Оптические и электронные свойства йодированных одностенных углеродных нанотрубок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Тонких, Александр Александрович

• Тонких, Александр Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Тонких, Александр Александрович

Содержание

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1.0дностенные углеродные нанотрубки

1.2.Методы получения одностенных углеродных нанотрубок

1.2.1 .Синтез углеродных нанотрубок в дуговом разряде

1.2.2.Синтез ОУНТ каталитическим испарением графита лазерным пучком - лазерная абляция

1.2.3.Метод синтеза ОУНТ разложением оксида углерода при высоком давлении, и менее распространенные методы получения

1.2.4.Синтез ОУНТ химическим газофазным осаждением

1.2.4.1 .Синтез ОУНТ химическим газофазным осаждением из паров

этилового спирта

1.2.4.2.Синтез ОУНТ аэрозольным химическим методом с использованием ферроцена

1.2.5.Синтез ОУНТ одним типом проводимости

1.3 Модификация и изменение свойств ОУНТ

1.3.1.Модификация свойств ОУНТ посредством заполнения различными веществами

1.3.2.3аполнение ОУНТ атомами йода и эффекты модификации свойств нанотрубок

1.4.Спектроскопия комбинационного рассеяния света как метод исследования ОУНТ, легированных йодом

Глава 2. Материалы и экспериментальные методы

2.1. Спектроскопия комбинационного рассеяния света

2.2. Спектроскопия оптического поглощения

2.3. Синтез ОУНТ методом химического газофазного осаждения из паров этилового спирта

2.4. Синтез ОУНТ аэрозольным химическим методом с использованием ферроцена

Глава 3. Синтез ОУНТ и анализ методов роста

3.1. Синтез ОУНТ химическим газофазным осаждением из паров этилового

спирта (ACCVD - alcohol catalyst chemical vapor deposition)

3.2. Синтез ОУНТ аэрозольным химическим методом с использованием ферроцена

Глава 4. Получение йодированных ОУНТ и исследование их электронных и оптических свойств

4.1. Йодирование одностенных углеродных нанотрубок

4.2. Исследование оптических и электронных свойств йодированных ОУНТ

Выводы

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптические и электронные свойства йодированных одностенных углеродных нанотрубок»

Введение

Огромный интерес, повсеместное внедрение и упоминание наноматериалов связано с их уникальными свойствами, отличными от свойств объемных фаз тех же самых веществ. Уникальные свойства появились благодаря квантово-размерным эффектам, возникающим при уменьшении размера материала в одном из направлений до наномасштабных величин (100 нанометров и менее). Углеродные наноструктуры заняли особое место среди наиболее известных наноматериалов. Такие структуры как наноалмазы, углеродные нанотрубки, графен, фуллерены являются, практически, самыми исследуемыми сегодня наноматериалами.

Среди углеродных наноматериалов хотелось бы отметить углеродные нанотрубки, а именно, одностенные углеродные нанотрубки (ОУНТ). Они вызывают наибольший интерес среди углеродных наноматериалов. ОУНТ имеют уникальную кристаллическую структуру в виде полого цилиндра диаметром 0.6-2.0 им, "свернутого" из полосы одиночного листа графита (графена), и целым набором уникальных физических и химических свойств. ОУНТ обладают высокой проводимостью (от 10 до 30 кСм/см), прочностью (модуль Юнга 1-5 ТПа), химической пассивностью, радиационной стабильностью, высокой теплопроводностью (3500 Вт/(м*К)) и т.д [1].

Благодаря этим свойствам сегодня ОУНТ используются для создания различных устройств оптоэлектроники, прозрачных проводящих электродов [2], суперконденсаторов [3], сенсоров [4], композитных наноматериалов [5] и т.д. Электронная структура и свойства ОУНТ определяются их геометрией: диаметром и углом закручивания. Возможность контролировать весь набор уникальных свойств, изменяя геометрическую структуру, делает ОУНТ столь популярным и востребованным материалом.

Исследования, направленные на синтез ОУНТ (и нанотрубок в целом) с заданными свойствами являются первостепенными. В них вовлекается все большее число ученых. Основные проблемы и задачи связаны с тем, что после синтеза получается материал, состоящий из одностенных углеродных

нанотрубок с некоторым распределением диаметров и спиральностей, приводящим к различию электронных свойств. В произвольной смеси одностенных углеродных нанотрубок содержится 1/3 металлических нанотрубок и 2/3 полупроводниковых, проводимость которых ухудшает проводящие свойства материала в целом. Использование таких ОУНТ в качестве различных проводящих элементов (проводящие прозрачные пленки, провода и т.д.) будет неэффективным. В результате синтеза получаются ОУНТ с разбросом по диаметру вплоть до 1 нм и, следовательно, с различными ширинами запрещенных зон, что делает невозможным применение данного материала в оптике и при формировании гетероструктур. На данный момент существует несколько направлений исследования в этой области для использования полного потенциала ОУНТ:

- сортировка по свойствам и выделение ОУНТ с необходимыми свойствами. Используемые методы (например, градиентное центрифугирование) применяются в качестве пост-синтезной обработки материала, представляющего из себя смесь ОУНТ с различными диаметрами и типами проводимости. Данные методики способны выделять фракции как полупроводниковых, так и металлических ОУНТ, а также фракции с определенной геометрией [6];

- использование оптимизированных методик роста ОУНТ с заданными свойствами и геометрической структурой (например, при использовании модифицированного композиционного катализатора). Оптимизация уже существующих методов синтеза ОУНТ приводит к увеличению фракции нанотрубок определенного типа проводимости, а также к росту ОУНТ с гомогенной геометрией. В первую очередь, к данным методам относится химическое газофазное осаждение углеродных нанотрубок (СУТ)- метод) [7];

- модификация ОУНТ различными веществами, направленная на изменение электронной структуры и электронных свойств. Существуют различные типы модификаций: замещение атомов углерода различными примесями (В, N и т.д.), заполнение ОУНТ элементами акцепторов и доноров

(Вг, I, Си и т.д.), функционализация - присоединение функциональных групп к поверхности ОУНТ; изменение электронной структуры ОУНТ за счет переноса заряда или образования химических связей [8].

