TiO$_2$ nanotubes with different spacing, Fe$_2$O$_3$ decoration and their evaluation for Li-ion battery application
在目前的工作中，我们报告了使用有组织的TiO $_2$纳米管层与一个规则的管间间距的高度定义的$α$ -Fe $_2$ O $_3$纳米针在间隙中的生长。然后将这些$α$ $_2$ O $_3$修饰的TiO $_2$ NT用于锂离子电池应用，并与经典的密堆积NT进行比较，所述经典的密堆积NT都用不同量的纳米级$α$ $_2$ O $_3$修饰。我们表明，管到管间距的纳米管允许均匀装饰的个别纳米管与规则排列的赤铁矿纳米针。管间距也有利于电解质渗透以及产生更好的离子扩散。而裸露的紧密堆积的NT显示出更高的电容，例如，71 $μ$ Ah cm-2，而不是裸露的间隔NT，54 $μ$ Ah cm-2，具有第二金属氧化物$α$ -Fe $_2$ O $_3$的分级装饰显著增强了锂离子电池性能。即，具有$α$ -Fe $_2$ O $_3$装饰的间隔纳米管具有477 $μ$ Ah cm-2的面积电容，即，显示出高达约8倍的电容。然而，具有$α$ -Fe $_2$ O $_3$装饰的密堆积NT的面积电容在208 $μ$ Ah cm-2处饱和，即，限制在3倍左右。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Conductance through the disclination dipole defect in metallic carbon nanotubes
研究了具有由晶格畸变矢量表征的5 - 7向错对的金属碳纳米管的电子输运性质。向错偶极子的影响包括诱导曲率和两个子晶格的混合。这两个因素都考虑到通过自洽扰动方法。的电导和Fano因子内的传输矩阵技术计算。PACS：73.63.Fg，72.80.Rj，72.10.Fk
2010-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Variable Electron-Phonon Coupling in Isolated Metallic Carbon Nanotubes Observed by Raman Scattering
我们报告了在自由悬浮的金属碳纳米管的定义的手性指数的高能量（G）拉曼模式的广泛和弱不对称的功能的存在。观察到峰宽（从12 cm-1到110 cm-1）的显着变化作为纳米管的手性结构的函数。当纳米管被静电门控时，峰宽减小。拉曼特征的宽度被理解为声子与电子-空穴对耦合的结果，其强度随纳米管手性指数和费米能的位置而变化。
2007-05-28 cond-mat.mtrl-sci
Observation of Exciton-Phonon Sideband in Individual Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管（SWCNTs）是准一维体系，具有弱的库仑屏蔽和增强的电子-声子相互作用，是金属态激子和激子-声子耦合的良好候选材料。在这里，我们报告单个金属单壁碳纳米管的背散射反射实验。在手性指数为（13，10）的金属单壁碳纳米管中观察到了与第一个光学跃迁峰相距0.19 eV的激子-声子边带，这为金属单壁碳纳米管中激子的存在提供了明确的证据。从反射光谱估计静态介电常数为10。
2009-03-05 cond-mat.mtrl-sci
Electron-electron interaction effects on the photophysics of metallic single-walled carbon nanotubes
单壁碳纳米管是两个占据相同$p_z$轨道的电子之间具有大库仑排斥的强关联系统。在一个分子的相关$π$ -电子系统适当的哈密顿量，我们表明，在所谓的金属单壁碳纳米管的纳米管轴平行极化的光激发是激子。我们计算的绝对激子能量在12个不同的金属单壁碳纳米管，直径在0.8 - 1.4 nm的范围内，是在几乎定量的协议与实验结果。我们还计算了（21，21）单壁碳纳米管在E $_{22}$区的吸收光谱。我们的计算光谱给出了一个很好的拟合实验吸收光谱。在所有情况下，我们计算的激子结合能仅略小于那些半导体纳米管具有可比的直径，在矛盾的{ \it从头计算}的方法，预测小得多的结合能内得到的结果。我们归因于这种差异的困难，以确定系统的行为与强现场库仑相互作用的理论基础上的密度泛函方法。在半导体纳米管中，我们预测在金属纳米管中的双光子激子以上的最低纵向极化激子，可以检测到超快泵浦-探测光谱。我们还预测了一个subgap吸收极化垂直于最低的纵向激子下面的纳米管轴，蓝移从确切的midgap电子-电子相互作用。
2008-12-05 cond-mat.mtrl-sci
Bandgap opening in metallic carbon nanotubes due to silicon impurities
控制碳纳米结构的带隙是碳基纳米电子器件发展和主流应用的关键。采用密度泛函理论计算了硅杂质对碳纳米管电子性质的影响。我们已经发现，即使当硅原子的线密度足够低，它们不创建键合的吸附原子链时，硅吸附原子在本质上金属的CNT中打开带隙。金属碳纳米管中打开的带隙范围在0.10 eV至0.47 eV之间，具体取决于吸附位点、Si吸附原子的线密度和碳纳米管的手性。
