Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis of silicon carbide nanowires

Abstract

Silisyum karbür nanotelleri, olumlu uygulamalarından dolayı arastırma için cazibe merkezihaline gelmistir. Bu olumlu uygulamaları nano optoelektronik, sensörler, yüksek frekans,yüksek sıcaklık ve yüksek güç elektronigi diye ayırabiliriz. Bu çalısmada SiC nanotellerininkapsamlı bir Fourier transforumu kızılötesi spektroskopi (FTIR) analizi yapılmıstır.FTIR, materyallerin kimyasal baglarının durumu hakkında önemli ve pratik bilgiler verir.FTIR çalısmaları specktrumda üç tane güçlü tepe noktası oldugunu göstermistir. Butepe noktaları SiC enine optik (TO) modu, SiC boyuna optik (LO) modu ve Si-O esnememodu olarak üçe ayrılır. Ayrıca, kitle SiC ve SiC nanotellerinin fonon durumlarınınfarkları ele alınmıstır. Ni-film katalizörlü, 13 cm-1 ile 31 cm-1 arasında deger alan yarıdoruk genisligine (FWHM) sahip Si-C TO germe emilim genisligi 782 cm-1 ile 784 cm-1arasında degismekteyken; Fe-film katalizörlü, 21 cm-1 ile 36 cm-1 arasında deger alanyarı-doruk genisligine (FWHM) sahip Si-C TO germe emilim genisligi 783 cm-1 ile 793cm-1 arasında degismektedir. SiC nanotellerinin TO mod emilimi kitle SiC (FWHM 59cm-1) mod emiliminden önemli derecede küçüktür. Bu durum SiC nanotellerinin yüksektahvil kalitesi ve tutarlılıgı oldugunu göstermektedir. Buna ek olarak, toplu tek kristalSiC (800 cm-1) dalga sayısı SiC TO mod emilimi karsılastırıldıgında, SiC TO modemilimi küçök dalga sayısı olan bölgeye dogru kaymaktadır. Bütün bu sonuçlar sunugöstermektedir; FTIR nano yapılı materiyallerin kimyasal baglarının durumu, kristalyapısı ve kristal kalitesi hakkında hızlı ve degerli bilgiler verir. Bunlara ilave olarak, SiCnanotel üretimi için pratik bir sentez yöntemi ele alınmıs ve çesitli katalizör malzemelerile yetistirilen SiC nanotellerinin morfolojisi ve kristal yapısı incelenmistir.

Silicon carbide (SiC) nanowires have attracted particular research enthusiasm for theirfavorable applications in nanoscale optoelectronics, sensors, high frequency, high temperature, and high-power electronics. A comprehensive Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) analysis of the SiC nanowires has been conducted. FTIR gives veryimportant and practical information about the chemical bond states of materials. FTIRstudies showed three strong peaks at the spectrum, which can be assigned to SiC transverseoptical (TO) mode, SiC longitudinal optical (LO) mode, and Si-O stretching mode.Further, the differences of phonon states of SiC nanowires compared to the bulk SiC havebeen discussed. The Si-C TO stretching absorption band ranges from 783 cm-1 to 793cm-1 with the full width at half maximum (FWHM) values from 21 cm-1 to 36 cm-1 withFe-film catalyst, while the Si-C TO stretching absorption band ranges from 782 cm-1 to784 cm-1 with the FWHM values from 13 cm-1 to 31 cm-1 with Ni-film catalyst. TheFWHM values of the TO mode absorption of the SiC nanowires are significantly lowerthan that of bulk SiC (FWHM 59 cm-1) suggesting higher bond quality and uniformityof the SiC nanowires. Moreover, the SiC TO mode absorption shifted towards thelower wavenumber region compared to the wavenumber of bulk single crystal SiC ( 800cm-1). These results show that FTIR provides quick and valuable information aboutthe chemical bond states, crystal structure, and crystal quality of the nanostructuredmaterials. Additionally, a practical synthesis method for SiC nanowire fabrication hasbeen discussed; and morphology and crystal structure investigation of the SiC nanowiresgrown with various catalyst materials has been provided.