纯碳可以以几种形式存在，这些形式正在探索用于新工程应用程序。拉曼光谱即使在微量数量或薄膜中也可以研究这些碳形式。本文讨论了拉曼光谱在设计，监测和控制生产过程中的碳表征中的应用。
钻石
钻石是由SP3碳碳键的无限扩展而创建的，它是具有高强度，耐腐蚀性，高导热率和光学透明度的自然最坚硬的材料。当用硼，氮或磷掺杂时，它变成了半导体，并以纯形式证明了绝缘性能。这些属性使得在工程材料中使用变得有趣。亚博网站下载然而，对高温和增长压力的需求使得材料在经济上对于大多数应用而言都是不可行的。
有证明在近距离条件下，在CVD反应堆中生长钻石膜。相反，由于材料没有热力学稳定相，因此钻石沉积通常伴随着SP2键合的碳。由于已知拉曼光谱甚至对痕量的SP2碳更加敏感，因此选择这些薄膜是选择的技术。钻石的拉曼乐队还提供了更多信息。在单晶钻石中，在1332厘米处观察到拉曼线-1。拉曼光谱的用户可以通过表征这些电影来创建质量指数来衡量以下特征：
A特征性的拉曼频谱图1中说明了由非钻石碳组成的钻石膜的含量。频谱一直是谱带拟合，以衡量不同组件的贡献。
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图1。由非钻石碳组成的典型的拉曼光谱，大量数量。
石墨
石墨是由融合芳香环的无限扩展平面的堆栈创建的。平面之间的弱范德华粘合使平面唇lip，使该材料用作固体润滑剂或油性润滑剂的添加剂。石墨一阶声子在1580厘米左右-1在图2中所示的典型拉曼光谱碳同素异形体中观察到。此外，由于激光吸收加热的可能性，很难将应力和温度诱导的作用解除。
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图2。典型的碳同素异形的拉曼光谱
石墨晶格的远距离顺序的破坏在约1360厘米处导致第二线-1。在1580和1360厘米处线的相对峰强度有很大的变化-1，分别称为文献中的G和D线（石墨和缺陷）。此外，D带有激发波长的D频带发生了变化，以较长的波长激发激光器出现。
由于相对强度通过晶格的远距离顺序识别，因此这些线的线宽也有所不同。结果，近年来，它被认为更合适地测量利用带拟合算法将组件分离的线的集成强度比。表现出这种行为的碳被称为无序碳（DC）。图2显示了两个样品的光谱。
此外，已经证明某些碳膜需要在1500厘米左右的第二个缺陷频带-1使带构成的拉曼光谱的残留物变平。If band-broadening and overlapping in carbon films is widespread so that separate bands are not visible prior to the band-fit, then the material is termed as ‘diamond-like carbon (DLC).’ DLC films have found use as passivation layers in magnetic storage devices.
玻璃碳（GC）是具有反转D和G带的强度比的材料（即D频带更高）。具有相当锋利的带，该材料包含高度结晶的区域，但尺寸很小。图2还说当激发波长发生变化时，一种不同的行为。
工程碳
可以使用拉曼光谱测量在技术意义上的碳中的结构秩序和方向的程度。从螺距和锅（聚丙烯硝基硝基）产生的碳纤维光谱不仅说明了远距顺序的差异，还说明了与纤维中石墨平面相关的极化依赖性强度。
硬碳膜被广泛用于硬盘和读写头的生产中。工程沉积设备参数正在控制膜的摩擦学和物理特性。app亚博体育由于光谱与感兴趣的摩擦学特性的相关性，可以在拉曼光谱的帮助下迅速确认这些特性。图3a和3b显示了需要与两个或三个频段拟合的碳膜光谱。
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图3。碳胶片的拉曼光谱
七叶树或富勒烯，纳米管
可以建造类似石墨的融合芳香环的胶囊，试管和球。其中一些物质的拉曼光谱是从纯材料膜中获取的。亚博网站下载这些材料的拉曼光谱由许多相当锋利的带组成亚博网站下载拉曼光谱在频谱的指纹区域中最多包含三个带的其他碳形式（100-1800厘米-1）。
碳纳米管的光谱揭示了材料的结构，该结构决定了其半导体和金属性能。这些材料在应亚博网站下载用中显示出希望，包括纳米电子学和几种功能设备，例如野外发射器。
结论
不同形式的元素碳对最近邻居键合的类型以及中间和远程顺序的高灵敏度使拉曼光谱成为许多情况下碳材料表征的选择。拉曼光谱特征和摩擦学特性之间的相关性可以帮助碳膜的沉积。
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