溫度和壓力對(duì)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(lái)，它已經(jīng)引起了科學(xué)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(zhǎng)約為幾十個(gè)原子尺度量級(jí)，長(zhǎng)度為微米量級(jí)。由于它獨(dú)特的一維特性，碳納米管被認(rèn)為是非常杰出的候選材料對(duì)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(gè)非常重要突破便是用拉曼光譜來(lái)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(cè)工具允許我們獲得較強(qiáng)的信號(hào)，并在單根納米管層面上更好地探索晶格振動(dòng)所導(dǎo)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(bào)道，一個(gè)單壁的碳納米管可以顯示出半導(dǎo)體或金屬特性，這依賴(lài)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(dòng)和力學(xué)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(cè)試儀上來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 該論文主要討論了溫度和壓力對(duì)單壁碳納米管拉曼特性的影響。因?yàn)閱伪谔技{米管的一維特性，使得這項(xiàng)研究是非常重要的，因?yàn)樗鼈儗?duì)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(xué)、光學(xué)、超導(dǎo)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?cè)趯?lái)應(yīng)用的潛在價(jià)值。 第二章首先介紹了幾種用來(lái)探索納米材料結(jié)構(gòu)和振動(dòng)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(dòng)、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(bào)道了溫

4、度和激發(fā)能依賴(lài)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(gè)理論模型被發(fā)展用來(lái)研究這兩個(gè)模式的拉曼位移隨溫度的變化關(guān)系，計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相當(dāng)吻合，并揭示了虛擬的光學(xué)聲子耦合支配了溫度依賴(lài)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(gè)模式的峰位和線寬也被測(cè)量在三種不同的激發(fā)波長(zhǎng)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(guò)去的幾十年中，金剛石對(duì)項(xiàng)砧已經(jīng)常規(guī)地被用來(lái)開(kāi)展高壓實(shí)驗(yàn)研究對(duì)于很多化學(xué)材料。本工作中，我們通過(guò)用五種不同的有機(jī)溶劑作為傳壓介質(zhì)來(lái)展開(kāi)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(jī)溶劑的分子量呈線性變化的關(guān)系。另外，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的資料及與沒(méi)有加入傳壓介質(zhì)的壓力測(cè)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(tái)出現(xiàn)的原因。第五章總結(jié)了這篇論文的