Гофра коричневая: Труба гофрированная ПВХ под дерево (гофра)

Эдсон П. Беллидо Соса Гофрирование графена

Схема • Введение • Назначение и влияние • Структура графена • Подвешена • Над Ru • Над SiO2 • Электрический транспорт • Будущие исследования • Заключение

Введение • Графен представляет собой плоский лист толщиной в один атом из sp2-связанных атомов углерода, которые упакованы в сотовую решетку. • Полуметалл с очень высокой подвижностью электронов при 300 К (15000 см2 / Вс). • Очень высокая теплопроводность (5000 Вт / мК). • Очень высокий модуль Юнга (0,5 ТПа). • В графене электроны ведут себя как безмассовые релятивистские частицы (фермионы Дирака) http://www.lbl.gov/Science-articles/Archive/sabl/2007/Nov/assets/img/lrg/graphene_sheet.jpg • Благодаря своей необычайной Свойства графен имеет множество потенциальных применений, таких как: • Обнаружение отдельных молекул. • Графеновые транзисторы • Прозрачные проводящие электроды • Ультраконденсаторы • Могут быть заменой кремния для будущей электроники

Введение • Согласно теореме Мермина-Вагнера кристаллические мембраны, такие как графен, могут существовать, но они должны быть волнистыми.• Согласно теореме Мермина-Вагнера кристаллические мембраны, подобные графену, могут существовать, но они должны быть волнистыми. • Эта рябь наблюдалась в графене, и считается, что они играют важную роль в его электронных свойствах. • Собственная рябь была предложена как один из возможных механизмов рассеяния электронов, чтобы объяснить изменение удельного сопротивления в зависимости от количества носителей заряда, экспериментально наблюдаемое в графене. • На гофрирование и электронные свойства графена также может влиять подложка, на которой проводятся эксперименты.• Метод изготовления также может влиять на гофрирование графена, особенно если в методе присутствуют присоединения кислорода. http://www.thp.uni-koeln.de/graphene08/wavy-graphene.jpeg

Краткое описание • Введение • Назначение и влияние • Структура графена • Подвешенный • Над Ru • Над SiO2 • Электрический транспорт • Дальнейшие исследования • Заключение

Цель и влияние ЦЕЛЬ • Мы изучаем образование гофр на листах графена и анализируем стабильность 2D кристаллов.• Мы анализируем, как подложка, на которую опирается лист графена, повлияет на образование гофр. • Мы изучаем, как гофра влияет на электрический транспорт графеновых листов. ВЛИЯНИЕ • Чтобы использовать графен в качестве возможного заменителя кремния в электронике, нам необходимо понять структуру графена и то, как на эту структуру может повлиять подложка. • Понимание этого эффекта приведет нас к управлению электрическими, механическими и оптическими свойствами графена, изменяя только подложку или среду, в которой устройство будет работать, без необходимости химической модификации, что очень трудно сделать в химически устойчивая структура углерода в виде графена.

Схема • Введение • Назначение и влияние • Структура графена • Подвешенный • Над Ru • Над SiO2 • Электротранспорт • Дальнейшие исследования • Заключение

Структура подвешенного графена • Центральная часть подвешенного графен обычно появляется на изображениях ПЭМ как однородные и безликие области (стрелки). • Края имеют свойство прокручиваться. Также наблюдаются складчатые области. • Складки обеспечивают четкую подпись ТЕМ для количества слоев графена. • Сложенный графен локально параллелен электронному пучку. • Складка монослоя графена показывает только одну темную линию (а). • Двухслойная складка графена показывает две темные линии (b). 2нм 2нм 500нм Мейер, Дж.К. Гейм, А.К. Кацнельсон, М.И. Новоселов, К.С. Бут, Т.Дж. Рот. «Структура подвешенных листов графена» ПРИРОДА Март 2007, 446,7131, 60-63