2010-01-04 cond-mat.mtrl-sci
Coupled dynamics of electrons and phonons in metallic nanotubes: current saturation from hot phonons generation
我们表明，声子和电子的自洽动力学是可靠的描述热声子产生的电子输运在金属单壁碳纳米管（SWNTs）的必要成分。我们解决耦合玻尔兹曼输运方程，以确定在一个一致的方式的电流与电压（IV）曲线和声子占据金属单壁碳纳米管是躺在基板上。我们发现一个很好的协议与测得的IV曲线，我们确定一个光学声子占领，对应于几千K（热声子）的有效温度，通常用于实验中的电压。我们发现，高偏压电阻率强烈依赖于光学声子热化时间。这意味着金属纳米管性能的大幅改善可以通过增加光学声子与热化源的耦合来实现。
2006-03-02 cond-mat.mtrl-sci
First-principles phase-coherent transport in metallic nanotubes with realistic contacts
采用第一性原理计算方法研究了具有真实接触的碳纳米管中的相位相干电子输运。我们专注于开放的金属碳纳米管的零偏压响应考虑两个原型接触几何形状（端部和侧面）和三个常用的金属电极（铝，金，钛）。我们的从头算电输运计算，第一次，定量预测的接触透明度和有限的金属碳纳米管的输运性质。Al和Au的接触较差，而Ti是三者中的最佳选择。还获得了关于接触处CNT带混合的附加信息。
2002-10-31 cond-mat.mtrl-sci
Design of Linear-to-Circular Polarization Transformers Made of Long Densely Packed Metallic Helices
在这项工作中，我们研究了实现现实的极化Transformers形成的长金属螺旋。为此，我们提出了一个新的均匀化模型来描述电磁波在无限长螺旋线构成的介质中的传播。我们推导出近似的解析表达式的有效介电常数，有效磁导率和复合材料的磁电张量，考虑到空间色散的影响。我们应用新的均匀化模型来表征新颖的线-圆极化Transformers。我们的研究结果表明，超材料屏幕可以被设计成这样的方式，输入的线偏振波可以被转换成圆偏振的透射波，并且这种偏振Transformer的传输效率可以高达95%。理论结果得到了全波模拟的支持。
2007-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Formation of metallic nano-crystals from gel-like precursor films for CVD nanotube growth: An in-situ TEM characterization
在透射电子显微镜（TEM）中通过原位退火观察连续Fe（NO3）3催化剂膜的演变。这种催化剂通常用于碳纳米管的催化生长。实验表明，在300 ℃左右，凝胶状膜已经形成结晶颗粒。在通常的700 ℃的碳纳米管生长温度下，颗粒是具有对数正态尺寸分布的单晶。观察结果还表明，尽管颗粒具有晶体结构，但仍具有高迁移率。实验允许获得有关催化剂膜的化学性质和结晶度的详细信息，这为解释通过化学气相沉积的碳纳米管生长提供了有价值的信息。
2005-11-30 cond-mat.mtrl-sci
Chemically active substitutional nitrogen impurity in carbon nanotubes
采用从头算密度泛函理论研究了锯齿形和扶手椅形半导体单壁碳纳米管中氮替代杂质的性质。在低浓度（小于1原子%）下，半导体管中的缺陷态变得空间局部化，并在带隙中形成平坦的能级。这样的定域状态使得杂质位点具有化学活性和电子活性。我们发现，如果两个相邻的管有他们的杂质面对彼此，管间共价键的形式。这一发现为隧道结开辟了一个有趣的可能性，以及通过选择性地在杂质位点与配体形成化学键来使适当掺杂的碳纳米管官能化。如果管间键密度足够高，则可以形成高度堆积的互连单壁纳米管束。
2004-12-11 cond-mat.mtrl-sci
Correlated breakdown of carbon nanotubes in an ultra-high density aligned array
我们证明，在一个密集排列的单壁碳纳米管阵列，一个纳米管的故障导致相邻的纳米管的高度相关的故障，从而产生纳米裂缝。我们发现，相关的起源是破碎的纳米管的静电场，产生局部不均匀的电流和焦耳热分布在相邻的完整的纳米管触发其击穿附近的破碎的纳米管。我们的研究结果表明，密集排列的阵列的行为像一个相关的固体。
2011-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electromechanical Effects in Carbon Nanotubes
