अल्ट्राट्रांसपेरेंट और स्ट्रेचेबल ग्रेफीन इलेक्ट्रोड

ग्रेफीन जैसे दो-आयामी पदार्थ पारंपरिक अर्धचालक अनुप्रयोगों और लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स में नवजात अनुप्रयोगों दोनों के लिए आकर्षक हैं। हालांकि, ग्रेफीन की उच्च तन्य शक्ति कम तनाव पर फ्रैक्चरिंग का कारण बनती है, जिससे स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रॉनिक्स में इसके असाधारण इलेक्ट्रॉनिक गुणों का लाभ उठाना चुनौतीपूर्ण हो जाता है। पारदर्शी ग्रेफीन कंडक्टरों के उत्कृष्ट तनाव-निर्भर प्रदर्शन को सक्षम करने के लिए, हमने स्टैक्ड ग्रेफीन परतों के बीच ग्रेफीन नैनोस्क्रॉल बनाए, जिन्हें मल्टीलेयर ग्रेफीन/ग्रेफीन स्क्रॉल (MGGs) कहा जाता है। तनाव के तहत, कुछ स्क्रॉल ने एक छिद्रित नेटवर्क को बनाए रखने के लिए ग्रेफीन के खंडित डोमेन को पाट दिया, जिसने उच्च तनाव पर उत्कृष्ट चालकता को सक्षम किया। इलास्टोमर्स पर समर्थित त्रिस्तरीय MGGs ने 100% तनाव पर अपने मूल चालकता का 65% बनाए रखा, जो वर्तमान प्रवाह की दिशा के लंबवत है, जबकि नैनोस्क्रॉल के बिना ग्रेफीन की त्रिस्तरीय फिल्मों ने अपने शुरुआती चालकता का केवल 25% बनाए रखा। इलेक्ट्रोड के रूप में एमजीजी का उपयोग करके निर्मित एक स्ट्रेचेबल ऑल-कार्बन ट्रांजिस्टर ने >90% का संप्रेषण प्रदर्शित किया और 120% तनाव (चार्ज ट्रांसपोर्ट की दिशा के समानांतर) पर अपने मूल वर्तमान आउटपुट का 60% बनाए रखा। ये अत्यधिक स्ट्रेचेबल और पारदर्शी ऑल-कार्बन ट्रांजिस्टर परिष्कृत स्ट्रेचेबल ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स को सक्षम कर सकते हैं।
स्ट्रेचेबल पारदर्शी इलेक्ट्रॉनिक्स एक उभरता हुआ क्षेत्र है, जिसके उन्नत बायोइंटीग्रेटेड सिस्टम (1, 2) में महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं, साथ ही परिष्कृत सॉफ्ट रोबोटिक्स और डिस्प्ले बनाने के लिए स्ट्रेचेबल ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स (3, 4) के साथ एकीकृत करने की क्षमता भी है। ग्राफीन परमाणु मोटाई, उच्च पारदर्शिता और उच्च चालकता के अत्यधिक वांछनीय गुणों को प्रदर्शित करता है, लेकिन स्ट्रेचेबल अनुप्रयोगों में इसका कार्यान्वयन छोटे तनावों पर दरार पड़ने की इसकी प्रवृत्ति के कारण बाधित हुआ है। ग्राफीन की यांत्रिक सीमाओं पर काबू पाने से स्ट्रेचेबल पारदर्शी उपकरणों में नई कार्यक्षमता सक्षम हो सकती है।
ग्रेफेन के अद्वितीय गुण इसे पारदर्शी प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड की अगली पीढ़ी के लिए एक मजबूत उम्मीदवार बनाते हैं (5, 6)। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले पारदर्शी कंडक्टर, इंडियम टिन ऑक्साइड [आईटीओ; 100 ओम/वर्ग (sq) 90% पारदर्शिता पर] की तुलना में, रासायनिक वाष्प जमाव (सीवीडी) द्वारा विकसित मोनोलेयर ग्रेफेन में शीट प्रतिरोध (125 ओम/sq) और पारदर्शिता (97.4%) (5) का एक समान संयोजन है। इसके अलावा, आईटीओ (7) की तुलना में ग्राफीन फिल्मों में असाधारण लचीलापन होता है। उदाहरण के लिए, एक प्लास्टिक सब्सट्रेट पर, इसकी चालकता 0.8 मिमी (8) जितनी छोटी वक्रता के झुकने त्रिज्या के लिए भी बरकरार रह सकती है। पारदर्शी लचीले कंडक्टर के रूप में इसके विद्युत प्रदर्शन को और बढ़ाने के लिए इसके अलावा, ग्रेफीन का उपयोग मिश्रित आयामी हेटरोस्ट्रक्चरल अर्धचालकों (जैसे 2D बल्क Si, 1D नैनोवायर/नैनोट्यूब और 0D क्वांटम डॉट्स) (12), लचीले ट्रांजिस्टर, सौर सेल और प्रकाश उत्सर्जक डायोड (LED) (13–23) के लिए इलेक्ट्रोड के रूप में किया गया है।
हालाँकि ग्रेफेन ने लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आशाजनक परिणाम दिखाए हैं, लेकिन स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रॉनिक्स में इसका अनुप्रयोग इसके यांत्रिक गुणों (17, 24, 25) द्वारा सीमित किया गया है; ग्रेफेन में 340 N/m की इन-प्लेन कठोरता और 0.5 TPa का यंग मापांक है (26)। मजबूत कार्बन-कार्बन नेटवर्क लागू तनाव के लिए कोई ऊर्जा अपव्यय तंत्र प्रदान नहीं करता है और इसलिए 5% से कम तनाव पर आसानी से टूट जाता है। उदाहरण के लिए, एक पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन (PDMS) लोचदार सब्सट्रेट पर स्थानांतरित CVD ग्रेफेन केवल 6% से कम तनाव पर अपनी चालकता बनाए रख सकता है (8)। ​​सैद्धांतिक गणना से पता चलता है कि विभिन्न परतों के बीच सिकुड़न और परस्पर क्रिया से कठोरता में काफी कमी आनी चाहिए (26)। हालाँकि, यह स्ट्रेचेबिलिटी अभी भी अत्याधुनिक स्ट्रेचेबल कंडक्टरों (28, 29) की तुलना में काफी कम है।
