افزایش چسبندگی سطحی لایه‌نازک اکسید‌گرافن روی بستر سیلیکون آبگریز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

پژوهشگاه مواد و انرژی

چکیده

در این تحقیق، لایه­های اکسید­­گرافن[1] باردار توسط روش رایج اصلاح ­شده هامر[2]، سنتز گردید. لایه­نازک اکسید­گرافن به روش لایه­نشانی الکتروفورتیک[3] توسط سوسپانسیون کلوئیدی آبی اکسید­گرافن روی زیرلایه سیلیکون[4] لایه­نشانی شد. جهت بهبود میزان چسبندگی لایه­های اکسید­گرافن روی سطح آبگریز سیلیکون، عملیات اصلاح سطح زیرلایه­ توسط ذرات نقره انجام گرفت. فرایند احیا اکسیدگرافن لایه­نشانی شده در دمای ºC400 تحت جریان آرگونانجام شد. الگوی پراش اشعه­ی ایکس عامل­دار شدن لایه­های گرافیت با گروه­های عاملی اکسیژنی و افزایش موفقیت­آمیز فاصله­ بین صفحه­ای توسط متد هامر اصلاح شده را تایید می­کند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی از نمونه­­ لایه­نشانی شده روی بستر سیلکون اصلاح نشده، لایه­نشانی غیر یکنواخت و جزئی اکسیدگرافن را نشان می­دهد. بهبود میزان چسبندگی و لایه­نشانی یکنواخت لایه­نازک اکسیدگرافن پس از اصلاح سطح سیلیکون توسط ذرات نقره حاصل شد. طیف­سنجی رامان حاصل از این نمونه­ شکل­گیری لایه­­نازک اکسیدگرافن احیا شده را تایید می­کند.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Enhanced Surface Adhesion of Graphene Oxide Thin Film on Hydrophobic Silicon Substrate

نویسندگان [English]

  • Sanaz Rasi
  • Nima Naderi
  • Morteza Moradi
Materials and Energy Research Center, Karaj, Iran
چکیده [English]

In the present work, charged graphene oxide (GO) layers were synthesized using conventional modified Hummer’s method. A thin film of GO was deposited using electrophoretic deposition technique from stable aqueous colloidal suspension of GO layers on hydrophobic surface of crystalline silicon (c-Si) samples. Surface modification with Ag particles was performed in order to improve surface adhesion of graphene oxide layers on hydrophobic silicon surface. Reduction process of deposited GO layer was performed at a temperature of 400 ºC under argon gas flow. The x-ray diffraction pattern showed that graphite layers with oxygen functional groups and increased interlayer spacing were successfully obtained using improved Hummer’s technique. Scanning electron microscopy micrographs showed that non-uniform GO layers were formed on silicon hydrophobic surface. Enhanced surface adhesion and deposition of a uniform thin film of GO was achieved via surface modification using Ag particles. Raman spectra of deposited films proved the existence of GO layers which were reduced.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Thin film
  • Electrophoretic deposition
  • graphene oxide
  • Surface modification
  • Adhesion
  1. Soref, R., Applications of silicon-based optoelectronics, MRS Bulletin, 1998, 23, (04), pp. 20-24.
  2. Chen, L., He, H., Yu, H., Cao, Y., and Yang, D., Fabrication and photovoltaic conversion enhancement of graphene/n-Si Schottky barrier solar cells by electrophoretic deposition, Electrochimica Acta, 2014, 130, 279-285.
  3. Miao, X., Tongay, S., Petterson, M.K., Berke, K., Rinzler, A.G., Appleton, B.R., and Hebard, A.F., High efficiency graphene solar cells by chemical doping, Nano letters, 2012, 12 , (6),  2745-2750.
  4. Zhu, Y., Sun, Z., Yan, Z., Jin, Z., and Tour, J.M., Rational design of hybrid graphene films for high-performance transparent electrodes, ACS nano, 2011, 5, (8), 6472-6479.
  5.        Kim, J., Joo, S.S., Lee, K.W., Kim, J.H., Shin, D., Kim, S., and Choi, S.-H., Near-ultraviolet-sensitive graphene/porous silicon photodetectors, ACS applied materials & interfaces, 2014, 6, (23), 20880-20886.
  6.        Regan, W., Alem, N., Alemán, B., Geng, B., Girit, C., Maserati, L., Wang, F., Crommie, M., and Zettl, A., A direct transfer of layer-area graphene, Applied Physics Letters, 2010, 96, (11), 113102.
  7. An, S.J., Zhu, Y., Lee, S.H., Stoller, M.D., Emilsson, T., Park, S., Velamakanni, A., An, J., and Ruoff, R.S., Thin film fabrication and simultaneous anodic reduction of deposited graphene oxide platelets by electrophoretic deposition, The Journal of Physical Chemistry Letters, 2010, 1, (8), 1259-1263.
  8. Marcano, D.C., Kosynkin, D.V., Berlin, J.M., Sinitskii, A., Sun, Z., Slesarev, A., Alemany, L.B., Lu, W., and Tour, J.M.: ‘Improved synthesis of graphene oxide’, ACS nano, 2010, 4, (8), pp. 4806-4814.
  9.        Teradal, N.L., Narayan, P.S., Satpati, A.K., and Seetharamappa, J., Fabrication of electrochemical sensor based on green reduction of graphene oxide for an antimigraine drug, rizatriptan benzoate, Sensors and Actuators B: Chemical, 2014, 196, pp. 596-603.
  10.        Spyrou, K., and Rudolf, P., An introduction to graphene, Functionalization of graphene, 2014, 1-20.
  11. Zhang, H.-B., Zheng, W.-G., Yan, Q., Yang, Y., Wang, J.-W., Lu, Z.-H., Ji, G.-Y., and Yu, Z.-Z., Electrically conductive polyethylene terephthalate/graphene nanocomposites prepared by melt compounding, Polymer, 2010, 51, (5), pp. 1191-1196.
  12.        Childres, I., Jauregui, L.A., Park, W., Cao, H., and Chen, Y.P., Raman spectroscopy of graphene and related materials, New developments in photon and materials research, 2013, 1.