Резонансная рамановская спектроскопия наноуглеродных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат наук Богданов, Кирилл Вадимович

• Богданов, Кирилл Вадимович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Богданов, Кирилл Вадимович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Общие сведения о различных видах нанонуглеродных ^ материалов

1.2 Рамановская спектроскопия наноуглеродных материалов

1.2.1 Физические основы рамановской спектроскопии

1.2.2 Особенности рамановской спектроскопии наноуглеродных материалов

ГЛАВА 2. ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫХ СФЕРИЧЕСКИХ МИКРОРЕЗОНАТОРОВ МЕТОДАМИ ОПТИЧЕСКОЙ 45 И РАМАНОВСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ

3.1 Введение

3.2 Микрорезонаторы на основе алмазных микрочастиц и микрочастиц двуокиси кремния, покрытые люминесцирующим 49 слоем я-8кС:Н.

3.3 Влияние структуры микрочастиц алмаза на интенсивность люминесценции внедрённых центров окраски кремний-вакансия

(Я-У).

3.4 Использование рамановской спектроскопии для выбора метода

58

роста сферических микрочастиц алмаза на поверхности опала

3.5 Выводы по главе 3 62 ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ИНДУЦИРОВАННЫХ ТЕРМООБРАБОТКОЙ ИЗМЕНЕНИЙ СТРУКТУРЫ МНОГОСЛОЙНЫХ

64

НАНОГРАФИТОВ МЕТОДОМ МИКРО-РАМАНОВСКОИ СПЕКТРОСКОПИИ

4.1 Введение. Многослойные квази-сферические углеродные

наночастицы - луковичные нанографиты

4.2. Анализ структуры нанографитов луковичного типа, отожженных при разных температурах, с использованием просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения

4.3. Исследования структуры нанографитов луковичного типа, отожженных при разных температурах, методом рамановской спектроскопии

4.3.1 Изучение особенностей структуры углеродных луковичных нанографитов методом рамановской спектроскопии

4.3.2 Исследование изменения структуры нанографитов луковичного типа в зависимости от температуры последующего отжига.

4.4 Выводы по главе 4 ГЛАВА 5 СИНТЕЗ И ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ГИБРИДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННОГО УГЛЕРОДА

5.1 Введение

5.2 Рамановские и люминесцентные спектры материалов для создания гибридных структур - наноуглерод/квантовые точки

5.3 Контроль синтеза гибридных структур на основе многостенных углеродных нанотрубок и люминесцирующих квантовых точек

5.4 Контроль синтеза гибридных структур на основе многослойного графена и люминесцирующих квантовых точек Сс18е/гп8

5.5 Выводы по главе 5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Резонансная рамановская спектроскопия наноуглеродных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Исследования наноуглеродных материалов, результаты которых проведены в данной диссертационной работе, относятся к актуальной области нанотехнологий и соответствуют приоритетному направлению развития науки, технологий и техники в Российской Федерации «Индустрия наносистем». В настоящее время наноуглеродные материалы разного типа, благодаря уникальной комбинации необычных электрических, механических, термических, оптических и других свойств, привлекают пристальное внимание исследователей и разработчиков новых устройств в различных областях науки и техники. В частности, они рассматриваются в качестве исходных «строительных блоков» для создания новых наноструктурированных материалов для функциональных элементов устройств электроники и нанофотоники [1,2].

Получение оптимальных функциональных характеристик наноуглеродных материалов напрямую связано с их внутренней структурой, которая может значительно меняться в зависимости от условий создания и дополнительной обработки. Поэтому информация об их структуре и влиянии на неё различных методов обработки крайне важна для целенаправленного создания наноуглеродных материалов с заданными физическими свойствами. Информация о влиянии структуры наноуглеродных материалов на их оптические характеристиками является ключевой при определения условий получения образцов с улучшенными функциональными параметрами для создания элементов электроники и нанофотоники. Поэтому такие исследования являются актуальной проблемой индустрии наносистем.

Исследования, выполненные в настоящей работе и направленные на выяснение структурных и оптических параметров диэлектрических микрорезонаторов с люминесцирующей нанооболочкой аморфного углерода, нано- и микрочастиц алмаза, люминесцирующих за счет введения центров окраски типа кремний-вакансия (БьУ), многослойных луковичных нанографитов и гибридных наноструктур, состоящих из углеродных и полупроводниковых

паночастиц, являются весьма актуальными как для развития физики углеродных и гибридных наносистем, так и для различных приложений в оптоэлектронике и нанофотонике, включая создание однофотонных источников излучения, светодиодов, фототранзисторов и фотосенсоров.

В настоящее время, одним из основных методов получения данных о структуре наноуглеродных материалов, наряду с электронной микроскопией, является рамановская спектроскопия - техника быстрого и неразрушающего контроля электронных и фононных параметров наноструктур, а, следовательно, их химического состава и структуры, включая наличие структурных дефектов разного типа. Поэтому техника рамановской спектроскопии, используемая в данной работе с привлечением электронной микроскопии и традиционных методов микролюминесцентного анализа, является наиболее подходящим методом изучения структуры различных наноуглеродных материалов.

Цели и задачи диссертационной работы

Целью данной работы являлось исследование структуры наноуглеродных материалов, таких как люминесцирующие алмазные нано- и микрочастицы и микрорезонаторы, многослойные луковичные нанографиты, а также декорированные полупроводниковыми квантовыми точками графены и углеродные нанотрубки методом рамановской спектроскопии.

Для достижения этой цели в ходе выполнения диссертационной работы решались следующие задачи:

Исследовать структурно-люминесцентные свойства сферических микрочастиц алмаза, с внедренными люминесцирующими центрами окраски БьУ, методами рамановской и люминесцентной спектроскопии

Исследовать индуцированные термообработкой изменения структуры многослойных луковичных нанографитов методом микро-рамановской спектроскопии

Разработать метод контроля создания структур на основе графена и углеродных нанотрубок, декорированных квантовыми точками Сс18е/2п8, методами рамановской и люминесцентной спектроскопии.

Научная новизна работы:

Продемонстрирована возможность получения сферических микрорезонаторов на основе 8Ю2 с нанометровым люминесцирующим слоем аморфного гидрогенизированного карбида кремния на поверхности, позволяющих реализовать усиление сигнала в режиме мод шепчущей галереи.

Методами рамановской и люминесцентной спектроскопий впервые установлено, что возрастание интенсивности люминесценции центров окраски 81-V в кристалле алмаза ограничено возникновением структурных дефектов решетки алмаза при увеличении концентрации центров.

Показано, что термическая обработка многослойных луковичных нанографитов в диапазоне от 1500 до 2150°С приводит к упорядочению их структуры и уменьшению количества алмазоподобной (эр3) углеродной фазы в пользу графитоподобной ^р") с образованием графеноподобных листов и их упорядочению вдоль радиуса наночастицы.

Разработаны методики формирования гибридных структур на основе углеродных нанотрубок и многослойных графенов, декорированных квантовыми точкам Сс18е/2п8, и их оптической характеризации на основе микро-рамановской и люминесцентной спектроскопии.

Положения, выносимые на защиту:

- Сферические микрочастицы 8Ю2 с нанометровым люминесцирующим слоем а-81:С:Н на поверхности представляют собой микрорезонаторы с высокодобротными модами шепчущей галереи.

- Возрастание интенсивности люминесценции центров окраски 8ьУ с увеличением их концентрации в нано- и микрокристаллах алмаза ограничено

возникновением структурных дефектов решетки алмаза при внедрении атомов кремния.

