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