На сегодняшний день, наиболее перспективным и используемым методом является модификация ОУНТ с помощью взаимодействия с различными веществами. К сожалению, первые два из упомянутых методов (сортировка и использование оптимизированных технологий роста) обладают значительными недостатками, которые не позволяют использовать их полный потенциал. Так, методикам пост-ростовой сортировки и выделения ОУНТ с необходимыми свойствами сопутствует достаточно высокая трудоемкость и небольшое количество получаемого продукта. Несмотря на то, что данные методы предлагают большой набор инструментов для выделения ОУНТ с различными свойствами, вышеупомянутые трудности многократно увеличивают стоимость чистого материала. Синтез ОУНТ с заданными свойствами также обладает рядом недостатков: как и в первом случае, для него характерны высокая трудоемкость процесса и низкий выход материала, пригодный исключительно для лабораторных исследований; к тому же, метод не обеспечивает высокую точность выделения ОУНТ с исключительно полупроводниковым или металлическим типом проводимости. Точность выделения таких фракций не превышает 90%.

Модификация ОУНТ позволяет варьировать свойства в достаточно широких пределах: изменять тип проводимости ОУНТ, тип основных носителей, положение уровня Ферми, химическую активность и т.д. Относительная простота данных методов является достаточно перспективной для использования этих технологий и материалов в промышленных масштабах.

В данной работе, рассматривается всего лишь одно из направлений модификации свойств ОУНТ за счет взаимодействия с другими материалами- заполнение внутреннего пространства ОУНТ атомами и молекулами других веществ, на примере заполнения ОУНТ атомами йода,

обладающего акцепторными свойствами. Данный композит, йод@ОУНТ, является интересным и перспективным для нужд нано- и микроэлектроники объектом для исследований.

Работа посвящена получению композита йод@ОУНТ, изучению его физических свойств оптическими, электронно-микроскопическими и электрофизическими методами, выявлению закономерностей свойств, достигаемых при создании композитных наноматериалов, в зависимости от средних диаметров используемых ОУНТ и анализу возможных применений данного материала в нано- и микроэлектронике.

Цель работы:

Модификация одностенных углеродных нанотрубок различных геометрий атомами йода и исследование их электронных и оптических свойств с перспективой дальнейшего применения.

Задачи, решаемые в работе:

• Разработка и оптимизация синтеза одностенных углеродных нанотрубок методом химического газофазного осаждения. Подбор наиболее подходящих одностенных углеродных нанотрубок для проведения модификации йодом.

• Разработка и оптимизация метода заполнения одностенных углеродных нанотрубок атомами йода из газовой фазы.

• Заполнение атомами йода одностенных углеродных нанотрубок, имеющих различный средний диаметр.

• Экспериментальное исследование методами комбинационного рассеяния и оптического поглощения света изменения свойств модифицированных одностенных углеродных нанотрубок в зависимости от их диаметра.

• Экспериментальное исследование структуры и состава модифицированных одностенных углеродных нанотрубок методами фотоэлектронной спектроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии.

• Электрофизические экспериментальные исследования проводящих свойств пленок из йодированных одностенных углеродных нанотрубок.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Тонких, Александр Александрович

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Разработана и оптимизирована технология газофазного химического бездефектного заполнения ОУНТ атомами йода и формирования из них одномерных кристаллов в каналах нанотрубок. Наличие йодных цепей в каналах трубок подтверждено методом просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения.

2. Проведены эксперименты по заполнению атомами йода ОУНТ с различными средними диаметрами:"СоМосаґ" 0.6-1.3 нм, "НірСО" 0.81.5 нм, аэрозольный СУБ 1-2нм. Методом спектроскопии КР оценены различные ТИПЫ ПОЛИИОДИНЫХ структур 1(2ш+п)П , формирующихся в ОУНТ с различным средним диаметром: симметричные и несимметричные 13~; 15~ и 182-.

3. Исследованы изменения электронных свойств ОУНТ при заполнении атомами йода. Оптическими методами • (спектроскопия оптического поглощения и КР) подтвержден перенос заряда с ОУНТ на полииодиные структуры. Подтвержден сдвиг уровня Ферми в валентную зону и процесс металлизации полупроводниковых ОУНТ.

4. Проведена модификация йодом тонких пленок ОУНТ. Измерены электрофизические характеристики модифицированных пленок. Обнаружено значительное понижение удельного электрического сопротивления на квадрат (от 1550 до 270 Ом, от 900 до 90 Ом, от 700 до 70 Ом) в результате эффекта металлизации ОУНТ при йодировании. Оцененные параметры являются перспективными для создания проводящих прозрачных электродов на основе пленок из йодированных одностенных углеродных нанотрубок.

