Study of Surface Morphology with Electrical and Optical Properties of GO and rGO

Abstract

Тонка плівка оксиду графену (GO) має двовимірну листову структуру та була синтезована власним шляхом за допомогою вдосконаленого сольвотермічного методу Хаммера. Традиційно окисно-відновний підхід може бути характерною технікою для виготовлення плівок GO у розширеному масштабі. АСМхарактеристика показує, що плівка GO має двовимірну структуру пластинчастого шару та товщину від 3 до 5 нм. Термічна обробка відновлює плівку GO до відновленого оксиду графену (rGO). Кристалічність тонкої плівки GO була визнана за допомогою XRD. Типовий характерний пік 2θ з'явився на 9,85, що відповідає (001) листа GO для вуглецю з d-відстанню 0,9 нм. Атомно-силова мікроскопія (AFM), скануюча електронна мікроскопія (SEM) та інфрачервона спектроскопія з перетворенням Фур’є (FTIR) були використані для характеристики морфологічних і оптичних властивостей тонких плівок GO і rGO. Електричні властивості тонких плівок досліджували за допомогою вольт-амперних (ВАХ). Видно, що тонка плівка rGO демонструє вищу провідність, ніж GO і значення ≈ 5.1 x 10 – 4 См/см, а також змінює морфологію та оптичні властивості. Зміна морфологічних і оптичних властивостей вказує на те, що GO втрачає кисневі групи з утворенням rGO. Причиною зміни провідності є зменшення GO при температурі 280 °C і зменшення функціональних груп кисню порівняно з GO, підтвердженим FTIR.

Graphene oxide (GO) thin film possesses a 2D sheet structure and was synthesized indigenously via the enhanced solvothermal Hummer method. Conventionally, the redox approach can be a characteristic technique to fabricate GO films on an expanded scale. AFM characterization shows GO film had a 2D lamellar layer structure and a thickness between 3 to 5 nm. Heat treatment reduces the GO film to reduced graphene oxide (rGO). The crystallinity of GO thin film was recognized by XRD study. The typical characteristic 2θ peak appeared at 9.85 corresponding to (001) of the GO sheet for carbon with a d-spacing of 0.9 nm. Atomic force microscopy (AFM), scanning electron microscopy (SEM), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) were employed to characterize the morphological and optical properties of the GO and rGO thin films. The electrical properties of the thin films were studied with current-voltage (I-V) properties. It is seen that the rGO thin film shows higher conductivity than GO and the value ≈ 5.1 x 10 – 4 S/cm, and also changes the morphology and optical properties. The morphological and optical properties change indicates that GO loses oxygen groups to form rGO. The reason behind the change of conductivity is the reduction of GO at 280 °C temperature and decreased oxygen functional groups as compared to GO confirmed by FTIR.