S8). ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳಿಗೆ ಗೇಟ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಆಗಿ MGG ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ.
ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯ ಒತ್ತಡ ಸಹಿಷ್ಣುತೆಯ ಮೇಲೆ 1D ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ನ ಪಾತ್ರವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ತನಿಖೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯನ್ನು ಉತ್ತಮವಾಗಿ ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗಳನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ನಾವು ಸ್ಪ್ರೇ-ಲೇಪಿತ CNT ಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದ್ದೇವೆ (ಪೂರಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ನೋಡಿ). MGG ರಚನೆಗಳನ್ನು ಅನುಕರಿಸಲು, ನಾವು ಮೂರು ಸಾಂದ್ರತೆಯ CNT ಗಳನ್ನು (ಅಂದರೆ, CNT1) ಠೇವಣಿ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ.
(A ನಿಂದ C) ಮೂರು ವಿಭಿನ್ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ CNT ಗಳ AFM ಚಿತ್ರಗಳು (CNT1
ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗಾಗಿ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಾಗಿ ಅವುಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿರುವ MGG ಮತ್ತು G-CNT-G ಗಳ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ನಾವು ವ್ಯವಸ್ಥಿತವಾಗಿ ತನಿಖೆ ಮಾಡಿದ್ದೇವೆ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮತ್ತು ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (SEM) ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣ ವಿಧಾನಗಳಲ್ಲ ಏಕೆಂದರೆ ಎರಡೂ ಬಣ್ಣ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತತೆಯ ಕೊರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪಾಲಿಮರ್ ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಇರುವಾಗ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಸಮಯದಲ್ಲಿ SEM ಚಿತ್ರ ಕಲಾಕೃತಿಗಳಿಗೆ ಒಳಪಟ್ಟಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರಗಳು S9 ಮತ್ತು S10). ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ವೀಕ್ಷಿಸಲು, ನಾವು ತುಂಬಾ ತೆಳುವಾದ (~0.1 ಮಿಮೀ ದಪ್ಪ) ಮತ್ತು ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ SEBS ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಿದ ನಂತರ ತ್ರಿಪದರದ MGG ಗಳು ಮತ್ತು ಸರಳ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ AFM ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ್ದೇವೆ. CVD ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿನ ಆಂತರಿಕ ದೋಷಗಳು ಮತ್ತು ವರ್ಗಾವಣೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಬಾಹ್ಯ ಹಾನಿಯಿಂದಾಗಿ, ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿ ಬಿರುಕುಗಳು ಅನಿವಾರ್ಯವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚುತ್ತಿರುವ ಒತ್ತಡದೊಂದಿಗೆ, ಬಿರುಕುಗಳು ಸಾಂದ್ರವಾಗುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ 4, A ನಿಂದ D). ಇಂಗಾಲ-ಆಧಾರಿತ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಪೇರಿಸುವಿಕೆಯ ರಚನೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಬಿರುಕುಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ S11) (27). ಬಹುಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಬಿರುಕು ಪ್ರದೇಶದ ಸಾಂದ್ರತೆ (ಬಿರುಕು ಪ್ರದೇಶ/ವಿಶ್ಲೇಷಿತ ಪ್ರದೇಶ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ) ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ನಂತರದ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಇದು MGG ಗಳಿಗೆ ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕತೆಯ ಹೆಚ್ಚಳಕ್ಕೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಬಿರುಕುಗಳನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡಲು ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಗಮನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಒತ್ತಡಕ್ಕೊಳಗಾದ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ವಾಹಕ ಮಾರ್ಗಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಚಿತ್ರ 4B ಯ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ಲೇಬಲ್ ಮಾಡಿದಂತೆ, ತ್ರಿಪದರದ MGG ಯಲ್ಲಿನ ಬಿರುಕು ಮೇಲೆ ಅಗಲವಾದ ಸುರುಳಿ ದಾಟಿದೆ, ಆದರೆ ಸರಳ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಸುರುಳಿಯನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗಿಲ್ಲ (ಚಿತ್ರ 4, E ನಿಂದ H). ಅದೇ ರೀತಿ, CNT ಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿನ ಬಿರುಕುಗಳನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡಿದೆ (ಚಿತ್ರ S11). ಬಿರುಕು ಪ್ರದೇಶದ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಸ್ಕ್ರಾಲ್ ಪ್ರದೇಶದ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳ ಒರಟುತನವನ್ನು ಚಿತ್ರ 4K ಯಲ್ಲಿ ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸಲಾಗಿದೆ.
(A ನಿಂದ H) 0, 20, 60, ಮತ್ತು 100% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ತೆಳುವಾದ SEBS (~0.1 ಮಿಮೀ ದಪ್ಪ) ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ನಲ್ಲಿ ಟ್ರೈಲೇಯರ್ G/G ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗಳು (A ನಿಂದ D) ಮತ್ತು ಟ್ರೈಲೇಯರ್ G ರಚನೆಗಳ (E ನಿಂದ H) ಸಿತು AFM ಚಿತ್ರಗಳು. ಪ್ರತಿನಿಧಿ ಬಿರುಕುಗಳು ಮತ್ತು ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗಳನ್ನು ಬಾಣಗಳಿಂದ ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಲಾ AFM ಚಿತ್ರಗಳು 15 μm × 15 μm ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿವೆ, ಲೇಬಲ್ ಮಾಡಲಾದ ಅದೇ ಬಣ್ಣ ಮಾಪಕ ಪಟ್ಟಿಯನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ. (I) SEBS ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಮಾದರಿಯ ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಜ್ಯಾಮಿತಿ. (J) 20% ಬಾಹ್ಯ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು SEBS ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ ಗರಿಷ್ಠ ಪ್ರಧಾನ ಲಾಗರಿಥಮಿಕ್ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನ ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಬಾಹ್ಯರೇಖೆ ನಕ್ಷೆ. (K) ವಿಭಿನ್ನ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ರಚನೆಗಳಿಗಾಗಿ ಬಿರುಕು ಪ್ರದೇಶದ ಸಾಂದ್ರತೆ (ಕೆಂಪು ಕಾಲಮ್), ಸ್ಕ್ರಾಲ್ ಪ್ರದೇಶದ ಸಾಂದ್ರತೆ (ಹಳದಿ ಕಾಲಮ್) ಮತ್ತು ಮೇಲ್ಮೈ ಒರಟುತನ (ನೀಲಿ ಕಾಲಮ್) ಹೋಲಿಕೆ.
