Correlation between Raman spectroscopy and electron microscopy on individual carbon nanotubes and peapods

Dateibereich 25535

5,71 MB in einer Datei, zuletzt geändert am 16.11.2010

Dateiliste / Details

DateiDateien geändert amGröße
Diss_Spudat.pdf16.11.2010 01:15:355,71 MB
In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht ob Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs), die mit Hilfe der chemische Gasphasenabscheidung (CVD) auf Substraten gewachsen wurden, direkt mit Gastmolekülen gefüllt werden können. Dies setzt eine Charakterisierung der gewachsenen CNTs nach der CVD-Synthese voraus. Dabei konnte mit Hilfe von hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM) und Raman Spektroskopie gezeigt werden, dass die Durchmesserverteilung und die Anzahl der Wände von der Wachstumstemperatur TCVD abhängen. Während HRTEM-Messungen werden jedoch Defekte in den CNTs induziert, was bereits bei Elektronenenergien von 80 keV beobachtet werden konnte. Raman Spektroskopie hingegen ist für kleine Laserleistungen (P < 0.5mW) zerstörungsfrei für einzelne CNTs. Diese Beobachtung motivierte zu einer Korrelation von HRTEM und Ramanspektroskopie, mit deren Hilfe erstmals die radiale Phononen-Kopplung in einem einzelnen mehrwandigem CNT und einem Bündel von einwandigen CNTs experimentell nachgewiesen und durch ein einfachen numerischen Modells bestätigt werden konnte. Weiterhin konnte gezeigt werden das Anhand der Breite des Resonanzprofils der radialen Raman-Moden festgestellt werden kann, ob das untersuchte CNT ein einzelnes einwandiges CNT ist, sich innerhalb eines Bündels von CNTs befindet oder eine Wand eines mehrwandigen CNT ist. Dies ermöglicht mit Hilfe von Raman-Messungen auf die intermolekulare Struktur von CNTs zu schliessen, ohne diese zu beschädigen. Darüber hinaus liefert die resonante Raman Spektroskopie wichtige Informationen über die elektronische Struktur der untersuchten CNTs, was essentiell für die Interpretation späterer Quantentransport Messungen ist und die Bestimmung der atomaren Struktur von einzelnen CNTs erlaubt. Der zweite Teil dieser Arbeit untersucht das Füllen der gewachsenen CNTs mit Fullerenen, wie beispielsweise C60, wobei die gefüllten CNTs als "Peapods" bezeichnet werden. Wir präsentieren eine detaillierte Charakterisierung einzelner CNTs nach jedem Schritt der Peapod-Synthese, wobei insbesondere auf das Öffnen der gewachsenen CNTs eingegangen wird. Um Reaktionen der geöffneten CNTs mit der Atmosphäre zu vermeiden, wurde eine UHV-Kammer aufgebaut, welche es ermöglichte die CNTs in situ von Überschüssigen C60 Molekülen zu reinigen. Dieses neue Verfahren erlaubt die Synthese von sehr sauberen Peapods in verschiedenen Ausbeuten und mit einer unterschiedlichen Anzahl von Aussenwänden direkt auf dem Substrat, was den Weg für zukünftige Quantentransport Messungen an diesen Systemen öffnet.
Lesezeichen:
Permalink | Teilen/Speichern
Dokumententyp:
Wissenschaftliche Texte » Buch, Monographie
Fakultät / Institut:
Fakultät für Physik
Dewey Dezimal-Klassifikation:
500 Naturwissenschaften und Mathematik » 530 Physik
Beitragende:
Prof. Dr Schneider, Claus M. [Betreuer(in), Doktorvater]
Prof. Dr. Stampfer, Christoph [Gutachter(in), Rezensent(in)]
Sprache:
Englisch
Kollektion / Status:
E-Publikationen / Dokument veröffentlicht
???document.date.accepted.c.2???:
02.06.2010
???document.date.submitted.c.2???:
01.02.2010
Dateien geändert am:
16.11.2010
Medientyp:
Text
Rechtliche Vermerke:
Veröffentlicht durch Forschungszentrum Jülich GmbH