- При увеличении температуры отжига луковичных нанографитов до 1600 °С происходит изменение их структуры с уменьшением содержания алмазной (sp3) углеродной фазы и увеличением графитоподобной (sp") фазы. Дальнейшее повышение температуры до 2150 °С приводит к возникновению графеноподобных листов оболочки и их упорядочению вдоль радиуса наночастицы графита.

- Методики формирования и оптической характеризации гибридных структур на основе углеродных нанотрубок и многослойных графенов, декорированных квантовыми точками CdSe/ZnS.

Апробация работы и публикации

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: VII Международная конференция молодых ученых и специалистов «0птика-2011»; Санкт-Петербург, 1-ый Всероссийский конгресс молодых ученых, 2012 г., СПб НИУ ИТМО, г. Санкт-Петербург; 15lh International Conference "Laser Optics-2012", 2012, St. Petersburg, Russia; 20th International Conference on Advanced Laser Technologies (ALT'12) 2-6 September 2012, Thun, Switzerland; VIII международная конференция: Аморфные и микрокристаллические полупроводники, 02.07 - 05.07, 2012г. СПб, Россия; 11th International Conference Advanced Carbon NanoStructures ACNS'2013, Россия, Санкт-Петербург, 01-05 июль 2013; 11 Российская конференция по физике полупроводников, Россия, Санкт-Петербург, 16-20 сентября 2013; International Conference on Diamond and Carbon Materials 01-05 сентября 2013, Рива-дель-Гарда, Италия; SPIE Photonics Europe 2014, Brussels, Belgium 14-17 April 2014.

Основные результаты диссертации изложены в 12 публикациях, из которых 6 опубликованы в научных журналах, индексируемых Web of Science и входящих в перечень ВАК.

Практическая значимость результатов работы

Полученная в работе информация о структурно-люминесцентных параметрах нано и микрочастиц алмаза с люминесцирующими 8ьУ центрами окраски, а также сферических микрорезонаторов с люминесцирующими наноуглеродными покрытиями открывает пути для создания стабильных узкополосных источников света, в т.ч. и однофотонных, для использования в новых информационно-коммуникационных технологиях, включая квантовые фотонные коммуникации. Установление закономерностей термоиндуцированной модификации структуры луковичных нанографитов позволяет оптимизировать технологии создания на их основе материалов, эффективно поглощающих радиочастотное и терагерцовое излучение, а разработка методов оптической характеризации гибридных структур графен(углеродная нанотрубка)/квантовая точка позволит оптимизировать методики формирования таких структур, перспективных для создания фотодиодов и фототранзисторов с улучшенными функциональными характеристиками.

Результаты диссертационной работы использованы и используются в НИУ ИТМО при выполнении проектов в рамках государственных контрактов, грантов РФФИ и Правительства Санкт-Петербурга, аналитических ведомственных программ Министерства образования и пауки РФ.

Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе кафедры Оптической физики и современного естествознания НИУ ИТМО при подготовке студентов по двум профилям 200700 «Оптика наноструктур» и «Физика наноструктур».

Личный вклад автора

Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Проведение экспериментальных исследований, обсуждение результатов и подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами, причем вклад диссертанта был определяющим. Общая постановка целей и задач

исследований в рамках диссертационной работы проведена совместно с научным руководителем работы проф. A.B. Барановым.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитированной литературы. Общий объем диссертации 114 страниц, из них 99 страниц текста, включая 36 рисунков. Список цитированной литературы включает 133 наименований на 15 страницах.

Во Введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цели и задачи работы, аргументирована научная новизна исследований, показана практическая значимость полученных результатов, представлены выносимые на защиту научные положения, определена структура диссертации.

В первой главе приведен аналитический обзор научно-технической литературы, содержащий общие сведения о различных видах наноуглеродных материалов, даётся краткое классическое и квантово-механическое изложение физических основ рамановской спектроскопии, основного метода исследования наноуглеродных структур. Представлены характерные особенности рамановской спектроскопии наноуглеродных материалов.

Во второй главе диссертации представлено краткое описание основного экспериментального аналитического оборудования, используемого в настоящей работе: микро-рамановских спектрометров "inVia" (Renishaw, UK) и "Ntegra Spectra" (NT MDT, Россия), лазерного сканирующего люминесцентного микроскопа LSM-710 (Carl Zeiss, Германия), просвечивающего и сканирующего электронных микроскопов JEM 2010FEF (JEOL, Япония) и Merlin (Carl Zeiss, Германия).

В третьей главе изложены результаты исследования структурно-люминесцентных свойств сферических микрочастиц алмаза с люминесцирующими Si-V центрами окраски и сферических Si02 микрорезонаторов с люминесцирующим слоем карбида кремния на поверхности,

методами рамановской и люминесцентной спектроскопии. Установлено, что возрастание интенсивности люминесценции центров окраски БьУ в кристалле алмаза ограничено возникновением структурных дефектов решетки алмаза при увеличении концентрации центров. Продемонстрирована возможность получения сферических микрорезонаторов на основе 8Ю2 с нанометровым люминесцирующим слоем аморфного гидрогенизированного карбида кремния на поверхности, позволяющих реализовать усиление сигнала в режиме мод шепчущей галереи.

В третьей главе приведены описание многослойных квази-сферических углеродных напочастиц - луковичных панографитов. Показаны результаты исследования индуцированных термообработкой изменений структуры многослойных панографитов методом рамановской спектроскопии с привлечением электронной микроскопии высокого разрешения. Показано, что термическая обработка многослойных луковичных панографитов в диапазоне от 1500 до 2150°С приводит к упорядочению их структуры и уменьшению количества алмазоподобной (8р3) углеродной фазы в пользу графитоподобной (зр-) с образованием графеноподобных листов и их упорядочению вдоль радиуса наночастицы.

В пятой главе сообщается о разработанных методах формирования сложных гибридных структур, сочетающих наноуглеродные материалы (многостенные углеродные нанотрубки и многослойный графен) и люмипесцирующие гидрофобные полупроводниковые нанокристаллы (квантовые точки, КТ) Сс18е/2п8, а также о оптических методах характеризации гибридных структур с использованием двумерного рамановского и люминесцентного картирования.

В заключении приведены основные результаты, полученные при выполнении диссертационной работы.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

В настоящее время наноуглеродные материалы привлекают пристальное внимание благодаря уникальной комбинации необычных электрических, механических, термических, оптических и других свойств. Они рассматриваются в качестве «строительных блоков» для приборов электроники и фотоники [1,2], например, нанотранзисторов, конверторов энергии, устройств хранения энергии, сенсоров на различные вещества [3-6], а также для создания разнообразных композитных материалов. Наноуглеродные материалы, демонстрируют широкое многообразие свойств в зависимости от типа и метода синтеза, присутствия дефектов и примесей и т.д. Так, например, в зависимости от хиральности одностенные углеродные нанотрубки могут обладать металлическими или полупроводниковыми свойствами с энергией запрещенной зоны, которая определяется диаметром трубки, в то же время многослойные углеродные нанотрубки являются, как правило, «металлом», а однослойный графен это «полуметалл» с энергией запрещенной зоны, равной пулю.

Однако, в настоящее время до сих пор нет полного понимания механизмов нуклеации и роста наноуглеродных структур, а также зависимости их оптических характеристик от структуры. Без этого понимания, трудно добиться создания наноуглеродных материалов с желаемыми свойствами. Этим частично объясняется отсутствие быстрого развития в практическом использовании наноуглеродных материалов. Научные исследования наноструктурированного углерода сосредоточены в трех основных направлениях: синтез, характеризация и приложения.