MGG ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಹಿಗ್ಗಿಸಿದಾಗ, ಸುರುಳಿಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಬಿರುಕು ಬಿಟ್ಟ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡಬಲ್ಲವು, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಒಳಸೇರುವ ಜಾಲವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು ಎಂಬ ಪ್ರಮುಖ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನವಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳು ಹತ್ತಾರು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ಉದ್ದವಿರಬಹುದು ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್ ಪ್ರಮಾಣದವರೆಗಿನ ಬಿರುಕುಗಳನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ ಎಂಬ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳು ಭರವಸೆ ನೀಡುತ್ತವೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಸುರುಳಿಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಬಹುಪದರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವುದರಿಂದ, ಅವು ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ. ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ದಟ್ಟವಾದ (ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಸರಣ) CNT ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳು ಹೋಲಿಸಬಹುದಾದ ವಾಹಕ ಸೇತುವೆ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಒದಗಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ, ಏಕೆಂದರೆ CNTಗಳು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತವೆ (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೆಲವು ಮೈಕ್ರೋಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು ಉದ್ದ) ಮತ್ತು ಸುರುಳಿಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ವಾಹಕವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಚಿತ್ರ S12 ರಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಒತ್ತಡವನ್ನು ಸರಿಹೊಂದಿಸಲು ಹಿಗ್ಗಿಸುವಾಗ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಬಿರುಕು ಬಿಡುತ್ತದೆ, ಸುರುಳಿಗಳು ಬಿರುಕು ಬಿಡುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಎರಡನೆಯದು ಆಧಾರವಾಗಿರುವ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮೇಲೆ ಜಾರುತ್ತಿರಬಹುದು ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಅವು ಬಿರುಕು ಬಿಡದಿರಲು ಕಾರಣ, ಸುತ್ತಿಕೊಂಡ ರಚನೆಯಿಂದಾಗಿ, ಇದು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಹಲವು ಪದರಗಳಿಂದ (~1 ರಿಂದ 2 0 μm ಉದ್ದ, ~0.1 ರಿಂದ 1 μm ಅಗಲ ಮತ್ತು ~10 ರಿಂದ 100 nm ಎತ್ತರ) ರಚಿತವಾಗಿದೆ, ಇದು ಏಕ-ಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಗ್ರೀನ್ ಮತ್ತು ಹರ್ಸಮ್ (42) ವರದಿ ಮಾಡಿದಂತೆ, ಲೋಹೀಯ CNT ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳು (1.0 nm ನ ಟ್ಯೂಬ್ ವ್ಯಾಸ) CNT ಗಳ ನಡುವಿನ ದೊಡ್ಡ ಜಂಕ್ಷನ್ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಹೊರತಾಗಿಯೂ <100 ohms/sq ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಹಾಳೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಸಾಧಿಸಬಹುದು. ನಮ್ಮ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳು 0.1 ರಿಂದ 1 μm ಅಗಲವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು G/G ಸುರುಳಿಗಳು CNT ಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ದೊಡ್ಡ ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರತಿರೋಧ ಮತ್ತು ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರದೇಶವು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸುವ ಅಂಶಗಳಾಗಿರಬಾರದು.
ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ SEBS ತಲಾಧಾರಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಾಡ್ಯುಲಸ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ನ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿ ದಪ್ಪವು ತಲಾಧಾರಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೂ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಬಿಗಿತವು ಅದರ ದಪ್ಪಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದರೂ, ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದು (43, 44), ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಮಧ್ಯಮ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಿನ ದ್ವೀಪ ಪರಿಣಾಮ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ. ನಾವು SEBS ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ 1-nm-ದಪ್ಪದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ವಿರೂಪವನ್ನು ಅನುಕರಿಸಿದ್ದೇವೆ (ವಿವರಗಳಿಗಾಗಿ ಪೂರಕ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ನೋಡಿ). ಸಿಮ್ಯುಲೇಶನ್ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಪ್ರಕಾರ, SEBS ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಬಾಹ್ಯವಾಗಿ 20% ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಲ್ಲಿನ ಸರಾಸರಿ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ~6.6% (ಚಿತ್ರ 4J ಮತ್ತು ಚಿತ್ರ S13D), ಇದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅವಲೋಕನಗಳೊಂದಿಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಿತ್ರ S13 ನೋಡಿ). ನಾವು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮಾದರಿಯ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿನ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಅನ್ನು ಹೋಲಿಸಿದ್ದೇವೆ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿನ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿನ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗಿಂತ ಕನಿಷ್ಠ ಎರಡು ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ಎಂದು ಕಂಡುಕೊಂಡಿದ್ದೇವೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ಮಾದರಿಗಳ ಮೇಲೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾದ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಅನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಸೀಮಿತಗೊಳಿಸಬಹುದು ಎಂದು ಇದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ, SEBS (26, 43, 44) ಮೇಲೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸ್ಟಿಫ್ ದ್ವೀಪಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ.
ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ಕಾಪಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು MGG ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳಿಂದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ: (i) ವಾಹಕ ಪರ್ಕೋಲೇಷನ್ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಸುರುಳಿಗಳು ಸಂಪರ್ಕ ಕಡಿತಗೊಂಡ ಪ್ರದೇಶಗಳನ್ನು ಸೇತುವೆ ಮಾಡಬಹುದು, ಮತ್ತು (ii) ಬಹುಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಹಾಳೆಗಳು/ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್ ಪರಸ್ಪರ ಜಾರಬಹುದು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಮೇಲಿನ ಒತ್ತಡ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ನಲ್ಲಿ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನ ಬಹು ಪದರಗಳಿಗೆ, ಪದರಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಬಲವಾಗಿ ಜೋಡಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿರುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿ ಜಾರಬಹುದು (27). ಸುರುಳಿಗಳು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ಒರಟುತನವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಿದವು, ಇದು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ಪ್ರತ್ಯೇಕತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸಲು ಸಹಾಯ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆದ್ದರಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ಜಾರುವಿಕೆಯನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಕಡಿಮೆ ವೆಚ್ಚ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಥ್ರೋಪುಟ್ ಇರುವುದರಿಂದ ಆಲ್-ಕಾರ್ಬನ್ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಉತ್ಸಾಹದಿಂದ ಅನುಸರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ನಮ್ಮ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ, ಆಲ್-ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಕೆಳಭಾಗದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಗೇಟ್, ಮೇಲ್ಭಾಗದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮೂಲ/ಡ್ರೈನ್ ಸಂಪರ್ಕ, ವಿಂಗಡಿಸಲಾದ CNT ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ಮತ್ತು SEBS ಅನ್ನು ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಆಗಿ ಬಳಸಿ ತಯಾರಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ 5A). ಚಿತ್ರ 5B ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, CNT ಗಳನ್ನು ಮೂಲ/ಡ್ರೈನ್ ಮತ್ತು ಗೇಟ್ (ಕೆಳಗಿನ ಸಾಧನ) ಆಗಿ ಹೊಂದಿರುವ ಆಲ್-ಕಾರ್ಬನ್ ಸಾಧನವು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಾಧನಕ್ಕಿಂತ (ಮೇಲಿನ ಸಾಧನ) ಹೆಚ್ಚು ಅಪಾರದರ್ಶಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಏಕೆಂದರೆ CNT ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್‌ಗಳಿಗೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಂತೆಯೇ ಹಾಳೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧಗಳನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ದೊಡ್ಡ ದಪ್ಪಗಳು ಮತ್ತು ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟೆನ್ಸ್‌ಗಳು ಬೇಕಾಗುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ S4). ಚಿತ್ರ 5 (C ಮತ್ತು D) ದ್ವಿಪದರದ MGG ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಮಾಡಿದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗೆ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಮೊದಲು ಪ್ರತಿನಿಧಿ ವರ್ಗಾವಣೆ ಮತ್ತು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಮಾಡದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಚಾನಲ್ ಅಗಲ ಮತ್ತು ಉದ್ದವು ಕ್ರಮವಾಗಿ 800 ಮತ್ತು 100 μm ಆಗಿತ್ತು. ಅಳತೆ ಮಾಡಲಾದ ಆನ್/ಆಫ್ ಅನುಪಾತವು ಕ್ರಮವಾಗಿ 10−5 ಮತ್ತು 10−8 A ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ ಆನ್ ಮತ್ತು ಆಫ್ ಪ್ರವಾಹಗಳೊಂದಿಗೆ 103 ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಔಟ್‌ಪುಟ್ ಕರ್ವ್ ಸ್ಪಷ್ಟ ಗೇಟ್-ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅವಲಂಬನೆಯೊಂದಿಗೆ ಆದರ್ಶ ರೇಖೀಯ ಮತ್ತು ಸಾಟ್ಯುರೇಶನ್ ಆಡಳಿತಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು CNT ಗಳು ಮತ್ತು ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ನಡುವಿನ ಆದರ್ಶ ಸಂಪರ್ಕವನ್ನು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ (45). ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳೊಂದಿಗಿನ ಸಂಪರ್ಕ ಪ್ರತಿರೋಧವು ಆವಿಯಾದ Au ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಗಮನಿಸಲಾಗಿದೆ (ಚಿತ್ರ S14 ನೋಡಿ). ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಸ್ಯಾಚುರೇಶನ್ ಚಲನಶೀಲತೆ ಸುಮಾರು 5.6 cm2/Vs ಆಗಿದೆ, ಇದು ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪದರವಾಗಿ 300-nm SiO2 ಹೊಂದಿರುವ ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ Si ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಅದೇ ಪಾಲಿಮರ್-ವಿಂಗಡಿಸಿದ CNT ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳಂತೆಯೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಆಪ್ಟಿಮೈಸ್ಡ್ ಟ್ಯೂಬ್ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಇತರ ರೀತಿಯ ಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಚಲನಶೀಲತೆಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತಷ್ಟು ಸುಧಾರಣೆ ಸಾಧ್ಯ (46).
(ಎ) ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್-ಆಧಾರಿತ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಯೋಜನೆ. SWNT ಗಳು, ಏಕ-ಗೋಡೆಯ ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್‌ಗಳು. (ಬಿ) ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳು (ಮೇಲ್ಭಾಗ) ಮತ್ತು CNT ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳಿಂದ (ಕೆಳಗೆ) ಮಾಡಲಾದ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳ ಫೋಟೋ. ಪಾರದರ್ಶಕತೆಯಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿದೆ. (ಸಿ ಮತ್ತು ಡಿ) ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗೆ ಮೊದಲು SEBS ನಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್-ಆಧಾರಿತ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ವರ್ಗಾವಣೆ ಮತ್ತು ಔಟ್‌ಪುಟ್ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳು. (ಇ ಮತ್ತು ಎಫ್) ವರ್ಗಾವಣೆ ವಕ್ರಾಕೃತಿಗಳು, ಆನ್ ಮತ್ತು ಆಫ್ ಕರೆಂಟ್, ಆನ್/ಆಫ್ ಅನುಪಾತ ಮತ್ತು ವಿಭಿನ್ನ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್-ಆಧಾರಿತ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಚಲನಶೀಲತೆ.
ಪಾರದರ್ಶಕ, ಸಂಪೂರ್ಣ ಇಂಗಾಲದ ಸಾಧನವನ್ನು ಚಾರ್ಜ್ ಸಾಗಣೆ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಹಿಗ್ಗಿಸಿದಾಗ, ಕನಿಷ್ಠ ಅವನತಿ 120% ಸ್ಟ್ರೈನ್ ವರೆಗೆ ಕಂಡುಬಂದಿತು. ಹಿಗ್ಗಿಸುವ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಚಲನಶೀಲತೆಯು 0% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ 5.6 cm2/Vs ನಿಂದ 120% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ 2.5 cm2/Vs ಗೆ ನಿರಂತರವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ 5F). ನಾವು ವಿಭಿನ್ನ ಚಾನಲ್ ಉದ್ದಗಳಿಗೆ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಹೋಲಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಟೇಬಲ್ S1 ನೋಡಿ). ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ, 105% ರಷ್ಟು ದೊಡ್ಡ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ, ಈ ಎಲ್ಲಾ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು ಇನ್ನೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆನ್/ಆಫ್ ಅನುಪಾತವನ್ನು (>103) ಮತ್ತು ಚಲನಶೀಲತೆಯನ್ನು (>3 cm2/Vs) ಪ್ರದರ್ಶಿಸಿವೆ. ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ನಾವು ಎಲ್ಲಾ-ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳ ಮೇಲಿನ ಎಲ್ಲಾ ಇತ್ತೀಚಿನ ಕೆಲಸವನ್ನು ಸಂಕ್ಷೇಪಿಸಿದ್ದೇವೆ (ಟೇಬಲ್ S2 ನೋಡಿ) (47–52). ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಸಾಧನ ತಯಾರಿಕೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು MGG ಗಳನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಗಳಾಗಿ ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ನಮ್ಮ ಎಲ್ಲಾ-ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳು ಚಲನಶೀಲತೆ ಮತ್ತು ಹಿಸ್ಟರೆಸಿಸ್ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತವೆ ಹಾಗೂ ಹೆಚ್ಚು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದವುಗಳಾಗಿವೆ.
ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪಾರದರ್ಶಕ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಅನ್ವಯವಾಗಿ, ನಾವು ಅದನ್ನು LED ಯ ಸ್ವಿಚಿಂಗ್ ಅನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಲು ಬಳಸಿದ್ದೇವೆ (ಚಿತ್ರ 6A). ಚಿತ್ರ 6B ನಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಿರುವಂತೆ, ಹಸಿರು LED ಅನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಮೇಲೆ ಇರಿಸಲಾದ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಎಲ್ಲಾ-ಕಾರ್ಬನ್ ಸಾಧನದ ಮೂಲಕ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಕಾಣಬಹುದು. ~100% (ಚಿತ್ರ 6, C ಮತ್ತು D) ವರೆಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸುವಾಗ, LED ಬೆಳಕಿನ ತೀವ್ರತೆಯು ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಮೇಲೆ ವಿವರಿಸಿದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಗೆ ಅನುಗುಣವಾಗಿರುತ್ತದೆ (ಚಲನಚಿತ್ರ S1 ನೋಡಿ). ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಮಾಡಿದ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ನಿಯಂತ್ರಣ ಘಟಕಗಳ ಮೊದಲ ವರದಿ ಇದಾಗಿದ್ದು, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗೆ ಹೊಸ ಸಾಧ್ಯತೆಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ.
(ಎ) ಎಲ್‌ಇಡಿಯನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡಲು ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಸರ್ಕ್ಯೂಟ್. ಜಿಎನ್‌ಡಿ, ನೆಲ. (ಬಿ) ಹಸಿರು ಎಲ್‌ಇಡಿಯ ಮೇಲೆ 0% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಲಾದ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ಪಾರದರ್ಶಕ ಆಲ್-ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಫೋಟೋ. (ಸಿ) ಎಲ್‌ಇಡಿಯನ್ನು ಬದಲಾಯಿಸಲು ಬಳಸುವ ಆಲ್-ಕಾರ್ಬನ್ ಪಾರದರ್ಶಕ ಮತ್ತು ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಅನ್ನು ಎಲ್‌ಇಡಿಯ ಮೇಲೆ 0% (ಎಡ) ಮತ್ತು ~100% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ (ಬಲ) ಜೋಡಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ದೂರ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ವಿಸ್ತರಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಲು ಬಿಳಿ ಬಾಣಗಳು ಸಾಧನದಲ್ಲಿನ ಹಳದಿ ಗುರುತುಗಳಾಗಿ ಸೂಚಿಸುತ್ತವೆ. (ಡಿ) ಎಲ್‌ಇಡಿಯನ್ನು ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ಗೆ ತಳ್ಳುವ ಮೂಲಕ ಹಿಗ್ಗಿಸಲಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಪಾರ್ಶ್ವ ನೋಟ.
ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ, ನಾವು ಪಾರದರ್ಶಕ ವಾಹಕ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ್ದೇವೆ, ಇದು ದೊಡ್ಡ ತಳಿಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಾಹಕತೆಯನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಜೋಡಿಸಲಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ನ್ಯಾನೊಸ್ಕ್ರೋಲ್‌ಗಳಿಂದ ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಈ ದ್ವಿ- ಮತ್ತು ತ್ರಿ-ಪದರದ MGG ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ರಚನೆಗಳು 100% ವರೆಗಿನ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಳಿಯಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ 0% ತಳಿ ವಾಹಕತೆಯಲ್ಲಿ ಕ್ರಮವಾಗಿ 21 ಮತ್ತು 65% ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಬಹುದು, ವಿಶಿಷ್ಟವಾದ ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಿಗೆ 5% ತಳಿಯಲ್ಲಿ ವಾಹಕತೆಯ ಸಂಪೂರ್ಣ ನಷ್ಟಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ. ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಸುರುಳಿಗಳ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ವಾಹಕ ಮಾರ್ಗಗಳು ಹಾಗೂ ವರ್ಗಾವಣೆಗೊಂಡ ಪದರಗಳ ನಡುವಿನ ದುರ್ಬಲ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಒತ್ತಡದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಉನ್ನತ ವಾಹಕತೆಯ ಸ್ಥಿರತೆಗೆ ಕೊಡುಗೆ ನೀಡುತ್ತದೆ. ನಾವು ಈ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಎಲ್ಲಾ-ಕಾರ್ಬನ್ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಮತ್ತಷ್ಟು ಅನ್ವಯಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಇಲ್ಲಿಯವರೆಗೆ, ಇದು ಬಕ್ಲಿಂಗ್ ಅನ್ನು ಬಳಸದೆ ಅತ್ಯುತ್ತಮ ಪಾರದರ್ಶಕತೆಯೊಂದಿಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್-ಆಧಾರಿತ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್ ಆಗಿದೆ. ಪ್ರಸ್ತುತ ಅಧ್ಯಯನವನ್ನು ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ಗಾಗಿ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ನಡೆಸಲಾಗಿದ್ದರೂ, ಹಿಗ್ಗಿಸಬಹುದಾದ 2D ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ಸಕ್ರಿಯಗೊಳಿಸಲು ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಇತರ 2D ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದು ಎಂದು ನಾವು ನಂಬುತ್ತೇವೆ.
ದೊಡ್ಡ-ಪ್ರದೇಶದ CVD ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಅನ್ನು ಅಮಾನತುಗೊಳಿಸಿದ Cu ಫಾಯಿಲ್‌ಗಳ ಮೇಲೆ (99.999%; ಆಲ್ಫಾ ಏಸರ್) 0.5 mtorr ಸ್ಥಿರ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ 50–SCCM (ಪ್ರಮಾಣಿತ ಘನ ಸೆಂಟಿಮೀಟರ್ ಪ್ರತಿ ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ) CH4 ಮತ್ತು 20–SCCM H2 ನೊಂದಿಗೆ 1000°C ನಲ್ಲಿ ಪೂರ್ವಗಾಮಿಗಳಾಗಿ ಬೆಳೆಸಲಾಯಿತು. Cu ಫಾಯಿಲ್‌ನ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳನ್ನು ಏಕಪದರದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಿಂದ ಮುಚ್ಚಲಾಗಿತ್ತು. PMMA (2000 rpm; A4, ಮೈಕ್ರೋಕೆಮ್) ನ ತೆಳುವಾದ ಪದರವನ್ನು Cu ಫಾಯಿಲ್‌ನ ಒಂದು ಬದಿಯಲ್ಲಿ ಸ್ಪಿನ್-ಲೇಪಿಸಲಾಯಿತು, ಇದು PMMA/G/Cu ಫಾಯಿಲ್/G ರಚನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸಿತು. ತರುವಾಯ, Cu ಫಾಯಿಲ್ ಅನ್ನು ಕೆತ್ತಲು ಇಡೀ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಸುಮಾರು 2 ಗಂಟೆಗಳ ಕಾಲ 0.1 M ಅಮೋನಿಯಂ ಪರ್ಸಲ್ಫೇಟ್ [(NH4)2S2O8] ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ನೆನೆಸಲಾಯಿತು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಅಸುರಕ್ಷಿತ ಹಿಂಭಾಗದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಮೊದಲು ಧಾನ್ಯದ ಗಡಿಗಳಲ್ಲಿ ಹರಿದು ನಂತರ ಮೇಲ್ಮೈ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿ ಸುರುಳಿಗಳಾಗಿ ಸುತ್ತಿಕೊಂಡಿತು. ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು PMMA-ಬೆಂಬಲಿತ ಮೇಲ್ಭಾಗದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗೆ ಜೋಡಿಸಲಾಯಿತು, PMMA/G/G ಸುರುಳಿಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸಲಾಯಿತು. ನಂತರ ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು ಡಿಯೋನೈಸ್ ಮಾಡಿದ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಬಾರಿ ತೊಳೆದು, ಗಟ್ಟಿಯಾದ SiO2/Si ಅಥವಾ ಪ್ಲಾಸ್ಟಿಕ್ ತಲಾಧಾರದಂತಹ ಗುರಿ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಇಡಲಾಯಿತು. ಲಗತ್ತಿಸಲಾದ ಫಿಲ್ಮ್ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಒಣಗಿದ ತಕ್ಷಣ, ಮಾದರಿಯನ್ನು ಅನುಕ್ರಮವಾಗಿ ಅಸಿಟೋನ್, 1:1 ಅಸಿಟೋನ್/IPA (ಐಸೊಪ್ರೊಪಿಲ್ ಆಲ್ಕೋಹಾಲ್) ಮತ್ತು IPA ಯಲ್ಲಿ ತಲಾ 30 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ಕಾಲ ನೆನೆಸಿ PMMA ಅನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲಾಯಿತು. ಫಿಲ್ಮ್‌ಗಳನ್ನು 100°C ನಲ್ಲಿ 15 ನಿಮಿಷಗಳ ಕಾಲ ಬಿಸಿಮಾಡಲಾಯಿತು ಅಥವಾ G/G ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ನ ಮತ್ತೊಂದು ಪದರವನ್ನು ಅದರ ಮೇಲೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುವ ಮೊದಲು ಸಿಕ್ಕಿಬಿದ್ದ ನೀರನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ತೆಗೆದುಹಾಕಲು ರಾತ್ರಿಯಿಡೀ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲಾಯಿತು. ಈ ಹಂತವು ತಲಾಧಾರದಿಂದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಬೇರ್ಪಡುವಿಕೆಯನ್ನು ತಪ್ಪಿಸುವುದು ಮತ್ತು PMMA ವಾಹಕ ಪದರದ ಬಿಡುಗಡೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ MGG ಗಳ ಸಂಪೂರ್ಣ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಖಚಿತಪಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದಾಗಿತ್ತು.
