In this study, a diaphragm-type pressure sensor was developed using multi-layer(four-layer) graphene produced at 1 nm thickness by thermally transferring single-layer graphene produced by chemical vapor deposition (CVD) to a 6" silicon wafer. By measuring the gauge factor, we investigated whether it was possible to produce a pressure sensor of consistent quality. As a result of the measurement, the pressure sensor using multilayer graphene showed linearity and had a gauge factor of about 17.5. The gauge factor of the multilayer graphene-based pressure sensor produced through this study is lower than that of doped silicon, but is more sensitive than a general metal sensor, showing that it can be sufficiently used as a commercialized sensor.
Kim, Duck-Jin;Sohn, Il-Yung;Jung, Jin-Heak;Yoon, Ok-Ja;Lee, N.E.;Park, Joon-Shik
한국진공학회:학술대회논문집
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한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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pp.549-549
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2012
Early detection of cancer biomarkers in the blood is of vital importance for reducing the mortality and morbidity in a number of cancers. From this point of view, immunosensors based on nanowire (NW) and carbon nanotube (CNT) field-effect transistors (FETs) that allow the ultra-sensitive, highly specific, and label-free electrical detection of biomarkers received much attention. Nevertheless 1D nano-FET biosensors showed high performance, several challenges remain to be resolved for the uncomplicated, reproducible, low-cost and high-throughput nanofabrication. Recently, two-dimensional (2D) graphene and reduced GO (RGO) nanosheets or films find widespread applications such as clean energy storage and conversion devices, optical detector, field-effect transistors, electromechanical resonators, and chemical & biological sensors. In particular, the graphene- and RGO-FETs devices are very promising for sensing applications because of advantages including large detection area, low noise level in solution, ease of fabrication, and the high sensitivity to ions and biomolecules comparable to 1D nano-FETs. Even though a limited number of biosensor applications including chemical vapor deposition (CVD) grown graphene film for DNA detection, single-layer graphene for protein detection and single-layer graphene or solution-processed RGO film for cell monitoring have been reported, development of facile fabrication methods and full understanding of sensing mechanism are still lacking. Furthermore, there have been no reports on demonstration of ultrasensitive electrical detection of a cancer biomarker using the graphene- or RGO-FET. Here we describe scalable and facile fabrication of reduced graphene oxide FET (RGO-FET) with the capability of label-free, ultrasensitive electrical detection of a cancer biomarker, prostate specific antigen/${\alpha}$ 1-antichymotrypsin (PSA-ACT) complex, in which the ultrathin RGO channel was formed by a uniform self-assembly of two-dimensional RGO nanosheets, and also we will discuss about the immunosensing mechanism.
Graphene have showed promising performance as electrodes of organic devices such as organic transistors, light-emitting diodes, and photovoltaic solar cells. In particular, among various organic materials of graphene-based organic devices, pentacene has been regarded as one of the promising organic material because of its high mobility, chemical stability. In the bottom-contact device configuration generally used as graphene based pentacene devices, the morphology of the organic semiconductors at the interface between a channel and electrode is crucial to efficient charge transport from the electrode to the channel. For the high quality morphology, understanding of initial stages of pentacene growth is essential. In this study, we investigate self-assembly of pentacene molecules on graphene formed on a 6H-SiC (0001) substrate by scanning tunneling microscopy. At sub-monolayer coverage, adsorption of pentacene molecules on epitaxial graphene is affected by $6{\times}6$ pattern originates from the underlying buffer layer. And the orientation of pentacene in the ordered structure is aligned with the zigzag direction of the edge structure of single layer graphene. As coverage increased, intermolecular interactions become stronger than molecule-substrate interaction. As a result, herringbone structures the consequence of higher intermolecular interaction are observed.
Van Nang, Lam;Kim, Dong-Ok;Trung, Tran Nam;Arepalli, Vinaya Kumar;Kim, Eui-Tae
Applied Microscopy
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제47권1호
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pp.13-18
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2017
High-quality graphene was synthesized on Cu foil and $Fe_2O_3$ film using $CH_4$ gas via inductively-coupled plasma chemical vapor deposition (ICPCVD). The graphene film was formed on $Fe_2O_3$ at a temperature as low as $700^{\circ}C$. Few-layer graphene was formed within a few seconds and 1 min on Cu and $Fe_2O_3$, respectively. With increasing growth time and plasma power, the graphene thickness was controllably reduced and ultimately self-limited to a single layer. Moreover, the crystal quality of graphene was constantly enhanced. Understanding the ICPCVD growth kinetics that are critically affected by ICP is useful for the controllable synthesis of high-quality graphene on metals and oxides for various electronic applications.
Graphene is a good candidate for the future nano-electronic materials because it has excellent conductivity, mobility, transparency, flexibility and others. Until now, most graphene researches are focused on the nano electronic device applications, however, biological application of graphene has been relatively less reported. We have fabricated a deoxyribonucleic acid (DNA) conjugated graphene field-effect transistor (FET) and measured the electrical transport characteristics. We have used graphene sheets grown on Ni substrates by chemical vapour deposition. The Raman spectra of graphene sheets indicate high quality and only a few number of layers. The synthesized graphene is transferred on top of the substrate with pre-patterned electrodes by the floating-and-scooping method [1]. Then we applied adhesive tapes on the surface of the graphene to define graphene flakes of a few micron sizes near the electrodes. The current-voltage characteristic of the graphene layer before stripping shows linear zero gate bias conductance and no gate operation. After stripping, the zero gate bias conductance of the device is reduced and clear gate operation is observed. The change of FET characteristics before and after stripping is due to the formation of a micron size graphene flake. After combined with 30 base pairs single-stranded poly(dT) DNA molecules, the conductance and gate operation of the graphene flake FETs become slightly smaller than that of the pristine ones. It is considered that DNA is to be stably binding to the graphene layer due to the ${\pi}-{\pi}$ stacking interaction between nucleic bases and the surface of graphene. And this binding can modulate the electrical transport properties of graphene FETs. We also calculate the field-effect mobility of pristine and DNA conjugated graphene FET devices.
