raman effect in carbon nanotubes filled with nanowires
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RAMAN EFFECT IN CARBON NANOTUBES FILLED WITH NANOWIRES. E. Belandria E. Flahaut J. González. Synthesis. Double-wall carbon nanotubes (DWCNT) were prepared by CVD. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
RAMAN EFFECT IN CARBON NANOTUBES FILLED WITH NANOWIRES
E. Belandria
E. Flahaut
J. González
Synthesis Double-wall carbon nanotubes (DWCNT)
were prepared by CVD. HRTEM images reveals that samples
produced contain approximately 77% of DWCNTs, with a small admixture of about 18% singlewall carbon nanotubes (SWCNTs), and roughly 5% triple-wall carbon nanotubes.
RAMAN RESONANTE
Lii EE
100 150 200 250 300 3500,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0EM
11ES
33
ES22
Láser 1.916 eV
Láser 2.182 eV
Sepa
raci
ón e
n En
ergí
a (e
V)
RBM (cm-1)
Láser 2.410 eV
ES11
50 100 150 200 250 300 350
Inte
nsid
ad(U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
Energía Láser: 2.410 eV
100 150 200 250 300 350
Energía Láser: 2.182 eV
Inte
sida
d (U
.A.)
Número de onda (cm-1)
100 150 200 250 300 350 400
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
Energía Láser: 1.916 eV
100 150 200 250 300 350
2,25
2,50
Sepa
raci
ón e
n En
ergí
a (e
V)
RBM (cm-1)
(c)
100 150 200 250 300 350
1,75
2,00
2,25
2,50
Sepa
raci
ón e
n En
ergí
a (e
V)
RBM (cm-1)
(b)
100 150 200 250 300 3501,5
2,0
2,5
Sepa
raci
ón e
n En
ergí
a (e
V)
RBM (cm-1)
(a)
Chirality
Diameter (nm)
RBMDFT (cm-1)
Laser Line 1,916eV Laser Line 2,182eV Laser Line 2,410eV
Inner /
Outer
RBM exp(cm-1)
FWHM (cm-1)
Intensity (%)
RBM exp(cm-1)
FWHM (cm-1)
Intensity (%)
RBM exp(cm-1)
FWHM (cm-1)
Intensity (%)
Sem (9,1) 0,749 325,08 341 3.64 1 InnerSem (10,0) 0,785 310,97 304 21.33 12 310 5.33 6 InnerSem (8,4) 0,83 294,83 292 3.00 39 291 3.77 12 InnerSem (11,0) 0,862 284,32 286 5.40 62 InnerSem (7,6) 0,883 277,93 280 3.49 83 278 15.07 22 InnerSem (10,3) 0,923 266,41 264 6.83 36 InnerMet (12,0) 0,939 262,03 266 7.15 100 InnerSem (9,5) 0,962 256,27 257 4.22 39 257 1.86 13 255 4.99 52 InnerSem (12,1) 0,980 251,64 254 4.66 50 247 9.92 86 InnerMet (9,6) 1,023 241,80 240 9.16 62 InnerMet (13,1) 1,058 234,26 233 6.15 100 SWMet (12,3) 1,075 230,77 SWMet (11,5) 1,108 224,25 222 7.63 78 223 17.93 37 InnerMet (10,7) 1,156 215,48 216 9.86 63 InnerMet (12,6) 1,240 201,91 200 10.68 19 201 2.64 19 InnerSem (16,3) 1,381 182,72 184 5.47 8 SWSem(11,10) 1,420 178,09 179 81.23 7 OuterSem (14,7) 1,445 175,20 174 15.06 31 174 16.54 34 OuterSem(13,11) 1,623 157,55 158 15.69 100 OuterSem (16,8) 1,651 155,14 155 5.58 58 153 19.48 10 OuterSem(15,10) 1,700 151,08 151 3.84 41 150 28.34 31 OuterSem (23,3) 1,921 135,32 135 21 23 OuterMet (22,22) 2,967 92,52 92 1.65 37 SW
Nan
otub
os R
elle
nos
con
Telu
ro
100 150 200 250 300 350
Te
NT (15,10)
NA
NT (14,7)
NT (16,3)
NT (12,6)
NT (10,7)
NT (12,3) NT (12,0)
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