MGG ರಚನೆಯ ರೂಪವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ (ಲೈಕಾ) ಮತ್ತು ಸ್ಕ್ಯಾನಿಂಗ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪ್ (1 kV; FEI) ಬಳಸಿ ಗಮನಿಸಲಾಯಿತು. G ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗಳ ವಿವರಗಳನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಲು ಪರಮಾಣು ಬಲ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕವನ್ನು (ನ್ಯಾನೊಸ್ಕೋಪ್ III, ಡಿಜಿಟಲ್ ಇನ್ಸ್ಟ್ರುಮೆಂಟ್) ಟ್ಯಾಪಿಂಗ್ ಮೋಡ್‌ನಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಯಿತು. ಫಿಲ್ಮ್ ಪಾರದರ್ಶಕತೆಯನ್ನು ನೇರಳಾತೀತ-ಗೋಚರ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಮೀಟರ್ (ಎಜಿಲೆಂಟ್ ಕ್ಯಾರಿ 6000i) ಮೂಲಕ ಪರೀಕ್ಷಿಸಲಾಯಿತು. ಒತ್ತಡವು ಪ್ರವಾಹದ ಹರಿವಿನ ಲಂಬ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿದ್ದಾಗ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಿಗಾಗಿ, ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು ಪಟ್ಟಿಗಳಾಗಿ (~300 μm ಅಗಲ ಮತ್ತು ~2000 μm ಉದ್ದ) ಮಾದರಿ ಮಾಡಲು ಫೋಟೋಲಿಥೋಗ್ರಫಿ ಮತ್ತು O2 ಪ್ಲಾಸ್ಮಾವನ್ನು ಬಳಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಉದ್ದನೆಯ ಬದಿಯ ಎರಡೂ ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ ನೆರಳು ಮುಖವಾಡಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು Au (50 nm) ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳನ್ನು ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಯಿತು. ನಂತರ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ಪಟ್ಟಿಗಳನ್ನು SEBS ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್ (~2 ಸೆಂ.ಮೀ ಅಗಲ ಮತ್ತು ~5 ಸೆಂ.ಮೀ ಉದ್ದ) ನೊಂದಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಕ್ಕೆ ತರಲಾಯಿತು, ಪಟ್ಟಿಗಳ ಉದ್ದನೆಯ ಅಕ್ಷವು SEBS ನ ಸಣ್ಣ ಭಾಗಕ್ಕೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ BOE (ಬಫರ್ಡ್ ಆಕ್ಸೈಡ್ ಎಚ್) (HF:H2O 1:6) ಎಚ್ಚಣೆ ಮತ್ತು ಯುಟೆಕ್ಟಿಕ್ ಗ್ಯಾಲಿಯಮ್ ಇಂಡಿಯಮ್ (EGaIn) ಅನ್ನು ವಿದ್ಯುತ್ ಸಂಪರ್ಕಗಳಾಗಿ ಅನುಸರಿಸಲಾಯಿತು. ಸಮಾನಾಂತರ ಸ್ಟ್ರೈನ್ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಿಗಾಗಿ, ಮಾದರಿಯಿಲ್ಲದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು (~5 × 10 ಮಿಮೀ) SEBS ತಲಾಧಾರಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು, SEBS ತಲಾಧಾರದ ಉದ್ದನೆಯ ಭಾಗಕ್ಕೆ ಸಮಾನಾಂತರವಾಗಿ ಉದ್ದವಾದ ಅಕ್ಷಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿತ್ತು. ಎರಡೂ ಸಂದರ್ಭಗಳಲ್ಲಿ, ಸಂಪೂರ್ಣ G (G ಸ್ಕ್ರಾಲ್‌ಗಳಿಲ್ಲದೆ)/SEBS ಅನ್ನು ಹಸ್ತಚಾಲಿತ ಉಪಕರಣದಲ್ಲಿ ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ನ ಉದ್ದನೆಯ ಬದಿಯಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತರಿಸಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಅರೆವಾಹಕ ವಿಶ್ಲೇಷಕ (ಕೀತ್ಲಿ 4200-SCS) ನೊಂದಿಗೆ ತನಿಖಾ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ಒತ್ತಡದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ಪ್ರತಿರೋಧ ಬದಲಾವಣೆಗಳನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತೇವೆ.
