Excitation wavelength-dependent Raman spectra of single-layer graphene-phtalocyanine hybrid systems

Abstract

Efekt monovrstevného grafénu (SLG) na Ramanova spektra ftalocyaninu volné báze (H2Pc) v hybridních systémech sklo/SLG/H2Pc byl systematicky zkoumán z chemického a spektroskopického pohledu. Kombinací elektronových absorpčních spekter, Ramanových spekter na pěti excitačních vlnových délkách (532, 633, 647, 785 a 830 nm) a excitačních profilů Ramanových pásů H2Pc bylo stanoveno pravděpodobné složení tří studovaných systémů: hybridní systém I sestává pa- trně z dvojvrstvy molekul H2Pc, systém VI z monovrstvy a systém X z mírně přeuspořádané monovrstvy zmíněných molekul. Při micro-Ramanově spektrálním mapování všech tří vzorků byly pozorovány pásy H2Pc (a SLG) na všech pěti ex- citačních vlnových délkách. V případě referenčních systémů HOPG/H2Pc (HOPG = vysoce uspořádaný pyrolytický grafit), připravených shodným způsobem jako odpovídající vzorky SLG/H2Pc, však byly pásy H2Pc pozorovány pouze při exci- tacích 633 a 647 nm. Vzájemné porovnání Ramanových excitačních profilů všech tří vzorků SLG/H2Pc vedlo k odhalení selektivního zesílení normalizovaných Ra- manových intenzit v případě excitace monovrstevných systémů vlnovou délkou 830 nm. Bylo zjištěno, že tato excitační vlnová délka...

A systematic chemical and spectroscopic approach to evaluation of the effect of single-layer graphene (SLG) on Raman spectra of free-base phthalocyanine (H2Pc) in glass/SLG/H2Pc hybrid systems has been developed. By a combi- nation of electronic absorption spectra, Raman spectra at five excitation wave- lengths (532, 633, 647, 785 and 830 nm) and excitation profiles of H2Pc Raman spectral bands, the constitution of the three prepared hybrid sysems has been es- tablished in the following manner: Hybrid system I comprises probably a bilayer of H2Pc molecules, system VI approximately a monolayer of H2Pc, and system X a slightly reorganized monolayer of H2Pc molecules. Micro-Raman spectral map- ping of all three hybrid systems yielded H2Pc spectral bands (together with the SLG spectral bands) at all five excitation wavelengths. By contrast, for all three HOPG/H2Pc reference systems (HOPG = highly oriented pyrolytic graphite), prepared by the same procedure as the corresponding samples, H2Pc signal was detected only at 633 and 647 nm excitations. A selective increase of normalized Raman intensities of H2Pc spectral bands for the glass/SLG/H2Pc monolayer hybrid systems at 830 nm was revealed on the basis of a mutual comparison of Raman excitation profiles of all three samples of glass/SLG/H2Pc hybrid systems....