ट्रांजिस्टर स्ट्रेचेबल अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं क्योंकि वे परिष्कृत सेंसर रीडआउट और सिग्नल विश्लेषण (30, 31) को सक्षम करते हैं। स्रोत/ड्रेन इलेक्ट्रोड और चैनल सामग्री के रूप में मल्टीलेयर ग्रेफीन के साथ PDMS पर ट्रांजिस्टर 5% स्ट्रेन (32) तक विद्युत कार्य को बनाए रख सकते हैं, जो पहनने योग्य स्वास्थ्य-निगरानी सेंसर और इलेक्ट्रॉनिक त्वचा (33, 34) के लिए न्यूनतम आवश्यक मूल्य (~ 50%) से काफी कम है। हाल ही में, एक ग्रेफीन किरिगामी दृष्टिकोण का पता लगाया गया है, और एक तरल इलेक्ट्रोलाइट द्वारा गेट किए गए ट्रांजिस्टर को 240% (35) तक बढ़ाया जा सकता है। हालांकि, इस विधि के लिए निलंबित ग्रेफीन की आवश्यकता होती है, जो निर्माण प्रक्रिया को जटिल बनाता है।
यहां, हम ग्राफीन परतों के बीच ग्राफीन स्क्रॉल (~ 1 से 20 माइक्रोन लंबे, ~ 0.1 से 1 माइक्रोन चौड़े और ~ 10 से 100 एनएम ऊंचे) को इंटरकैलेट करके अत्यधिक स्ट्रेचेबल ग्राफीन डिवाइस प्राप्त करते हैं। हम परिकल्पना करते हैं कि ये ग्राफीन स्क्रॉल ग्राफीन शीट में दरारों को पाटने के लिए प्रवाहकीय पथ प्रदान कर सकते हैं, इस प्रकार तनाव के तहत उच्च चालकता बनाए रखते हैं। ग्राफीन स्क्रॉल को अतिरिक्त संश्लेषण या प्रक्रिया की आवश्यकता नहीं होती है; वे गीले स्थानांतरण प्रक्रिया के दौरान स्वाभाविक रूप से बनते हैं। मल्टीलेयर G/G (ग्राफीन/ग्राफीन) स्क्रॉल (MGGs) ग्राफीन स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रोड (स्रोत/नाली और गेट) और अर्धचालक CNTs का उपयोग करके, हम अत्यधिक पारदर्शी और अत्यधिक स्ट्रेचेबल ऑल-कार्बन ट्रांजिस्टर का प्रदर्शन करने में सक्षम थे यह अब तक का सबसे अधिक लचीला पारदर्शी कार्बन-आधारित ट्रांजिस्टर है, और यह एक अकार्बनिक LED को चलाने के लिए पर्याप्त धारा प्रदान करता है।
बड़े क्षेत्र के पारदर्शी स्ट्रेचेबल ग्रेफीन इलेक्ट्रोड को सक्षम करने के लिए, हमने Cu फॉयल पर CVD-विकसित ग्रेफीन को चुना। Cu फॉयल को CVD क्वार्ट्ज ट्यूब के केंद्र में निलंबित कर दिया गया था ताकि दोनों तरफ ग्रेफीन की वृद्धि हो सके, जिससे G/Cu/G संरचनाएं बन सकें। ग्रेफीन को स्थानांतरित करने के लिए, हमने सबसे पहले ग्रेफीन के एक तरफ की सुरक्षा के लिए पॉली(मिथाइल मेथैक्रिलेट) (PMMA) की एक पतली परत को स्पिन-कोट किया, जिसे हमने टॉपसाइड ग्रेफीन (ग्रेफीन के दूसरी तरफ के लिए इसके विपरीत) नाम दिया, और बाद में, पूरी फिल्म (PMMA/टॉप ग्रेफीन/Cu/बॉटम ग्रेफीन) को Cu फॉयल को हटाने के लिए (NH4)2S2O8 घोल में भिगोया गया। PMMA कोटिंग के बिना नीचे की तरफ के ग्रेफीन में अपरिहार्य रूप से दरारें और दोष होंगे शीर्ष-G/G स्क्रॉल को किसी भी सब्सट्रेट पर स्थानांतरित किया जा सकता है, जैसे SiO2/Si, ग्लास, या सॉफ्ट पॉलीमर। एक ही सब्सट्रेट पर इस स्थानांतरण प्रक्रिया को कई बार दोहराने से MGG संरचना प्राप्त होती है।
(ए) स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रोड के रूप में एमजीजी के निर्माण की प्रक्रिया का योजनाबद्ध चित्रण। ग्रेफीन ट्रांसफर के दौरान, Cu फॉयल पर बैकसाइड ग्रेफीन को सीमाओं और दोषों पर तोड़ा गया, मनमाने आकार में रोल किया गया और ऊपरी फिल्मों पर कसकर जोड़ा गया, जिससे नैनोस्क्रॉल बने। चौथा कार्टून स्टैक्ड एमजीजी संरचना को दर्शाता है। (बी और सी) मोनोलेयर एमजीजी के उच्च-रिज़ॉल्यूशन टीईएम लक्षण वर्णन, क्रमशः मोनोलेयर ग्रेफीन (बी) और स्क्रॉल (सी) क्षेत्र पर ध्यान केंद्रित करते हैं। (बी) का इनसेट एक कम-आवर्धन छवि है जो टीईएम ग्रिड पर मोनोलेयर एमजीजी की समग्र आकृति विज्ञान दिखाती है। (सी) के इनसेट छवि में दर्शाए गए आयताकार बक्सों के साथ ली गई तीव्रता प्रोफ़ाइल हैं, जहाँ परमाणु विमानों के बीच की दूरी 0.34 और 0.41 एनएम है। (डी) कार्बन के-एज ईईएल स्पेक्ट्रम जिसमें विशेषता ग्रेफाइटिक π* और σ* चोटियाँ लेबल की गई हैं। (ई) पीले बिंदीदार रेखा के साथ ऊंचाई प्रोफ़ाइल के साथ मोनोलेयर जी/जी स्क्रॉल की अनुभागीय एएफएम छवि। (एफ से आई) ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी और एएफएम छवियाँ क्रमशः 300-एनएम-मोटी SiO2/Si सब्सट्रेट पर बिना (एफ और एच) और स्क्रॉल के साथ (जी और आई)। प्रतिनिधि स्क्रॉल और झुर्रियों को उनके अंतर को उजागर करने के लिए लेबल किया गया था।