Различные приложения требуют изготовления материалов с разными свойствами, что требует специфических способов их изготовления и предварительного исследования структуры. Например, различное качество и свойства наноуглеродных материалов требуются для применений в полевых транзисторах (могут использоваться только полупроводниковые углеродные нанотрубки с определенной энергией запрещенной зоны), в качестве соединений

в интегральных схемах (должны использоваться высококачественные металлические одно- и многостенные углеродные нанотрубки), в литиевых батареях и композитных материалах. Поэтому для дальнейшего приложения наноструктурированных материалов необходимо сосредоточится на характеризации и понимании структуры для изготовления подходящих наноуглеродных материалов, ориентированных на приложения, с последующим их разделением, очисткой, модификацией, функционализацией.

1.1 Общие сведения о различных видах нанонуглеродных материалов.

В настоящее время множество наноуглеродных объектов, привлекают особое внимание исследователей и разработчиков новых устройств в области нанотехнологий. Речь в основном идет о наноструктурированных материалах, таких как графен, углеродные нанотрубки и фуллерены, однако широкое распространение получают и более традиционные алмазные материалы, а также их производные.

Углеродные нанотрубки — это состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей без поверхностно оборванных связей, представляющие собой протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров. Нанотрубка может быть открытой или закрытой, то есть заканчиваться полусферической головкой, которая может рассматриваться как половина молекулы фуллерена.

Идеальная нанотрубка представляет собой свёрнутую в цилиндр графитовую плоскость, выложенную правильными шестиугольниками, то есть поверхность, в вершинах которых расположены атомы углерода (Рисунок 1). Результат такой операции зависит от угла ориентации графитовой плоскости относительно оси нанотрубки. Угол ориентации, в свою очередь, задаёт хиральность нанотрубки, которая определяет, в частности, её электрические характеристики.

Рисунок 1 - Типы однослойных углеродных нанотрубок.

Хиральность нанотрубок обозначается набором символов (т, п), указывающих координаты шестиугольника, который в результате сворачивания плоскости должен совпадать с шестиугольником, находящимся в начале координат.

Среди различных возможных направлений сворачивания нанотрубок выделяются те, для которых совмещение шестиугольника (ш, п) с началом координат не требует искажения его структуры. Этим направлениям соответствуют в частности, углы а = 0 (annchair конфигурация) и а = 30° (zigzag конфигурация). Указанные конфигурации отвечают хиральностям (ш, 0) и (2п, п) соответственно.

Углеродные нанотрубки бывают однослойными (одностенными) и многослойными (многостенными). Структура однослойных нанотрубок, наблюдаемых экспериментально, во многих отношениях отличается от представленной выше идеализированной картины. Прежде всего, это касается

вершин нанотрубки, форма которых, как следует из наблюдений, далека от идеальной полусферы. В зависимости от симметрии нанотрубок (кресло, зигзаг и хиральность) углеродная нанотрубка может быть металлической, полуметаллический или полупроводниковой (Рисунок 2).

Рисунок 2 - Зависимость свойств, проявляемых нанотрубкой от поворота оси

сворачивания листа графена.

Многослойные нанотрубки (Рисунок 3) состоят из нескольких вложенных коаксиальных однослойных нанотрубок с расстояние между слоями 0,34-0.36 пт и отличаются от однослойных значительно более широким разнообразием форм и конфигураций.

Рисунок 3 - Схематическое изображение многостенной углеродной нанотрубки.

Разнообразие структур проявляется как в продольном, так и в поперечном направлении. Структура типа «русской матрёшки» представляет собой совокупность коаксиально вложенных друг в друга однослойных цилиндрических нанотрубок. Другая разновидность этой структуры представляет собой совокупность вложенных друг в друга коаксиальных призм. Следующая разновидность напоминает свиток (scroll). Для всех этих структур характерно значение расстояния между соседними графитовыми слоями, близкое к величине 0.34 им, присущее расстоянию между соседними плоскостями кристаллического графита. Реализация той или иной структуры многослойных нанотрубок в конкретной экспериментальной ситуации зависит от условий синтеза. Анализ имеющихся экспериментальных данных указывает, что наиболее типичной структурой многослойных нанотрубок является структура типа «русской матрёшки», в которой трубки меньшего размера последовательно вложены в трубки большего размера.

Углеродные нанотрубки обладают тепловыми, механическими и электрическими свойствами, которые связаны с их уникальной структурой, и эффектом размерного квантования. В последние годы, ряд теоретических и экспериментальных работ было посвящено изучения свойств углеродных нанотрубок. Одина из основных характеристик, отвечающих за уникальные свойства углеродных нанотрубок, это структура, почти не имеющая дефектов тела. Наличие дефектов в углеродных нанотрубках в значительной степени зависит от метода, применяемого для их синтеза. Углеродные нанотрубки достигают значений в непосредственной близости от теоретических предсказаний, преимущественно за счет почти полного отсутствия структурных дефектов. [7] Однако экспериментальные исследования по измерениям свойств углеродных нанотрубок могут быть ограничены низким качеством доступных образцов. Например, плохое качество структуры углеродных нанотрубок может сильно усиливать рассеяние фононов и значительно сокращать тепловые проводимости За прошедшее с момента открытия время было разработано несколько основных методов производства углеродных нанотрубок, в том числе:

производство с помощью дугового разряда, химическое осаждение паров углеводородов и лазерная абляция.

В настоящее время наиболее распространённой технологией изготовления углеродных нанотрубок является метод термического распыления графитовых электродов в плазме дугового разряда [8, 9].

Фуллерены — молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм углерода. Фуллерены представляют собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные из чётного числа трехкоординированных атомов углерода. Своим названием эти соединения обязаны инженеру и дизайнеру Ричарду Бакминстеру Фуллеру, чьи геодезические конструкции построены по этому принципу. Первоначально данный класс соединений был ограничен лишь структурами, включающими только пяти- и шестиугольные грани. Заметим, что для существования такого замкнутого многогранника, построенного из п вершин, образующих только пяти- и шестиугольные грани, согласно теореме Эйлера для многогранников, утверждающей справедливость равенства \п\ —\ e\ + \f\ = 2 (где | п | , | е | и | /1 соответственно количество вершин, ребер и граней), необходимым условием является наличие ровно 12 пятиугольных граней и п!2 - 10 шестиугольных граней.

В молекулах фуллеренов атомы углерода расположены в вершинах правильных шести- и пятиугольников, из которых составлена поверхность сферы или эллипсоида. Самый симметричный и наиболее полно изученный представитель семейства фуллеренов — фуллерен С60, в котором углеродные атомы образуют усеченный икосаэдр, состоящий из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников и напоминающий футбольный мяч (Рисунок 4).

Рисунок 4 - Схематическое изображение молекулы фуллерен С6о-

Так как каждый атом углерода фуллерена С60 принадлежит одновременно двум шести- и одному пятиугольнику, то все атомы в С60 эквивалентны, что

13

подтверждается спектром ядерного магнитного резонанса (ЯМР) изотопа С — он содержит всего одну линию. Однако не все связи С-С имеют одинаковую длину. Связь С=С, являющаяся общей стороной для двух шестиугольников, составляет 1.39 А, а связь С-С, общая для шести- и пятиугольника, длиннее и равна 1.44 А. Кроме того, связь первого типа двойная, а второго — одинарная, что существенно для химии фуллерена С60.

