Вышедшие номера
Фотолюминесценция многостенных углеродных нанотрубок
Булярский С.В.1, Павлов А.А.1, Молоденский М.С.1, Гусаров Г.Г.1, Модестов К.А.1
1Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук, Москва, Россия
Email: bulyar2954@mail.ru, alexander.a.pavlov@gmail.com, molodenskiy@mail.ru, geog1@mail.ru, k.modestov57@yandex.ru
Поступила в редакцию: 25 февраля 2026 г.
В окончательной редакции: 17 апреля 2026 г.
Принята к печати: 17 апреля 2026 г.
Выставление онлайн: 27 июля 2026 г.

Изучаются спектры фотолюминесценции (ФЛ) многостенных углеродных нанотрубок (УНТ), синтезированных методом парофазных химических реакций с прекурсоом ацетилен, окислителем аммиак и газом носителем аргон. В качестве материала катализатора роста массивов УНТ использовалось железо. Общее давление в реакторе изменялось для различных образцов от 0.3 до 2 Torr. Измерение спектров ФЛ проводилось в широком диапазоне температур от 123 до 573 K. Интенсивность и дисперсия большинства полос излучения, кроме одной инфракрасной, практически не зависели от температуры измерения и давления в реакторе при синтезе. Эти факты позволили сделать предположение о связи данных полос излучения между сингулярностями Ван Хова фундаментальных состояний HOMO/LUМO изучаемых нанотрубок. Для полос излучения построена вероятная электронная структура на основе экспериментальных данных. Интенсивность инфракрасной полосы излучения зависит и от давления, и от температуры, что указывает на ее связь с дефектами структуры. Интенсивность излучения наиболее сильная для давления в реакторе 2 Torr. Это может быть связано с тем, что с повышением давления в системе скорость пиролиза уменьшается, и меньше углерода проникает в катализатор, что способствует увеличению дефектов, которые связаны с вакансией углерода стенок нанотрубки. Ключевые слова: многостенные углеродные нанотрубки, фотолюминесценция, электронная плотность состояний, HOMO/LUMO-щель.
  1. H. Kataura, Y. Kumazawa, Y. Maniwa, I. Umezu, S. Suzuki, Y. Ohtsuka, Y. Achiba. Synth. Met., 103 (1-3), 2555 (1999). DOI: 10.1016/S0379-6779(98)00278-1
  2. W. A. Deheer, W. S. Bacsa, A. Ch\^ atelain, T. Gerfin, R. Humphrey-Baker, L. Forro, D. Ugarte. Science (N.Y.), 268 (5212), 845 (1995). DOI: 10.1126/science.268.5212.845
  3. M.F. Lin, F.L. Shyu, R. B. Chen. Phys. Rev. B, 61 (20), 14114 (2000). DOI: 10.1103/PhysRevB.61.14114
  4. H. Pan, Y. Feng, J. Lin. Phys. Rev. B, 72 (8) (2005). DOI: 10.1103/PhysRevB.72.085415
  5. X. Liu, J. Si, B. Chang, G. Xu, Q. Yang, Z. Pan, S. Xie, P. Ye, J. Fan, M. Wan. Appl. Phys. Lett., 74 (2), 164 (1999). DOI: 10.1063/1.123282
  6. A. Maeda, S. Matsumoto, H. Kishida, T. Takenobu, Y. Iwasa, M. Shiraishi, M. Ata, H. Okamoto. Phys. Rev. Lett., 94 (4), 47404 (2005). DOI: 10.1103/PhysRevLett.94.047404
