Лазерная оптическая спектроскопия моно- и гетерофазных нанотрубок из углерода и нитрида бора

• Автор: Арутюнян, Наталия Рафаэлевна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Введение

Глава 1.

Моно- и гетерофазные одностенные нанотрубки из углерода и нитрида бора:

электронные и оптические свойства (обзор литературы)

1.1.Одностенные углеродные нанотрубки (ОУН)

1.1.1. Структура ОУН и основные методы синтеза

1.1.2. Оптические методы исследования ОУН

1.1.2.1. Электронная структура ОУН

1.1.2.2. Спектроскопия оптического поглощения и флуоресцентная спектроскопия ОУН. Создание суспензий одиночных изолированных ОУН

1.1.2.3. Комбинационное рассеяние света

1.1.2.4. Особенности комбинационного рассеяния света в одностенных углеродных нанотрубках
1.2. Одностенные нанотрубки из нитрида бора
1.2.1. Строение нанотрубок из нитрида бора
1.2.2. Электронная структура одностенных нанотрубок из нитрида бора
1.2.3. Комбинационное рассеяние света в нанотрубках из нитрида бора
1.3. Гетерофазные нанотрубки из углерода и нитрида бора - новый тип наноструктур
Глава 2.
Материалы и экспериментальные методы
2.1. Методы синтеза одностенных нанотрубок
2.1.1. Синтез одностенных нанотрубок методом лазерной абляции
2.1.2. Дуговой метод синтеза одностенных нанотрубок
2.2. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения
2.3. Спектрофотометрия оптического поглощения
2.4. Установка для спектроскопии КР
2.5. Оптическая печь

Глава 3.
Характеризация углеродных одностенных нанотрубок, синтезированных методом лазерной абляции
3.1. Влияние состава катализатора на состав продуктов синтеза
3.2. Влияние температуры мишени при синтезе на диаметр нанотрубок
3.3. Характеризация суспензий на основе ОУН, синтезированных методом лазерной абляции
Глава 4.
Комбинационное рассеяние света и оптическое поглощение в материалах на основе нитрида бора
4.1. Очистка одностенных нанотрубок из нитрида бора
4.2. Термические зависимости частотного положения тангенциальной моды КР в гексагональном нитриде бора, одностенных и многостенных нанотрубках из нитрида бора
4.3. Спектроскопия оптического поглощения в гексагональном нитриде бора и в одностенных нанотрубках из нитрида бора
Глава 5.
Оптическая спектроскопия гетерофазных C:BN нанотрубок, синтезированных методом дугового разряда
5.1. Характеризация с помощью просвечивающей электронной микроскопии одностенных нанотрубок, синтезированных из смеси С:ВК
5.2. Оптическое поглощение в одностенных нанотрубках, синтезированных из смеси С:ВК
5.2.1. Оптимизация процесса приготовления суспензий одностенных углеродных нанотрубок
5.2.2. «Синий» сдвиг полос поглощения суспензий одностенных нанотрубок
при увеличении содержания ВХ в исходной смеси
5.3. Спектроскопия КР в одностенных нанотрубках, синтезированных из смеси С:ВМ
Основные результаты
Библиографический список использованной литературы

Введение
Нанотрубки, наряду с другими низкоразмерными системами, являются многообещающим материалом для применений в самых различных областях современной науки и техники. Вследствие малости поперечных размеров и циркулярной периодичности нанотрубки можно рассматривать как одномерные системы с необычными свойствами. Они обладают рядом уникальных характеристик, таких как быстрые времена релаксации электронных возбуждений, низкие пороги включения электронной эмиссии, металлический или полупроводниковый тип проводимости в зависимости от геометрии, и т.д. К сегодняшнему дню наиболее полно исследованы углеродные нанотрубки. На их основе уже созданы элементы для нано- и оптоэлектроники, они успешно используются для упрочнения материалов и для формирования катодов в плоских дисплеях.
Относительно недавно были также синтезированы одностенные нанотрубки (ОН) из нитрида бора (ОБННТ) - слоистого материала, близкого по структуре к графиту. Гексагональный тип строения и параметры кристаллических решеток графита и гексагонального нитрида бора почти идентичны, однако их электронные и физические свойства сильно различаются. В отличие от углеродных нанотрубок, тип проводимости которых зависит от геометрических параметров, все возможные нанотрубки из нитрида бора (вне зависимости от диаметра и хиральности) являются полупроводниками с шириной запрещенной зоны более 5 эВ. В связи с этим,
и мелких частиц примесей. Было показано, что спектры поглощения осевшей фракции (тонкие пластинки из нитрида бора) аналогичны спектрам поглощения, приведенным в работе [49], ошибочно принятыми авторами за спектр поглощения нанотрубок. Фракция, содержащая нанотрубки, не имела характерных особенностей в спектре поглощения, за исключением максимума с энергией около 6 эВ, типичного для всех материалов из нитрида бора. Также в работе [50] приведен спектр поглощения ромбоэдрической формы нитрида бора, отличающейся от гексагональной формы взаимным расположением слоев ВТ1. Основной особенностью этого спектра является полоса поглощения с энергией 5.4 эВ, ранее приписываемая экситонным уровням одностенных нанотрубок. Авторы связывают присутствие полос поглощения с энергией 4.5 эВ и 5.4 эВ в спектрах поглощения тонких ВМ-пластинок с дефектами, например, при наличии углеродных замещений или азотных вакансий, возникающих в структуре ВЫ.
Природа вышеописанных линий также обсуждается в работах [51, 52, 53]. Наблюдаемые в спектрах УФ-фотолюминесценции и катодолюминесценции гексагонального нитрида бора максимумы, расположенные на 215 нм ( 5.7В эВ), 220 нм (5.64 эВ), 227 нм (5.45 эВ), и широкополосный максимум вблизи 310 нм (4 эВ) были соотнесены со структурой кристаллов й-ВИ с дефектами. Микроскопические изображения кристаллов Й-В1Ч (рис. 16), полученные при регистрации катодолюминесценции в узких спектральных диапазонах [53], позволили