ಪಾಲಿಮರ್ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಮತ್ತು ತಲಾಧಾರದ ಸಾವಯವ ದ್ರಾವಕ ಹಾನಿಯನ್ನು ತಪ್ಪಿಸಲು ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕ ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಮತ್ತು ಪಾರದರ್ಶಕವಾದ ಎಲ್ಲಾ-ಕಾರ್ಬನ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳ ಮೂಲಕ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. MGG ರಚನೆಗಳನ್ನು SEBS ಗೆ ಗೇಟ್ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಾಗಿ ವರ್ಗಾಯಿಸಲಾಯಿತು. ಏಕರೂಪದ ತೆಳುವಾದ-ಫಿಲ್ಮ್ ಪಾಲಿಮರ್ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪದರವನ್ನು (2 μm ದಪ್ಪ) ಪಡೆಯಲು, SEBS ಟೊಲುಯೀನ್ (80 mg/ml) ದ್ರಾವಣವನ್ನು ಆಕ್ಟಾಡೆಸಿಲ್ಟ್ರಿಕ್ಲೋರೋಸಿಲೇನ್ (OTS)–ಮಾರ್ಪಡಿಸಿದ SiO2/Si ತಲಾಧಾರದ ಮೇಲೆ 1 ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ 1000 rpm ನಲ್ಲಿ ಸ್ಪಿನ್-ಲೇಪಿಸಲಾಯಿತು. ತೆಳುವಾದ ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಫಿಲ್ಮ್ ಅನ್ನು ಹೈಡ್ರೋಫೋಬಿಕ್ OTS ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್‌ನಿಂದ ಮುಚ್ಚಿದ SEBS ತಲಾಧಾರಕ್ಕೆ ಸುಲಭವಾಗಿ ವರ್ಗಾಯಿಸಬಹುದು. LCR (ಇಂಡಕ್ಟನ್ಸ್, ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್, ರೆಸಿಸ್ಟೆನ್ಸ್) ಮೀಟರ್ (ಎಜಿಲೆಂಟ್) ಬಳಸಿ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನ ಕಾರ್ಯವಾಗಿ ಕೆಪಾಸಿಟನ್ಸ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ದ್ರವ-ಲೋಹ (EGaIn; ಸಿಗ್ಮಾ-ಆಲ್ಡ್ರಿಚ್) ಮೇಲ್ಭಾಗದ ವಿದ್ಯುದ್ವಾರವನ್ನು ಠೇವಣಿ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಕೆಪಾಸಿಟರ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸಬಹುದು. ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ನ ಇನ್ನೊಂದು ಭಾಗವು ಹಿಂದೆ ವರದಿ ಮಾಡಲಾದ ಕಾರ್ಯವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸಿ ಪಾಲಿಮರ್-ವಿಂಗಡಿಸಲಾದ ಅರೆವಾಹಕ CNT ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿತ್ತು (53). ಮಾದರಿಯ ಮೂಲ/ಡ್ರೈನ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ SiO2/Si ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ತರುವಾಯ, ಡೈಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್/G/SEBS ಮತ್ತು CNTಗಳು/ಮಾದರಿಯ G/SiO2/Si ಎಂಬ ಎರಡು ಭಾಗಗಳನ್ನು ಪರಸ್ಪರ ಲ್ಯಾಮಿನೇಟ್ ಮಾಡಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಕಟ್ಟುನಿಟ್ಟಾದ SiO2/Si ತಲಾಧಾರವನ್ನು ತೆಗೆದುಹಾಕಲು BOE ನಲ್ಲಿ ನೆನೆಸಲಾಯಿತು. ಹೀಗಾಗಿ, ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಪಾರದರ್ಶಕ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಿಸಬಹುದಾದ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಯಿತು. ಮೇಲೆ ತಿಳಿಸಿದ ವಿಧಾನದಂತೆ ಒತ್ತಡದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ವಿದ್ಯುತ್ ಪರೀಕ್ಷೆಯನ್ನು ಹಸ್ತಚಾಲಿತ ಸ್ಟ್ರೆಚಿಂಗ್ ಸೆಟಪ್‌ನಲ್ಲಿ ನಡೆಸಲಾಯಿತು.
ಈ ಲೇಖನಕ್ಕೆ ಪೂರಕ ಸಾಮಗ್ರಿಗಳು http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/3/9/e1700159/DC1 ನಲ್ಲಿ ಲಭ್ಯವಿದೆ.
ಚಿತ್ರ S1. ವಿಭಿನ್ನ ವರ್ಧನೆಗಳಲ್ಲಿ SiO2/Si ತಲಾಧಾರಗಳ ಮೇಲೆ ಏಕಪದರದ MGG ಯ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಚಿತ್ರಗಳು.
ಚಿತ್ರ. S4. ಎರಡು-ತನಿಖೆ ಹಾಳೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರಸರಣಗಳು @550 nm ನ ಮೊನೊ-, ದ್ವಿ- ಮತ್ತು ತ್ರಿಪದರದ ಸರಳ ಗ್ರ್ಯಾಫೀನ್ (ಕಪ್ಪು ಚೌಕಗಳು), MGG (ಕೆಂಪು ವೃತ್ತಗಳು), ಮತ್ತು CNT ಗಳು (ನೀಲಿ ತ್ರಿಕೋನ) ಹೋಲಿಕೆ.
ಚಿತ್ರ S7. ಕ್ರಮವಾಗಿ 40 ಮತ್ತು 90% ಸಮಾನಾಂತರ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಲೋಡ್ ಆಗುವ ~1000 ಸೈಕ್ಲಿಕ್ ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಮೊನೊ- ಮತ್ತು ದ್ವಿಪದರ MGG ಗಳ (ಕಪ್ಪು) ಮತ್ತು G (ಕೆಂಪು) ಸಾಮಾನ್ಯೀಕೃತ ಪ್ರತಿರೋಧ ಬದಲಾವಣೆ.