我们进行从头计算带电石墨烯和单壁碳纳米管（CNT）。获得了大量的机电行为：（1）纳米管和石墨烯都在电子注入时膨胀。(2)在空穴注入时，金属纳米管和石墨烯显示出非单调行为：在增加空穴密度时，晶格常数最初收缩，达到最小值，然后开始膨胀。在最小晶格常数的空穴密度为0.3 |e| /原子的石墨烯和0.1和0.3之间的|e| /原子的金属纳米管的研究。（3）小直径（d <~ 20 A）的半导体碳纳米管在空穴注入时总是膨胀的;（4）大直径（d >~ 20 A）的半导体碳纳米管表现出介于金属碳纳米管和大间隙碳纳米管之间的行为。(5)应变与额外的电荷显示出线性加幂律行为，具有石墨烯、金属和半导体CNT的特征指数。所有这些特征都可以在一个简单的紧束缚总能量模型中得到物理上的理解。
2002-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Phonon Linewidths and Electron Phonon Coupling in Nanotubes
我们证明了电子-声子耦合（EPC）是石墨和金属纳米管中拉曼G和G-峰展宽的主要来源。这使我们能够直接测量光学声子EPC的G和G-线宽。实验EPCs与那些从密度泛函理论比较非常好。我们发现，EPC解释了金属和半导体纳米管的拉曼光谱的差异和它们对管直径的依赖性。我们驳回的G峰在金属纳米管的声子和等离子体激元之间的法诺共振的共同分配。我们将G+和G-峰分配给TO（切向）和LO（轴向）模式。
2005-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of semiconducting carbon nanotubes adsorbed on the Si(100) surface: diameter- and registration-dependent atomic configurations and electronic properties
我们提出了半导体碳纳米管吸附在未钝化的Si（100）表面的第一性原理研究。我们已经发现金属性的组合系统所造成的n-掺杂的硅板代表的表面由单壁碳纳米管。我们确认这种金属性的纳米管的不同直径和手性角，并发现效果是独立的表面上的纳米管的取向。我们还提出了吸附能量和配置，显示半导体单壁碳纳米管远离表面和转移较少的电荷，与类似直径的金属单壁碳纳米管相比。
2006-06-22 cond-mat.mtrl-sci
Comments on "Thermal Conductivity of Nanotubes: Effects of Chirality and Isotope Impurity" [cond-mat/0501194]
基于Zhang和Li的分子动力学计算，金属单壁碳纳米管（SNT）的热导率（$κ$）被错误地认为主要受半径的影响。此外，他们的同位素效应解释$κ(T)$的金属SNTs单独使用的声子散射机制也是不正确的。
2005-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Optical absorption and energy-loss spectra of aligned carbon nanotubes
在光子能带结构计算的基础上，研究了定向多壳层碳纳米管的光吸收截面和能量损失谱。一个本地的石墨类介电张量被分配到每个点的小管，和复合材料的有效横向介电函数的计算通过求解麦克斯韦方程组在介质中的张量类介电函数。一个麦克斯韦-加内特的方法适合的情况下，无限长的各向异性小管也开发。计算结果表明，实验测得的碳纳米管材料的宏观介电函数是管之间强电磁耦合的结果。与此耦合的电场图案的分析，示出在密堆积制度的入射辐射激发一个非常本地化的切向表面等离子体。
2001-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Local probing of the field emission stability of vertically aligned multiwalled carbon nanotubes
采用高真空原子力显微镜中的金属悬臂梁作为阳极，对密集排列的垂直排列多壁碳纳米管进行了场发射实验。由扫描探针技术提供的高空间分辨率允许在亚微米区域中精确设置尖端-样品距离。探针的尺寸（曲率半径低于50 nm）允许测量小于1 μ m^2的样品面积的电流贡献。长期稳定性的研究证明，在这些小区域上，场发射电流在10-5A和10-8A之间的电流强度下保持稳定（在10%波动内）数小时（至少长达72小时）。在进行长时间焦耳加热调节以完全去除纳米管上可能的吸附物之后，已经观察到电流稳定性的改善。
2008-02-29 cond-mat.mtrl-sci
Large Magnetic Susceptibility Anisotropy of Metallic Carbon Nanotubes
通过磁性线性二向色光谱，金属单壁碳纳米管的磁化率各向异性已被提取，并发现是2-4倍大于半导体单壁碳纳米管的值。这种大的各向异性与我们的计算是一致的，可以理解的大轨道顺磁性的金属纳米管中的电子所产生的Aharonov-Bohm相诱导的间隙开口在一个平行的字段。我们还比较了我们的值与以前的工作半导体纳米管，这证实了突破的预测，即磁化率各向异性随直径线性增加。
