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.
- 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
- 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
- M.F. Lin, F.L. Shyu, R. B. Chen. Phys. Rev. B, 61 (20), 14114 (2000). DOI: 10.1103/PhysRevB.61.14114
- H. Pan, Y. Feng, J. Lin. Phys. Rev. B, 72 (8) (2005). DOI: 10.1103/PhysRevB.72.085415
- 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
- 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
- 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
- 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
- E. Lidorikis, A.C. Ferrari. ACS Nano, 3 (5), 1238 (2009). DOI: 10.1021/nn900123a
- 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
- Y. Shamsollahi, M.K. Moravvej-Farshi, M. Ebnali-Heidari. J. Lightwave Technol., 31 (12), 1946 (2013). DOI: 10.1109/JLT.2013.2261952
- 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
- 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
- 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
- M.F. Lin. Phys. Rev. B, 62 (19), 13153 (2000). DOI: 10.1103/PhysRevB.62.13153
- J. W. Lim, D. Ha, J. Lee, S.K. Lee, T. Kim. Front. Bioeng. Biotechnol., 3, 61 (2015). DOI: 10.3389/fbioe.2015.00061
- S.K. Kanth, A. Sharma, B.C. Park, H.S. Kim. J. Vac. Sci. Technol., B, 34 (1), (2016). DOI: 10.1116/1.4939834
- 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
- C.H. Olk, J.P. Heremans. J. Mater. Res., 9 (2), 259 (1994). DOI: 10.1557/JMR.1994.0259
- P. Lambin. Comptes Rendus. Physique, 4 (9), 1009 (2003). DOI: 10.1016/S1631-0705(03)00101-4
- 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
- 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
- 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
- C. Ni, P.R. Bandaru. Carbon, 47 (12), 2898 (2009). DOI: 10.1016/j.carbon.2009.06.038
- H. Bao, X. Ruan, T.S. Fisher. Opt. Express, 18 (6), 6347 (2010). DOI: 10.1364/OE.18.006347
- A. Hagen, T. Hertel. Nano Lett., 3 (3), 383 (2003). DOI: 10.1021/nl020237o
- А.С. Котосонов, В.В. Атражев. Письма в ЖЭТФ, 72 (2), 76 (2000)