Теплые слова благодарности хочется высказать моему научному руководителю Елене Дмитриевне Образцовой. Я не могу не поблагодарить ее за предоставленную мне свободу творчества, с одной стороны, и плодотворные дискуссии и беседы, а также наставления, с другой стороны. А также хочется выразить признательность за огромную помощь при работе над рукописью диссертации.

Огромное спасибо всем сотрудникам лаборатории Спектроскопии наноматериалов за доброжелательное отношение, поддержку и понимание, а также директору Центра естественно-научных исследований Виталию Ивановичу Конову за поддержку и административную помощь в течение всего срока обучения в аспирантуре.

Отдельно хотелось бы поблагодарить профессора Эско Кауппинена и сотрудников Центра новых материалов и Отдела инженерной физики Технологического Университета Хельсинки за неоценимый вклад в проделанную работу, а также за предоставленную возможность участия в исследованиях по синтезу углеродных нанотрубок.

Хочу отдельно поблагодарить Виктора Ивановича Цебро за помощь в экспериментах по измерению электрического сопротивления тонких пленок ОУНТ, а также за содержательные беседы. Также хотелось бы поблагодарить Алексея Петровича Дементьева за помощь в фотоэлектронных измерениях и проф. Казу Суенагу (А18Т, Япония) за проведенные микроскопические исследования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Тонких, Александр Александрович, 2013 год

Цитируемая литература

[1] R. Н. Baughman, A. A. Zakhidov and W. A. Heer, "Carbon nanotubes - the rout towards applications", Science, 297, 787-792 , (2002).

[2] Z. Wu, Z. Chen, X. Du, J. M. Logan, J. Sippel, M. Nikolou, K. Kamaras, J. R. Reynolds, D. B. Tanner, A. F. Hebard, A. G. Rinzler, "Transparent, Conductive Carbon Nanotube Films", Science, 305, 1273-1276, (2004).

[3] M. Zhang, K. R. Atkinson and R. H. Baughman, "Multifunctional carbon nanotube yarns by downsizing an ancient technology", Science, 306 , 13581361 ,(2004).

[4] J. Kong, N.R. Franklin, C. Zhou, M.G. Chapline, S. Peng, K. Cho, H. Dai, "Nanotube Molecular Wires as Chemical Sensors", Science, 287,622-625 , (2000).

[5] S. I. Cha, K. T.Kim, S. N. Arshad, С. B. Mo and S. H. Hong , "Extraordinary Strengthening Effect of Carbon Nanotubes in Metal-Matrix Nanocomposites Processed by Molecular-Level Mixing", Adv. Mater., 17,11, 1377-1381, (2005).

[6] R.Krupke, F.Hennrich, H.Lohneysen, M.M.Kappes, "Separation of metallic from semiconducting single-walled carbon nanotubes", Science, 301, 344-347, (2003).

[7] A. R. Harutyunyan, G. Chen, Т. M. Paronyan, E. M. Pigos, O. A. Kuznetsov, K. Hewaparakrama, S. Min Kim, D. Zakharov, E. A. Stach, G. U. Sumanasekera, "Preferential growth of single-walled carbon nanotubes with metallic conductivity", Science, 326, 5949, 116-120, (2009).

[8] M.B. Харлапова, Дж. Ниу , "Новый способ напрвленной модификации электронной структуры одностенпых углеродных нанотрубок путем заполнения каналов металлической медью из жидкой фазы", Письма в ЖЭТФ, 95, 6, 343-348, (2012).

[9] JI.B. Радушкевич, В.М. Лукъянович, "О структуре углерода, образующегося при термическом разложении окиси углерода на железном контакте", ЖФХ, 26, 1, 88-95, (1952).

[10] S. Iijima, "Helical microtubules of graphitic carbon", Nature, 354, 56 - 58 (1991).

[11] Z. Slanina, Int. J. Hist. Eth. Natur. Sci. Technol. Med. NTM, 9, 41, (2001).

[12] J. Mattauch, H. Ewald, O. Hahn, and F. Strassmann, Z. Phys., 20, 598, (1943).

[13] R. Saito, M. Fujita, G. Dresselhaus and M.S. Dresselhaus, "Trigonal warping effect of carbon nanotubes", Phys. Rev. B: Condens. Matter, 61, 2981-2990, (2000).

[14] H. Kataura, Y. Kumazawa , Y. Maniwa , I. Umezu , "Optical Properties of Single-Wall Carbon Nanotubes", Syntetic Metals, 103,2555-2558,(1999).

[15] M. Bystrzejewski, M.H. Rummeli, H. Lange, A. Huczko, P. Baranowski, T. Gemming and T. Pichler , "Single-walled carbon nanotubes synthesis: a direct comparison of laser ablation and carbon arc routes", J. Nanosci. Nanotechnol., 8(11), 6178-6186 (2008).

[16] A. Huczko, H. Lange, M. Bystrzejewski, P. Baranowski, Y. Ando, X. Zhao and S. Inoue, "Formation of SWCNTs in arc plasma: effect of graphitization on Fe- dopedanode andoptical emission studies", J. Nanosci. Nanotechnol., 6(5), 1319-1324, (2006).

[17] X. Sun, W. Bao, Y. Lu, J. Deng and X. Wang, "Synthesis of high quality single- walled carbon nanotubes by arc discharge method in large scale", Mater. Lett., 61,18, 3956-3958, (2007).

[18] C. Journet, W.K. Maser, P. Bernier, M. Lamy de la Chapelle, A. Loiseau, S. Lefrant, P. Deniard, R. Lee and J.E. Fischer, "Large-scale production of singlewalled carbon nanotubes by the electric- arc technique", Nature, 388, 756-758, (1997).

