말린 그래핀의 저진동수 영역에서의 라만 분광학 특성 = Low Frequency Raman Peaks of Carbon Nanoscrolls

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol; IPA)을 이용하여 그래핀(graphene)을 말아보았으며, 말린 그래핀(scorlled graphene)의 특성을 라만 분광학적으로 연구하였다. 말린 그래핀은 그래핀과 탄소나노튜브와는 구별되는 라만 분광학적 특성을 가진다. 특히 120 근처에서 그래핀과 탄소나노튜브에서는 볼 수 없었던 라만 피크들이 관측되었으며 그 특성을 분석해 본 결과, 비틀어져 겹쳐있는 다중 겹 그래핀(twisted multi-layer graphene ; tMLG)에서의 Layer Breathing Mode와 유사함을 알 수 있었다. 본 연구에서는 말린 그래핀에서 관측되는 저진동수 영역의 라만 피크(low-frequency Raman peak)들을 관찰하고 그 원리에 대해서 다각적으로 분석해 본다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

We discuss Raman spectra of carbon nanoscrolls structure. We scrolled monolayer graphene by applying a droplet of isopropyl alcohol(IPA) solution(IPA/water~1:3) to the exfoliated graphene on substrate. In Raman spectroscopy, we have observed peculiar low-frequency Raman peaks below 120 only at certain positions of the scrolled graphene. The low-frequency Raman properties of the scrolled graphene are clearly distinguished from the radial breathing mode(RBM) of carbon nanotubes, but similar to the layer breathing mode and the shear mode in twisted multi-layer graphene. From the similarities of Raman spectra between the scrolled graphene and the twisted multi-layer graphene, we argue that in such specific locations layers in the scrolled graphene encounter specific twisted angle between layers and result in the peculiar low frequency Raman peaks.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 2. 이론적 배경 2
• 2.1. 라만 분광학(Raman spectroscopy) 2
• 2.2. 흑연(Graphite) 기반 물질들의 라만 분광학 특성 6
• 2.2.1. 그래핀(Graphene) 6
• 2.2.2. 탄소나노튜브(Carbon nanotube) 12
• 3. 실험 방법 14
• 3.1. 말린 그래핀(Carbon nanoscroll)의 제작 14
• 3.2. 말린 그래핀의 라만 스펙트럼 측정 17
• 3.2.1. 단일 스펙트럼(Single spectrum) 17
• 3.2.2. 라만 맵핑(Raman mapping) 18
• 3.2.3. 저진동수 영역(Low-frequency range)의 측정 18
• 4. 실험 결과 및 논의 19
• 4.1. 말린 그래핀에서의 G, D, 2D 모드 19
• 4.2. 저진동수 라만 피크(Low-frequency peak) 22
• 4.2.1 Layer Breathing Mode(LBM) 28
• 4.2.2 Shear mode(C mode) 34
• 4.2.3 이상적으로 말린 그래핀 38
• 5. 결론 40
• 참고문헌 42
• ABSTRACT 44