Recently, graphene has been intensively studied due to the fascinating physical, chemical and electrical properties. It shows high carrier mobility, high current density, and high thermal conductivity compare with conventional semiconductor materials even it has single atomic thickness. Especially, since graphene has fantastic electrical properties many researchers are believed that graphene will be replacing Si based technology. In order to realize it, we need to prepare the large and uniform graphene. Chemical vapor deposition (CVD) method is the most promising technique for synthesizing large and uniform graphene. Unfortunately, CVD method requires transfer process from metal catalyst. In transfer process, supporting polymer film (Such as poly (methyl methacrylate)) is widely used for protecting graphene. After transfer process, polymer layer is removed by organic solvents. However, it is impossible to remove it completely. These organic residues on graphene surface induce quality degradation of graphene since it disturbs movement of electrons. Thus, in order to get an intrinsic property of graphene completely remove of the organic residues is the most important. Here, we introduce modified wet graphene transfer method without PMMA. First of all, we grow the graphene from Cu foil using CVD method. And then, we deposited several metal films on graphene for transfer layer instead of PMMA. Finally, we fabricate graphene FET devices. Our approaches show low defect density and non-organic residues in comparison with PMMA coated graphene through Raman spectroscopy, SEM and AFM. In addition, clean graphene FET shows intrinsic electrical characteristic and high carrier mobility.
Graphene, a single layer of graphite, has raised extensive interest in a wide scientific community for its extraordinary thermal, mechanical, electrical and other properties [1,2]. However, because of zero-band gap of graphene, it is difficult to apply for electronic applications. To overcome this problem, chemical doping is one of way to opening grahene bandgap. According to experimental results, by changing doping concentration and doping time, it is possible to control work function of graphene. We can obtain results through raman spectroscopy, UPS, Sheet resistance. Moreover, electronic properties of doped graphene were studied by making field effect transistors. We were able to control the doping concentration, dirac point of graphene and work function of graphene by formng n-type, p-type doping materials. In this research, the chemicals of diazonium salts, viologen, etc. were used for extrinsic doping.
Graphene, a two-dimensional material with a single atomic layer, has recently become a major research focus in various applications such as electronic devices, sensors, energy storage, catalysts, and adsorbents, because of its large theoretical surface area, excellent electrical conductivity, outstanding chemical stability, and good mechanical properties. Recently, 3D nanoporous graphene structures have received tremendous attention to expand the application of 2D graphene. Here, we overview the synthesis of 3D nanoporous graphene network structure with two-dimensional graphite oxide sheets, the control of porous parameters such as specific surface area, pore volume and pore size etc, and the modification of electronic structure by heteroatom doping along with its various applications. The 3D nanoporous graphene shows superior performance in diverse applications as a promising key material. Consequently, 3D nanoporous graphene can lead the future for advanced nanotechnology.
The main objective of this paper is to study the axial buckling and post-buckling of geometrically imperfect single-layer graphene sheets (GSs) under in-plane loading in the theoretical framework of the nonlocal strain gradient theory. To begin with, a graphene sheet is modeled by a two-dimensional plate subjected to simply supported ends, and supposed to have a small initial curvature. Then according to the Hamilton's principle, the nonlinear governing equations are derived with the aid of the classical plate theory and the von-karman nonlinearity theory. Subsequently, for providing a more accurate physical assessment with respect to the influence of respective parameters on the mechanical performances, the approximate analytical solutions are acquired via using a two-step perturbation method. Finally, the authors perform a detailed parametric study based on the solutions, including geometric imperfection, nonlocal parameters, strain gradient parameters and wave mode numbers, and then reaching a significant conclusion that both the size-dependent effect and a geometrical imperfection can't be ignored in analyzing GSs.
Yazid, Miloud;Heireche, Houari;Tounsi, Abdelouahed;Bousahla, Abdelmoumen Anis;Houari, Mohammed Sid Ahmed
Smart Structures and Systems
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제21권1호
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pp.15-25
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2018
This work presents the buckling investigation of embedded orthotropic nanoplates such as graphene by employing a new refined plate theory and nonlocal small-scale effects. The elastic foundation is modeled as two-parameter Pasternak foundation. The proposed two-variable refined plate theory takes account of transverse shear influences and parabolic variation of the transverse shear strains within the thickness of the plate by introducing undetermined integral terms, hence it is unnecessary to use shear correction factors. Nonlocal governing equations for the single layered graphene sheet are obtained from the principle of virtual displacements. The proposed theory is compared with other plate theories. Analytical solutions for buckling loads are obtained for single-layered graphene sheets with isotropic and orthotropic properties. The results presented in this study may provide useful guidance for design of orthotropic graphene based nanodevices that make use of the buckling properties of orthotropic nanoplates.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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