Структура подвешенного графена • Монослойный графен можно напрямую различить, анализируя картины дифракции электронов нанопучка с их плоских участков в зависимости от угол падения.Это позволяет нам эффективно обрабатывать все трехмерное обратное пространство (c-e). • Для монослоя графена изменения общей интенсивности относительно малы и, что важно, нет минимумов (f). • Для двухслойного графена общие интенсивности меняются настолько сильно, что одни и те же пики полностью подавляются под некоторыми углами, а лежащая в основе шестикратная симметрия остается ненарушенной только при нормальном падении (g). • Пики дифракции для монослоя становятся шире с увеличением угла наклона, и это размытие намного сильнее для тех пиков, которые находятся дальше от оси наклона.В отличие от расчетных интенсивностей (пунктирные линии) Мейер, Дж. Гейм, А. К. Кацнельсон, М. И. Новоселов, К. С. Бут, Т. Дж. Рот. «Структура подвешенных листов графена» ПРИРОДА Март 2007 г., 446-7131, 60-63

Структура подвешенного графена • Наблюдаемое уширение явно показывает, что листы графена не плоские. • Полное трехмерное преобразование Фурье плоского кристалла графена (a) состоит из набора стержней, перпендикулярных плоскости обратной гексагональной решетки (c).• В частности, это изображение предполагает, что интенсивность дифракционных пиков монотонно изменяется с углом наклона. • Увеличивающееся уширение дифракционных пиков без изменения их общей интенсивности означает, что стержни блуждают вокруг своего среднего направления (d). Это соответствует слегка неровному листу (б). • Такая шероховатость приводит к резким дифракционным пикам при нормальном падении, но эти пики быстро становятся шире с увеличением угла наклона (e). Мейер, Дж. К. Гейм, А. К. Кацнельсон, М. И. Новоселов, К. С. Бут, Т. Дж. Рот.«Структура подвешенных листов графена» ПРИРОДА Март 2007 г., 446-7131, 60-63

Структура подвешенного графена • На рисунках f и g показана детальная эволюция уширения дифракционных пиков при изменении угла падения. • Ширина пиков увеличивается линейно с наклоном, а также пропорционально положению пиков в обратном пространстве, что количественно согласуется с результатами моделирования для гофрированного графена. • Ширина конусов в f и g позволяет напрямую измерить шероховатость мембраны.Для разных монослоев углы конуса составляли от 8 ° до 11 °. Для двухслойных мембран это значение составило около 2 ° (г). • Гофры меньше или равны 25 нм при высоте около 1 нм. Важно отметить, что изображения с атомарным разрешением показывают, что гофры статичны, поскольку в противном случае изменения во время экспонирования привели бы к размытию и исчезновению дополнительного контраста. Мейер, Дж. К. Гейм, А. К. Кацнельсон, М. И. Новоселов, К. С. Бут, Т. Дж. Рот. «Структура подвешенных листов графена» ПРИРОДА Март 2007 г., 446-7131, 60-63

Схема • Введение • Назначение и влияние • Структура графена • Подвешенный • Над Ru • Над SiO2 • Электротранспорт • Будущие исследования • Заключение

Структура графена над Ru • Монослой графена эпитаксиально растет на Ru (0001).• На рисунке а показано, что моноатомные ступеньки и дислокации подложки воспроизводятся слоем графена. • На рисунке b показано топографическое изображение графена с помощью СТМ, показывающее образование ряби. На вставке — преобразование Фурье изображения. • Высота ряби составляет приблизительно 0,02 нм (d). • На рисунке c показана модель конструкции. Васкес де Парга, А. Л. и Каллеха, Ф. и Борка, Б. и Пассегги, М. К. Г. и Хинарехос, Дж. Дж. И Гвинея, Ф. и Миранда, Р. «Графен с периодическими волнами: рост и пространственно разрешенная электронная структура». Phys. Rev. Lett. 100, 056807,2008

Структура графена по Ru • На рисунке a показаны пространственно разрешенные туннельные спектры dI / dV, которые примерно пропорциональны локальной плотности состояний (LDOS), зарегистрированной на вершине » high » и » низкие » области гофрированного графенового слоя. На рисунке b показан соответствующий расчет. • Левое и правое изображения на верхней панели представляют собой карты dI / dV при 100 мэВ и 200 мэВ и отражают пространственное распределение LDOS ниже и выше уровня Ферми, соответственно.• Центральное изображение показывает одновременно записанное топографическое изображение. На нижней панели показаны соответствующие расчеты для пространственно разрешенного LDOS для периодически гофрированного слоя графена. Васкес де Парга, А. Л. и Каллеха, Ф. и Борка, Б. и Пассегги, М. К. Г. и Хинарехос, Дж. Дж. И Гвинея, Ф. и Миранда, Р. «Графен с периодическими волнами: рост и пространственно разрешенная электронная структура». Phys. Rev. Lett. 100, 056807,2008