2010-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Switching in Metallic Carbon Nanotubes
我们提出了量子输运的第一性原理计算，表明金属碳纳米管的电阻可以显着改变与均匀的横向电场，如果纳米管中有杂质或缺陷。预测的电阻的变化范围超过两个数量级的实验可达到的电场。这种新颖的性质的起源在于，纳米管中的杂质或缺陷对传导电子的背散射强烈依赖于所施加的电场的强度和/或方向。我们期望这种性质为金属碳纳米管的新器件应用开辟一条道路。
2005-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Boosting electronic transport in carbon nanotubes by isotopic disorder
金属碳纳米管（CNT）的电流/电压曲线显示在高偏压下由于电子与具有非常高的布居数的声子（热声子）的散射而导致电阻率的突然增加。在这里，我们表明，它是可能的，以提高金属碳纳米管的电性能的C13同位素富集。事实上，同位素无序为热声子去激发创造了额外的通道，减少了它们的数量，从而减少了纳米管的高偏压微分电阻。这是一个不寻常的例子，无序改善了电子输运。
2009-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Electrostatic deflections of cantilevered metallic carbon nanotubes via charge-dipole model
我们计算了静电场引起的悬臂式有限长金属碳纳米管的变形，使用能量最小化方法的基础上的电荷-偶极矩相互作用势结合的经验多体势。研究了单壁和双壁管道的电场强度、电场方向和管道几何形状对静电偏转的影响。这些结果可以应用于基于悬臂碳纳米管的纳米机电器件。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A New Class of Boron Nanotube
在密度泛函理论的框架下，预测了一类新的硼片和相关的硼纳米管的构型、稳定性和电子结构。这个硼片比最近提出的硼片要稀疏。我们的理论结果表明，稳定的硼片保持平坦，是金属。在费米能级附近有与石墨中的p带相似的带。具有不同直径和手性矢量的稳定的纳米管可以从片材卷出。在我们的研究中，只有带隙为0.44 eV的薄（8，0）纳米管是半导体的，而所有其他较厚的硼纳米管是金属的，与它们的手性无关。这表明在纳米器件的设计中，通过直径来控制硼纳米管的电子输运性质的可能性。
2011-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Metallic Carbon Nanotubes as High-Current-Gain Transistors
低维金属输运是现代高性能晶体管的核心。虽然目前最好的器件是基于III-V异质结量子阱通道，但我们证明了更大的性能增益存在于一维碳纳米管的独特特性中。使用最近的实验数据，我们展示了如何在金属纳米管的简并载流子动力学的具体功能，使一类新的量子限制信号检测器，其电流增益超过目前的晶体管技术。我们通过微观守恒的量子动力学描述，分析了简并度和散射动力学对量子力学的关键相互作用。
2006-07-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Luttinger Parameter g for Metallic Carbon Nanotubes and Related Systems
利用无规相位近似（RPA）理论推导了金属碳纳米管的Luttinger参数g。结果与Tomonaga-Luttinger模型一致。所有的金属碳纳米管，无论它们是扶手椅管，锯齿管还是手性管，都应该具有相同的Luttinger参数g。然而，（10，10）碳豆荚应该具有比（10，10）碳纳米管更小的g值。通过施加栅极电压来改变费米能级对g值仅具有二阶效应。RPA理论是计算碳纳米管系统中等离子体激元能量的有效方法，无论基态是Luttinger液体还是Fermi液体。(This论文发表于PRB 66，193405（2002）。然而，Eqs. (6)（9）、（19）、（19）都是错的。
2003-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electric field dependence of Raman-active modes in single-wall carbon nanotube thin films
本文报道了透明导电单壁碳纳米管（SWNT）薄膜的电学拉曼光谱测量。施加外部电场导致D和G模式的下移以及它们的强度的降低。径向呼吸模式的强度增加电场在金属单壁碳纳米管，而减少在半导体单壁碳纳米管。一个模型解释的现象，在直接和间接（焦耳加热）的影响领域的建议。我们的工作排除了消除大量的金属单壁碳纳米管在薄膜晶体管使用高场脉冲。我们的研究结果支持存在的Kohn异常的拉曼活性光学分支的金属石墨材料[物理。93（2004）185503]。
2006-11-02 cond-mat.mtrl-sci