Следующим по распространённости является фуллерен С70, отличающийся от фуллерена С60 вставкой пояса из 10 атомов углерода в экваториальную область Сбо, в результате чего молекула С70 оказывается вытянутой и напоминает своей формой мяч для игры в регби.

Так называемые высшие фуллерены, содержащие большее число атомов углерода (до 400), образуются в значительно меньших количествах и часто имеют довольно сложный изомерный состав. Среди наиболее изученных высших фуллеренов можно выделить С„, /?=74, 76, 78, 80, 82 и 84.

Первые фуллерены выделяли из конденсированных паров графита, получаемых при лазерном облучении твёрдых графитовых образцов. Фактически, это были следы вещества. В дальнейшем был разработан метод получения граммовых количеств фуллеренов путём сжигания графитовых электродов в электрической дуге в атмосфере гелия при низких давлениях [10]. На первых

порах все попытки экспериментаторов найти более дешёвые и производительные способы получения граммовых количеств фуллеренов (сжигание углеводородов в пламени [И], химический синтез [12] и др.) к успеху не привели и метод «дуги» долгое время оставался наиболее продуктивным (производительность около 1 г/час) [13]. Впоследствии, фирме Мицубиси удалось наладить промышленное производство фуллеренов методом сжигания углеводородов, но такие фуллерены содержат кислород и поэтому дуговой метод по-прежнему остается единственным подходящим методом получения чистых фуллеренов. Однако, механизм образования фуллеренов в дуге до сих пор остаётся неясным, поскольку процессы, идущие в области горения дуги, термодинамически неустойчивы, что сильно усложняет их теоретическое рассмотрение.

Графен — двумерная аллотропная модификация углерода, образованная слоем атомов углерода толщиной в один атом, соединенных посредством Бр2 связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку (Рисунок 5). Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью (~1 ТПа и ~5х 103 Вт-м ' -К"1 соответственно).

Рисунок 5 - Схематическое изображение графена.

Высокая подвижность носителей заряда делает его перспективным материалом для использования в самых различных приложениях, в частности, как будущую

основу наноэлектроннки и возможную замену кремния в интегральных микросхемах.

Основной из существующих в настоящее время способов получения графена, в условиях научных лабораторий основан на механическом отщеплении или отшелушивании слоев графита. Он позволяет получать наиболее качественные образцы с высокой подвижностью носителей. Этот метод не предполагает использования в масштабном производстве, поскольку это ручная процедура. Другой известный способ — метод термического разложения подложки карбида кремния гораздо ближе к промышленному производству. Поскольку графен впервые был получен только в 2004 году, он ещё недостаточно хорошо изучен и привлекает к себе повышенный интерес.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Богданов, Кирилл Вадимович, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. К. Kalantar-Zadeh, В. Fry. Nanotechnology-Enabled Sensors // Springer Science + Business Media New York - 2008.

2. Springer. Handbook of nanotechnology // Springer Science + Business Media, New York-2010

3. K. Cattanach, R. D. Kulkarni, M. Kozlov, and S. K. Manohar. Flexible carbon nanotube sensors for nerve agent simulants // Nanotechnology.- 2006- Vol. 17 -No. 16-Pp. 4123^1128.

4. S. Peng, J. O'Keeffe. Carbon Nanotube Chemical and Mechanical Sensors, Conference Paper for the 3rd International Workshop on Structural Health Monitoring // p. 1-8.

5. E.S.Snow, F.K.Perkins et al. Chemical detection with a single-walled carbon nanotube capacitor// Science - 2005 -Vol. 307 - Ppl942-1945.

6. A. Star, V. Joshi, S. Skarupo, D. Thomas, J.-Ch. P. Gabriel. Gas Sensor Array Based on Metal-Decorated Carbon Nanotubes // J. Phys. Chem. В - 2006-Vol.110, Pp 21014-21020.

7. . X, Wang, Z,Zhong, J. Xu. Noncontact Thermal Characterization of Multiwall Carbon. Nanotubes // J Appl Phys - 2005 - Vol.97 - Pp064302-5.

8. H, Delong, Z. Tingkai et al. The effect of electric current on the synthesis of single-walled carbon nanotubes by temperature controlled arc discharge // Diamond&Related Materials - 2007 - Vol. 16, Pp 1722-1726.

9. Y.Y. Tsai, J.S. Sua, C.Y. Sue, W.H. He. Production of carbon nanotubes by single-pulse discharge in air // Journal of Materials Processing Technology -2009 - Vol.209 - Pp 4413-4416.

10.W. Kratschmer, L.D. Lamb, K. Fostiropoulos, D.R. Huffman Solid C60: a new form of carbon //Nature - 1990 - Vol.347 - №354.

11 .M. Ozawa, P. Deota, E. Ozawa Production of Fullerenes by Combustion // Fullerene Sci. Technol. - 1999 - Vol.7 N 3 - Pp. 387-409.

12. F. Diederich. Carbon scaffolding: building acetylenic all-carbon and carbon-rich compounds // Nature - 1994 - Vol.369 - Pp. 199-207.

13.А.А. Богданов, Д. Дайннгер, Г.А. Дюжев. Перспективы развития промышленных методов производства фуллеренов // ЖТФ - 2000 -Том70№ 5 - с 1-7.

14.Y. Zhang, Y.-W. Tan, Н. L. Stormer, P. Kim. Experimental observation of the quantum Hall effect and Berry's phase in grapheme // Nature - 2005 - Vol.438 -Pp201-204.

15.S. Niyogi, E. Bekyarova , M. E. Ttkis , J. L. McWilliams , M. A. Hamon, R. C. Haddon. Solution Properties of Graphite and Graphene // J. Am. Chem. Soc. -2006 - Vol. 128(24) - Pp 7720-7721. 16.J. S. Bunch, Y. Yaish, M. Brink, K. Bolotin, P. L. McEuen. Coulomb oscillations

and Hall effect in quasi-2D grap dots // Nano Lett. - 2005 - Vol.5 - Pp287-290. 17.S. Stankovich, R. D. Piner, X. Chen, N/ Wu,b S. T. Nguyen, R. S. Ruoff. Stable aqueous dispersions of graphitic nanoplatelets via the reduction of exfoliated graphite oxide in the presence of poly(sodium 4-styrenesulfonate) // J. Mater. Chem-2006-Vol.16-Pp 155-158. 18.S Stankovich, D.A. Dikin, G.H. Dommett, K.M. Kohlhaas, E.J. Zimney, E.A. Stach, R.D. Piner, S.T. Nguyen, R.S. Ruoff. Graphene-based composite materials. // Nature - 2006 - Vol. 442 Pp282-286.

19. J. J. Wang, M. Y. Zhu, R. A. Outlaw, X. Zhao, D. M. Manos, В. C. Holloway, V. P. Mammana. Free-standing subnanometer graphite sheets // Appl. Phys. Lett. -2004-Vol. 85 - Ppl265.

20.F. Parvizi, D. Teweldebrhan, S. Ghosh, I. Calizo, A.A. Balandin, H. Zhu, R. Abbaschian. Graphene Synthesis via the High Pressure — High Temperature Growth Process // Micro Nano Lett. - 2008 -, 3, 29 (2008).

21.A.N. Sidorov, M. M. Yazdanpanah, R. Jalilian, P. J. Ouseph, R. W. Cohn, G. U. Sumanasekera. Electrostatic deposition of graphene // Nanotechnology - 2007 -Vol. 18, P 135301.

