Электронные устройства на основе тонких пленок графита / графена могут иметь блестящее будущее. В частности, они пригодны для создания транзисторов и электродов для органических фотоэлементов. В настоящее время усилия большинства научных групп направлены на получение тонких пленок из углеродного материала на большой площади. Большинство современных технологов применяют метод бумажной печати с дальнейшим переносом на подложку (transfer printing).
В работе “Large-area ultra thin films of reduced graphene oxide as a transparent and flexible electronic material”, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, предложен альтернативный способ синтеза монослойного графена с помощью вакуумной фильтрации. Его простота и воспроизводимость гарантируют получение тонких пленок (от одного до пяти слоев) на большой площади. В качестве прекурсора использовался раствор оксида графена (ОГ) с концентрацией 0,33 мг в литре, который пропускался через целлюлозную мембрану с диаметром пор порядка 25 нм. В результате ОГ задерживался на мембране, образуя слоистую структуру. Толщина пленки регулируется концентрацией раствора и объемом, пропущенным через мембрану. Полученный оксид может быть количественно перенесен на другую подходящую поверхность. В работе удалось создать тонкий слой на пластике и стекле. Для этого мембрану прижимали к требуемой поверхности на 10 часов при комнатной температуре. Далее целлюлозный фильтр растворяли и получали тонкие оксидные пленки на различных подложках (рис. 1).
Количество слоев в зависимости от объема отфильтрованного раствора определяли с помощью атомно-силовой микроскопии и Рамановской спектроскопии. Результаты обоих методов дают близкие результаты. Толщина пленки составляет 1-2 нм при пропускании 20 мл раствора и 3-5 нм для 80 мл. Исходя из полученных данных и принимая теоретическую толщину монослоя порядка 1 нм, было рассчитано их количество (рис. 2). Восстановление образцов с целью получения графена проводилось гидразином в паровой фазе с последующим отжигом в инертной атмосфере при 200ºС. После отжига наблюдается значительное падение сопротивления при малых пропущенных объемах (рис. 3а), которое выходит на константу, когда отфильтровано более 100 мл. В то же время при восстановлении без отжига зависимость наблюдается только после 300 мл. Более интересны оптические свойства полученных пленок (рис. 3b). Видно, что химическое восстановление слоев снижает прозрачность пленки, что в большей степени заметно для отожженного образца.
Кроме всего прочего, в работе продемонстрировано возможное практическое применение восстановленных пленок. Для этого были изготовлены тонкослойные транзисторы. Вольтамперные характеристики устройства, измеренные при различных температурах, и его схема представлены на рисунке 3. Проведенные измерения показывают, что амбиполярные свойства материала сравнимы с чистым графеном.
Американские ученые надеются, что их исследования положили основу технологическому применению устройств на основе восстановленного оксида графена.
).
перекосы такого типа не необычны...)
