Anharmonic properties of Raman modes in double wall carbon nanotubes

Abstract

The temperature dependence of the radial breathing modes (RBMs) and the zone-center tangential optical phonons (G-bands) of double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) has been investigated between 300 and 700 K using Raman scattering. As expected, with increasing temperature, the frequencies of the Raman peaks, including the RBMs and G-bands downshift simultaneously. We show here that the temperature dependence of the RBMs can be fitted by a simple linear dependence and different RBMs have different frequency shifts. We observe a noticeable nonlinearity in the temperature dependence of the G-band associated with the outer semiconducting tube (s). The deviation from the linear trend is due to the contribution of the third-order anharmonic term in the lattice potential energy with a pure temperature effect. An estimated value of 1.5 for the Grüneisen parameter of the (s) band was found.

La variación con la temperatura de los modos de respiración radial (RBMs) y los fonones ópticos tangenciales de centro de zona (banda G) de los nanotubos de doble pared (DWCNTs) han sido investigados en el rango de 300 a 700 K utilizando dispersión Raman. Como era de esperarse, con el incremento de la temperatura las frecuencias de los picos Raman de los RBMs y las bandas G se desplazan hacia más bajas frecuencias. Nosotros demostramos que la variación con la temperatura de los RBMs puede ser ajustada mediante un modelo lineal y muestran diferentes desplazamientos en frecuencia. Nosotros observamos una no linealidad importante en la variación con la temperatura de la banda G asociada a los tubos semiconductores externos ¡ G + ext(s) ¢ . La desviación se debe a la contribución del término anarmónico de tercer orden en la energía potencial. Se encontró un valor estimado de 1,5 para el parámetro de Grüneisen de la banda G ¨ + ext(s).