Оптическая спектроскопия и особенности электронной структуры одностенных нанотрубок из углерода и нитрида бора
![Диссертация: Оптическая спектроскопия и особенности электронной структуры одностенных нанотрубок из углерода и нитрида бора](https://westud.ru/work/3127488/cover.png)
Диссертация
Впервые рассчитана зависимость величины энергии запрещенной зоны от диаметра (в диапазоне диаметров 5−20 Ангстрем) для одностенных нанотрубок из В1Ч. Полученная зависимость свидетельствует о том, что ВЫ нанотрубки любого диаметра являются широкозонными полупроводниками. Для наблюдения резонансных эффектов в их оптических спектрах необходимо использовать излучение с длиной волны в ультрафиолетовом… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Обзор литературы
- 1. 1. Нанотрубки — одна из форм углерода
- 1. 2. Особенности электронной структуры углеродных нанотру бок
- 1. 2. 1. Плотность одно-электронных состояний для двумерного графитового листа
- 1. 2. 2. Плотность одно-электронных состояний для одностенных углеродных нанотрубок
- 1. 2. 3. Методы моделирования плотности одноэлектронных состояний для одностенных углеродных нанотрубок. 27 1.3. Оптические методы исследования одностенных углеродных нанотрубок
- 1. 3. 1. Комбинационное рассеяние света
- 1. 3. 2. Особенности резонансного комбинационного рассеяния света в нанотрубках
- 1. 3. 3. Оптическое поглощение в суспензиях индивидуальных одностенных углеродных нанотрубок
- 1. 3. 4. Фотолюминесцентная спектроскопия суспензий индивидуальных одностенных углеродных нанотрубок
- 1. 4. Механические свойства одностенных углеродных нанотрубок и методы их исследования
- Глава 2. Описание экспериментальных методик и материалов
- 2. 1. Методы синтеза одностенных углеродных нанотрубок
- 2. 2. Приготовление суспензий индивидуальных нанотрубок
- 2. 3. Измерение спектров комбинационного рассеяния света
- 2. 4. Спектроскопия комбинационного рассеяния света в алмазной ячейке высокого давления
- 2. 5. Измерение оптического поглощения в одностенных углеродных нанотрубках
- 2. 6. Регистрация фотолюминесценции одностенных углеродных нанотрубок
- Глава 3. Экспериментальное исследование одностенных углеродных нанотрубок методами оптической спектроскопии
- 3. 1. Наблюдение резонансного комбинационного рассеяния света в одностенных углеродных нанотрубках при варьировании энергии фотона возбуждающего излучения
- 3. 2. Сравнительное исследование оптического поглощения в дуговых и ШрСО одностенных углеродных нанотрубках
- 3. 3. Сравнительное исследование фотолюминесценции дуговых и
- HipCO одностенных углеродных нанотрубок
- Глава 4. Моделирование электронной структуры нанотрубок
- 4. 1. Расчет плотности одно-электронных состояний ОУН на основе дисперсионных соотношений для плоского двумерного графитового листа
- 4. 2. Расчет плотности одно-электронных состояний для одностенных BN нанотрубок
- 4. 3. Учет кривизны графитового листа при моделировании электронной структуры
- 4. 4. Сопоставление экспериментальных данных по резонансному комбинационному рассеянию света в ОУН и расчетных оценок резонансных энергий
- Глава 5. Резонансное КР света в углеродных нанотрубках под давлением
- 5. 1. Экспериментальное наблюдение спектров КР в нанотрубках при давлениях до 10 ГПа
- 5. 2. Исследование изменения электронной структуры нанотрубок под давлением
- Основные результаты
Список литературы
- Mintmire J. W., White С. Т., Universal Density of States for Carbon Nanotubes // Physical Review Letters 1998. — Vol. 81. — No. 12. — p. 2506−2509
- Dresselhaus M.S., Carbon Filaments and Nanotubes: Common Origins, Differing Applications?", edited by Biro L.P. et al., NATO Science Series E 2000. — vol. 372, — p. 11−49.
- Demczyk B.G., Cumings J., Zettl A., Ritchie R.O., Structure of boron nitride nanotubules // Appl. Phys. Lett. 2001. — 78. — p. 2772−2774.
- Дьячков П.Н., Кирин Д. В. Учет внутренней полости в методе линейных присоединенных цилиндрических волн для электронной структуры нанотрубок. // Докл. РАН. 1999.- т.369, N.5. — с.639−46.
- Lee R.S., Gavillet J., Lamy de la Chapelle M., Loiseau A. et al., Catalyst-free synthesis of boron nitride single-wall nanotubes with a preferred zigzag configuration // Phys. Rev. В 2001. — 64. — p. 121 405®.
