Рамановское рассеяние света в графене

Рамановское рассеяние света в графене (комбинационное рассеяние света) — неупругое рассеяние света в графене сопровождаемое заметным сдвигом частоты излучения, которое используется для определения свойств материала таких как толщина, наличие дефектов, концентрации носителей тока. Эффект Рамана главным образом зависит от фононного спектра материала^[1].

Рамановский спектр при использовании зелёного лазера в графене характеризуется наличием двух наиболее заметных пиков связанных с наличиес C—C связей, который наблюдается в разных углеродных материалах, называемый G- пиком и 2D-пик, который связан с наличием гексагональных углеродных циклов^[2]. При наличии дефектовв графене рамановское рассение можно использовать для определения качества материала по амплитуде D-пика.

G-пикПравить

Рамановский спектр чистого графена (нижний график) и графена, подвергнувшегося химическому воздействию, которое приводит к образованию дефектов (чем выше график, тем дольше воздействие). Видно, как с ростом количества дефектов проявляется D-пик.

G-пик расположен в районе 1580 см^-1 рамановского сдвига. Этот пик наблюдается в различных соединениях углерода, таких как аморфный углерод, стеклоуглерод, уголь, графит, а также у углеродных плёнках полученных методами распыления и напыления^[3]. Этот пик относится к фононной моде с симметрией E_2g^[4].

2D-пикПравить

2D-пик расположен в районе 2700 см^-1 рамановского сдвига.

D-пикПравить

D-пик расположен в районе 1350 см⁻¹ рамановского сдвига. В присутствии дефектов включая края кристалла этот пик с симметрией A_1g характеризует их количество. В идеальном кристалле он отсутствует из-за сохранения импульса^[5]. В поликристаллических образцах амплитуда этого пика может быть больше амплитуды G-пика из-за наличия множества дефектов на границах кристаллов. Отношение амплитуд D-пика и G-пика используют для определения размеров кристаллических областей^[6].

СноскиПравить

↑ Katsnelson, 2012, с. 238.
↑ A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, and A. K. Geim. Рамановский свектр графена и графеновых слоёв // Phys. Rev. Lett.. — 2006. — Т. 97. — С. 187401. — doi:10.1103/PhysRevLett.97.187401. — arXiv:cond-mat/0606284.
↑ J. Robertson. Аморфный углерод // Advances in Physics. — 1986. — Т. 35. — С. 317—374. — doi:10.1080/00018738600101911.
↑ Robertson, 1986, с. 331.
↑ Robertson, 1986, с. 332.
↑ A. C. Ferrari and J. Robertson. Интерпретация рамановских спектров дефектного и аморфного углерода // Phys. Rev. B. — 2000. — Т. 61. — С. 14095—14107. — doi:10.1103/PhysRevB.61.14095.

ЛитератураПравить

Katsnelson M. I. Графен: углерод в двух измерениях = Graphene: Carbon in Two Dimensions. — New York: Cambridge University Press, 2012. — 366 p. — ISBN 978-0-521-19540-9.
Bonaccorso F., Sun Z., Hasan T., Ferrari A. C. Графеновая фотоника и оптоэлектроника (англ.) = Graphene photonics and optoelectronics // Nat. Photon.. — 2010. — Vol. 4. — P. 611—622. — doi:10.1038/nphoton.2010.186.
Avouris P. Графен: электронные и фотонные свойства и приборы (англ.) = Graphene: Electronic and Photonic Properties and Devices // Nano Lett.. — 2010. — Vol. 10. — P. 4285—4294. — doi:10.1021/nl102824h. (недоступная ссылка)
Ferrari A. C., et. al. Научная и технологическая дорожная карта для графена, подобных двумерных кристаллов и гибридных систем (англ.) = Science and technology roadmap for graphene, related two-dimensional crystals, and hybrid systems // Nanoscale. — 2015. — Vol. 7. — P. 4598—4810. — doi:10.1039/C4NR01600A.

[_c95a99c3a5d1ef61-1] Katsnelson, 2012, с. 238.

[2] A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri, S. Piscanec, D. Jiang, K. S. Novoselov, S. Roth, and A. K. Geim. Рамановский свектр графена и графеновых слоёв // Phys. Rev. Lett.. — 2006. — Т. 97. — С. 187401. — doi:10.1103/PhysRevLett.97.187401. — arXiv:cond-mat/0606284.

[3] J. Robertson. Аморфный углерод // Advances in Physics. — 1986. — Т. 35. — С. 317—374. — doi:10.1080/00018738600101911.

[_ced8b72f6f1be232-4] Robertson, 1986, с. 331.

[_ced8b72f6f1be231-5] Robertson, 1986, с. 332.

[6] A. C. Ferrari and J. Robertson. Интерпретация рамановских спектров дефектного и аморфного углерода // Phys. Rev. B. — 2000. — Т. 61. — С. 14095—14107. — doi:10.1103/PhysRevB.61.14095.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]