Estudo dos efeitos de muitos corpos nas transições ópticas de nanotubos de carbono através de espectroscopia Raman ressonante

• Ano de defesa: 2006
• Autor(a) principal: Paulo Antonio Trindade Araujo
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais; UFMG
• Palavras-chave em Português: Espectroscopia Raman ressonante; Nanotubo de carbono; Semicondutores
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/IACO-6W9LPG

Utilizamos Espectroscopia Raman ressonante como uma ferramenta para estudar nanotubos de carbono alinhados verticalmente. Através de padrões de ressonância dos espectros obtidos a partir de diversas linhas de laser montamos um gráfico de Kataura experimental que cobre uma ampla região de diâmetros (0,7 a 2,3 nm) e energias de transição (1,26 a 2,71 eV). Conseguimos estabelecer experimentalmente as energias de transição (Eii) e as freqüências do modo radial de respiração (wRBM) para 94 nanotubos, sendo 21 nanotubos metálicos e 73 nanotubos semicondutores. Utilizando o par (Eii, wRBM), atribuímos índices (n,m) aos 94 nanotubos de carbono. A partir dos índices (n,m) atribuídos, obtivemos os diâmetros para os 94 nanotubos e assim, estabelecemos uma relação entre wRBM e dt data por: wRBM (cm-1) = 219/dt (nm) + 15. Verificamos também, que os efeitos de muitos corpos não acontecem com a mesma intensidade para todas as energias de transição dos nanotubos. Observamos que as energias de transição ES11 e ES22 e as energias ES33 e ES44 desviam de maneiras distintas da previsão teórica feita pelo método tight binding simple. Isto ocorre porque os estados excitônicos para ES11 e ES22 estão no gap de energia do nanotubo, enquanto os estados excitônicos para ES33 e ES44 estão no contínuo da densidade eletrônica de estados. O contínuo da densidade eletrônica de estados blinda a interação elétron-buraco para os níveis ES33 e ES44 diminuindo assim o efeito excitônico associado a estes níveis de mais alta energia. De fato, verificamos que estas energias de transição, quando corrigidas por um modelo de uma lei de escala, obedeçam a leis de escala diferentes. Confirmamos experimentalmente, que as interações elétron-fônon ocorrem com intensidades diferentes, de acordo com a quiralidade do tubo, sendo mais intensos para nanotubos zig-zag que para nanotubos armchair.