NT (10,0)
150
100
50
M Γ A
1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00
1320
1380
Num
ero
de O
nda
(cm
-1)
Energía de Excitación (eV)
1218 + 52 * EEXC(eV)
Te@CNT
1300 1400 1500 1600 1700
Emptys1595
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
Te1581
Eg2.2 eV
Modos Tangenciales
Dispersión Banda D
Nan
otub
os R
elle
nos
con
Sele
nio
150 200 250 300
NT (15,0)
NA
NT (16,3)
NT (10,7)
NT (12,6)
NA
NT (9,6)
NT (9,5)
NT (10,3)
NT (7,6)
NT (11,0)
NT (10,0)
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8
1320
1380
Num
ero
de O
nda
(cm
-1)
Energía de Excitación (eV)
1218 + 52 * EEXC(eV)
Se@CNT
50 100 150 200 250 300 350
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
Se@DWCNT
Se Amorfo
Se Romboedral
Se Monoclinico
Se Trigonal
1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700
Empty1595
Se@1589
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
Eg2.3 eV
Modos Tangenciales
Dispersión Banda D
Nan
otub
os R
elle
nos
con
PbTe
100 150 200 250 300
NT(9,6)NT(10,0)NT(11,0)
NT(9,5)
NT(10,3)
NT(11,5)
NT(10,7)
NT(12,6)
PbTeNT(16,3)
PbTeNT(13,11)
NT(15,10)NT (23,3)
PbTe
NA
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda(cm-1)
NA
ω (cm-1) Ancho Asignación 117 13 NA 124 2 NA 129 7 PbTe 137 11 NT(23,3) 152 16 NT(15,10) 159 3 NT(13,11) 165 14 PbTe 184 10 NT(16,3) 197 15 PbTe 203 6 NT(12,6) 210 8 NT(10,7) 225 6 NT(11,5) 248 9 NT(9,5) 259 14 NT(9,6) 268 5 NT(10,3) 285 6 NT(11,0) 307 9 NT(10,0)
1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8
1300
1320
1340
1360
1380
Num
ero
de O
nda
(cm
-1)
Energía de Excitación (eV)
1218 + 52 * EEXC(eV)
PbTe@CNT
1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650 1700
Empty1595
PbTe@1578
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
Eg2.15 eV
Modos Tangenciales
Dispersión Banda D
Nan
otub
os R
elle
nos
con
HgT
e
100 150 200 250 300 350
NT(9,5)
NT(10,3)
NT(10,0)
NT(9,6)NT(11,5)
NT(10,7)
NT(12,6)
NA
NT(16,3)NT(11,0)
NT(14,7)
NA
HgTeNT(15,10)
NT(23,3)NA
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
HgTe
1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8
1300
1320
1340
1360
1380
Num
ero
de O
nda
(cm
-1)
Energía de Excitación (eV)
1218 + 52 * EEXC(eV)
HgTe@CNT
1300 1400 1500 1600 1700
Empty1595HgTe@
1576
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
Eg2.12 eV
Modos Tangenciales
Dispersión Banda D
Nan
otub
os R
elle
nos
con
CdSe
100 150 200 250 300
CdSe@DWCNT DWCNT
Inte
nsid
ad (A
.U)
Número de Onda (cm-1)
LO CdSe
TO CdSe
SO CdSeInner Tubes
OuterTubes
100 150 200 250
NT(8,6)
NT(10,3)NT(13,0)NT(11,7)
NT(12,8)
NT(11,10)
CdSe SOCdSe
NT(16,9)NT(19,9)
NA
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
NA
CdSe SO
CdSe
1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8
1300
1320
1340
1360
1380
Num
ero
de O
nda
(cm
-1)
Energía de Excitación (eV)
1218 + 52 * EEXC(eV)
CdSe@CNT
1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600 1650
Empty1595CdSe@
1593
Inte
nsid
ad (U
.A.)
