[发明专利]鉴别样品是否含有微小半导体碳纳米管束的方法

说明书

技术领域

本发明涉及如何利用吸收光谱和光致发光光谱来表征液体和薄膜材料的组份和结构，特别是指一种鉴别样品是否含有微小半导体碳纳米管束的方法

背景技术

单壁碳纳米管是由由石墨烯片层围成的一种管状结构。单壁碳纳米管可以通过结构指数(n，m)来表征。单壁碳纳米管的直径从零点五纳米一直变化到几纳米。三分之一的单壁碳纳米管具有金属性，而另外三分之二的单壁碳纳米管具有半导体性。由于单壁碳纳米管的直径分布范围非常广，使得半导体单壁碳纳米管的带隙从可见光变化到远红外。相对于其它纳米材料，单壁碳纳米管具有很多独特的性质。但是，由于单壁碳纳米管间的范德瓦尔斯相互作用非常强，单根的单壁碳纳米管很容易聚集成为尺寸大大小小的单壁碳纳米管束。单壁碳纳米管束的存在显著地改变了单壁碳纳米管的光学性质及其其他物理性质。例如，研究表明单壁碳纳米管束的激子具有更多的驰豫通道；单壁碳纳米管束对其中的单根单壁碳纳米管具有屏蔽作用，从而明显地改变了单壁碳纳米管束中单根单壁碳纳米管的激子束缚能；单壁碳纳米管束中半导体碳纳米管的光生激子很容易隧穿到周围的金属碳纳米管，从而可能降低了单壁碳纳米管束中半导体碳纳米管的发光效率。因此，要准确地研究单根单壁碳纳米管的物理性质，就必须寻找一种精确测试方法来鉴别单壁碳纳米管样品是否只含有单根的单壁碳纳米管。另一方面，单壁碳纳米管束，特别是半导体碳纳米管束具有很多潜在的应用，比如，如果单壁碳纳米管束主要由半导体碳纳米管构成，则单壁碳纳米管束可以用来提高窄带隙半导体碳纳米管的发光效率。因此，反过来也需要鉴别单壁碳纳米管样品是否含有微小半导体碳纳米管束。

相对于单根单壁碳纳米管，单壁碳纳米管束的拉曼模频率会发生蓝移，而单壁碳纳米管束中单壁碳纳米管的带隙则发生红移。但是，利用这种方法表征单壁碳纳米管束的存在时，必须有一个参照标准。单根单壁碳纳米管在不同的环境下表现出不同的性质，这就导致参照标准很难确定。更重要的是，当单壁碳纳米管束的直径非常小时，拉曼频率和带隙的偏移并不十分显著。因此，迫切希望存在这么一种方法，它不需要任何参照标准，可以直接判断出单壁碳纳米管样品中是否含有微小半导体碳纳米管束。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鉴别样品是否含有微小半导体碳纳米管束的方法，利用这种方法，可以非常直接地鉴别样品是否含有微小半导体碳纳米管束，而不需要有任何的参照标准。

本发明提供一种鉴别样品是否含有微小半导体碳纳米管束的方法，其特征在于，该方法包括：

测试单壁碳纳米管样品的吸收光谱或者拉曼光谱；

根据吸收光谱或者拉曼光谱来确定单壁碳纳米管样品中半导体碳纳米管的带隙；

选择与较宽带隙半导体碳纳米管电子能级所对应激子能级相匹配的激发光来激发单壁碳纳米管样品的光致发光光谱；

根据光致发光光谱中是否存在来自较窄带隙半导体碳纳米管的荧光信号来判断单壁碳纳米管样品是否含有微小半导体碳纳米管束。

其中样品如果包含单壁碳纳米管束，每根单壁碳纳米管束的平均直径大约在2纳米到20纳米之间。

其中样品的吸收光谱测量范围位于400纳米到2500纳米之间。

其中根据样品吸收光谱可以确定单壁碳纳米管样品中半导体碳纳米管的带隙。

其中样品的拉曼光谱利用一条或者多条激光线来表征。

其中根据样品的拉曼光谱可以确定半导体碳纳米管的直径分布，并确定样品中半导体碳纳米管的带隙。

其中测试样品的光致发光光谱时，激发光的波长要与较宽带隙半导体碳纳米管电子能级所对应的激子能级相匹配。

其中样品的光致发光光谱测量范围在800纳米到2500纳米之间。

其中光致发光光谱的具体测量范围是激发光波长与半导体碳纳米管中较窄带隙波长之间所覆盖的波长范围。

其中样品的光致发光光谱如果存在较窄带隙半导体碳纳米管的光致发光信号，就说明样品中含有微小半导体碳纳米管束。

本发明的一种鉴别样品是否含有纳米级半导体碳纳米管束的方法，主要用于离散很好的，可能具有纳米级半导体碳纳米管束的单壁碳纳米管溶液，单壁碳纳米管复合物和单壁碳纳米管薄膜的标准和鉴别。

附图说明

为进一步说明本发明的内容及特点，以下结合附图及实施例对本发明方法作一详细的描述，其中：

图1是514.5纳米激光所激发的单壁碳纳米管溶液的拉曼光谱。