Propiedades vibracionales de nanotubos de carbono de doble pared vacios y rellenos con Se, Te, Fe, HgTe, PbTe, CdSe y PbL2 (Propriétés vibrationnelles des nanotubes de carbone de double parois vides et remplies de Se, Te, Fe, HgTe, PbTe, CdSe et PbL2

par Edgar Belandria

Thèse de doctorat en Physique de la matière

Sous la direction de Jean-Marc Broto et de Jésus Gonzalez.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .

mots clés

• Nanotubes de carbone
• Raman
• Nanofils
• Confinement
• Kohn anomalie
• Carbone
• Nanotubes
• Nanotechnologie
• Spectroscopie Raman

Résumé

Ce travail est centré sur l'étude des propriétés vibrationnelles des nanotubes de carbone double paroi, aussi bien vides que remplis de Te, Se, Fe, HgTe, PbTe, PbI2 et CdSe. La spectroscopie Raman est une technique expérimentale permettant l'étude des vibrations fondamentales des nanotubes de carbone, mais aussi de leurs propriétés structurales et électroniques. A travers l'analyse détaillée du spectre des modes radiaux, en utilisant le graphe de Kataura pour les conditions de résonance à différentes énergies d'excitation, on peut déterminer la chiralité des nanotubes étudiés. Ceux-ci sont essentiellement double paroi, avec un diamètre entre 0,8 et 1,1 nanometer pour les tubes internes et entre 1,3 et 1,9 nanometer pour les tubes externes. L'analyse du spectre Raman dans la zone des modes radiaux permet aussi d'observer dans la plupart des cas des modes correspondant aux matériaux à l'intérieur du nanotube. On remarque une relaxation des règles de sélection due au confinement spatial des phonons acoustiques et optiques. En s'intéressant à la forme des pics de la bande G nous avons observé la signature de nanotubes principalement semiconducteurs, mais aussi un déplacement vers les faibles nombres d'onde pour les nanotubes remplis, caractéristique d'un transfert de charge entre le tube et le matériau confiné conduisant à un dopage de type donneur. En appliquant le modèle de confinement spatial au phonon LO de CdSe confiné, on peut calculer la dimension des nanoparticules à l'intérieur des tubes. La valeur obtenue est 0,88 nm. Il s'agit de la plus petite dimension possible pour un agrégat conservant la structure wurtzite du matériau massif. En comparant l'évolution sous haute pression hydrostatique de nanotubes double paroi, on s'aperçoit que le comportement de la bande G n'est pas affecté par la présence ou non de nanoparticules confinées dans le tubes. Une exception cependant à cette tendance est observée pour les tubes remplis de CdSe. En effet, ce matériau subit une transition de phase structurale dans la gamme de pression étudiée conduisant à un changement brutal de volume. . .

Titre traduit

Vibrational properties of double wall carbon nanotubes, empties and filleds with Se, Te, Fe, HgTe, PbTe, CdSe and PbI2

Résumé

In this work examines the vibrational properties of carbon nanotubes double-walled empty and filled with Te, Se, Faith, HgTe, PbTe, PbI2 and CdSe. The Raman spectroscopy is a tool that allows us to study the fundamental vibrations of nanotubes, as well as perform a characterization of its structure and electronic properties. Through detailed analysis of the radio spectrum of modes, and using the graph of Kataura, the conditions for resonance at different energies of excitement, it is possible to determine the chirality of the tubes studied, mainly resulting in double-walled tubes, with diameters of 0. 8 nm to 1. 1 nm for inner tubes and 1. 3 nm to 1. 9 nm for external tubes. Also spectrum analysis in the area of radial modes is possible to observe, in most cases, modes of the material introduced inside the nanotubes, which show a relaxation in its selection rules due to the effect space confinement of phonons, both optical and acoustic. The line for G band shows that this is mainly of tubes semiconductor, additionally there is a shift toward smaller wavenumbers in nanotubes filled which indicates exchange of charges between the filling and the nanotube with a doping of character donor. Applying the model to spatial confinement phonon what is observed in nanotubes filled with CdSe, it was observed that the particle size of CdSe inside the tubes is 0. 88 nm in diameter, this size corresponds to the cluster CdSe smallest of which is to collect and retain the symmetries of the wurzita structure. When comparing the results of samples of double-walled tubes, empty and filled under hydrostatic pressure. It is noted that the change in pressure does not show that the G band be affected by the material inside the tube. . .