中國科學院近代物理研究所材料中心輻照效應研究組科研人員依托蘭州重離子研究裝置(HIRFL)對材料進行輻照,利用拉曼光譜儀研究了荷能重離子輻照高定向熱解石墨(HOPG)時的石墨再結晶過程,突破了傳統(tǒng)的拉曼光譜測量范圍,首次獲得荷能重離子引起石墨再結晶的拉曼光譜證據(jù)。
科研人員依托HIRFL提供的快重離子112Sn對高定向熱解石墨進行了輻照,并利用公共技術服務中心的顯微共聚焦拉曼光譜儀進行表征。以往人們在拉曼光譜實驗中對碳材料采取的常規(guī)表征波數(shù)范圍是1000-2000 cm-1,科研人員對長期被忽視的800-900 cm-1低波數(shù)段拉曼光譜進行了重點研究,觀察到了位于865 cm-1的拉曼峰。通過改變激發(fā)光波長,得到該峰的激發(fā)光能量依賴關系為~3cm-1/eV。經(jīng)對比分析,該峰行為與原始石墨樣品側面得到的“平面外”振動模式B2g峰完全一致,確定該峰為B2g峰。通過進一步改變入射光偏振方向后該峰強度基本保持不變,分析認為其原因是重離子輻照形成了隨機取向的再結晶石墨晶粒,正是這種隨機取向的再結晶石墨晶粒導致了原本不該在石墨(0001)面出現(xiàn)的“平面外”振動模式B2g峰被拉曼光譜捕捉到,而且其峰強應與入射光的偏振方向無關。透射電鏡的觀測結果證實了我們對于拉曼光譜分析結果的推論。
研究成果發(fā)表在工程技術類一區(qū)雜志Carbon, 101(2016)22上。
文章鏈接:http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0008622316300641
上述工作得到國家自然科學基金的資助。

圖1 利用三種激發(fā)波長得到的Sn離子輻照后石墨(0001)面的拉曼光譜
圖2 (a)Sn離子輻照后石墨拉曼光譜隨輻照注量的變化;(b)在石墨(0001)面內改變入射光偏振方向時的拉曼光譜。
(蘭州重離子研究裝置朱全伶提供)