- Rothschild A., Popovits-Biro R., Lourie O. et al., Morphology of Multiwall WS2 Nanotubes // J. Phys. Chem B. 2000, — V. 104, — p. 8976−8981.
- Renskar M., Skraba Z., Cleton F. et al., MoS2 as microtubes // Appl. Phys. Lett. 1996. — V. 69, — p. 351−353.
- Kroto H., Health J.R., O’Brien S.C., Curl R.F., Smalley R.E. C60: Buckminsterfullerene // Nature. 1985. 318. — p.162−163.
- Kratschmer W., Lamb L.D., Kostiropoulos K., Huffinan D.R. Solid C60: a new form of carbon//Nature. 1990. 347. — p.354−357.
- Richter E., Subbaswamy K. R. Theory of Size-Dependent Resonance Raman Scattering from Carbon Nanotubes/ZPhys.Rev.Lett. 1997. — V79 N14.-p.2738−2741.
- Journet C., Maser W.K., Bernier P., Loiseau A., Lamy de la Chapelle M., Lefrant S., Deniard P., Lee R., and Fisher J.E. Large-scale production ofsingle-walled carbon nanotubes by the electric arc technique//Nature. -1997.-388.-p.756−758.
- Tans S.J., Electron transport in single molecular wires // Ph.D. Thesis. -Delft- 1998.
- Saito R., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S. Trigonal warping effect of carbon nanotubes//Phys. Rev. B. 2000. — V61 N4. — p. 2981−2990.
- Дьячков П.Н. Метод присоединенных цилиндрических волн в теории зонной структуры нанотрубок // Инж. физика. 2003. — N 5. -С. 3−18.
- Дьячков П.Н. Полуэмпирические и неэмпирические методы квантовой химии в теории фуллеренов и нанотрубок. // Ж.неорг. химии. 2001 т.46, N. 1. — с. 101 -119.
- С.М.Дунаевский, М. Н. Розова, Н. А. Кленкова, Электронная структура графитовых нанотрубок // Физика твердого тела 1997. -т. 39, N. 6. — с. 1118−1121.
- Федотов А.С., Сорокин П. Б., Оптимизация расчетов электронной структуры углеродных нанотрубок // Вестник Красноярского государственного университета, серия «Естественные науки». -2004.-N. 2.-с. 55−61.
- Ding J.W., Yan Х.Н., Cao J.X., Analytical relation of band gaps to both chirality and diameter of single-wall carbon nanotubes // Phys. Rev. B. -2002. -66. -p. 73 401.
- Ager III J.W., Veirs, D.K., Rosenblatt G.M. Spatially resolved Raman studies of diamond films grown by chemical vapor deposition // Phys. Rev.B. 1991. — V43. — p. 6491−6500.
- Рассеяние в твёрдых телах.//под ред. М. Кордона. пер. с англ. — М.: Мир, 1979. -392 с.
- Saito R., Такеуа Т., Kimura Т., Dresselhaus G., and Dresselhaus M.S. Raman intensity of single-wall carbon nanotubes//Phys. Rev. B. 1998. -V57N7.-p. 4145−4153.
- Fang S.L., Rao A.M., Eklund P.C., Nikolaev P., Rizner A.G., Smalley R.E. Raman scattering study of coalesced single walled carbon nanotubes//J. Mater. Research. 1998. V13, N9. — p.2405 — 2411.
- Kataura H., Kumazawa Y., Maniwa Y., Umezu I., et. al., Optical Properties of Single-Wall Carbon Nanotubes // Syntetic Metals 1999 -Vol. 103.-p. 2555−2558.
- O’Connell M. J., Bachilo S. M., Huffman С. B. et. al., Band Gap Fluorescence from Individual Single-Walled Carbon Nanotubes // Science, 2002. — v. 297, — p. 593−596.
- Zeng M., Jagota A., Strano S., Santos A. P., et. al., Structure-Based Carbon Nanotube Sorting by Sequence-Dependent DNA Assembly // Science -2003 Vol. 302. — p. 1545−1548.
- Moore V. C. s Strano M. S., Haroz E. H., et. al., Individually Suspended Single-Walled Carbon Nanotubes in Various Surfactants // Nano letters, -2003. V. 3, N. 10, — p. 1379−1382.
- Wenseleers W., Vlasov 1.1., Goovaerts E., et. al., Efficient Isolation and Solubilization of Pristine Single-Walled Nanotubes in Bile Salt Micelles //Adv. Funct. Mater., -2004. V. 14, N. 11,-p. 1105−1112.
