纯碳可以以几种形式存在，这些形式正在被探索用于新的工程应用。拉曼光谱对于研究这些碳形态，即使是微量的或在薄膜中也很有用。本文讨论了拉曼光谱在碳表征中的应用在生产过程的设计、监测和控制中的应用。
钻石
金刚石是由sp3碳碳键无限延伸而成，是天然最坚硬的材料，具有高强度、耐腐蚀、高导热和光学透明性。当掺杂硼、氮或磷时，它就成为半导体，并在其纯形式下表现出电气绝缘性能。这些特性使它在工程材料中的应用变得有趣。欧洲杯足球竞彩然而，生长所需的高温和高压使得这种材料在经济上不适合大多数应用。
在接近环境的条件下，有在CVD反应器中生长金刚石薄膜的演示。相反，金刚石沉积往往伴随着许多sp2键结合的碳，因为材料没有一个热力学稳定的相。由于拉曼光谱被认为对痕量sp2碳更敏感，它是探测这些薄膜的首选技术。金刚石的拉曼谱带也提供了更多的信息。在单晶金刚石中，在1332厘米处观察到拉曼谱线－1．拉曼光谱的用户可以创建一个质量指标，通过对这些薄膜的表征来测量以下特性:
一个拉曼光谱特征由大量的非金刚石碳组成的金刚石薄膜，如图1所示。对光谱进行了频带拟合，以测量不同组分的贡献。
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图1所示。由大量非金刚石碳组成的金刚石薄膜的典型拉曼光谱。
石墨
石墨是由一堆无限延伸的芳香环组成的。飞机之间的弱范德华结合导致飞机嘴唇，使材料被用作固体润滑剂或作为油性润滑剂的添加剂。石墨一级声子在1580cm左右－1在典型的碳同素异体拉曼光谱中观察到如图2所示。据记录，这条线会随着温度和压力而移动。此外，由于激光吸收加热的可能性，很难对应力和温度诱导的效应进行解耦。
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图2。碳同素异形体的典型拉曼光谱
石墨晶格的长程无序破坏导致在1360cm处出现第二条线－1．1580和1360cm处的相对峰值强度变化较大－1，在文献中分别称为G线和D线(石墨线和缺陷线)。此外，D波段随激发波长发生位移，在较长波长的激发激光中出现较低的频率。
这些线的线宽也有变化，因为相对强度是由晶格的长程阶的程度来确定的。因此，近年来，人们认为使用bandfitting算法来解耦组件来测量线的综合强度的比例更合适。表现出这种行为的碳称为无序碳(DC)。图2显示了两个样品的光谱。
此外，一些碳膜在1500cm左右需要第二个缺陷带- 1使谱带拟合拉曼光谱的残差变平。如果碳薄膜的带宽和重叠很普遍，以至于在带拟合之前看不到单独的带，那么这种材料就被称为“类金刚石(DLC)”。DLC薄膜已被用于磁性存储设备的钝化层。
玻态碳(GC)是一种D带与G带强度比相反(即D带更高)的材料。这种材料具有相当清晰的带，含有高度结晶区域，但尺寸非常小。图2还展示了玻碳的光谱。由于D和G波段与不同尺寸的石墨结构单元有关，当激发波长发生变化时，依赖于激光波长接近电子跃进的两个拉曼波段的改善可能表现出不同的行为。
工程碳
可以使用拉曼光谱测量技术上重要碳的结构有序度和取向度。由沥青和聚丙烯腈制成的碳纤维的光谱不仅在长程有序上存在差异，而且偏振相关的强度与纤维中石墨平面的取向有关。
硬碳膜广泛应用于硬盘和读写磁头的生产。设计沉积设备参数是控制薄膜的摩擦学和物理性能。2020欧洲杯下注官网由于拉曼光谱与感兴趣的摩擦学性能相关，这些性能可以在拉曼光谱的帮助下迅速确定。图3a和图3b分别显示了碳膜光谱，需要用两个或三个波段拟合。
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图3。碳薄膜的拉曼光谱
七叶树球，富勒烯，纳米管
可以制造类似石墨的稠化芳香环的胶囊、管和球。从纯材料的薄膜中获得了这些物质的拉曼光谱。欧洲杯足球竞彩这些物质的拉曼光谱由许多相当尖锐的波段组成欧洲杯足球竞彩拉曼光谱在光谱的指纹区(100- 1800厘米)最多包含三个波段－1)．
碳纳米管的光谱揭示了材料的结构，这决定了它们的半导体和金属性质。这些材料的应欧洲杯足球竞彩用前景广阔，包括纳米电子学和一些功能性器件，如场发射体。
结论
不同形式的元素碳的拉曼光谱对最近邻键和中长阶的高灵敏度，使得拉曼光谱在许多情况下成为碳材料表征的首选技术。拉曼光谱特征与摩擦性能之间的相关性有助于碳膜的沉积。
这些信息来源于HORIBA Scientific提供的资料。欧洲杯足球竞彩
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