22.E. Rollingsa, G.-H. Gweona, S.Y. Zhoua, B.S. Munb, J.L. McChesneyc, B.S. Hussainb, A.V. Fedorovc, P.N. Firstd, W.A. de Heerd, A. Lanzaraa. Synthesis

and characterization of atomically-thin graphite films on a silicon carbide substrate. // J. Phys. Chem. Solids - 2006 - Vol. 67 - P 2172.

23.J. Hass, R. Feng, T. Li, X. Li, Z. Zong, W. A. de Heer, P. N. First, E. H. Conrad, C. A. Jeffrey, C. Berger. Highly ordered graphene for two dimensional electronics // Appl. Phys. Lett. - 2006 - Vol. 89 - P 143106.

24.C. Berger, Z. Song, X. Li, X. Wu, N. Brown, C. Naud, D. Mayou, T. Li, J. Hass, A. N. Marchenkov, E. H. Conrad, P. N. First, W. A. de Heer. Electronic Confinement and Coherence in Patterned Epitaxial Graphene // Science - 2006 -Vol. 312-P 11916.

25.1. Aharonovich, A. D. Grcentree, S. Prawer. Diamond photonics. // Nature Photon. - 2011. - Vol 5. - Pp 397^105.

26.A. Faraon, P. E. Barclay, C. Santori, K.-M. C. Fu, R. G. Beausoleil. Resonant enhancement of the zero-phonon emission from a colour centre in a diamond cavity.//NaturePhoton.-201 l.-V. 5. - P. 301-305.

27.R. P. Mildren, J. E. Butler, J. R. Rabeau. CVD-diamond external cavity Raman laser at 573 nm.//Opt. Express. - 2008. - V. 16.-P. 18950-18955.

28.T. J. Kippenberg, R. Holzwarth, S. A. Diddams. Microresonator-based optical frequency combs. // Science. - 2011. - V. 332. - P. 555-559.

29.B. J. M. Hausmann, I. B. Bulu, P. B. Deotare, M. McCutcheon, V. Venkataraman, M. L. Markham, D. J. Twitchen, and M. Loncar. Integrated high-quality factor optical resonators in diamond. // Nano Lett. - 2013. - V. 13. - P. 1898-1902.

30.V.L. Kuznetsov, Y.V. Butenko. Nanodiamond Graphitization and Properties of Onion-Like Carbon. Synthesis, Properties and Applications of Ultrananocrystalline // Diamond - 2005 - Vol.192 Pp. 199-216.

31.K.W. Street, M. Marchetti, R.L. Vander Wal, A.J. Tomasek. Evaluation of the tribological behavior of nano-onions in Krytox 143AB // Tribology Letters -2004-Vol.16-Pp.143-149.

32.S.A. Maksimenkoa, V.N. Rodionovaa, G.Ya. Slepyana, V.A. Karpovicha, O. Shenderovab, J. Walshb, V.L. Kuznetsovc, I.N. Mazovc, S.I. Moseenkovc, A.V.

Okotrubd, Ph. Lambine. Attenuation of electromagnetic waves in onion-like carbon composites // Diamond and Related Materials - 2007 - Vol. 16(4-7) - Pp. 1231-1235.

33.0. Shenderova, V. Grishko, G. Cunningham, S. Moseenkov, S. Moseenkov, G. McGuire, V. Kuznetsov. Onion-like carbon for terahertz electromagnetic shielding // Diamond and Related Materials - 2008 - Vol. 17(4-5) - Pp. 462-466.

34.P.P. Kuzhira, D.S. Bychanoka, S.A. Maksimenkoa, A.V. Gusinskib, O.V. Ruhavetsb, V.L. Kuznetsovc, S.I. Moseenkovc, C. Jonesd, O. Shenderovae, Ph. Lambin. Onion-like carbon based polymer composite films in microwaves // Solid State Sciences - 2009 - Vol. 11(10)-Pp. 1762-1767.

35.D. Pech, M. Brunet, H. Durou, P. Huang, V. Mochalin, Y. Gogotsi, P.-L. Taberna, P. Simon. Ultrahigh-power micrometre-sized supercapacitors based on onion-like carbon // Nature Nanotechnology - 2010 -Vol. 5(9) - Pp. 651-654.

36.B. Xua, X. Yanga, X. Wanga, J. Guoa, X. Liub. A novel catalyst support for DMFC: Onion-like fullerenes // Journal of Power Sources - 2006 - Vol. 162(1) -Pp. 160-164.

37.N. Keller , N. I. Maksimova, V. V. Roddatis, M. Schur , G. Mestl, Yu. V. Butenko, V. L. Kuznetsov, R. Schlog. The Catalytic Use of Onion-Like Carbon Materials for Styrene Synthesis by Oxidative Dehydrogenation of Ethylbenzene // Angewandte Chemie International Edition - 2002 - Vol. 41(11) - Pp. 1885-1888.

38.N. Sano, H. Wang, I. Alexandrou, M. Chhowalla, K. B. K. Teo, G. A. J. Amaratunga, K. Iimura. Properties of carbon onions produced by an arc discharge in water // Journal of Applied Physics - 2002 - Vol. 92(5) - Pp. 2783.

39.E. Koudoumasa, O. Kokkinakia, M. Konstantakia, S. Courisa, S. Korovin, P. Detkov, V. Kuznetsov, S. Pimenov, V. Pustovoi. Onion-like carbon and diamond nanoparticles for optical limiting // Chemical Physics Letters - 2002 - Vol.357 -Pp. 336-340.

40.X.-Q. Zhang, M. Chen, R. Lam, X. Xu, E. Osawa, D. Ho. Polymer-Functionalized Nanodiamond Platforms as Vehicles for Gene Delivery // ACS Nano - 2009 - Vol. 3(9) - Pp. 2609-2616.

41.А.В. Баранов, Г.Н. Виноградова, Ю.М. Воронин, Г.М. Ермолаева, П.С. Парфенов, В.Б. Шилов. Техника физического эксперимента в системах с пониженной размерностью: Учебное пособие // Редакционно-издательский отдел Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики - 2009.

42.JT. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц. Теория поля. // Наука - 1973. - Т. 2.

43.М. В. Кардона. Рассеяние света в твердых телах// Мир, М. - 1984. - №. 2. -С. 35.

44.Т. С. Damen, S. P. S. Porto, В. Tell. Raman effect in zinc oxide // Physical Review. - 1966. - Vol. 142, №. 2. - P. 570.

45.Г. P. Уилкинсон. Спектры комбинационного рассеяния ионных, ковалентных и металлических кристаллов // Применение спектров комбинационного рассеяния. М. Мир. - 1977.

46.Loudon R. The Raman effect in crystals // Advances in Physics. - 1964. - Vol.13 №52. - Pp. 423-482.

47.M. S. Dresselhaus, A. Jorio, M. Hofmann, G. Dresselhaus, R. Saito Perspectives on carbon nanotubes and graphene Raman spectroscopy // Nano Lett. - 2010 — Vol. 10 - Pp751-758.

48.D. S. Knight, W. B. White. Characterization of diamond films by Raman spectroscopy//J. Mater. Res. -1989 - Vol. 4. - Pp. 385 -393.

49.L. G. Cancado, K. Takai, T. Enoki, M. Endo, Y. A. Kim, H. Mizusaki, A. Jorio, L. N. Coelho, R. Magalhaes-Paniago, M.A. Pimenta. General equation for the determination of the crystallite size La of nanographite by Raman spectroscopy // Appl. Phys. Lett. -2006. -Vol. 88. -P. 163106

50.A.C. Ferrari. Resonant Raman spectroscopy of disordered, amorphous, and diamondlike carbon //Phys Rev B. -2001. -Vol. 64. -P. 075414.