A New Method of Obtaining High Enrichment of Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes
研究了含Ni和Y_2O_3的碳电极在Fe（CO）_5蒸气存在下的电弧放电。据发现，与阴极沉积物不同，沉积在腔室中的网状物主要含有金属性单壁碳纳米管（SWNTs），如拉曼光谱和光学吸收光谱所证明的。金属单壁碳纳米管的百分比随Fe（CO）5的浓度而增加。在最佳条件下，网包含超过90%的金属单壁碳纳米管。该方法能够大规模合成几乎纯的金属SWNT。
2009-03-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Identification of Electron Donor States in N-doped Carbon Nanotubes
采用热裂解法制备了氮掺杂碳纳米管，并用扫描电镜和透射电镜对其进行了表征。掺杂的纳米管都是金属的，并在费米能级附近表现出强的电子施主态。利用紧束缚和从头计算，我们观察到，吡啶类N结构负责的金属行为和费米能级附近的突出特点。这些富含电子的结构是n型纳米管的第一个例子，它可以为真正的分子异质结器件铺平道路。
2000-11-20 cond-mat.mtrl-sci
Resonant Raman Spectroscopy of Armchair Carbon Nanotubes: Absence of "Metallic" Signature
在碳纳米管共振拉曼散射光谱中在$\sim$ 1550 cm $^{-1}$处出现宽峰（G $^{-}$峰）通常归因于金属纳米管的存在。在这里，我们对通过密度梯度超速离心制备的富含扶手椅物质的宏观纳米管系综进行了共振拉曼测量。我们的数据清楚地表明，宽G $^{-}$模式是不存在的扶手椅型结构，只有当激发激光与非扶手椅型金属共振时才出现。“由于大量（$\sim$ 10 $^{10}$）的纳米管在几个扶手椅物种探测，我们的工作牢固地建立了G带线形和纳米管结构之间的一般相关性。
2011-01-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Work functions of pristine and alkali-metal intercalated carbon nanotubes and bundles
利用第一性原理方法研究了单壁碳纳米管和碳束的功函数。对于单个金属管，WF与手性无关，并随管径略有增加。对于半导体管，WF（由HOMO能量定义）迅速下降。纳米管束（$\sim$ 5 eV）的WF显示没有明确的依赖于管的尺寸和手性，略高于个别管。对有限长管的计算表明，管端和侧壁没有实质性的差别。在碱金属插入后，WF急剧下降，费米能级附近的电子态被显着修改。金属和半导体纳米管束变得难以区分。
2001-11-07 cond-mat.mtrl-sci
Electron-Phonon Scattering in Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes
用原子力显微镜作为电子探针，研究了金属单壁碳纳米管中的电子散射率。从缩放的电阻相同的纳米管的长度在低和高偏置制度，这两个制度的平均自由程推断。所观察到的散射率是一致的声学声子散射在低偏置和区域边界/光学声子散射在高偏置的计算。
2003-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mechanical Properties of Penta-Graphene Nanotubes
Penta-graphene是一种新型的褶皱单层碳原子紧密堆积成规则的五边形网络的名称，理论上，它具有优异的热稳定性和机械稳定性，并且可以卷成penta-graphene nanotubes（PGNT）。在此，我们进行了第一次模拟研究的单轴拉伸下的PGNT的力学性能。除了与碳纳米管（CNT）相当的机械性能，它被发现，由于不可逆的五边形到多边形的结构转变和六边形碳环成为主要的结构基元后的转换，PGNT具有良好的可扩展性与典型的塑性行为。PGNT的塑性特性与应变率和管径无关。此外，在极限温度范围内（T<1100 K），拉伸变形的PGNT表现出类似的相变，从五边形到六边形的转变比例近似。这种内在的洞察力提供了对PGNT力学性质的基本理解，这将为塑料碳基纳米材料的设计开辟一个新的视角。
2017-09-25 cond-mat.mtrl-sci
Effective Screening of Localized Charged Perturbations in Metallic Nanotubes: Roles of Massive Bands
用连续和晶格量子理论研究了金属碳纳米管屏蔽行为的能带效应。这两种方法都显示了具有纳米管直径的顺序的有效屏蔽长度的局部外部扰动的屏蔽。通过计算带电微扰附近局域态密度的非线性形变，我们发现直接的质量带相互作用可以有效地抵消质量带的微扰效应，从而使两种方法之间的结果达到很好的一致性.有效的屏蔽对于纳米管电子器件的纳米级集成具有重要意义。
2003-04-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Effects of hydrogen adsorption on single wall carbon nanotubes: Metallic hydrogen decoration