यह सत्यापित करने के लिए कि स्क्रॉल प्रकृति में रोल्ड ग्रेफीन हैं, हमने मोनोलेयर टॉप-जी/जी स्क्रॉल संरचनाओं पर उच्च-रिज़ॉल्यूशन ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम) और इलेक्ट्रॉन ऊर्जा हानि (ईईएल) स्पेक्ट्रोस्कोपी अध्ययन किए। चित्र 1बी एक मोनोलेयर ग्रेफीन की षट्कोणीय संरचना को दर्शाता है, और इनसेट टीईएम ग्रिड के एकल कार्बन छेद पर कवर की गई फिल्म की समग्र आकृति विज्ञान है। मोनोलेयर ग्रेफीन ग्रिड के अधिकांश भाग में फैला हुआ है, और षट्कोणीय वलयों के कई ढेरों की उपस्थिति में कुछ ग्रेफीन के गुच्छे दिखाई देते हैं (चित्र 1बी)। एक व्यक्तिगत स्क्रॉल (चित्र 1सी) में ज़ूम करके, हमने 0.34 से 0.41 एनएम की सीमा में जाली अंतर के साथ बड़ी मात्रा में ग्रेफीन जाली फ्रिंज देखे। इन मापों से पता चलता है कि गुच्छे बेतरतीब ढंग से लुढ़के हुए हैं और वे सही ग्रेफाइट नहीं हैं, जिसमें "एबीएबी" परत स्टैकिंग में 0.34 एनएम की जाली अंतर है। चित्र 1D कार्बन K-एज EEL स्पेक्ट्रम को दर्शाता है, जहाँ 285 eV पर शिखर π* ऑर्बिटल से उत्पन्न होता है और 290 eV के आसपास का दूसरा शिखर σ* ऑर्बिटल के संक्रमण के कारण होता है। यह देखा जा सकता है कि इस संरचना में sp2 बॉन्डिंग हावी है, जो पुष्टि करता है कि स्क्रॉल अत्यधिक ग्रेफाइटिक हैं।
ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी और एटॉमिक फोर्स माइक्रोस्कोपी (AFM) इमेज MGGs (चित्र 1, E से G, और चित्र S1 और S2) में ग्राफीन नैनोस्क्रॉल के वितरण के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। स्क्रॉल सतह पर बेतरतीब ढंग से वितरित होते हैं, और उनका इन-प्लेन घनत्व स्टैक्ड परतों की संख्या के अनुपात में बढ़ता है। कई स्क्रॉल गांठों में उलझे हुए हैं और 10 से 100 एनएम की सीमा में असमान ऊँचाई प्रदर्शित करते हैं। वे 1 से 20 माइक्रोन लंबे और 0.1 से 1 माइक्रोन चौड़े होते हैं, जो उनके शुरुआती ग्राफीन फ्लेक्स के आकार पर निर्भर करता है। जैसा कि चित्र 1 (एच और आई) में दिखाया गया है, स्क्रॉल झुर्रियों की तुलना में काफी बड़े आकार के होते हैं, जिससे ग्राफीन परतों के बीच एक बहुत ही खुरदरा इंटरफ़ेस बन जाता है।
विद्युत गुणों को मापने के लिए, हमने फोटोलिथोग्राफी का उपयोग करके 300-μm-चौड़े और 2000-μm-लंबे स्ट्रिप्स में स्क्रॉल संरचनाओं और लेयर स्टैकिंग के साथ या बिना ग्राफीन फिल्मों को पैटर्न किया। परिवेश की स्थितियों के तहत तनाव के एक फ़ंक्शन के रूप में दो-जांच प्रतिरोधों को मापा गया। स्क्रॉल की उपस्थिति ने मोनोलेयर ग्रेफीन के लिए प्रतिरोधकता को 80% तक कम कर दिया, जबकि ट्रांसमिशन में केवल 2.2% की कमी आई (चित्र S4)। यह पुष्टि करता है कि नैनोस्क्रॉल, जिसमें 5 × 107 A/cm2 (38, 39) तक का उच्च वर्तमान घनत्व होता है, MGGs में बहुत सकारात्मक विद्युत योगदान देता है। सभी मोनो-, बाई- और ट्राइलेयर प्लेन ग्रेफीन और MGGs में, ट्राइलेयर MGG में लगभग 90% की पारदर्शिता के साथ सबसे अच्छा चालकता है। साहित्य में बताए गए ग्राफीन के अन्य स्रोतों के साथ तुलना करने के लिए, हमने चार-जांच शीट प्रतिरोधों (चित्र S5) को भी मापा और उन्हें चित्र 2A में 550 एनएम (चित्र S6) पर संप्रेषण के एक फ़ंक्शन के रूप में सूचीबद्ध किया। MGG कृत्रिम रूप से स्टैक्ड मल्टीलेयर प्लेन ग्राफीन और रिड्यूस्ड ग्राफीन ऑक्साइड (RGO) (6, 8, 18) की तुलना में तुलनीय या उच्च चालकता और पारदर्शिता दिखाता है। ध्यान दें कि साहित्य से कृत्रिम रूप से स्टैक्ड मल्टीलेयर प्लेन ग्राफीन के शीट प्रतिरोध हमारे MGG की तुलना में थोड़े अधिक हैं, शायद उनकी अनुपयुक्त वृद्धि स्थितियों और स्थानांतरण विधि के कारण।