51.A. C. Ferrari, J. C. Meyer, V. Scardaci, C. Casiraghi, M. Lazzeri, F. Mauri. Raman spectrum of graphene and graphene layers // Phys. Rev. Lett. -2006. -Vol. 97.-P. 187401.

52.А.А. Calizo, W. Balandin, F. Bao, O. Miao, C.N. Lau. Temperature dependence of the Raman spectra of graphene and graphene multi-layers // Nano Letters. -2007. -Vol. 7. -Pp. 2645-2648.

53.M. S. Dresselhaus, A. Jorio, M. Hofmann, G. Dresselhaus, and R. Saito Perspectives on carbon nanotubes and graphene Raman spectroscopy// Nano Letters. -2010. -Vol. 10. -Pp. 751-758.

54.А. В. Виноградов, A. H. Ораевский. Волны шепчущей галереи // Соросовский образовательный журнал. - 2001. Том 7. С. 96-102.

55.Y.P. Rakovich, J.F. Donegan. Photonic atoms and molecules // Laser & Photon. Rev.-2010.-V. 4.-P. 179-191.

56.J. Xu, J. Mei, D. Chen, S. Chen, W. Li, K. Chen. All amorphous SiC based luminescent microcavity // Diam. Relat. Mater - 2005 - Vol. 14. - Pp 1999-2002.

57.D.Chen, J. Xu, B. Qian, S. Chen, J. Mei, W. Li, L. Xu, K. Chen Luminescence behavior from amorphous silicon-carbide film-based optical microcavities // Mater. Chem. Phys - 2008 - Vol.111 - Pp. 279-282.

58.R.-F.Yue, Y.-Z. Yao, L.-T. Liu Blue-Green Light Emission from a-SiC x:H-Based Fabry-Perot Microcavities // Chin. Phys. Lett. - 2006 - Vol.23 - Pp. 482485.

59.J.P. Conde, V. Chu, M.F. Silva, A. Kling, Z. Dai, J.C. Soares, S. Arekat, A. Fedorov, M.N. Berberan-Santos, F. Giorgis, C.F. Pirri. Optoelectronic and structural properties of amorphous silicon-carbon alloys deposited by low-power electron-cyclotron resonance plasma-enhanced chemical-vapor deposition // J. Appl. Phys. - 1999 - Vol. 85 - Pp. 3327-3338.

60.Ma Т., Xu J., Du J., Li W., Huang X., Chena K. Full color light emission from amorphous SiCx:H with organic-inorganic structures // J. Appl. Phys - 2000 -Vol. 88-Pp. 6408-6412.

61.J. Cui, Rusli; S. F. Yoon, M. B. Yu, K. Chew, J. Ahn, Q. Zhang, E. J. Teo, T. Osipowicz, F.Watt. Effects of microwave power on the structural and emission properties of hydrogenated amorphous silicon carbide deposited by electron

cyclotron resonance chemical vapor deposition. // J. Appl. Phys - 2001 - Vol.89. - Pp.2699-2705.

62.G.-S. Fu, X.-Z. W.-B. Wang, W.-L. Dai, X.-K. Li, Yu W. Structural and band tail state photoluminescence properties of amorphous SiC films with different amounts of carbon // Chin. Phys - 2012 - Vol.21 - P. 107802.

63.Е.Ю. Трофимова, A.E. Алексенский, С.А. Грудинкин, И.В. Коркин, Д.А. Курдюков, В.Г. Голубев. Влияние предварительной обработки тетраэтоксисилана на синтез коллоидных частиц аморфного диоксида кремния // Коллоидный журнал - 2011 - Vol.73 - Pp. 535-539.

64.С.А. Грудинкин, H.A. Феоктистов, Е.Ю. Трофимова, Д.А. Курдюков, К.В. Богданов, A.B. Баранов, A.B. Фёдоров, В.Г. Голубев. Сферические микрорезонаторы с люминесцентной оболочкой a-Si:C:H С.А. // Письма в ЖТФ - 2013 - Т.39 - Стр. 51-57

65.1.1. Vlasov, A.S. Barnard, V.G. Ralchenko, O.I. Lebedev, M.V. Kanzyuba, A.V. Saveliev, V.l. Konov, E. Goovaerts. Nanodiamond Photoemitters Based on Strong Narrow-Band Luminescence from Silicon-Vacancy Defects // Adv. Mater. -2009-Vol.21 -Pp 808-812 66.E. Neu, D. Steinmetz, J. Riedrich-Möller, S. Gsell, M. Fischer, M. Schreck, С. Becher. Single photon emission from silicon-vacancy colour centres in chemical vapour deposition nano-diamonds on iridium // New J. Phys. -2011 - Vol.13 - P. 025012

67.S. A. Catledge, S. Singh. Strong Narrow-Band Luminescence from Silicon-Vacancy Color Centers in Spatially Localized Sub-10 nm Nanodiamond // Adv. Sei. Lett.-2011 - Vol.4-Pp.512-515

68.E. Neu, D. Steinmetz, J. Riedrich-M'oller, S. Gsell, M. Fischer, M. Schreck, and C. Becher. Narrowband fluorescent nanodiamonds produced from chemical vapor deposition films // Appl. Phys. Lett - 2011 - Vol.98 - P.243107

69.T. Sharda, A.K. Sikder, D.S. Misra, A.T. Collins, S. Bhargava, H. D. Bist, P. Veluchamy, H. Minoura, D. Kabiraj, D.K. Awasthi,P. Selvam. Studies of defects

and impurities in diamond thin-films // J. Appl. Phys - 1998 - Vol. 83 - Pp250-254

70.A. Staeey, I. Aharonovich, S. Prawer, J. E. Butler. Controlled synthesis of high quality micro/nano-diamonds by microwave plasma chemical vapor deposition. // Diam. Rel. Mater - 2009 - Vol. 18 - Pp51-55.

71.L. Bergman, M.T. McClure, J.T. Glass, R.J. Nemanich. The origin of the broadband luminescence and the effect of nitrogen doping on the optical properties of diamond films // J. Appl. Phys. - 1994 -Vol.76 - Pp3020-3027

72.A. A. Basov, M. Rahn, M. Pars, I. I. Vlasov, I. Sildos, A. P. Bolshakov, V. G. Golubev, V. G. Ralchenko. Spatial localization of Si-vacancy photoluminescent centers in a thin CVD nanodiamond film // Phys. Status Solidia - 2009 - Vol. 206 -Pp 2009-2011

73.S. Prawer., R. J. Nemanich. Raman spectroscopy of diamond and doped diamond // R. Soc. Lond - 2004 - Vol. 362 - Pp2537-2565.

74.. R. E. Shroder, R. J. Nemanich, J. T. Glass. Analysis of the composite structures in diamond thin films by Raman spectroscopy // Phys. Rev. B - 1990 - Vol.41 -Pp.3738-3745.

75.T. Feng, B. D. Schwartz. Characteristics and origin of the 1.681 eV luminescence center in chemical-vapor-deposited diamond films // J. Appl. Phys - 1993-Vol.73-Ppl415-1425.

76.M.D. Irwin, C.G. Pantano, P. Gluche, E. Kohn. Bias-enhanced nucleation of diamond on silicon dioxide // Appl. Phys. Lett. - 1997 - Vol. 71(5) - P.716.