通过第一性原理计算，我们发现碳纳米管的电子结构和原子结构随着氢的化学吸附而发生剧烈的变化。当在半覆盖下均匀地外氢化时，锯齿形纳米管的截面变成字面上的正方形或矩形，并且它们是金属的，在费米能级具有非常高的态密度，而其他异构体可以是绝缘的。对于锯齿形和扶手椅形纳米管，每个碳原子从内部和外部氢化交替产生最稳定的异构体，具有非常弱的曲率依赖性和大的带隙。
2002-08-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Quasi-one-dimensional superconductivity above 300 K and quantum phase slips in individual carbon nanotubes
大量的现有数据的电输运，Altshirt Aronov Spivak和Aharonov玻姆效应，以及隧道光谱的单个碳纳米管可以很好地解释准一维超导体的量子相位滑移的理论。现有的数据一致地表明，单壁和多壁碳纳米管的平均场超导转变温度T_{c0}可以高于600 K。量子相位滑移理论自然地解释了为什么在紧密堆积的纳米管束或具有大直径的单个多壁纳米管中的管上电阻在室温下接近于零，而具有小直径的单个管具有相当大的电阻。
2002-12-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Excitonic Effects and Optical Spectra of Single-Walled Carbon Nanotubes
多电子效应常常会显著地改变降维系统的性质。我们报告的计算，基于多电子格林函数方法，电子空穴相互作用对小直径单壁碳纳米管的光谱的影响。激子效应定性地改变了半导体管和金属管的光谱。激子在半导体（8，0）管中被约1 eV束缚，在金属（3，3）管中被约100 meV束缚。这些大的多电子效应解释了以前的理论和实验之间的差异。
2004-08-12 cond-mat.mtrl-sci
Opening of large band gap in metallic carbon nanotubes by mannose functionalized dendrimers: Experiments and theory
尽管有许多理论方案，但单壁碳纳米管（SWNT）中带隙开放的超分子控制的直接实验观察仍然缺乏。我们报告的实验和理论论证的金属到半导体的过渡与精确测量的大带隙单壁碳纳米管由于甘露糖官能化的聚（丙基醚亚胺）树枝状大分子（DM）分子的包裹。SWNT-DM复合物的半导体行为是全面建立与带隙值~ 0.45 eV的测量使用扫描隧道光谱（STS），离子液体顶栅场效应晶体管（FET）的特性和拉曼光谱。此外，从全原子分子动力学（MD）模拟得到的SWNT-DM复合物的有效分子图像被用来进行从头计算密度泛函理论（DFT）和GW计算的电子结构，评估实验估计的带隙值。我们将这种大的带隙开放的单壁碳纳米管的碳-碳键长的络合诱导的不对称应变。
2018-05-24 cond-mat.mtrl-sci
Bundle vs. network conductivity of carbon nanotubes separated by type
我们报告了广泛的光学调查透明导电网络分离（半导体，金属）和参考（混合）单壁碳纳米管，辅之以传输测量。将纳米管的固有频率依赖电导率与网络的固有频率依赖电导率进行比较，我们得出结论，较高的固有电导率导致更好的传输特性，这表明纳米管的特性至少与接触一样重要。我们发现，硝酸掺杂提供了一个更大的改善透明导电质量比分离。自发脱掺杂发生在所有样品中，但在由掺杂金属管制成的膜中最有效，其中片电导在24小时内返回接近其原始值。
2014-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Origin of electronic Raman scattering and the Fano resonance in metallic carbon nanotubes
计算了金属碳纳米管G带的Fano共振谱随激光激发能的变化关系，其中共振的起源是由连续电子喇曼谱和离散声子谱之间的干涉给出的.我们发现非零q电子-电子相互作用的二级散射过程与连续谱的关系比q = 0的一级散射过程更密切，因为q = 0的直接库仑相互作用由于纳米管的两个子晶格的对称性而消失.我们还表明，金属碳纳米管的RBM光谱具有以前被忽视的不对称线形。
2013-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Half-metallic zigzag carbon nanotube dots
采用第一性原理对锯齿形碳纳米管的电子性质和半金属性质进行了全面的理论研究。与以往的报道不同，我们发现，所有的纳米管研究提出了一个自旋极化的基态，相反的自旋是本地化的两个锯齿形的边缘在一个远程antiferomagnetic配置。不同自旋状态的相对稳定性分析表明，对于较短的链段，即使在室温下也应该存在自旋有序。发现有限体系的最高占据和最低未占据分子轨道之间的能隙与纳米管段的长度成反比，从而提出了控制其电子性质的途径。与锯齿形石墨烯纳米带的情况类似，在外部轴向电场的影响下获得半金属行为。