(ए) कई प्रकार के ग्राफीन के लिए 550 एनएम पर चार-जांच शीट प्रतिरोध बनाम संप्रेषण, जहां काले वर्ग मोनो-, द्वि- और त्रिपरत एमजीजी को दर्शाते हैं; लाल वृत्त और नीले त्रिकोण क्रमशः ली एट अल (6) और किम एट अल (8) के अध्ययनों से Cu और Ni पर उगाए गए बहुपरत सादे ग्राफीन के अनुरूप हैं, और बाद में SiO2/Si या क्वार्ट्ज पर स्थानांतरित किए गए हैं; और हरे त्रिकोण बोनाकोर्सो एट अल (18) के अध्ययन से विभिन्न कम करने वाले डिग्री पर आरजीओ के मूल्य हैं। (बी और सी) वर्तमान प्रवाह की दिशा में लंबवत (बी) और समानांतर (सी) तनाव के एक समारोह के रूप में मोनो-, द्वि- और त्रिपरत एमजीजी और जी का सामान्यीकृत प्रतिरोध परिवर्तन। (ई) 90% समानांतर तनाव तक चक्रीय तनाव लोडिंग के तहत त्रिस्तरीय जी (लाल) और एमजीजी (काला) का सामान्यीकृत प्रतिरोध परिवर्तन। (एफ) तनाव के एक फ़ंक्शन के रूप में मोनो-, द्वि- और त्रिस्तरीय जी और द्वि- और त्रिस्तरीय एमजीजी का सामान्यीकृत समाई परिवर्तन। इनसेट कैपेसिटर संरचना है, जहां पॉलिमर सब्सट्रेट एसईबीएस है और पॉलिमर डाइइलेक्ट्रिक परत 2-μm-मोटी एसईबीएस है।
एमजीजी के तनाव-निर्भर प्रदर्शन का मूल्यांकन करने के लिए, हमने ग्राफीन को थर्मोप्लास्टिक इलास्टोमर स्टाइरीन-एथिलीन-ब्यूटाडीन-स्टाइरीन (एसईबीएस) सब्सट्रेट (~ 2 सेमी चौड़ा और ~ 5 सेमी लंबा) पर स्थानांतरित किया, और सब्सट्रेट को खींचने पर चालकता को मापा गया (सामग्री और विधियाँ देखें) दोनों लंबवत और धारा प्रवाह की दिशा के समानांतर (चित्र 2, बी और सी)। नैनोस्क्रॉल के समावेश और ग्राफीन परतों की बढ़ती संख्या के साथ तनाव-निर्भर विद्युत व्यवहार में सुधार हुआ। उदाहरण के लिए, जब तनाव धारा प्रवाह के लंबवत होता है, तो मोनोलेयर ग्रेफीन के लिए, स्क्रॉल के जुड़ने से विद्युत टूटने पर तनाव 5 से 70% तक बढ़ जाता है। चक्रीय विकृति लोडिंग के तहत प्रतिरोध में परिवर्तन की जांच की गई। तुलना के लिए (चित्र 2डी), एक सादे द्विपरत ग्रेफीन फिल्म का प्रतिरोध 50% लंबवत विकृति पर ~700 चक्रों के बाद लगभग 7.5 गुना बढ़ गया और प्रत्येक चक्र में विकृति के साथ बढ़ता रहा। दूसरी ओर, एक द्विपरत एमजीजी का प्रतिरोध ~700 चक्रों के बाद केवल 2.5 गुना बढ़ा। समानांतर दिशा में 90% तक विकृति लागू करने पर, त्रिपरत ग्रेफीन का प्रतिरोध 1000 चक्रों के बाद ~100 गुना बढ़ गया, जबकि त्रिपरत एमजीजी में यह केवल ~8 गुना है (चित्र 2ई)। साइकिलिंग के परिणाम चित्र एस7 में दिखाए गए हैं। समानांतर विकृति दिशा के साथ प्रतिरोध में अपेक्षाकृत तेज वृद्धि इसलिए होती है क्योंकि दरारों का अभिविन्यास धारा प्रवाह की दिशा के लंबवत होता है साइक्लिंग के दौरान एमजीजी स्ट्रिप्स का अधिक स्थिर प्रतिरोध बड़े स्क्रॉल की उपस्थिति के कारण होता है जो ग्राफीन के फटे हुए हिस्सों को जोड़ सकते हैं (जैसा कि एएफएम द्वारा देखा गया है), एक रिसने वाले मार्ग को बनाए रखने में मदद करते हैं। रिसने वाले मार्ग द्वारा चालकता बनाए रखने की यह घटना इलास्टोमर सब्सट्रेट पर फटी हुई धातु या अर्धचालक फिल्मों के लिए पहले भी रिपोर्ट की जा चुकी है (40, 41)।
स्ट्रेचेबल डिवाइस में गेट इलेक्ट्रोड के रूप में इन ग्राफीन-आधारित फिल्मों का मूल्यांकन करने के लिए, हमने ग्राफीन परत को SEBS डाइइलेक्ट्रिक परत (2 μm मोटी) से ढका और तनाव के एक फंक्शन के रूप में डाइइलेक्ट्रिक कैपेसिटेंस परिवर्तन की निगरानी की (विवरण के लिए चित्र 2F और पूरक सामग्री देखें)। हमने देखा कि सादे मोनोलेयर और बाइलेयर ग्राफीन इलेक्ट्रोड के साथ कैपेसिटेंस ग्राफीन की इन-प्लेन चालकता के नुकसान के कारण जल्दी से कम हो गई। इसके विपरीत, MGGs के साथ-साथ सादे ट्राइलेयर ग्राफीन द्वारा गेट की गई कैपेसिटेंस ने तनाव के साथ कैपेसिटेंस में वृद्धि दिखाई, जो तनाव के साथ डाइइलेक्ट्रिक मोटाई में कमी के कारण अपेक्षित है। कैपेसिटेंस में अपेक्षित वृद्धि MGG संरचना (चित्र S8) के साथ बहुत अच्छी तरह से मेल खाती है। यह इंगित करता है कि स्ट्रेचेबल ट्रांजिस्टर के लिए गेट इलेक्ट्रोड के रूप में MGG उपयुक्त है।
विद्युत चालकता की तनाव सहनशीलता पर 1D ग्राफीन स्क्रॉल की भूमिका की आगे जांच करने और ग्राफीन परतों के बीच अलगाव को बेहतर ढंग से नियंत्रित करने के लिए, हमने ग्राफीन स्क्रॉल को बदलने के लिए स्प्रे-कोटेड CNTs का उपयोग किया (पूरक सामग्री देखें)। MGG संरचनाओं की नकल करने के लिए, हमने CNTs के तीन घनत्व (यानी, CNT1) जमा किए
(ए से सी) तीन अलग-अलग घनत्वों के सीएनटी (सीएनटी1) की एएफएम छवियां