  7. J.A. Misewich, R. Martel, P. Avouris, J. C. Tsang, S. Heinze, J. Tersoff. Science (N.Y.), 300 (5620), 783 (2003). DOI: 10.1126/science.1081294
  8. K. Kempa, B. Kimball, J. Rybczynski, Z. P. Huang, P.F. Wu, D. Steeves, M. Sennett, M. Giersig, D.V.G.L.N. Rao, D.L. Carnahan, D.Z. Wang, J.Y. Lao, W.Z. Li, Z.F. Ren. Nano Lett., 3 (1), 13 (2003). DOI: 10.1021/nl0258271
  9. E. Lidorikis, A.C. Ferrari. ACS Nano, 3 (5), 1238 (2009). DOI: 10.1021/nn900123a
  10. J. Rybczynski, K. Kempa, Y. Wang, Z.F. Ren, J.B. Carlson, B.R. Kimball, G. Benham. Appl. Phys. Lett., 88, 20 (2006). DOI: 10.1063/1.2205165
  11. Y. Shamsollahi, M.K. Moravvej-Farshi, M. Ebnali-Heidari. J. Lightwave Technol., 31 (12), 1946 (2013). DOI: 10.1109/JLT.2013.2261952
  12. Z.F. Ren, Z.P. Huang, J.W. Xu, J.H. Wang, P. Bush, M.P. Siegal, P.N. Provencio. Science (N.Y.), 282 (5391), 1105 (1998). DOI: 10.1126/science.282.5391.1105
  13. M. Chhowalla, K.B.K. Teo, C. Ducati, N.L. Rupesinghe, G.A.J. Amaratunga, A.C. Ferrari, D. Roy, J. Robertson, W.I. Milne. J. Appl. Phys., 90 (10), 5308 (2001). DOI: 10.1063/1.1410322
  14. K.B.K. Teo, M. Chhowalla, G.A.J. Amaratunga, W.I. Milne, D.G. Hasko, G. Pirio, P. Legagneux, F. Wyczisk, D. Pribat. Appl. Phys. Lett., 79 (10), 1534 (2001). DOI: 10.1063/1.1400085
  15. M.F. Lin. Phys. Rev. B, 62 (19), 13153 (2000). DOI: 10.1103/PhysRevB.62.13153
  16. J. W. Lim, D. Ha, J. Lee, S.K. Lee, T. Kim. Front. Bioeng. Biotechnol., 3, 61 (2015). DOI: 10.3389/fbioe.2015.00061
  17. S.K. Kanth, A. Sharma, B.C. Park, H.S. Kim. J. Vac. Sci. Technol., B, 34 (1), (2016). DOI: 10.1116/1.4939834
  18. P. Chen, X. Wu, X. Sun, J. Lin, W. Ji, K.L. Tan. Phys. Rev. Lett., 82 (12), 2548 (1999). DOI: 10.1103/PhysRevLett.82.2548
  19. C.H. Olk, J.P. Heremans. J. Mater. Res., 9 (2), 259 (1994). DOI: 10.1557/JMR.1994.0259
  20. P. Lambin. Comptes Rendus. Physique, 4 (9), 1009 (2003). DOI: 10.1016/S1631-0705(03)00101-4
  21. P. Castrucci, C. Scilletta, S. Del Gobbo, M. Scarselli, L. Camilli, M. Simeoni, B. Delley, A. Continenza, M. de Crescenzi. 22 (11), 115701 (2011). DOI: 10.1088/0957-4484/22/11/115701
  22. G. Galimberti, S. Ponzoni, A. Cartella, M.T. Cole, S. Hofmann, C. Cepek, G. Ferrini, S. Pagliara. Carbon, 57, 50 (2013). DOI: 10.1016/j.carbon.2013.01.030
  23. M. Scarselli, C. Scilletta, F. Tombolini, P. Castrucci, M. Diociaiuti, S. Casciardi, E. Gatto, M. Venanzi, M. de Crescenzi. J. Phys. Chem. C, 113 (14), 5860 (2009). DOI: 10.1021/jp809944d
  24. C. Ni, P.R. Bandaru. Carbon, 47 (12), 2898 (2009). DOI: 10.1016/j.carbon.2009.06.038
  25. H. Bao, X. Ruan, T.S. Fisher. Opt. Express, 18 (6), 6347 (2010). DOI: 10.1364/OE.18.006347
  26. A. Hagen, T. Hertel. Nano Lett., 3 (3), 383 (2003). DOI: 10.1021/nl020237o
  27. А.С. Котосонов, В.В. Атражев. Письма в ЖЭТФ, 72 (2), 76 (2000)