77.L. Bergman, M.T. McClure, J.T. Glass, R.J. Nemanich. The origin of the broadband luminescence and the effect of nitrogen doping on the optical properties of diamond films // J. Appl. Phys. - 1994 -Vol.76 - Pp3020-3027

78.D.-W. Kweon, J.-Y. Lee, D. Kim. The growth kinetics of diamond films deposited by hot-filament chemical vapor deposition // J. Appl. Phys. - 1991 -Vol. 69(12)-Pp.8329-8335.

79..S.A. Grudinkin, N.A. Feoktistov, A.V. Medvedev, K.V. Bogdanov, A.V. Baranov, A.Ya. VuF, and V.G. Golubev. Luminescent isolated diamond particles

with controllably embedded silicon-vacancy color centers. // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2012 - Vol. 45 - P.062001.

80.V.L. Kuznetsov, Yu.V. Butenko. Nanodiamond Graphitization and Properties of Onion- Like Carbon. // In: Gruen DM, Shenderova OA, Vul' AYa, editors. Synthesis, Properties and Applications of Ultrananocrystalline Diamond, Nato Science Series II - 2005 - Vol. 192, - Pp. 199-216.

81.K.W. Street, M. Marchetti, R.L. Vander Wal, A.J. Tomasek. Evaluation of the tribological behavior of nano-onions in Krytox 143AB // Tribology Letters -2004-Vol.16 - Pp.143-149.

82.S.A. Maksimcnkoa, V.N. Rodionovaa, G.Ya. Slepyana, V.A. Karpovicha, O. Shenderovab, J. Walshb, V.L. Kuznetsovc, I.N. Mazovc, S.I. Moseenkovc, A.V. Okotrubd, Ph. Lambine. Attenuation of electromagnetic waves in onion-like carbon composites // Diamond and Related Materials - 2007 - Vol. 16(4-7) - Pp. 1231-1235.

83.0. Shenderova, V. Grishko, G. Cunningham, S. Mossenkov, G. McGuire, V. Kuznetsov. Onion-like carbon for terahertz electromagnetic shielding. // Diamond and Related Materials - 2008 - Vol. 17 (4-5) - Pp.462-466.

84.P.P. Kuzhir, D.S. Bychanok, S.A. Maksimenko, A.V. Gusinski, O.V. Ruhavets, V.L. Kuznetsov. Onion-like carbon based polymer composite films in microwaves. // Solid State Sciences - 2009 - Vol.11 (10) - Pp. 1762-1767.

85.D. Pech, M. Brunei, H. Durou, P. Huang, V. Mochalin, Yu. Gogotsi. Ultrahighpower micrometre-sized supercapacitors based on onion-like carbon. // Nature Nanotechnology - 2010 - Vol. 5(9) - Pp.651-654.

86.B. Xu, X. Yang, X. Wang, J. Guo, X. Liu. A novel catalyst support for DMFC: Onion- like fullerenes // Journal of Power Sources - 2006 - Vol. 162(1) -Pp. 160-164.

87.N. Keller, N.I. Maksimova, V.V. Roddatis, M. Schur, G. Mestl, V.Yu. Butenko. The Catalytic Use of Onion-Like Carbon Materials for Styrene Synthesis by Oxidative Dehydrogenation of Ethylbenzene // Angewandte Chemie International Edition - 2002 Vol. 41(11) - Pp. 1885-1888.

88.N. Sano, H. Wang, I. Alexandrou, M. Chhowalla, K.B.K. Teo, G.A.J. Amartunga. Properties of carbon onions produced by an arc discharge in water // Journal of Applied Physics - 2002 - Vol. 92(5) -P.2783.

89.E. Koudoumasa, O. Kokkinakia, M. Konstantakia, S. Courisa, S. Korovin, P. Detkov, V. Kuznetsov, S. Pimenov, V. Pustovoi. Onion-like carbon and diamond nanoparticles for optical limiting // Chemical Physics Letters - 2002 - Vol.357 -Pp. 336-340.

90.X.Q. Zhang, M. Chen, R. Lam, X. Xu, E. Osawa, D. Ho. Polymer-Functionalized Nanodiamond Platforms as Vehicles for Gene Delivery // ACS Nano - 2009 -Vol. 3(9) - Pp.2609- 2616.

91.V.L. Kuznetsov, A.L. Chuvilin, Yu.V. Butenko, I.Yu. Mal'kov, V.M. Titov. Onion-like carbon from ultra-disperse diamond // Chemical Physics Letters -1994 - Vol. 222(4) - Pp.343-348.

92.A.V. Okotrub, L.G. Bulusheva, V.L. Kuznetsov, Yu.V. Butenko, A.L. Chuvilin, M.I. Heggie. X-ray Emission Studies of the Valence Band of Nanodiamonds Annealed at Different Temperatures // The Journal of Physical Chemistry A -2001 -Vol. 105-Pp.9781-9787.

93.V.Yu. Osipov, A.V. Baranov, V.A. Ermakov, T.L. Makarova, L.F. Chungong, A.I. Shames. Raman characterization and UV optical absorption studies of surface plasmon resonance in multishell nanographite // Diamond and Related Materials - 2011 -Vol. 20(2) -Pp.205-209.

94.S. Tomita, A. Burian, J.C. Dore, D. LeBolloch, M. Fujii, S. Hayashi. Diamond nanoparticles to carbon onions transformation: X-ray diffraction studies // Carbon - 2002 - Vol.40 - Pp. 1469-1474.

95.F. Tuinstra, J.L. Koenig. Raman Spectrum of Graphite // The Journal of Chemical Physics - 1970 - Vol. 53(3) - Pp.1126-1130.

96. A.C. Ferrari, J. Robertson. Raman spectroscopy of amorphous, nanostructured, diamond-like carbon, and nanodiamond // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Physical, Mathematical and Engineering Sciences - 2004 - Vol. 362(1824)-Pp.2477-512.

97.A.C. Ferrari, S.E. Rodil, J. Robertson. Interpretation of infrared and Raman spectra of amorphous carbon nitrides // Physical Review B - 2003 -Vol.67 -P.155306.

98.A. Gupta, G. Chen, P. Joshi, S. Tadigadapa. Raman Scattering from High-Frequency Phonons in Supported n-Graphene Layer Films // Nano Letters - 2006 - Vol. 6(12) - Pp.2667-2673.

99.M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus, L.G. Cancado, A. Jorio, R. Saito. Studying disorder in graphite-based systems by Raman spectroscopy // Physical Chemistry Chemical Physics - 2007 -Vol. 9(11) - Pp. 1276-1291.

100. A.C. Ferrari. Raman spectroscopy of graphene and graphite: Disorder, electron-phonon coupling, doping and nonadiabatic effects // Solid State Communications - 2007 - Vol. 143(1-2) - Pp.47-57.

101. S. Reich, C. Thomsen. Raman spectroscopy of graphite // Philosophical Transactions of the Royal Society of London A - 2004 - Vol. 362 - Pp.22712288.

102. L.M. Malard, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus, M.S. Dresselhaus. Raman spectroscopy in grapheme // Physics Reports - 2009 - Vol. 473(5-6) - Pp.51 -87.

103. E.D. Obraztsova, M. Fujii, S. Hayashi, V.L. Kuznetsov, Yu.V. Butenko, A.L. Chuvilin. Raman identification of Onion-like carbon // Carbon - 1998 -Vol. 36(5-6)-Pp.821-826.

