The electronic and bonding properties of nitrogenated carbon nanotubes (N-CNTs) exposed to chlorine plasma were investigated using C and N K-edge x-ray absorption near-edge structure (XANES) and scanning photoelectron microscopy (SPEM). The C and N K-edge XANES spectra of chlorine-treated N-CNTs consistently reveal the formation of pyridinelike N-CNTs by the observation of 1sπ*(e2u) antibonding and 1sπ*(b2g) bonding states. The valence-band photoemission spectra obtained from SPEM images indicate that chlorination of the nanotubes enhances the C–N bonding. First-principles calculations of the partial densities of states in conjunction with C K-edge XANES data identify the presence of C–Cl bonding in chlorine treated N-CNTs.

1.
M. S.
Dresselhaus
,
G.
Dresselhaus
, and
P. C.
Eklund
,
Science of Fullerenes and Carbon Nanotubes
(
Academic
,
San Diego
,
1996
).
2.
S. H.
Lim
,
H. I.
Elim
,
X. Y.
Gao
,
A. T. S.
Wee
,
W.
Ji
,
J. Y.
Lee
, and
J.
Lin
,
Phys. Rev. B
73
,
045402
(
2006
).
3.
K. N.
Kudin
,
H. F.
Bettinger
, and
G. E.
Scuseria
,
Phys. Rev. B
63
,
045413
(
2001
).
4.
E. T.
Mickelson
,
I. W.
Chiang
,
J. L.
Zimmerman
,
P. J.
Boul
,
J.
Lozano
,
J.
Liu
,
R. E.
Smalley
,
R. H.
Hauge
, and
J. L.
Margrave
,
J. Phys. Chem. B
103
,
4318
(
1999
).
5.
A. M.
Rao
,
P. C.
Eklund
,
S.
Bandow
,
A.
Thess
, and
R. E.
Smalley
,
Nature (London)
388
,
257
(
1997
).
6.
C. L.
Yueh
,
J. C.
Jan
,
J. W.
Chiou
,
W. F.
Pong
,
M.-H.
Tsai
,
Y. K.
Chang
,
Y. Y.
Chen
,
Y. F.
Lee
,
P. K.
Tseng
,
S. L.
Wei
,
C. Y.
Wen
,
L. C.
Chen
, and
K. H.
Chen
,
Appl. Phys. Lett.
79
,
3179
(
2001
).
7.
J. W.
Chiou
,
C. L.
Yueh
,
J. C.
Jan
,
H. M.
Tsai
,
W. F.
Pong
,
I.-H.
Hong
,
R.
Klauser
,
M.-H.
Tsai
,
Y. K.
Chang
,
Y. Y.
Chen
,
C. T.
Wu
,
K. H.
Chen
,
S. L.
Wei
,
C. Y.
Wen
,
L. C.
Chen
, and
T. J.
Chuang
,
Appl. Phys. Lett.
81
,
4189
(
2002
).
8.
S. C.
Ray
,
J. W.
Chiou
,
W. F.
Pong
, and
M.-H.
Tsai
,
Crit. Rev. Solid State Mater. Sci.
31
,
91
(
2006
).
9.
L. C.
Chen
,
C. Y.
Wen
,
C. H.
Liang
,
W. K.
Hong
,
K. J.
Chen
,
H. C.
Cheng
,
C. S.
Shen
,
C. T.
Wu
, and
K. H.
Chen
,
Adv. Funct. Mater.
12
,
687
(
2002
).
10.
S.
Anders
,
J.
Díaz
,
J. W.
Ager
 III
,
R. Y.
Lo
, and
D. B.
Bogy
,
Appl. Phys. Lett.
71
,
3367
(
1997
).
11.
S.
Bhattacharyya
,
M.
Lübbe
, and
F.
Richter
,
J. Appl. Phys.
88
,
5043
(
2000
).
12.
E.
Unger
,
A.
Graham
,
F.
Kreupl
,
M.
Liebau
, and
W.
Hoenlein
,
Curr. Appl. Phys.
2
,
107
(
2002
).
13.
M.
Imamura
,
H.
Shimada
,
N.
Matsubayashi
,
M.
Yumura
,
K.
Uchida
,
S.
Oshima
,
Y.
Kuriki
,
Y.
Yoshimura
,
T.
Sato
, and
A.
Nishijima
,
Jpn. J. Appl. Phys., Part 2
33
,
L1016
, (
1994
).
14.
D. A.
Fischer
,
R. M.
Wentzcovitch
,
R. G.
Carr
,
A.
Continenza
, and
A. J.
Freeman
,
Phys. Rev. B
44
,
1427
(
1991
).
15.
M. C.
Pyane
,
M.
Teter
,
D. C.
Allan
, and
J. D.
Joannopoulos
,
Rev. Mod. Phys.
64
,
1045
(
1992
).
16.
C.-W.
Chen
and
M.-H.
Lee
,
Nanotechnology
15
,
480
(
2004
).
17.
I.
Jimènez
,
W. M.
Tong
,
D. K.
Shuh
,
B. C.
Holloway
,
M. A.
Kelly
,
P.
Pianetta
,
L. J.
Terminello
, and
F. J.
Himpsel
,
Appl. Phys. Lett.
74
,
2620
(
1999
).
18.
H.
Ago
,
T.
Kugler
,
F.
Cacialli
,
W. R.
Salaneck
,
M. S. P.
Shaffer
,
A. H.
Windle
, and
R. H.
Friend
,
J. Phys. Chem. B
103
,
8116
(
1999
).
19.
S.
Suzuki
,
Y.
Watanabe
,
T.
Kiyokura
,
K. G.
Nath
,
T.
Ogino
,
S.
Heun
,
W.
Zhu
,
C.
Bower
, and
O.
Zhou
,
Phys. Rev. B
63
,
245418
(
2001
).
20.
S. C.
Ray
,
C. W.
Bao
,
H. M.
Tsai
,
J. W.
Chiou
,
J. C.
Jan
,
K. P.
Krishna Kumar
,
W. F.
Pong
,
M.-H.
Tsai
,
W.-J.
Wang
,
C.-J.
Hsu
,
T. I. T.
Okpalugo
,
P.
Papakonstantinou
, and
J. A.
McLaughlin
,
Appl. Phys. Lett.
85
,
4022
(
2004
).
21.
S.
Bhattacharyya
,
C.
Spaeth
, and
F.
Richter
,
J. Appl. Phys.
89
,
2414
(
2001
).
22.
G.
Beamson
and
D.
Briggs
,
High Resolution XPS of Organic Polymers
(
Wiley
,
New York
,
1992
).
You do not currently have access to this content.