Número de Onda (cm-1)
Modos Tangenciales
Dispersión Banda D
D. Nesheva, H. Hofmeister, Z. Levi and Z. Aneva. Vacuum 65 (2002) 109–113
RBM & CdSe Modes
100 150 200 250 300
Empty Filled
Inte
nsity
(A.U
)
Wavenumber (cm-1)
LO CdSe
TO CdSe
SO CdSeInner Tubes
OuterTubes
Assignment RBMs ModesInner Outer
ωRBM (n,m) dDFT ωRBM (n,m) dDFT
183,86 (12,8) 1,372 127,42 (18, 12) 2,054203,48 (10,8) 1,230 135,38 (16, 12) 1,920245,48 (11,3) 1,007 151,77 (21, 1) 1,691254,42 (11,1) 0,969 155,47 (18, 4) 1,647264,48 (10,3) 0,930 158,45 (20, 1) 1,613270,00 (9,5) 0,910 160,01 (18, 5) 1,596
ωRBM (n,m) dDFT
164,44 (16,6) 1,549SWCNT
Assignment CdSe Modes
168.95 TO CdSe173.51 SO CdSe180.31 SO CdSe187.77 SO CdSe199.15 Confined LO CdSe
CdSe LO Confined
194 196 198 200 202 204 206 208 210 212
196 200 204 208 212Inte
nsity
(A.U
.)
Wavenumber (cm-1)
CdSeLO Confinedd=8,7865 A
CNT
InnerωRBM (n,m) dDFT
183,86 (12,8) 1,372
203,48 (10,8) 1,230245,48 (11,3) 1,007254,42 (11,1) 0,969264,48 (10,3) 0,930270,00 (9,5) 0,910
Cluster de Cd6Se6 con estructura wurzita y aproximadamente de diámetro 0.8 nm
Surface Phonons in Nanowires
xfm
TOLOTOSO
2222
1,0;
)()()()(
)(
mrqx
xIxKxKxI
xfmxm
mxm
lqrqx
xIxKxKxIxf
210
10
)()()()()(
εw
εm
Para m=0
a
b
c
||
r
z
rz ˆˆˆ||)(
Para radiación con energía de 2.41 eV i05960870.730666411.5 8319.8
lqrqx
xIxKxKxIxf
210
10 ;)()()()()(
xfTOLO
TOSO
22
22
SO f(x) x q x10-9 l
173.51 8.1739 0.4636 1.0553 5.95 nm180.31 3.0218 1.0569 2.4057 2.61 nm187.77 1.4487 2.8922 6.5833 0.95 nm
A39325.41682139.8 11 rcmcm TOLO
1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5
1280
1300
1320
1340
1360
1380
1400
1420
1440
1460
1480
Núm
ero
de O
nda
(cm
-1)
Energía de Excitación (eV)
Vacios PbI
2
Fe CdSe HgTe PbTe B Te
1450 1500 1550 1600 1650
Inte
nsid
ad (U
.A)
Número de onda (cm-1)
DWCNTCdSe@DWCNT
Te@DWCNTSe@DWCNT
PbI2@DWCNT
PbTe@DWCNT
HgTe@DWCNT
Vacios CdSe Se PbI2 Te PbTe HgTe
157415761578158015821584158615881590159215941596
Num
ero
de O
nda
(cm
)-1
Material de Relleno
A L
LAnportadoresN
Se Te PbTe HgTe
ConclusionsIn conclusion, we have carried out a detailed Raman measurements of DWCNTs filled with nanowires of Se, Te, HgTe, PbTe, CdSe and PbI2, the HRTEM measurements indicated that all nanowires is contained inside the inner carbon nanotube. The redshift of the G-band can be used as a measure of the filling factor of the nanotubes, as long as the excitation energy exceeds the gap of the nanowires contained within.