104. A.C. Ferrari, J. Robertson. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Physical Review B - 2000 - Vol. 61(20) - Pp. 1409514107.

105. S. Tomita, T. Sakurai, H. Ohta, M. Fujii, S. Hayashi. Structure and electronic properties of carbon onions // The Journal of Chemical Physics - 2001 -Vol. 114(17) - Pp.7477-7482.

106. V.Yu. Osipov, T. Enoki, K. Takai, K. Takahara, M. Endo, T. Hayashi. Magnetic and high resolution TEM studies of nanographite derived from nanodiamond // Carbon - 2006 - Vol. 44(7) - Pp. 1225-1234.

107. R. Saito, A. Jorio, A.G. Souza Filho, A. Grueneis, M.A. Pimenta, G. Dresselhaus. Dispersive Raman spectra observed in graphite and single wall carbon nanotubes // Physica B: Condensed Matter - 2002 - Vol. 323(1-4) -Pp. 100-106.

108. A.C. Ferrari, J. Robertson. Origin of the 1150 cnf1 Raman mode in nanocrystalline diamond // Physical Review В - 2001 - Vol. 63(12) - P. 121405.

109. D.L. Malta, G. Samsonidze, L.M. Malard, D.C. Elias, J.C. Brant, F. Plentz. Determination of LA and TO phonon dispersion relations of graphene near the Dirac point by double resonance Raman scattering // Physical Review В - 2007 - Vol. 76(23) - P.233407.

110. R.J. Nemanich, S.A. Solin. First- and second-order Raman scattering from finite-size crystals of graphite // Physical Review В - 1979 - Vol. 20(2) -Pp.392-401.

111. P. Lespade, R. Al-Jishi, M.S. Dresselhaus. Model for Raman scattering from graphitized carbons // Carbon - 1982 - Vol. 20(5) -Pp.427-431.

112. A.C. Ferrari, J. Robertson. Resonant Raman spectroscopy of disordered, amorphous, and diamondlike carbon // Physical Review В - 2001 - Vol. 64(7) -P.075414.

113. G. Katagiri, II. Ishida, A. Ishitani. Raman spectra of graphiti edge planes // Carbon - 1988 - Vol. 26(4) - Pp.565-571.

114. K. Sasaki, Y. Tokura, T. Sogawa. The Origin of Raman D Band: Bonding and Antibonding Orbitals in Graphene // Crystals - 2013 -Vol. 3(1) - Pp. 120140.

115. L.G. Cancado, A. Jorio, E.H. Martins Ferreira, F. Stavale, C.A. Achete, R.B. Capaz. Quantifying defects in graphene via Raman spectroscopy at different excitation energies //Nano Letters -2011-Vol. 11(8) - Pp.3190-3196.

116. T. Ungar, J. Gubicza, G. Trichy, C. Pantea, T.W. Zerda. Size and shape of crystallites and internal stresses in carbon blacks // Composites Part A: Applied Science and manufacturing - 2005 -Vol. 36(4) - Pp.431-436.

117. A. Cuesta, P. Dhemelincourt, J. Laureyns, A. Martinez-Alonso, J.M.D. Tascon. Raman microprobe studies on carbon materials // Carbon - 1994 - Vol. 32(8)-Pp. 1523-1532.

118. T. Jawhari, A. Roid, J. Casado. Raman Spectroscopic Characterization of some commercially available carbon black materials // Carbon - 1995 -Vol. 33(11) - Pp.1561-1565.

119. M. Yoshikawa, G. Katagiri, H. Ishida, A. Ishitani. Raman spectra of diamondlike amorphous carbon films // Journal of Applied Physics - 1988 -Vol. 64(11) -Pp.6464-6468. 4

120. P. Koskinen, S. Malola, H. Häkkinen. Evidence for graphene edges beyond zigzag and armchair // Physical Review B - 2009 - Vol. 80(7) -P.073401.

121. T.E.J. Dallas. Structural phases of disordered carbon materials // A dissertation in physics submitted to the Graduate Faculty of Texas Tech University in Partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of Doctor of Philosophy - 1996.

122. T.W. Zcrda, W. Xu, H. Yang, M. Gerspacher. The Effects of Heating and Cooling Rates on the Structure of Carbon Black Particles // Rubber Chemistry and Technology - 1998-Vol. 71(1) -Pp.26-37.

123. A. Das, S. Pisana, B. Chekraborty, S. Piscancc, S.K. Saha, U.V. Waghmare. Monitoring dopants by Raman scattering in an electrochemically top-gated graphene transistor // Nature Nanotechnology - 2008 -Vol. 3 - Pp.210 -215.

124. G.U. Sumanasekera, G. Chen, K. Takai, J. Joly, N. Kobayashi, T. Enoki. Charge transfer and weak chemisorption of oxygen molecules in nanoporous carbon consisting of a disordered network of nanographene sheets // Journal Phys Condens Matter - 2010 - Vol. 22(33) - P.334208.

125. Y. Sato, K. Takai, T. Enoki. Electrically Controlled Adsorption of Oxygen in Bilayer Graphene Devices // Nano Letters - 2011 -Vol. 11(8) - Pp.3468-3475.

126. H.-W. Tien, Y.-L. Huang, S.-Y. Yang, J.-Y. Wang, C.-C. M. Ma. The production of graphene nanosheets decorated with silver nanoparticles for use in transparent, conductive films // Carbon - 2011 - Vol. 49(5) - Pp. 1550-1650

127. A. Cao, Z. Liu, S. Chu, M. Wu, Z. Ye, Z. Cai, Y. Chang, S. Wang, Q. Gong, Y. Liu. A Facile One-step Method to Produce Graphene-CdS Quantum Dot Nanocomposites as Promising Optoelectronic Materials // Adv. Mater. -2010. - Vol. 22. - Pp.103-106.

128. V. Lightcap, Pr. V. Kamat. Fortification of CdSe Quantum Dots with Graphene Oxide. Excited State Interactions and Light Energy Conversion // J. Am. Chem. Soc. - 2012. - Vol. 134. - Pp.7109-7116.

129. Y.-T. Kim, J. H. Han, B. H. Hong, Y.-Uk Kwon. Electrochemical Synthesis of CdSe Quantum-Dot Arrays on a Graphene Basal Plane Using Mesoporous Silica Thin-Film Templates // Adv. Mater. - 2010. - Vol. 22. -Pp.515-518.

130. Yi Wang, H.-B. Yao, X.-H. Wang, Sh.-H. Yu. One-pot facile decoration of CdSe quantum dots on graphene nanosheets: novel graphene-CdSc nanocomposites with tunable fluorescent properties // J. Mater. Chem. — 2011.— Vol. 21. - Pp.562-566.

131. A. P. Alivisatos The use of nanocrystals in biological detection // Nature Biotechnology. -2004. -Vol. 22. -Pp.47-52.

132. T. Trindade, P. O'Brien, N.L. Pickett. Nanocrystalline semiconductors: Synthesis, properties, and perspectives // Chem. Mater. -2001. -Vol. 13. -Pp.3843-3849.

133. D. L. Klein, R. Roth, A. K. L. Lim, A. P. Alivisatos, P. L. McEuen. A single-electron transistor made from a cadmium selenide nanocrystal // Nature. -1997.-Vol. 389.-P.6652.

134. C. B. Murray, S. Sun, W. Gaschler, H. Doyle, T. A. Betley, C. R. Kagan Colloidal synthesis of nanocrystals and nanocrystal superlattices // IBM J. Res. & Dev.-2001 - Vol. 45(1)-Pp.47-56.