Raman study on stretching modes in CH3NH3PbCl3 and CoNb2O6

Abstract

라만 분광법은 진동 모드와 직접적으로 관계를 가지는 학문이다. 그 중에서도 물질을 이루는 분자들이 이루는 스트레칭 모드는 간단한 형태의 진동인 반면에 다른 모드들은 복잡한 진동을 하기 때문에 스트레칭 모드가 다른 모드들보다 직관적인 해석을 가능하게 한다. 따라서 물질의 특성에 대해 심층적인 분석을 할 때 스트레칭 모드에 먼저 접근하는 것은 전략적으로 유용하다. 이 논문에서는 크게 2개의 다른 물질에 대해서 스트레칭 모드를 연구함으로써 각각에서 물질의 특성을 깊게 알아볼 수 있었다. MAPbCl3의 경우, 스트레칭 모드의 라만 모드를 알아봄으로써 MA orientation과 MA 진동에 관한 연구를 가능하게 했다. CoNb2O6 의 경우, defect와 관계된 스트레칭 모드와 defect로 인해 생기는 라만 모드의 관계를 봄으로써 defect의 구체적인 종류를 알아낼 수도 있었다. 다만, 분자가 놓인 방향을 알아내고 싶을 경우, 스트레칭 모드 만으로 모든 3차원 각도에 대한 정보를 얻을 수 없고 추가 다른 모드를 이용한 분석이 필요하다는 한계도 있었다. 그럼에도 불구하고 스트레칭 모드를 주목해야하는 이유는 앞에서 이야기 했듯이 스트레칭 모드는 가장 상상하기 쉬운 3차원적인 진동이라는 것이다. 대표적으로, 편광 라만을 이용하여 라만 텐서의 요소들 간의 관계를 알아낼 때도, 스트레칭 모드가 유용하게 사용되었다. MA 이온의 구조에서 큰 축에 해당하는 C-N축의 스트레칭 모드는 A 모드 텐서에 대응되었고 이 텐서는 대각 성분만을 가지기 때문에 비교적 직선적인 진동과 이어졌다. 또한, 텐서의 성분들은 전기 감수율의 변화와 관계된 값이라는 점에서 다른 모드 텐서들은 비대각 성분을 가졌기 때문에 보다 회전적인 성격을 가진 진동을 갖게 된다. 따라서 편광 라만 결과 중 하나인 C-N 스트레칭 모드의 대각 성분들이 다른 부호를 가진다는 점은 다른 모드들보다 쉽게 진동 모션을 상상할 수 있는 스트레칭 모드의 이점에서부터 새로운 해석으로 가져왔고 다른 측정법에서는 얻을 수 없는 진동에 대한 정보를 얻을 수 있었다. 이렇듯 스트레칭 모드는 연구자에게 무한한 영감을 불어넣으며 추가적인 해석을 떠올리게 할 가능성을 가져다 준다. 이에 물질의 특별한 성질을 분석함에 있어서 라만 분광학을 통해 스트레칭 모드로 먼저 접근한다는 것은 쉽고 유용하다. ;Raman spectroscopy is a discipline directly related to vibration modes. The stretching mode formed by the molecules constituting a substance is a simple type of vibration, while other modes have complex vibrations. So the stretching mode can be interpreted more intuitively than other modes. It is strategically useful to approach the stretching mode first when conducting in depth analysis of material properties. In this paper, by studying the stretching modes of two different samples, it was possible to find out the detailed material properties of each sample. By examining the Raman mode of the stretching vibration of MAPbCl3, it was possible to study the MA orientation and vibration of MA cation. In the case of CoNb2O6, specific type of defect could be identified by examining the relationship between the defect-related stretching mode and the peak with the defect origin. However, when it comes to molecular orientation, stretching mode is not enough to know an information on all three-dimensional angles. There is a limitation that analysis using other additional modes is required. Nevertheless, the reason to notice about the stretching mode is that the stretching mode is the most imaginable three-dimensional vibration. Typically, when finding out the relationship between the elements of the Raman tensor using polarized Raman, the interpretation of the stretching mode was easier than other modes. That leads to information about unique vibrations that cannot be obtained in other measurement methods. The fact that the stretching mode is easy to imagine has the potential to make researchers be inspired and bring additional interpretations. It is useful to first approach the stretching mode in the analysis of special properties of material through Raman spectroscopy. This paper shows that literally.