स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए इलेक्ट्रोड के रूप में उनकी क्षमता को और अधिक समझने के लिए, हमने तनाव के तहत एमजीजी और जी-सीएनटी-जी की आकृति विज्ञान की व्यवस्थित रूप से जांच की। ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) प्रभावी लक्षण वर्णन विधियां नहीं हैं क्योंकि दोनों में रंग कंट्रास्ट की कमी होती है और एसईएम इलेक्ट्रॉन स्कैनिंग के दौरान छवि कलाकृतियों के अधीन होता है जब ग्रेफेन पॉलिमर सब्सट्रेट पर होता है (चित्र एस9 और एस10)। तनाव के तहत ग्रेफेन सतह का निरीक्षण करने के लिए, हमने बहुत पतले (~ 0.1 मिमी मोटी) और लचीले एसईबीएस सब्सट्रेट पर स्थानांतरित करने के बाद त्रिपरत एमजीजी और सादे ग्रेफेन पर एएफएम माप एकत्र किए। मल्टीलेयर ग्रेफीन का क्रैक एरिया डेंसिटी (जिसे क्रैक एरिया/विश्लेषित क्षेत्र के रूप में परिभाषित किया गया है) तनाव के बाद मोनोलेयर ग्रेफीन से कम है, जो एमजीजी के लिए विद्युत चालकता में वृद्धि के अनुरूप है। दूसरी ओर, दरारों को पाटने के लिए स्क्रॉल अक्सर देखे जाते हैं, जो तनावग्रस्त फिल्म में अतिरिक्त चालक मार्ग प्रदान करते हैं। उदाहरण के लिए, जैसा कि चित्र 4B की छवि में लेबल किया गया है, एक विस्तृत स्क्रॉल ने त्रिपरत MGG में एक दरार को पार किया, लेकिन सादे ग्रेफीन (चित्र 4, E से H) में कोई स्क्रॉल नहीं देखा गया। इसी तरह, CNTs ने भी ग्रेफीन (चित्र S11) में दरारों को पाट दिया। दरार क्षेत्र घनत्व, स्क्रॉल क्षेत्र घनत्व और फिल्मों की खुरदरापन को चित्र 4K में संक्षेपित किया गया है।
(A से H) 0, 20, 60, और 100% विकृति पर एक बहुत पतले SEBS (~0.1 मिमी मोटी) इलास्टोमेर पर त्रिपरत G/G स्क्रॉल (A से D) और त्रिपरत G संरचनाओं (E से H) की इन-सीटू AFM छवियां। प्रतिनिधि दरारें और स्क्रॉल तीरों से इंगित की गई हैं। सभी AFM छवियां 15 μm × 15 μm के क्षेत्र में हैं, जो लेबल किए गए समान रंग स्केल बार का उपयोग कर रही हैं। (I) SEBS सब्सट्रेट पर पैटर्न वाले मोनोलेयर ग्रेफीन इलेक्ट्रोड की सिमुलेशन ज्यामिति। (J) 20% बाहरी विकृति पर मोनोलेयर ग्रेफीन और SEBS सब्सट्रेट में अधिकतम प्रमुख लघुगणकीय विकृति का सिमुलेशन समोच्च मानचित्र।
जब एमजीजी फिल्मों को खींचा जाता है, तो एक महत्वपूर्ण अतिरिक्त तंत्र होता है कि स्क्रॉल ग्रेफेन के दरार वाले क्षेत्रों को पाट सकते हैं, एक रिसने वाला नेटवर्क बनाए रखते हैं। ग्रेफेन स्क्रॉल आशाजनक हैं क्योंकि वे लंबाई में दसियों माइक्रोमीटर हो सकते हैं और इसलिए दरारों को पाटने में सक्षम हैं जो आमतौर पर माइक्रोमीटर पैमाने तक होती हैं। इसके अलावा, क्योंकि स्क्रॉल में ग्रेफेन की बहुपरत होती है, इसलिए उनमें कम प्रतिरोध होने की उम्मीद है। तुलना करके, तुलनात्मक रूप से घने (कम संप्रेषण) सीएनटी नेटवर्क तुलनीय प्रवाहकीय ब्रिजिंग क्षमता प्रदान करने के लिए आवश्यक हैं, क्योंकि सीएनटी छोटे होते हैं (आमतौर पर लंबाई में कुछ माइक्रोमीटर) और स्क्रॉल की तुलना में कम प्रवाहकीय होते हैं। दूसरी ओर, जैसा कि चित्र एस12 में दिखाया गया है, उनके न टूटने का कारण संभवतः रोल्ड-अप संरचना है, जो ग्रेफेन की कई परतों (~1 से 2 0 माइक्रोन लंबी, ~0.1 से 1 माइक्रोन चौड़ी और ~10 से 100 एनएम ऊंची) से बनी होती है, जिसमें एकल-परत ग्रेफेन की तुलना में उच्च प्रभावी मापांक होता है। जैसा कि ग्रीन और हर्सम (42) द्वारा बताया गया है, धात्विक CNT नेटवर्क (ट्यूब व्यास 1.0 एनएम) CNTs के बीच बड़े जंक्शन प्रतिरोध के बावजूद कम शीट प्रतिरोध <100 ओम/वर्ग प्राप्त कर सकते हैं। यह देखते हुए कि हमारे ग्रेफेन स्क्रॉल की चौड़ाई 0.1 से 1 माइक्रोन है और G/G स्क्रॉल में CNTs की तुलना में बहुत बड़ा संपर्क क्षेत्र है, ग्रेफेन और ग्रेफेन स्क्रॉल के बीच संपर्क प्रतिरोध और संपर्क क्षेत्र उच्च चालकता बनाए रखने के लिए सीमित कारक नहीं होने चाहिए।
