Pulsed laser deposited carbon nanowires

The main objective of this work is to determine the presence of sp hybridized carbon nanowires in pulsed laser deposited carbon films, characterize them and explore the possible mechanisms that take place in their formation and stabilization in the embeding amorphous carbon matrix. In this thesis, a set of carbon films were prepared by Pulsed Lased Deposition and analyzed by Surface Enhanced Raman Spectroscopy. The collected spectra showed evidence of sp hybridized carbon nanowires content. The spectra features dependence on the deposition conditions, confirms that the carbon nanowires may originate as defects during the formation of the carbon clusters, before impinging the substrate to form the film. It was also found that a fine tuning of the deposition parameters in the zone of moderate gas pressure and low deposition rates can produce the films with the highest content of sp carbon nanowires. It was suggested that, under these conditions, the deposition process produces intermediate sized clusters with a moderate carbynic content and internal stress that would explain the formation of an amorphous carbon matrix able to stabilize the carbon nanowires.

L’obiettivo principale di questo lavoro è determinare la presenza di nanofili di carbonio con ibridizzazione sp in film depositati mediante laser pulsato, caratterizzarli ed esplorare i possibile meccanismi che si verificano nella loro formazione e nella loro stabilizzazione nella matrice di carbonio amorfo che li contiene. In questa tesi, un insieme di film è stato preparato mediante PLD e analizzato per spettroscopia SERS. Gli spettri raccolti hanno evidenziato un contenuto di nanofili di carbonio con ibridizzazione sp. La dipendenza delle caratteristiche degli spettri dalle condizione di diposizione conferma che i nanofili di carbonio possono originarsi come difetti durante la formazione dei clusters di carbonio, prima che questi colpiscano il substrato per formare il film. È stato trovato anche che, una regolazione dei parametri della deposizione nella zona di moderata pressione e bassa velocità può produrre film con il più alto contenuto di nanofili di carbonio sp. Si suggerisce che, in queste condizioni, il processo di deposizione produce clusters di grandezza intermedia con un moderato contenuto carbynico e tensione interna che potrebbe spiegare la formazione di una matrice di carbonio amorfo capace di stabilizzare i nanofili di carbonio.