- Zeng M., Jagota A., Semke E. D., Diner B. A., et. al., DNA-assisted dispersion and separation of carbon nanotubes // Nature materials May 2003-Vol. 2-p. 338−342.
- Ostojic G. N, Zaric S., Kono J., Strano M. S., Moore V. C., Hauge. R. H., Smalley R. E., Interband Recombination Dynamics in Resonantly Excited Single-Walled Carbon Nanotubes // Phys. Rev. Lett., 2004. -V. 92, N. 11.-p. 117 402−117 406.
- Bachilo S. M., Strano M. S., Kittrell C., et. al., Structure-Assigned Optical Spectra of Single-Walled Carbon Nanotubes // Science, 2002. -v. 298,-p. 2361−2366.
- Lebedkin S., Arnold K., Hannrich F., et. al., FTIR-luminescence mapping of dispersed single-walled carbon nanotubes // New Journal of Physics, -2003.-V. 5,-p. 140.1- 140.11.
- Miyauchi Y., Chiashi S., Murakami Y., et. al., Fluorescence spectroscopy• of single-walled carbon nanotubes synthesized from alcohol // Chemical
- Physics Letters, 2004. — V. 387, — p. 198−203.
- Yamashita S., Inoue Y., Maruyama S., et. al. Saturable absorbers• incorporating carbon nanotubes directly synthesized onto substrates andfibers and their application to mode-locked fiber lasers // Optics Letters,-2004.-V. 29, N. 14,-p. 1581−1583.
- Novel Materials, XII Intern. Winterschool, Kirchberg (Austria) 1998, p. 467.
- Salvetat J.-P., Briggs A.D., Bonard J.-M., Bacsa R.R., Kulik A.J., Stockli T., Burnham N.A. Elastic and shear moduli of single-walled carbon nanotube ropes // Phys. Rev. Lett. 1999. V82 N5. — p.944−947.
- Tang J., Qin L.-C., Sasaki T., et. al., Compressibility and Polygonization of Single-Walled Carbon Nanotubes under Hydrostatic Pressure // Phys Rev. Letters-2000.-V. 85, No 9.-p. 1887−1889.
- Chesnokov S. A., Nalimova V. A., Rinzler A. G., Smalley R. E., Fischer J. E., Mechanical Energy Storage in Carbon Nanotube Springs // Phys. Rev. Letters. 1999. — V.82, N.2. — p. 343−346.
- Bozhko A. D., Sklovsky D. E., Nalimova V. A. et. al., Resistance vs. pressure of single-wall carbon nanotubes // Appl. Phys. A, 1998. — V. 67. — p. 75−77.
- Venkateswaran U. D., Rao A. M., Richter E., Menon M., Rinzler A., Smalley R. E., Eklund P. C. Probing the single-wall carbon nanotube bundle: Raman scattering under high pressure//Phys. Rev. B. 1999. -V59 N16. — p.10 928- 10 934.
- Thomsen C., Reich S., Jantoljak H. et. al., Raman spectroscopy on single- and multi-walled nanotubes under high pressure // Appl. Phys. A 1999.- V. 69.-p. 309−312.
- Reich S., Jantoljak H., Thomsen C. Shear strain in carbon nanotubes under hydrostatic pressure//Phys. Rev.B. 2000. — V61 N20. — p. R13 389 -R13 392.
- Journiet C., Bernier. P. Production of carbon nanotubes // Appl.Phys. A. 1998. — 67. — c.1−9.
- Zhao X., Ohkohchi M., Wang M., Iijima S., Ichihashi T., Ando Y. Preparation of high-grade carbon nanotubes by hydrogen arc discharge // Carbon. 1997. — 35. — p.775 — 781.
- Obraztsova E. D., Terekhov S. V., Pozharov A. S., Osadchy A. V., et al. «Synthesis and Raman Spectra Speciality in Characterization of Geometry and Electronic Structure of Single-Wall Carbon Nanotubes» //
- Book of abstract of «Fifth International Conference on Nanostructured• Materials», Sendai, Japan, 2000, p. 60.
- FAC '99, p.50 International Workshop «Fullerenes and Atomic Clusters» (IWFAC), October 4−8,1999, St. Petersburg, Russia.
- Guo T., Nikolaev P., Thess A., Colbert D.T., and Smalley R.E. Catalytic• growth of single-walled nanotubes by laser vaporization//Chem. Phys.1.tt.-1995.- 243. -p.49−54.
- Yudasaka M., Tomatsu T., Ichihashi T., Iijima S. Single-wall carbon nanotube formation by laser ablation using double-targets of carbon and metal//Chem. Phys. Lett. 1997. — V278. — p. 102−106.