Структура графена на Ru • Рисунок а представляет собой СТМ-изображение графенового островка на Ru (0001) с атомным разрешением 10 нм x 10 нм.На вставке — изображение всего острова с латеральным размером 47 нм. • На рисунке b показаны туннельные спектры с пространственным разрешением, измеренные на высоких (черная кривая) и низких (красная кривая) участках ряби вблизи края острова и на чистом рутении (синяя кривая). • Спектр, записанный на чистых участках Ru, действительно показывает только поверхностное состояние около энергии Ферми, наблюдаемое на Ru (0001). Васкес де Парга, А. Л. и Каллеха, Ф. и Борка, Б. и Пасседжи, М. К. Г. и Хинарехос, Дж. Дж. И Гвинея, Ф.и Миранда, Р. «Графен с периодической рябью: рост и пространственно разрешенная электронная структура». Phys. Rev. Lett. 100, 056807,2008

Схема • Введение • Назначение и влияние • Структура графена • Подвешенный • Над Ru • Над SiO2 • Электрический транспорт • Дальнейшие исследования • Заключение

Структура графена над SiO2 • На рисунке а показана топография графена, нанесенного на SiO2. Квадрат указывает на область, показанную в c.Широкая белая линия — это электрический контакт. • На рисунке c показан графеновый лист. Стандартное отклонение изменения высоты квадрата со стороной 600 нм составляет примерно 3 Å. 300 нм 500 нм МасаИшигами, Дж. Х. Чен, В. Г. Каллен, М. С. Фюрер и Э. Д. Уильямс. «Атомная структура графена на SiO2». NanoLett. Vol7, 1643-1648,2007

Структура графена на SiO2 • Изображение в атомном масштабе показано на рисунке a с изменением высоты 2,5 нм и может быть четко отображено с более высоким разрешением, как показано по частям б и г.• Извилистость атомных рядов, показанная на рисунке d, связана с кривизной поверхности. • Появление на изображении как треугольной, так и гексагональной решетки указывает на наличие сильной пространственной зависимости. • возмущения, которые взаимодействуют с электронными состояниями графена. Такие возмущения могут быть вызваны кривизной пленки и / или ловушками заряда на поверхности SiO2. 2,5Å 2 нм 2,5Å 2,5Å МасаИшигами, Дж. Х. Чен, В. Г. Каллен, М. С. Фюрер и Э. Д. Уильямс. «Атомная структура графена на SiO2».NanoLett. Vol7, 1643-1648,2007

Структура графена на SiO2 • На рисунке a показано АСМ изображение границы между листом графена и подложкой SiO2. • Гистограмма, полученная через границу, показанную на рисунке b, показывает, что толщина пленки составляет 4,2 Å, что сравнимо с расстоянием между слоями в массивном графите, равным 3,4 Å. Следовательно, отображаемая область графенового устройства является монослоем. • На рисунке c показаны гистограммы высот над графеном и SiO2. Лист графена примерно на 60% более гладкий, чем поверхность оксида.МасаИшигами, Дж. Х. Чен, В. Г. Каллен, М. С. Фюрер и Э. Д. Уильямс. «Атомная структура графена на SiO2». NanoLett. Vol7, 1643-1648,2007

Структура графена над SiO2 • Корреляционная функция высота-высота g (x) = (z (x0 + x) — z (x0)) 2, показана на рисунке d . • Обе корреляционные функции быстро растут как g ~ x2H на малых расстояниях 2H = 1,11 для графена и 2H = 1,17 для SiO2. Значение показателя 2H ~ 1 указывает на доменную структуру с короткодействующими корреляциями между соседними доменами.• Наблюдаемое значение 2H показывает, что наблюдаемая морфология графена не является репрезентативной для внутренней структуры. • Интерполяция пересечения степенного закона и режимов насыщения дает значения корреляционной длины, которые составляют ξ = 32 нм для графена и ξ = 23 нм для SiO2. • Большая корреляционная длина и меньшая шероховатость поверхности графена возникли бы естественным образом из-за затрат энергии на графен, чтобы точно отслеживать резкие изменения ориентации на подложке. МасаИшигами, Дж.Х. Чен, У. Г. Каллен, М. С. Фюрер и Э. Д. Уильямс. «Атомная структура графена на SiO2». NanoLett. Том 7, 1643-1648,2007