]19] M.S. Dresselhaus , G. Dresselhaus , P.C. Eklund , "Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes", New York.: Academic Press., 912, 312-314, (1996). [20] M. J. Bronikowski , P. A.Willis , D.T. Colbert, K. A. Smith , R. E. Smalley, "Gas-phase production of carbon single-walled nanotubes from carbon monoxide via the HiPco process: A parametric study", J. Vac. Sci. Technol. A , 19, 1800 - 1805, (2001).

[21] H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C. O'Brien, R.F. Curl and R.E. Smalley, "C 60 : buckminsterfullerene". Nature, 318, 162 - 163, (1985).

[22] S. Arepalli, "Laser ablation process for single-walled carbon nanotube production", J. Nanosci. Nanotechnol., 4, 317-325, (2004).

[23] O. Jost, A. Gorbunov, X. Liu, W. Pompe and J. Fink, "Single-walled carbon nanotube diameter", J. Nanosci. Nanotechnol., 4, 433-440, (2004).

[24] M.H. Rummeli, C. Kramberger, M. Loeffler, O. Jost, M. Bystrzejewski,

A. Grueneis, T. Gemming, W. Pompe, В. Buechner and T. Pichler, "Catalyst volume to surface area constraints for nucleating carbon nanotubes", J. Phys. Chem. В, 111, 8234-8241, (2007).

[25] A. Thess, R. Lee, P. Nikolaev, H. Dai, P. Petit, J. Robert, C. Xu, Y.H. Lee, S.G. Kim, A.G. Rinzler, D.T. Colbert, G.E. Scuseria, D. Tomanek, J.E. Fischer, and R.E. Smalley, "Crystalline ropes of Metallic Carbon Nanotubes", Science,273, 5274, 483-487,(1996).

[26] J. H. Hafner, M. J. Bronikowski, B.R. Azamian, P. Nikolaev, A.G. Rinzler, D.T. Colbert, K.A. Smith and R.E. Smalley, "Catalytic growth of single-wall carbon nanotubes from metal particles", Chem. Phys. Lett., 296, 195-202, (1998).

[27] P. Nikolaev, M. J. Bronikowski, R. K. Bradley, F.Rohmund, D. T. Colbert, K.A. Smith, R.E. Smalley, "Gas-phase catalytic growth of single-walled carbon nanotubes from carbon monoxide", Chem. Phys. Letters, 313 , 91-97, (1999).

[28] M. J. Bronikowski , P. A. Willis , D.T. Colbert, K. A. Smith , R. E. Smalley , "Gas-phase production of carbon single-walled nanotubes from carbon monoxide via the HiPco process: A parametric study", J. Vac. Sci. Technol. A, 19 , 1800-1805, (2001).

[29] В.Д. Бланк, B.A. Ивденко, A.C. Лобач, Б.Н. Маврин, H.P. Серебряная, "Фурье- спектры комбинационного рассеяния однослойных углеродных нанотрубок HiPCO- SWNT при высоком давлении", Оптика и спектроскопия, 100,282-289, (2006).

[30J Z. Kang, E. Wang, L. Gao, S. Lian, M. Jiang, C. Hu and L. Xu, "One-step water-assisted synthesis of high-quality carbon nanotubes directly from graphite", J. Am. Chem. Soc., 125, 13652-13653, (2003).

[31] N. Pierard, A. Fonseca, Z. Konya, I. Willems, G. Van Tendeloo and J.B. Nagy, "Production of short carbon nanotubes with open tips by ball milling", Chem. Phys. Lett., 335,1-8 , (2001).

[32] R. Kitaura and H. Shinohara, "Endohedral metallofullerenes and nano-peapods", Jpn. J. Appl. Phys., 46, 881-891, (2007).

[33] M. Kusunoki, M. Rokkaku and T. Suzuki, "Epitaxial carbon nanotube film self-organized by sublimation decomposition of silicon carbide", Appl. Phys. Lett., 71,18,2620-2622,(1997).

[34] M. Kusunoki, T. Suzuki, K. Kaneko and M. Ito, "Formation of self-aligned carbon nanotube by surface decomposition of silicon carbide", Phil. Mag. Lett., 79, 153-161,(1999).

[35] L.M. Viculis, J.J. Mack and R.B. Kaner, "A chemical route to carbon nanoscrolls", Science, 299, 1361-1361, (2009).

[36] W. R. Davis, R. J. Slawson, and G. R. Rigby, "An Unusual Form of Carbon", Nature, 171,756-756,(1953).

[37] L. J. E. Hofer, E. Sterling, and J. T. McCartney, "Structure of Carbon Deposited from Carbon Monoxide on Iron, Cobalt and Nickel", J. Phys. Chem., 59, 1153-1155,(1955).

[38] P. L. Walker, J. F. Rakszawski, and G. R. Imperial, "Carbon Formation from Carbon Monoxide-Hydrogen Mixtures over Iron Catalysts.I. Properties of Carbon Formed", J. Phys. Chem., 63, 133-140, (1959).

[39] R. T. K. Baker, M. A. Barber, P. S. Harris, F. S. Feates, and R. J. Waite, "Nucleation and growth of carbon deposits from the nickel catalyzed decomposition of acetylene", J. Catalysis, 26, 51-62, (1972).

[40] R. T. K. Baker, P. S. Harris, R. B. Thomas, and R. J. Waite, "Formation of filamentous carbon from iron, cobalt and chromium catalyzed decomposition of acetylene", J. Catalysis, 30, 86-95, (1973).

