Многослойные углеродные нанотрубки
На изображении ниже показаны рамановские изображения полевого транзистора с углеродными нанотрубками (УНТ). На рисунке видно, что многие типы УНТ распределены между двумя электродами. Согласно графику Катауры, каждая одностенная углеродная нанотрубка (SWNT) может быть идентифицирована как SWNT полупроводник или металл по положению пиков цветов RBM (Radial Breathing Mode -полоса радиальных дыхательных мод).
*Образец предоставлен профессором Шигео Маруяма из Токийского университета.
Изображение наложения 4 разных RBM цветов.
Рамановское изображение каждого цвета.
| Длина волны лазера | 532 нм |
| Объектив | 100x N.А. = 0,9 |
| Количество спектров | 132000 (400?33) |
| Время измерения | 16 мин |
График слева показывает усредненные спектры в каждой выбранной области, указанной на нижнем правом рамановском изображении. Каждый спектр обозначен тем же номером. Из RBM пиков от 1 до № 8 можно наблюдать как УНТ с различной хиральностью перекрываются друг с другом и распределяются между электродами. Программное обеспечение RAMANtouch может отображать мгновенный спектр, щелкая и перетаскивая его в нужной точке или области. Кроме того, функция окрашивания обеспечивает простой и эффективный инструмент для сравнения спектра.
Пики RBM с разных областей рамановского изображении.
Изображение интенсивности G-полосы.
Различный тип пиков RBM моно наблюдать в указанной области (1-8).
Объяснение спектра комбинационного рассеяния УНТ
На графике справа представлен спектр комбинационного рассеяния углеродных нанотрубок. Типичными для комбинационных пиков углеродных нанотрубок являются RBM-полоса радиальных дыхательных мод, D-полоса и G-полоса. Из спектров вы можете получить такую информацию как диаметр УНТ, хиральность и дефекты. Каждый пик объясняется ниже.
Рамановские пики УНТ.
RBM пики - это моды, в котором одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ) расширяются и сжимаются в диаметральном направлении. Пики появляются на области низкого волнового числа (от 100 до 300 см-1) и их положение ?RBM (см-1) имеет следующую связь с диаметром d (нм) ОУНТ: d=248??RBM
Как показано на правом рисунке, используя это соотношение можно оценить диаметр ОУНТ, содержащегося в образце. В УНТ наблюдается резонансное комбинационное рассеяние, которое происходит, когда длина волны возбуждения соответствует энергии оптического перехода вещества. Следовательно, для комплексного наблюдения ОУНТ с различной хиральностью необходимо использовать разную длину волны возбуждения.
Связь между RBM пиками и диаметром ОУНТ.
G-полоса.
Пик около 1590 см-1 обусловлен колебаниями в плоскости шестичленного кольца для веществ на основе углерода. В случае углеродных нанотрубок вырождение G-полосы разрешаются и разделяется на G+ и G- (G+ соответствует моде продольной волны (LO) в осевом направлении УНТ, а G- соответствует поперечной волне ((ТО) режим перпендикулярный оси)). Частота G+ появляется около 1590 см-1 независимо от диаметра углеродной нанотрубки, а частота G- изменяется обратно пропорционально квадрату диаметра.
Объяснение G-полосы и D-полосы УНТ.
D-полоса.
Это пик около 1350 см-1, который полученный из дефекта. Отношение интенсивности G/D-полос используется в качестве показателя количества дефектов в УНТ. Если отношение G/D велико, можно судить, что УНТ имеют мало дефектов, а если отношение G/D мало, то это говорит в пользу того, что углеродные нанотрубки имеют множество дефектов.