- Kataura H., Kumazawa Y., Maniwa Y., Ohtsuka Y., Sen R., Suzuki S.,• Achiba Y. Diameter control of single-walled carbon nanotubes//Carbon. 2000.-38.-p. 1691−1697.
- Nikolaev P., Bronikowski M. J., Bradley R. K., Rohmund F., Colbert D. T., Smith K.A., Smalley R. E. Gas-phase catalytic growth of singlewalled carbon nanotubes from carbon monoxide//Chem. Phys. Lett. -1999.-313.-p.91−97.
- Hafher J. H., Bronikowski M. J., Azamian B.R., Nikolaev P., Rinzler A.G., Colbert D.T., Smith K.A., Smalley R.E. Catalytic growth of singlewall carbon nanotubes from metal particles//Chem. Phys. Lett. 1998. -296.-p. 195−202.
- Bronikowski M. J., Willis P. A., Colbert D.T., Smith K. A., Smalley R. E. Gas-phase production of carbon single-walled nanotubes from carbon monoxide via the HiPco process: A parametric study // J. Vac. Sci. Technol. A. 2001. V 19 N4. — p. 1800 — 1805.
- Mao H. K., Xu J., and Bell P. M., // J. Geophys. Res. 1986, — v. 91, — p. 4673.
- Meeting, (May 24−28, 2004, Strasbourg, France), Symposium I: Advanced Multifunctional Nanocarbon Materials and Nanosystems-04, -p.I-XII.2
- Осадчий A.B., Образцова Е. Д., Терехов C.B., Юров В. Ю. «Моделирование плотности одноэлектронных состояний для одностенных нанотрубок из углерода и нитрида бора» // Письма ЖЭТФ 2003, — № 77, — с. 479−484.
- Osadchy A.V., Obraztsova Е. D., Terekhov S. V., Yurov V. Yu. «Computer Modelling of One-Electron Density of States for Carbon and Boron Nitride Nanotubes» // Proc. of American Institute of Physics, -2003, v. 685, — p. 394−397.
- Бокова C.H., Конов В. И., Образцова Е. Д., Осадчий А. В., Пожаров А. С., Терехов С. В. «Лазерно-индуцированные эффекты в спектрах комбинационного рассеяния света в одностенных углеродных нанотрубках» // Квантовая электроника, 2003, — № 33 (7), — с. 645 650.
- Bokova S. N., Obraztsova E. D., Osadchy A. V., et. al., «Selective „oxidation of HipCO single-wall carbon nanotubes“ // in the book
- Nanoengineered Nanofibrous Materials», NATO Science Series II: Mathematics, Physics and Chemistry, ed. by S. Guceri, Yu. Gogotsi and V. Kuznetsov, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, 2004, v. 169, -p. 129−134.
- Kirchberg, Austria, March 2002, — p. 72.
- Yong-Nian Xu, W. Y. Ching, Calculation of ground-state and optical «properties of boron nitrides in the hexagonal, cubic, and wurtzitestructures I I Phys Rev. В 1991. — 44 — p. 7787.
- Образцова Е.Д., Терехов C.B., Осадчий A.B. «Резонансное комбинационное рассеяние света в одностенных углеродных нанотрубках» // в книге «Комбинационное рассеяние 70 лет исследований» (под ред. B.C. Горелика), М. 1998, с. 382−386.
- Kuzmany Н., Plank W., Hulman М., Kramberger Ch., Gruneis A., Pichler Th., Peterlik H., Kataura H., Achiba Y. Determination of SWCNT diameters from the Raman response of the radial breathing mode // Eur. Phys. J. B. 2001. — 22, — c. 307−320.
- Osadchy A.V., Pimenov S.M., Konov V.I. «Raman diagnostics of single-wall carbon nanotubes at ambient and elevated temperature» //
- Proc. of European Summer School «Advances in microstructural characterization of optoelectronic materials», Sept. 5−11, 1999, — p.49.
- Osadchy A. V., Obraztsova E. D., Terekhov S. V. «Size and temperature effects in Raman spectra of single-wall carbon nanotubes» // Book of Abstract of MRS Fall Meeting, Boston, USA, 2001, — p. 439.
- Obraztsova E.D., Terekhov S.V., Osadchy A.V., Bonard J.-M., Lotz H.Th., Shouten J.A. «Temperature and Pressure Effects in Raman Spectra of Single-wall Carbon Nanotubes» // Book of Abstracts of Int. Workshop «NanoteC'01», Sussex, England, August, 2001.
- Hanfland M., Beister H., Syassen K., Graphite under pressure: Equation of state and first-order Raman modes // Phys. Rev. B, 1989, — v.39, — p. 12 598−12 603.