[41] R.T. K. Baker and R. J. Waite, "Formation of carbonaceous deposits from the platinum-iron catalyzed decomposition of acetylene", J. Catalysis, 37, 101-105, (1975).

[42] T. Koyama, M. Endo, and Y. Onuma, "Carbon Fibers Obtained by Thermal Decomposition of Vaporized Hydrocarbon", Jpn. J. Appl. Phys., 11, 445, (1972).

[43] A. Oberlin, M. Endo, and T. Koyama, "Filamentous growth of carbon through benzene decomposition", J. Cryst. Growth, 32, 335-349, (1976).

[44] S. B. Sinnott, R. Andrews, D. Qian, A. M. Rao, Z. Mao, E. C. Dickey, and F. Derbyshire, "Model of carbon nanotube growth through chemical vapor deposition",Chem. Phys. Lett., 315,25-30, (1999).

[45] S. Maruyama, R. Kojima, Y. Miyauchi, S. Chiashi, and M. Kohno, "Low-temperature synthesis of high-purity single-walled carbon nanotubes from alcohol",Chem. Phys. Lett., 360, 229-234, (2002).

[46] S. Okubo, T. Sekine, S. Suzuki, Y. Achiba, K. Tsukagoshi, Y. Aoyagi, and H. Kataura, "Purification of Single-Wall Carbon Nanotubes Synthesized from Alcohol by Catalytic Chemical Vapor Deposition", Jpn. J. Appl. Phys., 43, L396-L398, (2004).

[47] A. Gruneis, M. H. Rummeli, C. Kramberger, A. Barreiro, T. Pichler, R. Pfeiffer, H. Kuzmany, T. Gemming, and B. Buchner, "High quality double wall carbon nanotubes with a defined diameter distribution by chemical vapor deposition from alcohol", Carbon, 44, 3177-3182, (2006).

[48] A. G. Nasibulin, A. Moisala, H. Jiang, and E. I. Kauppinen, "Carbon nanotube synthesis from alcohols by a novel aerosol method", J. Nanopart. Res., 8, 465-475, (2006).

[49] Y. Murakami, Y. Miyauchi, S. Chiashi, and S. Maruyama, "Direct synthesis of high-quality single-walled carbon nanotubes on silicon and quartz substrates",Chem. Phys. Lett., 377,49-54, (2003).

[50] H. Kataura, Y. Maniwa, T. Kodama, K. Kikuchi, K. Hirahara, K. Suenaga, S. Iijima, S. Suzuki, Y. Achiba, W. Kratschmer, "High-yield fullerene encapsulation in single-wall carbon nanotubes", Synth. Met., 121 , 1195-1196, (2001).

[51] J. Warnatz, U. Maas, R. W. Dibble, "Combustion: Physical and Chemical Fundamentals, Modeling and Simulation, Experiments, Pollutant Formation", Springer-Verlag, Berlin, ed 3, 257-260, (2001).

[52] Y. Murakami, S. Chiashi, Y. Miyauchi, M. Hu, M. Ogura, T. Okubo, and S. Maruyama, "Growth of vertically aligned single-walled carbon nanotube films on quartz substrates and their optical anisotropy", Chem. Phys. Lett., 385, 298-303, (2004).

[53] S. Maruyama, E. Einarsson, Y. Murakami, and T. Edamura, "Growth Process of Vertically Aligned Single-Walled Carbon Nanotubes", Chem. Phys. Lett., 403, 320-323, (2005).

[54] M. Endo, "Grow Carbon Fibers in the Vapor Phase", Chem. Tech., 18 , 568576, (1988).

[55] A. Moisala, A. G. Nasibulin, D. P. Brown, H. Jiang, L. Khriachtchev, and E. I. Kauppinen, "Single-walled carbon nanotube synthesis using ferrocene and iron pentacarbonyl in a laminar flow reactor," Chemical Engineering Science, 61, 13, 4393-4402, (2006).

[56] A.G. Nasibulin, A. Moisala , D. P. Brown ,H. Jiang , E. I. Kauppinen, "A novel aerosol method for single walled carbon nanotube synthesis", Chem. Phys. Lett., 402 , 227-232, (2005).

[57] A.G. Nasibulin, A. Moisala, H. Jiang , E. I. Kauppinen, "Carbon Nanotube Synthesis from Alcohols by a Novel Aerosol Method", J. Nanopart. Res., 8, 3-4, 465^175, (2006).

[58] A.G. Nasibulin, D. P. Brown, P. Queipo, D. Gonzalez, H. Jiang, E. I. Kauppinen, "An essential role of C02 and H20 during single-walled CNT synthesis from carbon monoxide", Chem. Phys. Lett., 417, 179-184, (2006).

[59] Y. Tian, M. Zavodchikova, S. Kivisto, A. G. Nasibulin, Z. Zhu, H. Jiang, O. G. Okhotnikov and E. I. Kauppinen, "Tailoring the Diameters of Single-walled Carbon Nanotubes for Optical Applications", Nano Research, 4, 807-815, (2011).

[60] M. He, B. Liu, A. I. Chernov, E. D. Obraztsova, I. Kauppi, H. Jiang, I. Anoshkin, F. Cavalca, T. W. Hansen, J. B. Wagner, A.G. Nasibulin, E. I.

Kauppinen, J. Linnekoski, M. Niemela and J. Lehtonen, "Growth Mechanism of Single-Walled Carbon Nanotubes on Iron-Copper Catalyst and Chirality Studies by Electron Diffraction", Chem. Mater., 4, 1796-1801, (2012).

