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Carbon Nanotubes
Sen, Ayhan
Institut für Materialphysik der Universität Wien
Inhalt:
Einleitung
Carbon nanotubes
RamanspektroskopieSWCNTDWCNT
AFM und Ramanspektroskopie von Einzelnen SWCNT
Einleitung
Was sind Carbon-Nanotubs?
• Aufgerollte Graphenebene
• Durchmesser 0.5 bis 3 nm
• Länge > 500 nm
(10,5) SWCNT(10,5) SWCNT
Von einer Graphitschicht zu einem SWNT
1.
Streifen ausschneiden,
2.
Zusammen rollen, so dass O und A sowie B und C zusammenfallen
3.
Ch= nA1 + mA2 n,m
Gitterstrucktur von Graphen
2/*3
2/*3
0
01 a
aA
2/*3
2/*3
0
02 a
aA
a0=1.44 °A
• Hamada-Vektor: Ch (entlang des Umfanges)
• Für metallisch
• Alle armchair-Tubes metallisch
nmnmaC
d h 2203
Verschiedene Chiralitäten mit gleichem d möglich! (z.B.: (9,1) und (6,5))
Zmn 3
Bandstruktur vom Graphen
-20 -10 0 10 20
-20
-10
0
10
20
TRIGONAL WARPING
t= 2.9 eV
a=0.144 nm
http://....... http://.......
VAN HOVE SINGULARITÄTEN in SWCNT
Optische Übergänge
Ejjs = 2V0accj/D = 0.85j/D
Ejjm = 6V0accj/D = 2.55j/D
-2 -1 0 1 20.0
0.1
-2 -1 0 1 20.0
0.1
E11
m(10,10)
DO
S (
eV
-1 C
-1 )
Energy (eV)
E33
s (11,9)
DO
S (
eV
-1 C
-1 )
Energy (eV)
Ramanspektroskopie von SWCNT
Pro Nanotube treten 15 oder 16 Raman-aktive Moden auf!
RBM
vRBM = C/D(n,m)
C=235 cm-1/nm
G Linie
D Linie
RAMAN SPECTRUM VON SWCNT
d = 1.53 nm
Ramanshift (cm-1)
125 150 175 200
2.071.96
1.91
1.83
1.76
1.72
1.63
1.68
1.59
1.55
1.51
1.48
1.46
1.44
2.73
2.712.66
2.65
2.622.60
2.18
3.03
2.34
2.10
2.57
2.54
2.502.47
2.40
2.38
Ramanshift (cm-1)
125 150 175 200
RBM von SWNT
Ramanspektroskopie von DWCNT
DWCNT
230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
Inte
nsity
Raman shift (cm-1)
Laserline 730 nm
DWCNT
230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Inte
nsity
Raman shift (cm-1)
Laserline 740 nm
230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
Inte
nsity
Raman shift (cm-1)
Laserline 746 nm
DWCNT
DWCNT
230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430-0.05
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
Inte
nsity
Raman shift (cm-1)
Laserline 750 nm
AFM und Ramanspektroskopie von Einzelnen SWCNT
AFM Aufnahme von Einzelnen SWNT
Eisenpartikel als Katalysatoren
mittlerer Durchmesser d = 1.85 nm
gewöhnliche Durchmesser reichen von 1 bis 3 nm mit der CVD Methode
A.Jorio et al. PRL 86, 1118 (2001)
RBM und G Moden für drei isolierte halbleitende SWNT´s
RBM und G Moden für drei isolierte metallische SWNT´s
A.Jorio et al. ...............
Abhängigkeit der Frequenz vom Durchmesser der einzelnen SWCNT.
A.Jorio et al. ...............
The End