ग्राफीन में SEBS सब्सट्रेट की तुलना में बहुत अधिक मापांक होता है। हालाँकि ग्राफीन इलेक्ट्रोड की प्रभावी मोटाई सब्सट्रेट की तुलना में बहुत कम है, लेकिन ग्राफीन की कठोरता इसकी मोटाई के बराबर है (43, 44), जिसके परिणामस्वरूप मध्यम कठोर-द्वीप प्रभाव होता है। हमने SEBS सब्सट्रेट पर 1-nm-मोटी ग्राफीन के विरूपण का अनुकरण किया (विवरण के लिए अनुपूरक सामग्री देखें)। सिमुलेशन परिणामों के अनुसार, जब SEBS सब्सट्रेट पर बाहरी रूप से 20% तनाव लागू होता है, तो ग्राफीन में औसत तनाव ~ 6.6% होता है (चित्र 4J और चित्र S13D), जो प्रयोगात्मक अवलोकनों के अनुरूप है (चित्र S13 देखें)। हमने ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके पैटर्न वाले ग्राफीन और सब्सट्रेट क्षेत्रों में तनाव की तुलना की और पाया कि सब्सट्रेट क्षेत्र में तनाव ग्राफीन क्षेत्र में तनाव से कम से कम दोगुना है। यह इंगित करता है कि ग्राफीन इलेक्ट्रोड पैटर्न पर लागू तनाव को काफी हद तक सीमित किया जा सकता है, जिससे SEBS के शीर्ष पर ग्राफीन कठोर द्वीप बन सकते हैं (26, 43, 44)।
इसलिए, उच्च तनाव के तहत उच्च चालकता बनाए रखने के लिए एमजीजी इलेक्ट्रोड की क्षमता संभवतः दो प्रमुख तंत्रों द्वारा सक्षम होती है: (i) स्क्रॉल एक प्रवाहकीय छिद्रण मार्ग को बनाए रखने के लिए डिस्कनेक्ट किए गए क्षेत्रों को जोड़ सकते हैं, और (ii) बहुपरत ग्रेफीन शीट/इलास्टोमर एक दूसरे पर स्लाइड कर सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप ग्रेफीन इलेक्ट्रोड पर तनाव कम हो जाता है। इलास्टोमर पर स्थानांतरित ग्रेफीन की कई परतों के लिए, परतें एक दूसरे के साथ मजबूती से जुड़ी नहीं होती हैं, जो तनाव (27) के जवाब में स्लाइड कर सकती हैं। स्क्रॉल ने ग्रेफीन परतों की खुरदरापन को भी बढ़ाया, जो ग्रेफीन परतों के बीच अलगाव को बढ़ाने में मदद कर सकता है और इसलिए ग्रेफीन परतों की स्लाइडिंग को सक्षम करता है।
कम लागत और उच्च थ्रूपुट के कारण ऑल-कार्बन डिवाइस का उत्साहपूर्वक अनुसरण किया जाता है। हमारे मामले में, ऑल-कार्बन ट्रांजिस्टर को एक बॉटम ग्रेफीन गेट, एक टॉप ग्रेफीन सोर्स/ड्रेन कॉन्टैक्ट, एक सॉर्टेड CNT सेमीकंडक्टर और SEBS को एक डाइइलेक्ट्रिक (चित्र 5A) के रूप में उपयोग करके तैयार किया गया था। जैसा कि चित्र 5B में दिखाया गया है, स्रोत/ड्रेन और गेट (बॉटम डिवाइस) के रूप में CNTs वाला एक ऑल-कार्बन डिवाइस, ग्रेफीन इलेक्ट्रोड (टॉप डिवाइस) वाले डिवाइस की तुलना में अधिक अपारदर्शी है। ऐसा इसलिए है क्योंकि CNT नेटवर्क को बड़ी मोटाई की आवश्यकता होती है और, परिणामस्वरूप, ग्रेफीन (चित्र S4) के समान शीट प्रतिरोध प्राप्त करने के लिए कम ऑप्टिकल ट्रांसमिटेंस की आवश्यकता होती है। चित्र 5 (C और D) द्विपरत MGG इलेक्ट्रोड के साथ बनाए गए ट्रांजिस्टर के लिए तनाव से पहले प्रतिनिधि स्थानांतरण और आउटपुट वक्र दिखाता है। तनाव रहित ट्रांजिस्टर की चैनल चौड़ाई और लंबाई क्रमशः 800 और 100 μm थी। मापा गया चालू/बंद अनुपात क्रमशः 10−5 और 10−8 A के स्तरों पर चालू और बंद धाराओं के साथ 103 से अधिक है। आउटपुट वक्र स्पष्ट गेट-वोल्टेज निर्भरता के साथ आदर्श रैखिक और संतृप्ति व्यवस्थाओं को प्रदर्शित करता है, जो CNTs और ग्रेफीन इलेक्ट्रोड (45) के बीच आदर्श संपर्क को दर्शाता है। ग्राफीन इलेक्ट्रोड के साथ संपर्क प्रतिरोध वाष्पित Au फिल्म (चित्र S14 देखें) की तुलना में कम पाया गया। स्ट्रेचेबल ट्रांजिस्टर की संतृप्ति गतिशीलता लगभग 5.6 cm2/Vs है, जो कि 300-nm SiO2 को डाइइलेक्ट्रिक परत के रूप में कठोर Si सब्सट्रेट पर समान पॉलिमर-सॉर्ट किए गए CNT ट्रांजिस्टर के समान है। गतिशीलता में आगे सुधार अनुकूलित ट्यूब घनत्व और अन्य प्रकार की ट्यूबों (46) के साथ संभव है।
(ए) ग्राफीन आधारित स्ट्रेचेबल ट्रांजिस्टर की योजना। SWNTs, एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब। (बी) ग्राफीन इलेक्ट्रोड (ऊपर) और CNT इलेक्ट्रोड (नीचे) से बने स्ट्रेचेबल ट्रांजिस्टर की तस्वीर। पारदर्शिता में अंतर स्पष्ट रूप से ध्यान देने योग्य है। (सी और डी) तनाव से पहले एसईबीएस पर ग्राफीन आधारित ट्रांजिस्टर के स्थानांतरण और आउटपुट वक्र। (ई और एफ) विभिन्न तनावों पर ग्राफीन आधारित ट्रांजिस्टर के स्थानांतरण वक्र, चालू और बंद धारा, चालू/बंद अनुपात और गतिशीलता।
जब पारदर्शी, सभी कार्बन युक्त डिवाइस को चार्ज ट्रांसपोर्ट दिशा के समानांतर दिशा में खींचा गया, तो 120% खिंचाव तक न्यूनतम गिरावट देखी गई। खिंचाव के दौरान, गतिशीलता लगातार 0% खिंचाव पर 5.6 cm2/Vs से घटकर 120% खिंचाव पर 2.5 cm2/Vs हो गई (चित्र 5F)। हमने विभिन्न चैनल लंबाई के लिए ट्रांजिस्टर के प्रदर्शन की भी तुलना की (तालिका S1 देखें)। उल्लेखनीय रूप से, 105% तक के बड़े खिंचाव पर, इन सभी ट्रांजिस्टर ने अभी भी एक उच्च चालू/बंद अनुपात (>103) और गतिशीलता (>3 cm2/Vs) का प्रदर्शन किया। इसके अलावा, हमने सभी कार्बन ट्रांजिस्टर पर हाल के सभी कार्यों का सारांश दिया (तालिका S2 देखें)