[61] R.T. K. Baker and R. J. Waite, "Formation of carbonaceous deposits from the platinum-iron catalyzed decomposition of acetylene", J. Catalysis, 37, 101-105, (1975).

[62] M. Zhang, K. R. Atkinson and R. H. Baughman, "Multifunctional carbon nanotube yarns by downsizing an ancient technology", Science, 306 ,5700,1358-1361,(2004).

[63] B. B. Parekh, G. Fanchini, G. Eda and M. Chhowalla, "Improved conductivity of transparent single-wall carbon nanotube thin films via stable postdeposition functionalization", Appl.Phys. Lett., 90, 121913,1-3, (2007).

[64] I-W. P. Chen, R. Liang, H. Zhao, B. Wang, C. Zhang, "Highly conductive carbon nanotube buckypapers with improved doping stability via conjugational cross-linking", Nanotechnology, 22 , 485708-485708, (2011).

[65] L. Grigorian, K.A. Williams, S. Fang, G.U. Sumanasekera, A.L. Loper, E.C. Dickey, S.J. Pennycook and P.C. Eklund, "Reversible Intercalation of Charged Iodine Chains into Carbon Nanotube Ropes", Physical Review Letters, 80 , 5560-5563,(1998).

[66] X. Fan, E.C. Dickey, P.C. Eklund, K.A. Williams, L. Grigorian, R. Buczko, S.T. Pantelides and S.J. Pennycook, "Atomic Arrangement of Iodine Atoms inside Single-Walled Carbon Nanotubes", Physical Review Letters, 84 , 4621-4624, (2000).

[67] G. Brown, S.R. Bailey, J. Sloan, C.G. Xu, S. Friedrichs, E. Flahaut, K.S. Coleman, J.L. Hutchison, R.E. Dunin-Borkowski, M.L.H.Green, "Electron beam induced in situ clusterisation of ID ZrC14 chains within single-walled carbon nanotubes", Chemical Communications, 9, 845-846, (2001).

[68] E.L. Sceats, J.C. Green, S. Reich, "Theoretical study of the molecular and electronic structure of one-dimensional crystals of potassium iodide and

composites formed upon intercalation in single-walled carbon nanotubes", Physical Review 5,73, 12, 125441 ,1-11(2006).

[69] J. Sloan, A.I. Kirkland, J.L. Hutchison, M.L.H.Green, "Integral atomic layer architectures of ID crystals inserted into single walled carbon nanotubes", Chemical Communications, 13, 1319-1332, (2002).

[70] P. Chaturvedi, P. Verma, A. Singh, P.K. Chaudhary, P.K. Basu, "Carbon nanotube - Purification and sorting protocols", Defence Science Journal, 58, 5, 591-599, (2008).

[71] M.M. Rahman, M. Kisaku, T. Kishi, T.A. Roman, W.A. Dino, H. Nakanishi, H. Kasai, "Electric and magnetic properties of Co-filled carbon nanotube", Journal of the Physical Society of Japan, 74, 2, 742-745, (2005).

[72] M. Weissmann, G. Garcia, M. Kiwi, R. Ramirez, C.C. Fu, "Theoretical study of iron-filled carbon nanotubes", Physical Review B, 73, 12, 1098-0121, (2006).

[73] M.R. Pederson, J.Q. Broughton, "Nanocapillarity in Fullerene Tubules", Physical Review Letters, 69, 18,2689-2692, (1992).

[74] M.L. Cohen, "Superconductivity in fullerene systems", Nanonetwork Materials:Fullerenes, Nanotubes and Related Systems, 590, 297-304, (2001).

[75] P. Corio, A.P. Santos, P.S. Santos, M.L.A. Temperini, V.W. Brar, M.A. Pimenta, M.S. Dresselhaus, "Characterization of single wall carbon nanotubes filled with silver and with chromium compounds", Chemical Physics Letters, 383, 5-6,475-480, (2004).

[76] A.A. Eliseev, M.V. Kharlamova, M.V. Chernysheva, A.V. Lukashin, Y.D. Tretyakov, A.S. Kumskov, N.A. Kiselev, "Preparation and properties of singlewalled nanotubes filled with inorganic compounds", Russian Chemical Reviews, 78, 9, 833-854, (2009).

[77] S.B. Fagan, A.G.S. Filho, J.M. Filho, P. Corio, M.S. Dresselhaus, "Electronic properties of Ag- and Cr03-filled single-wall carbon nanotubes", Chemical Physics Letters, 406, 1-3, 54-59, (2005).

178] A. Govindaraj, B.C. Satishkumar, M. Nath, C.N.R. Rao, "Metal nanowires and intercalated metal layers in single-walled carbon nanotube bundles", Chemistry of Materials, 12, 1,202-205,(2000).

[79] H. Kataura, Y. Maniwa, M. Abe, A. Fujiwara, T. Kodama, K. Kikuchi, H. Imahori, Y. Misaki, S. Suzuki, Y. Achiba, "Optical properties of fullerene and nonfullerene peapods", Applied Physics A-Materials Science & Processing, 74, 3, 349-354, (2002).

[80] M. Monthioux, "Filling single-wall carbon nanotubes", Carbon, 40, 10, 1809-1823,(2002).

[81] M. Monthioux, E. Flahaut, J.P. Cleuziou, "Hybrid carbon nanotubes: Strategy,progress, and perspectives", Journal of Materials Research, 21, 11, 27742793, (2006).