2008-06-28 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
New Families of Carbon Nanotubes
提出了碳单壁纳米管的基本新家族。这些纳米管，称为石墨炔，是通过引入炔基团延长石墨基纳米管的共价互连而产生的。类似于普通的纳米管，扶手椅，锯齿形和手性石墨炔纳米管是可能的。电子性质，使用紧束缚和从头计算密度泛函方法预测，显示出丰富的各种金属和半导体行为。
2002-07-02 cond-mat.mtrl-sci
Orbital and spin magnetic moments of transforming 1D iron inside metallic and semiconducting carbon nanotubes
利用局域X射线磁性圆二色性（XMCD）和体超导量子干涉仪（SQUID）研究了一维碳纳米管杂化材料中铁的轨道和自旋磁性.纳米管混合物最初是二茂铁填充的不同金属性的单壁碳纳米管（SWCNT）。经过高温纳米化学反应后，二茂铁分子相互反应形成铁纳米团簇。我们发现，二茂铁分子轨道的相互作用不同的单壁碳纳米管的不同金属没有显着的XMCD响应。这种XMCD在不同的温度和磁场揭示了轨道和/或自旋磁矩的封装铁急剧改变的转变为一维Fe纳米团簇发生。轨道和自旋磁矩都被发现是在填充的半导体纳米管比在金属样品更大。这可能意味着封装材料的磁极化取决于管的金属性。从铁的3d磁矩和体磁SQUID测量之间的比较，我们得出结论，离域的磁性决定了这些一维混合纳米结构的磁性。
2012-09-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nitrogen doping of metallic single-walled carbon nanotubes: n-type conduction and dipole scattering
研究了单个金属氮掺杂单壁碳纳米管的电荷输运性质。结果表明，通过氮掺杂可以实现n型导电。证据是通过呼吁在环境条件下的电场效应测量。所观察到的温度依赖性的零偏置电导表明无序的电子系统与电偶极子散射，主要是由蜂窝晶格中的吡啶型氮原子。这些结果说明了制造全金属分子器件的可能性，其中载流子类型可以控制。
2006-01-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Direct and Heterodyne Detection of Microwaves in a Metallic Single Wall Carbon Nanotube
这封信报告测量微波（高达4.5 GHz）检测金属单壁碳纳米管。在77 K下测得的电压响应度为114 V/W。我们还演示了外差检测在1 GHz。基于标准微波检测器理论和DC IV曲线的非线性，可以解释检测机制。我们讨论了这种非线性的可能原因。虽然在这种测量中的电路寄生效应的频率响应是有限的，我们讨论的证据表明，效果要快得多，碳纳米管作为太赫兹探测器的应用是可行的。
2006-04-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electro-Thermal Transport in Metallic Single-Wall Carbon Nanotubes for Interconnect Applications
这项工作是第一个电热金属单壁碳纳米管（SWNTs）的互连应用研究。实验数据和仔细的建模表明，自加热是显着的短（1 < L < 10 μ m）的纳米管在高偏压下。在250 K以上，微米级单壁碳纳米管的低偏压电阻也被发现受到光学声子吸收（以前被忽略的散射机制）的影响。我们还探讨了在环境空气中的单壁碳纳米管的长度依赖性电击穿。如果将每单位长度的功率密度限制为小于5 uW/um，则可以避免单壁碳纳米管互连中的显著自加热。
2006-03-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A model dielectric response function for metallic nanotube ropes
我们提出了一个模型的介电函数分布在玻璃石墨主介质中的单壁纳米管绳。我们研究了在相互作用的准一维系统中玻色子电荷激发在屏蔽过程中的意义。我们还特别注意管间库仑相互作用的作用。为了与实验比较，在弛豫时间近似中也考虑了弱弛豫过程。
2004-10-12 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Metal-Semiconductor Transition and Fermi Velocity Renormalization in Metallic Carbon Nanotubes