ಚಿತ್ರ. S10. ಸ್ಟ್ರೈನ್ ನಂತರ SEBS ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ನಲ್ಲಿ ತ್ರಿಪದರದ MGG ಯ SEM ಚಿತ್ರ, ಹಲವಾರು ಬಿರುಕುಗಳ ಮೇಲೆ ಉದ್ದವಾದ ಸ್ಕ್ರಾಲ್ ಕ್ರಾಸ್ ಅನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ. S12. 20% ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ನಲ್ಲಿ ಅತ್ಯಂತ ತೆಳುವಾದ SEBS ಎಲಾಸ್ಟೊಮರ್‌ನಲ್ಲಿ ತ್ರಿಪದರದ MGG ಯ AFM ಚಿತ್ರ, ಒಂದು ಸುರುಳಿಯು ಬಿರುಕಿನ ಮೇಲೆ ದಾಟಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.
ಕೋಷ್ಟಕ S1. ಸ್ಟ್ರೈನ್‌ಗೆ ಮೊದಲು ಮತ್ತು ನಂತರ ವಿಭಿನ್ನ ಚಾನಲ್ ಉದ್ದಗಳಲ್ಲಿ ದ್ವಿಪದರ MGG–ಏಕ-ಗೋಡೆಯ ಇಂಗಾಲದ ನ್ಯಾನೊಟ್ಯೂಬ್ ಟ್ರಾನ್ಸಿಸ್ಟರ್‌ಗಳ ಚಲನಶೀಲತೆಗಳು.
ಇದು ಕ್ರಿಯೇಟಿವ್ ಕಾಮನ್ಸ್ ಅಟ್ರಿಬ್ಯೂಷನ್-ವಾಣಿಜ್ಯೇತರ ಪರವಾನಗಿಯ ನಿಯಮಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ವಿತರಿಸಲಾದ ಮುಕ್ತ-ಪ್ರವೇಶ ಲೇಖನವಾಗಿದ್ದು, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಬಳಕೆಯು ವಾಣಿಜ್ಯ ಪ್ರಯೋಜನಕ್ಕಾಗಿ ಅಲ್ಲ ಮತ್ತು ಮೂಲ ಕೃತಿಯನ್ನು ಸರಿಯಾಗಿ ಉಲ್ಲೇಖಿಸಿದ್ದರೆ ಯಾವುದೇ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಬಳಕೆ, ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ಪುನರುತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಅನುಮತಿಸುತ್ತದೆ.
ಗಮನಿಸಿ: ನೀವು ಪುಟವನ್ನು ಶಿಫಾರಸು ಮಾಡುತ್ತಿರುವ ವ್ಯಕ್ತಿಗೆ ನೀವು ಅದನ್ನು ನೋಡಬೇಕೆಂದು ಬಯಸಿದ್ದೀರಿ ಮತ್ತು ಅದು ಜಂಕ್ ಮೇಲ್ ಅಲ್ಲ ಎಂದು ತಿಳಿಸಲು ಮಾತ್ರ ನಾವು ನಿಮ್ಮ ಇಮೇಲ್ ವಿಳಾಸವನ್ನು ವಿನಂತಿಸುತ್ತೇವೆ. ನಾವು ಯಾವುದೇ ಇಮೇಲ್ ವಿಳಾಸವನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿಯುವುದಿಲ್ಲ.
ನೀವು ಮಾನವ ಸಂದರ್ಶಕರೇ ಅಥವಾ ಇಲ್ಲವೇ ಎಂಬುದನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು ಮತ್ತು ಸ್ವಯಂಚಾಲಿತ ಸ್ಪ್ಯಾಮ್ ಸಲ್ಲಿಕೆಗಳನ್ನು ತಡೆಯಲು ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಕೇಳಲಾಗಿದೆ.
ನ್ಯಾನ್ ಲಿಯು, ಅಲೆಕ್ಸ್ ಚೋರ್ಟೋಸ್, ಟಿಂಗ್ ಲೀ, ಲಿಹುವಾ ಜಿನ್, ಟೇಹೋ ರಾಯ್ ಕಿಮ್, ವಾನ್-ಗ್ಯು ಬೇ, ಚೆಂಕ್ಸಿನ್ ಝು, ಸಿಹೋಂಗ್ ವಾಂಗ್, ರಾಫೆಲ್ ಪ್ಫಟ್ನರ್, ಕ್ಸಿಯುವಾನ್ ಚೆನ್, ರಾಬರ್ಟ್ ಸಿಂಕ್ಲೇರ್, ಝೆನಾನ್ ಬಾವೊ ಅವರಿಂದ
ನ್ಯಾನ್ ಲಿಯು, ಅಲೆಕ್ಸ್ ಚೋರ್ಟೋಸ್, ಟಿಂಗ್ ಲೀ, ಲಿಹುವಾ ಜಿನ್, ಟೇಹೋ ರಾಯ್ ಕಿಮ್, ವಾನ್-ಗ್ಯು ಬೇ, ಚೆಂಕ್ಸಿನ್ ಝು, ಸಿಹೋಂಗ್ ವಾಂಗ್, ರಾಫೆಲ್ ಪ್ಫಟ್ನರ್, ಕ್ಸಿಯುವಾನ್ ಚೆನ್, ರಾಬರ್ಟ್ ಸಿಂಕ್ಲೇರ್, ಝೆನಾನ್ ಬಾವೊ ಅವರಿಂದ
© 2021 ಅಮೇರಿಕನ್ ಅಸೋಸಿಯೇಷನ್ ​​ಫಾರ್ ದಿ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್‌ಮೆಂಟ್ ಆಫ್ ಸೈನ್ಸ್. ಎಲ್ಲಾ ಹಕ್ಕುಗಳನ್ನು ಕಾಯ್ದಿರಿಸಲಾಗಿದೆ. AAAS HINARI, AGORA, OARE, CHORUS, CLOCKSS, CrossRef ಮತ್ತು COUNTER ನ ಪಾಲುದಾರ. ಸೈನ್ಸ್ ಅಡ್ವಾನ್ಸ್ ISSN 2375-2548.