[82] E.L. Sceats, J.C. Green, S. Reich, "Theoretical study of the molecular and electronic structure of one-dimensional crystals of potassium iodide and composites formed upon intercalation in single-walled carbon nanotubes", Physical Review В, 73, 12, 125441,1-11, (2006).

[83] J. Sloan, R.E. Dunin-Borkowski, J.L. Hutchison, K.S. Coleman, V. Clifford Williams, J.B. Claridge, A.P.E. York, C. Xu, S.R. Bailey, G. Brown, S. Friedrichs, M.L.H. Green, "The size distribution, imaging and obstructing properties of C60 and higher fullerenes formed within arc-grown single walled carbon nanotubes", Chemical Physics Letters, 316, 3-4, 191-198, (2000).

[84] P.M. Ajayan, T.W. Ebbesen, "Nanometre-size tubes of carbon. Reports on Progress in Physics", 60, 10, 1025-1062, (1997).

[85] F. Beguin, E. Flahaut, A. Linares-Solano, J. Pinson, "Surface properties, porosity, chemical and electrochemical applications", Lect.Notes Phys., вві, 495549, (2006).

[86] P.M. Ajayan, S. lijima, "Capillarity-induced filling of carbon nanotubes. Nature", 361, 6410, 333-334, (1993).

[87] M. Monthioux, B.W. Smith, B. Burteaux, A. Claye, J.E. Fischer, D.E. Luzzi, "Sensitivity of single-wall carbon nanotubes to chemical processing: an electron microscopy investigation", Carbon, 39, 8, 1251-1272, (2001).

[88] S. Seraphin, D. Zhou, J. Jiao, J.C. Withers, R. Loutfy, "Yttrium carbide in nanotubes", Nature, 362, 6420, 503-503, (1993).

[89] Z.X. Zhang, Z.Y. Pan, Q. Wei, Z.J. Li, L.K. Zang, Y.X. Wang, "Mechanics of nanotubes filled witn C60, C36 and C20", International Journal of Modern Physics B, 17,4667-4674,(2003).

[90] C. Pan, M.S. Chandrasekharaiah, D. Agan, R.H. Hauge, J.L. Margrave, "Determination of sublimation pressures of a fullerene (C60/C70) solid solution", The Journal of Physical Chemistiy, 96, 16, 6752-6755, (2002).

[91] B.W. Smith, D.E. Luzzi, "Formation mechanism of fullerene peapods and coaxial tubes: a path to large scale synthesis", Chemical Physics Letters, 321, 1-2, 169-174, (2000).

[92] G.H. Jeong, A.A. Farajian, T. Hirata, R. Hatakeyama, K. Tohji, T.M. Briere, H. Mizuseki, Y. Kawazoe, "Encapsulation of cesium inside single-walled carbon nanotubes by plasma-ion irradiation method", Thin Solid Films, 435, 1-2, 307-311,(2003).

[93] A.A. Eliseev, L.V. Yashina, N.I. Verbitskii, M.V. Kharlamova, M.V. Chernysheva, A.V. Lukashin, N.A. Kiselev, A.S. Kumskov, B. Freitag, M.M. Brzhezinskaya, A.S. Vinogradov, Y.V. Zubavichus, E. Kleimenov, M. Nachtegaal, "Structure and electronic properties of CuX(X=Cl, Br, I)-intercalated single-wall carbon nanotubes: «1D crystal» - SWNT bonding and interactions", Carbon, 00086223,127-157, (2011).

[94] C. Kramberger, H. Rauf, M. Knupfer, H. Shiozawa, D. Batchelor, H. Kataura, T. Pichler, "Electronic and optical properties of alkali metal doped carbon nanotubes", Physica Status Solidi B-Basic Solid State Physics, 246, 11-12, 26932698, (2009).

[95] X. Liu, T. Pichler, M. Knupfer , J. Fink , "Electronic and optical properties of alkalimetal-intercalated single-wall carbon nanotubes", Phys. Rev. B, 67, 12, 125403, 1-8 (2003).

[96] S. Suzuki, C. Bower, Y. Watanabe, O. Zhou , "Work functions and valence band states of pristine and Cs-intercalated single-walled carbon nanotube bundles", Applied Physics Letters, 16, 26,4007-4009, (2000).

[97] L.V. Yashina, A.A. Eliseev, M.V. Kharlamova, A.A.Volykhov, A.V. Egorov, S.V.Savilov, A.V. Lukashin, R. Puttner, A.I. Belogorokhov, "Growth and Characterization of One-Dimensional SnTe Crystals within the Single-Walled Carbon Nanotube Channels", The Journal of Physical ChemisUy C, 115, 9, 35783586, (2011).

[98] P. Deplano, F. Devillanova, J. Ferraro, M. L. Mercuri, V. Lippolis and E. Trogu, "FT-Raman Study on Charge-Transfer Polyiodide Complexes and Comparison with Resonance Raman Results", Appl. Spectrosc., 48, 10,1236-1241, (1994).

[99] R. C. Teitelbaum, S. L. Ruby, and T. J. Marks, "Charge transfer and partial oxidation in the conductive hydrocarbon-iodine complex "2perylene.cntdot.3I2"", J. Am. Chem.Soc., 101, 7568-7573, (1979).

[100] P. Deplano, F. A. Devillanova, J. R. Ferraro, F. Isaia, V. Lippolis and M. L. Mercuri, "On the Use of Raman Spectroscopy in the Characterization of Iodine in Charge-Transfer Complexes", Appl. Spectrosc., 46, 1625-1629, (1992).