Схема • Введение • Назначение и влияние • Структура графена • Подвешенный • Над Ru • Над SiO2 • Электрический транспорт • Дальнейшие исследования • Заключение

Электрический перенос графена • Лента графена с 42 атомами и зигзагообразными краями контактирует через единственный атом серы с конечными золотыми электродами. Электроды ориентированы вдоль направления (111) и описываются кластерами с конечным поперечным сечением. Расстояние по вертикали между атомом серы и самой внешней плоскостью золотых электродов составляет 1,90 Å при длине связи S – Au 2,53 Å. Здесь используются другие длины связи: Au – Au (2,88 Å), S – C (1,97 Å) и C – C (1,42 Å). • Геометрия неидеально плоских лент получена путем моделирования молекулярной динамики с использованием потенциала Терсоффа.

Электротранспорт графена • Из DOS двух структур можно заметить несколько различий.Во-первых, для гофрированного графена наблюдается увеличение количества пиков в DOS над EF и уменьшение под ним по сравнению с DOS плоской поверхности. • Во-вторых, высота пиков различна для двух структурно различающихся чешуек графена. В общем, амплитуда пиков плотности состояний около EF для плоской конструкции больше, чем для гофрированного корпуса. • Для плоского графена уровень Ферми лежит в щели, он пересекает область конечной плотности состояний в гофрированном случае. • Пики DOS находятся около EF, поскольку гофрированная структура шире плоской.

Электрический перенос графена • Прохождение электронов исследуется в широкой области энергий вокруг уровня Ферми. • Коэффициент передачи гофрированной чешуйки на уровне Ферми значительно больше, чем у плоской. Это напрямую следует из того, что конечная DOS на EF присутствует только для гофрированных лент, а для плоских она отсутствует, и передача может быть только туннельной. • Существует гораздо более высокий пик пропускания чуть ниже EF для гофрированной ленты по сравнению с плоской.Однако инверсия наблюдается между -7,5 и -9 эВ.

Электротранспорт графена • ВАХ показывают, что гофрированные чешуйки демонстрируют большой ток низкого смещения, который линейно возрастает при смещении до 0,2 В для обеих полярностей тока. Нелинейность наступает при более высоком смещении ± 0,2 эВ. Затем он насыщается до значения около 25 мкА. • I-V плоской чешуйки графена значительно ниже при любом исследованном смещении и возрастает с увеличением смещения довольно нелинейным образом.Эти явления означают, что барьер для переноса электронов для устройств с гофрированным графеном уменьшается, а токонесущие способности увеличиваются по сравнению с плоским.

Схема • Введение • Назначение и влияние • Структура графена • Взвешенный • Над Ru • Над SiO2 • Электрический транспорт • Дальнейшие исследования • Заключение

Будущие исследования • Анализ электрических свойств графена на разных субстраты.• Анализ связи гофрировки с оптическими и механическими свойствами графена. • Изучение большего количества подложек и того, как эти подложки влияют на образование гофр. • Изготовление рисунков из разных материалов для использования в качестве подложки из графена и использование разницы в образовании гофр и разницы в электрических свойствах из-за структурных изменений в графене. . • Исследование образования гофров на растворах. • Изучение взаимодействия листов графена с молекулами и того, как это влияет на структуру графена.• Анализ изменения ширины запрещенной зоны при изменении образования гофров.

Схема • Введение • Назначение и влияние • Структура графена • Подвешенный • Над Ru • Над SiO2 • Электрический транспорт • Дальнейшие исследования • Заключение

Выводы • Исследование подвешенного графена подтверждает, что гофры не характерны для листов графена. Это подтверждает термодинамическую устойчивость бездефектных 2D-структур с внеплоскостными деформациями, связанными со значительной упругой деформацией.• На Ru (0001) можно создавать очень совершенные, пространственно протяженные монослои графена и островки. Листы графена представляют собой гофры, которые производят пространственное перераспределение заряда. Листы графена имеют рябь из-за шероховатости поверхности, но все же имеют четко определенные внутренние гофры.