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Robust reduction of graphene fluoride using an electrostatically biased scanning probe

Nano Research 2013年第11期6卷 767-774页

作者： Woo-Kyung Lee Stanislav Tsoi Keith E. Whitener Rory Stine Jeremy T. Robinson Jonathon S. Tobin Asanka Weerasinghe Paul E. Sheehan Sergei F. Lyuksyutov Division of Chemistry US Naval Research Laboratory Washington DC20375 USA NOVA Research Alexandria Virginia 22308 USA Division of Electronic Science and Technology US Naval Research Laboratory Washington DC 20375 USA The University of Akron Department of Physics Akron OH 44325 USA

We report a novel and easily accessible method to chemically reduce graphene fluoride （GF） sheets with nanoscopic precision using high electrostatic fields generated between an atomic force microscope （AFM） tip and the GF substrate. Reduction of fluorine by the electric field produces graphene nanoribbons （GNR） with a width of 105-1,800 nm with sheet resistivity drastically decreased from 〉1 TΩ.sq.^-1 （GF） down to 46 kΩ.sq.^-1 （GNR）. Fluorine reduction also changes the topography, friction, and work function of the GF. kelvin probe force microscopy measurements indicate that the work function of GF is 180-280 meV greater than that of graphene. The reduction process was optimized by varying the AFM probe velocity between 1.2 μm.s^-1 and 12 μm.s^-1 and the bias voltage applied to the sample between -8 and -12 V. The electrostatic field required to remove fluorine from carbon is -1.6 ***-1. Reduction of the fluorine may be due to the softening of the C-F bond in this intense field or to the accumulation and hydrolysis of adventitious water into a meniscus.

关键词： graphene fluoride graphene electrostatic lithography kelvin force probemicroscopy atomic force microscopy-based electrostaticnanolithography(AFMEN)

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