[101] P. Deplano, J. Ferraro, M. L. Mercuri, and E. Trogu, "Structural and Raman spectroscopic studies as complementary tools in elucidating the nature of the bonding in polyiodides and in donor-I2 adducts", Coord. Chem. Rev., 188, 71-95, (1999).

[102] P. Svensson and L. Kloo, Synthesis, "Structure and Bonding in Polyiodide and Metal Iodide-Iodine Systems", Chem. Rev., 103, 1649-1684, (2003).

[103] S. Hsu, A. Signorelli, G. Pez and R. Baughman, "Highly conducting iodine derivatives of polyacetylene: Raman, XPS and x-ray diffraction studies", J. Chem. Phys., 69, 106, 1-6,(1978).

[104] L. Alvarez, J.-L. Bantignies, R. Le Pare, R. Aznar, J.-L. Sauvajol, A. Merlen, D. Machon and A. San Miguel, "High-pressure behavior of polyiodides confined into single-walled carbon nanotubes:A Raman study", Phys. Rev. B, 82, 205403,1-7,(2010).

[105] L. Guan, K. Suenaga, Z. Shi, Z. Gu, and S. Iijima, "Polymorphic Structures of Iodine and Their Phase Transition in Confined Nanospace", Nano Letters , 7, 6, 1532-1535, (2007).

[106] L. Grigorian, K. A. Williams, S. Fang, G. U. Sumanasekera, A. L. Loper, E. C. Dickey, S. J. Pennycook and P. C. Eklund, "Reversible intercalation of charged iodine chains into carbon nanotube ropes", Phys.Rev.Lett., 80(25), 5560-5563, (1998).

[107] Y. Zhao, J. Wei, R. Vajtai, P. M. Ajayan and E. V. Barrera, "Iodine doped carbon nanotube cables exceeding specific electrical conductivity of metals", Scientific Reports 1, Article number:83, (2011).

[108] Рассеяние в твердых телах. Под ред. М. Кардона, Мир, 392,(1979).

[109] M.S. Dresselhaus, G.Dresselhaus, P. Avouris, "Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Applications", Springer, 80 ,(2001).

[110] В. С. Горелик, M. M. Сущинский, "Комбинационное рассеяние света в кристаллах" УФН, 98, 237-294, (1969).

[111] Г.Н. Жижин, Б.Н. Маврин, В.Ф.Шабанов, "Оптические колебательные спектрыкристаллов", М. Наука, 240, (1985).

[112] M.S.Dresselhaus, G.Dresselhaus, P.C.Eklund, "Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes", New York.: Academic Press, 912,312-314,(1996).

[113] K. Kempa, "Gapless plasmons in carbon nanotubes and their interactions with phonons", Phys. Rev. B, 66, 195406, 1-5, (2002).

[114] M.S. Dresselhaus and P.C. Eklund, "Phonons in carbon nanotubes", Advances in Physics, 49 , 6, 705-814, (2000).

[115] A. Jorio, A. G. Souza Filho, G. Dresselhaus, M. S. Dresselhaus, A. K. Swan,

»

M. S. Unlu, B. B. Goldberg,M. A. Pimenta, J. H. Hafner, C. M. Lieber and R. Saito, "G-band resonant Raman study of 62 isolated single-wall carbon nanotubes", PRB, 65, 155412,1-9, (2002).

[116] W. Guo, D. Wang, J. Hu, Z. K. Tang and S. Du, "Raman spectroscopy of iodine molecules trapped in zeolite crystals", Appl. Phys. Lett., 98, 043105,1-3, (2011).

[117] G. M. do Nascimento, T. Hou, Y. A. Kim, H. Muramatsu, T. Hayashi, M. Endo, N. Akuzawa, M. S. Dresselhaus, "Comparison of the Resonance Raman Behavior of Double Walled Carbon Nanotubes Doped with Bromine or Iodine Vapors", J. Phys. Chem. C, 113, 3934-3938, (2009).

[118] P.M.A. Sherwood, "X-ray photoelectron spectroscopic studies of some iodine compounds" , Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 2: Molecular and Chemical Physics, 72, 1805-1820, (1976).

[119] M. Grade, W. Rosinger, P.A. Dowben, "Core and Valence Electron Binding Energies of Fel2 and Stabilities of Gas Phase Species" , Berichte der Bunsengesellschaft fiir physikalische Chemie, 88, 1, 65-71,(1984).

[120] K. Fukutani, N. Wu, P.A.Dowben /'Isomeric effects with di-iodobenzene (C6H4I2) on adsorption on graphite" , Surface Science, 603, 19, 2964-2971, (2009).

[121] H.Cabibil, H. Ihm, J.M. White , "The thermal chemistry of iodobenzene on Pt(l 11)" , Surface Science, 447, 1-3, 91-104,(2000).

[122] K.S.Coleman, A.K.Chakraborty, S.R. Bailey, J. Sloan, M. Alexander, "Iodination of Single-Walled Carbon Nanotubes" , Chemistry of Materials, 19, 5, 1076-1081,(2007).

[123] X.L. Zhou, J.M.White, "Thermal decomposition of C2H5I on Ag(lll)" , Catalysis Letters, 2, 6, 375-384, (1989).

[124] X.L.Zhou, F.Solymosi, P.M. Blass, K.C. Cannon, J.M. White, "Interactions of methyl halides (CI, Br and I) with Ag(lll)" , Surface Science, 219, 1-2, 294-316,(1989).

/