पूरी तरह से पारदर्शी और स्ट्रेचेबल ट्रांजिस्टर के अनुप्रयोग के रूप में, हमने इसका उपयोग एलईडी के स्विचिंग को नियंत्रित करने के लिए किया (चित्र 6ए)। जैसा कि चित्र 6बी में दिखाया गया है, हरे रंग की एलईडी को सीधे ऊपर रखे गए स्ट्रेचेबल ऑल-कार्बन डिवाइस के माध्यम से स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है। ~100% तक स्ट्रेच होने पर (चित्र 6, सी और डी), एलईडी प्रकाश की तीव्रता में कोई बदलाव नहीं होता है, जो ऊपर वर्णित ट्रांजिस्टर प्रदर्शन के अनुरूप है (फिल्म एस1 देखें)। यह ग्राफीन इलेक्ट्रोड का उपयोग करके बनाई गई स्ट्रेचेबल कंट्रोल यूनिट की पहली रिपोर्ट है, जो ग्राफीन स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक नई संभावना को प्रदर्शित करती है।
(ए) एलईडी को चलाने के लिए ट्रांजिस्टर का सर्किट। जीएनडी, ग्राउंड। (बी) 0% तनाव पर स्ट्रेचेबल और पारदर्शी ऑल-कार्बन ट्रांजिस्टर की तस्वीर, जो हरे रंग की एलईडी के ऊपर लगी हुई है। (सी) एलईडी को स्विच करने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला ऑल-कार्बन पारदर्शी और स्ट्रेचेबल ट्रांजिस्टर 0% (बाएं) और ~100% तनाव (दाएं) पर एलईडी के ऊपर लगाया जा रहा है। डिवाइस पर पीले मार्कर के रूप में सफेद तीर दूरी में होने वाले बदलाव को दर्शाते हैं। (डी) स्ट्रेच किए गए ट्रांजिस्टर का साइड व्यू, जिसमें एलईडी को इलास्टोमर में धकेला गया है।
निष्कर्ष में, हमने एक पारदर्शी प्रवाहकीय ग्राफीन संरचना विकसित की है जो स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रोड के रूप में बड़े तनावों के तहत उच्च चालकता बनाए रखती है, जो स्टैक्ड ग्राफीन परतों के बीच ग्राफीन नैनोस्क्रॉल द्वारा सक्षम है। एक इलास्टोमर पर ये द्वि- और त्रि-परत MGG इलेक्ट्रोड संरचनाएँ 100% तक के तनाव पर अपनी 0% तनाव चालकता का क्रमशः 21 और 65% बनाए रख सकती हैं, जबकि सामान्य मोनोलेयर ग्राफीन इलेक्ट्रोड के लिए 5% तनाव पर चालकता का पूर्ण नुकसान होता है। ग्राफीन स्क्रॉल के अतिरिक्त प्रवाहकीय पथ और साथ ही स्थानांतरित परतों के बीच कमजोर अंतःक्रिया तनाव के तहत बेहतर चालकता स्थिरता में योगदान करती है। हमने इस ग्राफीन संरचना को आगे ऑल-कार्बन स्ट्रेचेबल ट्रांजिस्टर बनाने के लिए लागू किया। अब तक, यह बकलिंग का उपयोग किए बिना सबसे अच्छी पारदर्शिता वाला सबसे स्ट्रेचेबल ग्राफीन-आधारित ट्रांजिस्टर है। हालाँकि वर्तमान अध्ययन स्ट्रेचेबल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए ग्राफीन को सक्षम करने के लिए आयोजित किया गया था, लेकिन हमारा मानना ​​है कि स्ट्रेचेबल 2D इलेक्ट्रॉनिक्स को सक्षम करने के लिए इस दृष्टिकोण को अन्य 2D सामग्रियों तक बढ़ाया जा सकता है।
बड़े क्षेत्र वाले CVD ग्रेफीन को 1000°C पर 50–SCCM (मानक घन सेंटीमीटर प्रति मिनट) CH4 और 20–SCCM H2 के साथ 0.5 mtorr के स्थिर दबाव में निलंबित Cu फॉयल (99.999%; अल्फा एसर) पर उगाया गया था। Cu फॉयल के दोनों तरफ मोनोलेयर ग्रेफीन लगे थे। PMMA (2000 rpm; A4, माइक्रोकेम) की एक पतली परत को Cu फॉयल के एक तरफ स्पिन-कोट किया गया था, जिससे PMMA/G/Cu फॉयल/G संरचना बनी। इसके बाद, पूरी फिल्म को Cu फॉयल को हटाने के लिए लगभग 2 घंटे के लिए 0.1 M अमोनियम परसल्फेट [(NH4)2S2O8] के घोल में भिगोया गया। स्क्रॉल को PMMA-समर्थित ऊपरी ग्राफीन फिल्म पर जोड़ा गया, जिससे PMMA/G/G स्क्रॉल बने। इसके बाद फिल्मों को कई बार विआयनीकृत पानी में धोया गया और एक लक्ष्य सब्सट्रेट पर रखा गया, जैसे कि एक कठोर SiO2/Si या प्लास्टिक सब्सट्रेट। जैसे ही सब्सट्रेट पर जुड़ी फिल्म सूख गई, नमूना क्रमिक रूप से एसीटोन, 1:1 एसीटोन/आईपीए (आइसोप्रोपिल अल्कोहल) और आईपीए में 30 सेकंड के लिए भिगोया गया ताकि PMMA को हटाया जा सके। फिल्मों को 100 डिग्री सेल्सियस पर 15 मिनट तक गर्म किया गया या रात भर वैक्यूम में रखा गया ताकि फंसे हुए पानी को पूरी तरह से हटाया जा सके, इससे पहले कि G/G स्क्रॉल की एक और परत को उस पर स्थानांतरित किया जाए। यह कदम सब्सट्रेट से ग्राफीन फिल्म के अलग होने से बचने और PMMA वाहक परत की रिहाई के दौरान MGGs की पूरी कवरेज सुनिश्चित करने के लिए था।
