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Accurate high-resolution Raman spectroscopy on carbon nanotube forests
Gerald Pühringer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Betreuer*in
Thomas Pichler
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
DOI
10.25365/thesis.34830
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30059.30535.834759-6
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Raman Spektroskopie gehört zu den wichtigsten Mitteln zur Untersuchung der atomaren Strukturen und elektronischen Eigenschaften mit einer großen Bandbreite an möglichen Anwendungen, insbesondere an modernen Nanomaterialien wie Graphen oder Kohlenstoff-Nanoröhren. Ein zentraler Punkt der Methode ist daher die Shift-Position der Raman Features und die Laser-Anregungsenergien mit ausreichender Präzision zu kennen. In dieser Arbeit wird ein einfaches Verfahren zur Kalibrierung der Shift-Skala eines Spektrums mit optimierter und zuverlässiger Genauigkeit präsentiert und das maximale Auflösungsvermögen des beliebten \textit{DilorXY} Raman-Spektrometers untersucht. Unterschiedliche Proben von CVD-gewachsenen Nanoröhren wurden verglichen, charakterisiert und verschiedene Dotierungs, bzw. Van der Waals Wechselwirkungseffekte auf der Nanoskala gefunden. Diese demonstrieren wiederum die Nützlichkeit und das Potential einer verlässlichen Raman-shift Quantifizierung. Die meisten Änderungen der Raman-shift Positionen wurden im Bereich der Atmungsmode (RBM) beobachtet, aber auch Änderungen der G-, D-, und 2D-Moden sind sehr interessant und geeignet um die Vorteile einer optimal kalibrierten Shift-Skala aufzuzeigen. Die auf Quarz-Plättchen gewachsenen Nanoröhren-'Wälder' unterscheiden sich untereinander durch Stickstoff Dotierung und Dicke (bestimmt durch deren Wachstumsdauer). Mit Hilfe der genauen Kalibrierung konnten die verschiedenen Wechselwirkungseffekte, wie beispielsweise kollektive Schwingungszustände von großen doppelwandigen Nanoröhren (DWNTs) mit unterschiedlichen Wandabständen, zuverlässig beobachtet und bewertet werden. Das Gebiet der Wechselwirkung zwischen Nanoröhren, die verschiedenen Schwingungszustände und der Einfluss von Dotierstoffen ist bis jetzt noch nicht vollständig verstanden. Daher ist eine genaue Raman-shift Skala ein wichtiges Mittel zur präzisen Charakterisierung der Schwingungsenergien und der darauf bezogenen physikalische Effekte.
Abstract
(Englisch)
Raman Spectroscopy is one of the most important tools to characterize the atomistic structure and electronic properities for a large variety of possible samples, especially for modern carbon-based nanomaterials like graphene or carbon nanotubes. Therefore it is a central aspect to know the shift positions of the Raman features and the laser excitation energies with sufficient precision. In this work a simple method is presented to calibrate the shift-scale of a Raman spectrum after a measurement with optimized and reliable accuracy and the maximum resolution power of the popular \textit{Dilor XY} Raman spectrometer was analysed. Different types of CVD-grown samples were compared, characterized and various nanoscale doping/Van der Waals interaction-effects were found, which could demonstrate and test the utility and potential of a reliable Raman shift positions. Most Raman-shift- sensible effects were observed in the radial breathing mode (RBM) region, but also changes of the G-Line, D-Line and 2D-Line are very interesting and suitable quantities to show the advantages of a precise shift scale. The CNT films deposited on quartz plates differed in nitrogen doping level and thickness (deposition time). With help of the accurate calibration, the different (e.g., tube-tube) interaction effects could be reliably observed and evaluated, like the collective vibrations of large-diameter DWNTs with different interwall distances. The field of tube-tube/doping interactions and vibration patterns is not completely understood yet, which makes an accurate Raman-scale an important tool for quantifying precisely vibration energies and physical effects related to them.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Deutsch)
Kohlenstoff Nanoröhren Raman Van der Waals Kalibrierung
Autor*innen
Gerald Pühringer
Haupttitel (Englisch)
Accurate high-resolution Raman spectroscopy on carbon nanotube forests
Paralleltitel (Deutsch)
Präzise, hochauflösende Raman Spektroskopie von Kohlenstoffnanoröhren Bündel
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
83 S.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Pichler
Klassifikationen
33 Physik > 33.05 Experimentalphysik ,
33 Physik > 33.07 Spektroskopie ,
33 Physik > 33.23 Quantenphysik ,
33 Physik > 33.30 Atomphysik, Molekülphysik
AC Nummer
AC12233344
Utheses ID
30898
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |
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