Nanocsövek állapotsűrűségének kísérleti vizsgálata Veres Miklós MTA SZFKI 2005.01.10.

Az előadások a következő témára: "Nanocsövek állapotsűrűségének kísérleti vizsgálata Veres Miklós MTA SZFKI 2005.01.10."— Előadás másolata:

1 Nanocsövek állapotsűrűségének kísérleti vizsgálata Veres Miklós MTA SZFKI 2005.01.10.

2 A nanocsövek sávszerkezete grafitsík diszperziója Állapotsűrűség A nanocső tengelyére merőlegesen a hullámvektor kvantált

3 Állapotsűrűség félvezetőfémes (n 1,n 2 )n 1 -n 2 ≠3in 1 -n 2 = 3i Állapotsűrűség a Fermi nívón n(E F ) = 0n(E F ) ≠0 VHS távolsága a Fermi nívótól 1-2-41-2-3 VHS gapE g = 2γ 0 a 0 /dE g = 6γ 0 a 0 /d VHS gap értéke 0,5 – 0,6 eV1,6 - 1,9 eV (VHS - van Hove szingularitások) fémesfélvezető

4 Állapotsűrűség A VHS Maximumok helye a nanocső átmérőjétől függ, amit a királis vektor határoz meg.

5 Pásztázó alagútspektroszkópia Egy adott pontban mérik az alagútáramot a tű és a minta közötti feszültség függvényében. dI/dV – differenciális vezetőképesség Az alagútáram nagyságát befolyásolja az állapotsűrűség.

6 Pásztázó alagútspektroszkópia J.W.G. Wildöer et al. Nature 391 (1998) 59 Au felületre helyezett nanocsövek Az Au felület elektronokkal dopolja nanocsöveket. Jó egyezés az elméletileg meghatározott VHS gap értékekkel.

7 Pásztázó alagútspektroszkópia Az állapotsűrűséget a dI/dV differenciális vezetőképesség helyett jobban tükrözi a (dI/dV)(I/V) normált differenciális állapotsűrűség J.W.G. Wildöer et al. Nature 391 (1998) 59

8 Pásztázó alagútspektroszkópia fémes félvezető Au felületen Nanocső köteg Au felületen T.W. Odom et al. Nature 391 (1998) 62

9 A görbület hatása zigzagarmchair A görbület hatására a nanocső Fermi pontjai eltolódnak a grafén Brillouin zónájának K pontjaiból, a cső hossztengelyére merőlegesen. Ez kisméretű gap megjelenését kellene okozza E F körül.

10 Pásztázó alagútspektroszkópia Fémes nanocsöveken alacsony hőmérsékleten végzett mérések A gap nagysága fordítottan arányos a cső átmérőjével Min Oujang et al. Science 292 (2001) 702

11 Pásztázó alagútspektroszkópia Armchair nanocsöveken alacsony hőmérsékleten végzett mérések Min Oujang et al. Acc. Chem. Res. 35 (2002) 1018 A kötegben levő nanocsövek szimmetriája sérül a szomszédos nanocsövekkel való kölcsönhatás következtében. Ez pseudogap megjelenését okozza a Fermi nívón.

12 Raman spektroszkópia Fényszórás monokromatikus fénnyel Rugalmatlan szórás Rugalmas szórás Rugalmatlan szórás Szórt fény spektruma a gerjesztő fény hullámhosszához képest  A rugalmatlan szórás csak akkor megfigyelhető, ha a szórási folyamat során megváltozik a közeg polarizálhatósága.  Az eltolódás mértéke nem függ a gerjesztő fény hullámhosszától.  A rugalmatlan szórás valószínűsége kicsi, minden 10 8 fotonból egy szenved rugalmatlan szórást.  Az eltolódás mértéke függ a közeg tulajdonságaitól.  A rugalmatlan szórás a közeg elemi gerjesztésein (általában fononokon) történik.

13 Raman spektroszkópia k L, k S ≈ 10 4 cm -1 q ≈ 10 10 cm -1 A foton hullámvektor változását a fononnak kell konpenzálnia. k L, k S << q A szórásban csak Brillouin zóna közepén található fononok vesznek részt.

14 Raman spektroszkópia A Raman spektroszkópia a nanocső összevont állapotsűrűségét tükrözi. Ha a gerjesztő lézer energiája megközelíti a közeg egy valós átmenetének energiáját, a Raman szórás intenzitása néhány nagyságrenddel megnő. Ez a rezonáns Raman szórás. A rezonáns Raman szórás állapotsűrűség maximumok közelében a legerősebb.

15 Rezonáns Raman gerjesztési profil 1.651.701.751.801.851.901.95 Intenzitás (tetsz. egys.) Gerjesztés energiája (eV) Gerjesztő energia

16 Radiális lélegző módus (RBM) Frekvenciája függ a nanocső átmérőjétől armchairzig-zag

17 Raman spektroszkópia A.Jorio et al. Phys. Rev. B 63 (2001) 245416 Gerjesztés: 1,623 - 1,722 eVA 173,6 cm -1 sáv gerjesztési profilja A csúcs aszimmetrikus alakja két VHS-t feltételez ebben az energiatartományban

18 Raman gerjesztési profil A többféle lehetséges nanocső közül ehhez az értékhez az 1,43 nm átmérőjű (18, 0) nanocső gapje vana legközelebb. VHS gap: 1,655 eV Fémes nanocső A 173,6 cm -1 frekvenciájú RBM módus alapján a nanocső átmérője 1,42 – 1,44 nm.

19 A van Hove szingularitások felhasadása