溫度和壓力對單壁碳納米管拉曼特性的影響.pdf

1、自從1991年碳納米管被發(fā)現(xiàn)以來，它已經(jīng)引起了科學界極大的興趣。通常的單壁碳納米管是由二維的單層石墨層卷曲而形成，周長約為幾十個原子尺度量級，長度為微米量級。由于它獨特的一維特性，碳納米管被認為是非常杰出的候選材料對于構(gòu)建納米尺度的電子器件。在碳納米管研究領(lǐng)域的一個非常重要突破便是用拉曼光譜來觀察單根的單壁碳納米管。共振顯微拉曼光譜方法作為一種敏感度高且便捷的探測工具允許我們獲得較強的信號，并在單根納米管層面上更好地探索晶格振動所導致的

2、拉曼模式特性。關(guān)于碳納米管電子特性的研究已經(jīng)有了很多的報道，一個單壁的碳納米管可以顯示出半導體或金屬特性，這依賴于它的直徑和手性。但是，人們?yōu)榱双@得更多的關(guān)于單壁碳納米管結(jié)構(gòu)、振動和力學特性方面的信息，特別是最近幾年，在很多工作中便把變溫和高壓裝置加在拉曼測試儀上來進行實驗。 該論文主要討論了溫度和壓力對單壁碳納米管拉曼特性的影響。因為單壁碳納米管的一維特性，使得這項研究是非常重要的，因為它們對于所處的環(huán)境是異常敏感的。這篇論文

3、可分為五章。 第一章首先介紹了碳納米管的基本概念和發(fā)展歷史以及在力學、光學、超導等領(lǐng)域表現(xiàn)出的卓越性能。然后介紹了一些制備碳納米管的傳統(tǒng)方法。最后，介紹了一下它們在將來應用的潛在價值。 第二章首先介紹了幾種用來探索納米材料結(jié)構(gòu)和振動特性的工具，如拉曼散射、X射線衍射、高分辨電鏡等。然后，介紹了碳納米管的幾何結(jié)構(gòu)、晶格振動、拉曼光譜。最后，介紹了一些碳納米管的重要參數(shù)，主要是在下面章節(jié)中所要用到的。 第三章報道了溫

4、度和激發(fā)能依賴的單壁碳納米管的拉曼光譜特性。隨著溫度的增加(83～733 K)拉曼D和G模式展示了軟化的行為。一個理論模型被發(fā)展用來研究這兩個模式的拉曼位移隨溫度的變化關(guān)系，計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)相當吻合，并揭示了虛擬的光學聲子耦合支配了溫度依賴的D和G模式的拉曼位移而純體積影響卻是非常微弱的。這兩個模式的峰位和線寬也被測量在三種不同的激發(fā)波長下(325，514,5和785 nm)，并發(fā)現(xiàn)隨著激發(fā)能的增加不僅僅拉曼D模的峰位而且G模的線寬也

5、展示了線性的增加。 第四章介紹了高壓研究的基本概念和發(fā)展歷史。在過去的幾十年中，金剛石對項砧已經(jīng)常規(guī)地被用來開展高壓實驗研究對于很多化學材料。本工作中，我們通過用五種不同的有機溶劑作為傳壓介質(zhì)來展開單壁碳納米管的高壓拉曼研究。拉曼G模的壓力系數(shù)被發(fā)現(xiàn)與有機溶劑的分子量呈線性變化的關(guān)系。另外，根據(jù)實驗的資料及與沒有加入傳壓介質(zhì)的壓力測量結(jié)果相比照，我們解釋了拉曼G和D<'*>模的硬化行為及壓力平臺出現(xiàn)的原因。第五章總結(jié)了這篇論文的