एमजीजी संरचना की आकृति विज्ञान को ऑप्टिकल माइक्रोस्कोप (लीका) और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप (1 केवी; एफईआई) का उपयोग करके देखा गया। जी स्क्रॉल के विवरण का निरीक्षण करने के लिए एक परमाणु बल माइक्रोस्कोप (नैनोस्कोप III, डिजिटल इंस्ट्रूमेंट) को टैपिंग मोड में संचालित किया गया था। फिल्म पारदर्शिता का परीक्षण एक पराबैंगनी-दृश्य स्पेक्ट्रोमीटर (एगिलेंट कैरी 6000i) द्वारा किया गया था। परीक्षणों के लिए जब तनाव वर्तमान प्रवाह की लंबवत दिशा के साथ था, फोटोलिथोग्राफी और O2 प्लाज्मा का उपयोग करके ग्राफीन संरचनाओं को स्ट्रिप्स (~ 300 माइक्रोन चौड़ी और ~ 2000 माइक्रोन लंबी) में पैटर्न किया गया था, और लंबे पक्ष के दोनों सिरों पर छाया मास्क का उपयोग करके Au (50 एनएम) इलेक्ट्रोड को थर्मल रूप से जमा किया गया था। फिर ग्रेफीन की पट्टियों को SEBS इलास्टोमर (~2 सेमी चौड़ी और ~5 सेमी लंबी) के संपर्क में रखा गया, जिसमें पट्टियों की लंबी धुरी SEBS की छोटी भुजा के समानांतर थी, उसके बाद BOE (बफर ऑक्साइड एच) (HF:H2O 1:6) एचिंग और यूटेक्टिक गैलियम इंडियम (EGaIn) को विद्युत संपर्क के रूप में लगाया गया। समानांतर तनाव परीक्षणों के लिए, बिना पैटर्न वाली ग्रेफीन संरचनाओं (~5 × 10 मिमी) को SEBS सब्सट्रेट पर स्थानांतरित किया गया, जिसमें लंबी अक्ष SEBS सब्सट्रेट की लंबी भुजा के समानांतर थीं। दोनों मामलों के लिए, संपूर्ण G (बिना G स्क्रॉल के)/SEBS को मैनुअल उपकरण में इलास्टोमर की लंबी भुजा के साथ खींचा गया था,
पॉलिमर डाइइलेक्ट्रिक और सब्सट्रेट को कार्बनिक विलायक से होने वाले नुकसान से बचाने के लिए निम्नलिखित प्रक्रियाओं द्वारा एक लचीले सब्सट्रेट पर अत्यधिक खिंचाव योग्य और पारदर्शी ऑल-कार्बन ट्रांजिस्टर तैयार किए गए थे। एमजीजी संरचनाओं को गेट इलेक्ट्रोड के रूप में एसईबीएस पर स्थानांतरित किया गया था। एक समान पतली-फिल्म पॉलिमर डाइइलेक्ट्रिक परत (2 माइक्रोन मोटी) प्राप्त करने के लिए, एसईबीएस टोल्यूनि (80 मिलीग्राम/एमएल) घोल को एक ऑक्टाडेसिलट्राइक्लोरोसिलेन (ओटीएस)-संशोधित SiO2/Si सब्सट्रेट पर 1000 आरपीएम पर 1 मिनट के लिए स्पिन-कोट किया गया था। पतली डाइइलेक्ट्रिक फिल्म को हाइड्रोफोबिक ओटीएस सतह से आसानी से तैयार ग्राफीन से ढके एसईबीएस सब्सट्रेट पर स्थानांतरित किया जा सकता है। ट्रांजिस्टर के दूसरे भाग में पॉलिमर-सॉर्टेड सेमीकंडक्टिंग CNTs शामिल थे, जो पहले बताई गई प्रक्रियाओं (53) का पालन करते थे। पैटर्न वाले स्रोत/ड्रेन इलेक्ट्रोड को कठोर SiO2/Si सब्सट्रेट पर तैयार किया गया था। इसके बाद, दो भागों, डाइइलेक्ट्रिक/G/SEBS और CNTs/पैटर्न वाले G/SiO2/Si को एक दूसरे से लैमिनेट किया गया, और कठोर SiO2/Si सब्सट्रेट को हटाने के लिए BOE में भिगोया गया। इस प्रकार, पूरी तरह से पारदर्शी और स्ट्रेचेबल ट्रांजिस्टर तैयार किए गए। तनाव के तहत विद्युत परीक्षण उपर्युक्त विधि के अनुसार मैन्युअल स्ट्रेचिंग सेटअप पर किया गया था।
इस लेख के लिए पूरक सामग्री http://advances.sciencemag.org/cgi/content/full/3/9/e1700159/DC1 पर उपलब्ध है
चित्र. S1. SiO2/Si सबस्ट्रेट्स पर मोनोलेयर MGG की ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी छवियाँ विभिन्न आवर्धन पर।
चित्र एस4. मोनो-, बाई- और ट्रिलेयर प्लेन ग्रेफीन (काले वर्ग), एमजीजी (लाल वृत्त) और सीएनटी (नीला त्रिकोण) के 550 एनएम पर दो-जांच शीट प्रतिरोध और संप्रेषण की तुलना।
चित्र. S7. ~1000 चक्रीय तनाव लोडिंग के तहत मोनो- और बाइलेयर MGGs (काला) और G (लाल) का सामान्यीकृत प्रतिरोध परिवर्तन क्रमशः 40 और 90% समानांतर तनाव तक।
चित्र. एस10. तनाव के बाद एसईबीएस इलास्टोमर पर त्रिपरत एमजीजी की एसईएम छवि, जिसमें कई दरारों पर एक लंबा स्क्रॉल क्रॉस दिखाया गया है।
चित्र. S12. 20% तनाव पर बहुत पतले SEBS इलास्टोमर पर त्रिपरत MGG की AFM छवि, यह दर्शाती है कि एक स्क्रॉल एक दरार के ऊपर से गुजरा।
तालिका S1. तनाव से पहले और बाद में विभिन्न चैनल लंबाई पर द्विपरत एमजीजी-एकल-दीवार वाले कार्बन नैनोट्यूब ट्रांजिस्टर की गतिशीलता।
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