Investigation of doping and photoexcitation in carbon nanotubes using Raman spectroscopy

par Abdul Waheed Anwar

Thèse de doctorat en Nanophysique

Sous la direction de Wolfgang Bacsa et de Pascal Puech.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La spectroscopie Raman est une technique de caractérisation non destructive appropriée pour l'étude des nanotubes des carbone. Des différences dans le décalage spectral des bandes Raman D et G, correspondant aux effets anharmoniques, sont observées lors d'un chauffage des nanotubes de carbone par irradiation photonique intense ou en faisant varier la température d'un thermostat. Les modifications spectrales du mode D sont attribués à des modifications du processus de double résonance Raman en raison de la variation de la structure de bande électronique provoquée par la creation des excitons. L'enquête de l'influence du dopage et de photoexcitation sur la bande G et la D de nanotubes de carbone montrent que la spectroscopie Raman peut être utilisé comme un outil de diagnostic. Les bandes spectrales élargir et décale vers le haut fréquence pour l'azote dopé nanotubes de carbone multi parois. Le décalage vers le haut fréquence pour l'acide sulfurique dopé double parois nanotubes de carbone est attribuée à transfert de charge et la déformation dans le réseau. Nous avons combiné le dopage de l'acide sulfurique et haute pression spectroscopie Raman pour étudier les propriétés de DWCNT. Le DWCNT dopé avec différentes concentrations d'acide sulfurique sous haute pression, suggère un effet de l'ordre des molécules autour de nanotubes à concentrations d'acide supérieur. Spectres Raman de double parois nanotube de carbone individual sur la silice en évidence un éclatement de la bande G grâce aux contributions du tube interne et externe lorsque utilisez une énergie d'excitation en résonance avec le tube métallique interne et tube semionducteurs externe. Les largeurs des bandes sont comparables à ce qui a été observé pour le nanotube de carbone monoparoi individul ou le graphène. Augmentation de la puissance du laser décale la bande G du tube extérieur vers les énergies plus élevées et modifie sa forme en ligne.

  • Titre traduit

    Investigation sur le dopage et la photoexcitation des nanotubes de carbone utilisant la spectroscopie Raman


  • Résumé

    Raman spectroscopy is a non-invasive characterization technique suitable for the study of carbon nanotubes. Differences in the spectral shift of the Raman D and G bands are observed when heating carbon nanotubes through intense photon irradiation and by varying the temperature in a thermostat. These spectral changes in D mode are attributed to the variation of the electronic band structure by excitons creation. The investigation of the influence of doping and photoexcitation on the Raman G and D band of carbon nanotubes show that Raman spectroscopy can be used as a diagnostic tool. The spectral bands broaden and up shifts for nitrogen doped multi walled carbon nanotubes (MWCNT). The up shift for sulphuric acid doped double wall carbon nanotubes (DWCNT) synthesized from catalytic chemical vapor deposition method (CCVD) is attributed to charge transfer and strain in the lattice. We have combined sulphuric acid doping and high pressure Raman spectroscopy to investigate the properties of DWCNT. The DWCNT doped with different concentrations of sulphuric acid are explored under high pressure suggesting an effect of the molecular ordering around carbon nanotubes at higher acid concentrations. Raman spectra of individual double wall carbon nanotubes on silica show a splitting of the G band due to contributions of the inner and outer tube when using a excitation energy in resonance with the inner metallic tube and outer semiconducting tube. The spectral line widths are comparable to what has been observed for individual single wall carbon nanotubes (SWCNT) or graphene. Increased laser power shifts the G band of the outer tube to higher energies and modifies its line shape.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (152 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 45-49, 69-70, 93-95, 122-125, 138, 152

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0005
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