Nanocsövek állapotsűrűségének kísérleti vizsgálata

1. Nanocsövek állapotsűrűségének kísérleti vizsgálata Veres Miklós MTA SZFKI 2005.01.10.

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

3. Állapotsűrűség (VHS - van Hove szingularitások) félvezető fémes

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

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

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

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 A kötegben levő nanocsövek szimmetriája sérül a szomszédos nanocsövekkel való kölcsönhatás következtében. Ez pseudogap megjelenését okozza a Fermi nívón. Min Oujang et al. Acc. Chem. Res. 35 (2002) 1018

12. Raman spektroszkópia Rugalmas szórás Rugalmatlan szórás Rugalmatlan szórás Fényszórás monokromatikus fénnyel • 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 108 fotonból egy szenved rugalmatlan szórást. • Az eltolódás mértéke függ a közeg tulajdonságaitól. • A rugalmatlan szórás a közeg elemi gerjesztésein (általában fononokon) történik. Szórt fény spektruma a gerjesztő fény hullámhosszához képest

13. Raman spektroszkópia A foton hullámvektor változását a fononnak kell konpenzálnia. kL, kS ≈ 104 cm-1 q ≈ 1010 cm-1 kL, kS << q A szórásban csak Brillouin zóna közepén található fononok vesznek részt.

14. Raman spektroszkópia 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. A Raman spektroszkópia a nanocső összevont állapotsűrűségét tükrözi.

15. Rezonáns Raman gerjesztési profil Intenzitás (tetsz. egys.) 1.65 1.70 1.75 1.80 1.85 1.90 1.95 Gerjesztés energiája (eV) Gerjesztő energia

16. Radiális lélegző módus (RBM) armchair zig-zag Frekvenciája függ a nanocső átmérőjétől

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

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

19. A van Hove szingularitások felhasadása