角扰动通过破坏管对称性来修改扶手椅（和其他金属）碳纳米管的能带结构，并且当满足某些选择规则时可以引起金属-半导体转变。的对称性要求适用于纳米管和微扰电位，研究内的非正交$π$轨道紧束缚方法。扰动被认为是两个类别：一个现场的静电势和晶格变形，改变了场外跳跃积分。扶手椅型纳米管由于其高度对称性而被证明对二阶微扰理论中的金属-半导体转变具有鲁棒性，但可以通过将微扰级数扩展到更高阶或通过组合不同类型的势来开发非零间隙。假设$π$轨道之间的正交性，导致一个意外的电子空穴对称性和额外的选择规则，弱打破非正交理论。这些结果进一步推广到任意手性的金属纳米管。
2005-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of shot noise in single-walled metallic carbon nanotubes weakly coupled to nonmagnetic and ferromagnetic leads
本文从理论上研究了单壁金属碳纳米管中的散粒噪声。利用实时图形技术，我们计算了顺序隧穿区的电流、Fano因子和隧穿磁电阻。结果表明，微分电导显示特征的四倍周期性，表明单电子充电。这种周期性也是可见的隧道磁电阻的系统，以及在法诺因子。目前的研究阐明铁磁（与磁）的影响下考虑的运输特性的接触。
2007-10-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Phase Transition in Metallic Single-Wall Carbon Nanotube
在平行于金属单壁碳纳米管（SWNT）外加磁场$B$的条件下，对SWNT的拓扑相变进行了理论研究。当小带隙在$B$的临界值处闭合时，$\mathbb{Z}$拓扑不变量，绕组数不连续地改变，这可以被观察为由于体-边缘对应而导致的边缘状态的数量的变化。这一点通过对长度为$\sim$ 1 $μ$ m的有限单壁碳纳米管的数值计算得到证实，该计算使用一维晶格模型来有效地描述$σ$和$π$轨道之间的混合以及自旋-轨道相互作用，这与金属单壁碳纳米管中带隙的形成有关。
2016-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Curvature induced optical phonon frequency shift in metallic carbon nanotubes
从理论上研究了碳纳米管中$Γ$点纵光学（LO）和点横光学（TO）声子模频率的量子修正。TO声子模的频移和展宽强烈依赖于由于碳纳米管中特殊的电子-声子耦合引起的曲率效应，这通过不同纳米管手性的频移的费米能量依赖性来显示。研究还表明，由于局域规范对称性，在$Γ$点附近的TO模是电子的散射，由于时间反演对称性，LO模和TO模之间没有声子混合。理论和实验进行了比较。
2008-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality dependent frequency shift of radial breathing mode in metallic carbon nanotubes
预测了金属单壁碳纳米管径向呼吸模的声子频移随费米能的变化。扶手椅型纳米管没有表现出任何频移，而锯齿型纳米管表现出声子软化，但这种软化与加宽无关。这种手性依赖性源于曲率诱导的能隙和径向呼吸模式的特殊电子-声子耦合机制。由于粒子-空穴的对称性，只有离位形变势对频移有贡献。另一方面，在位势对拉曼强度有贡献，径向呼吸模式强度比$G$带的强度强。讨论了径向呼吸模频移的手征依赖性与$Γ$点光学声子频移之间的关系。
2008-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality of internal metallic and semiconducting carbon nanotubes
我们已经分配的手性的双壁碳纳米管的内管的催化化学气相沉积使用的径向呼吸模式（RB）在非弹性光散射实验中的高灵敏度。推导出的手征对应于几个半导体和只有两个金属内管。RB模式系统地转移到更高的能量相比，理论值。本文从管内外层间距的减小和电子共振效应两个方面讨论了金属管和半导体管RB模的实验能量与理论能量之间的差异。我们发现了几对RB模式对应于不同直径的内部和外部管。
2001-11-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Electrical and Thermal Transport in Metallic Single-Wall Carbon Nanotubes on Insulating Substrates
我们分析了金属单壁碳纳米管（SWNTs）在绝缘衬底上的偏置范围内的空气中的电击穿的运输。为了解释焦耳自加热，电传输的温度依赖性Landauer模型与沿纳米管的热传导方程相耦合。研究发现，单壁碳纳米管在空气中的电击穿电压与其长度呈线性关系，约为5 V/um;我们利用这一点推导出单壁碳纳米管和基底之间的热导率g ~ 0.17 +/- 0.03 W/K/m/管长度，这似乎受到限制单壁碳纳米管-基底界面，而不是基底本身的热性能。我们研究声子散射机制限制电子输运，并发现强烈的温度依赖性的光学声子吸收率有显着影响的电阻的微米长度的纳米管。进一步的分析表明，与典型的金属不同，在室温下，电子对金属纳米管总热导率的贡献小于15%，并且这种贡献在高偏压或更高温度下会降低。对于金属SWNT的互连应用，如果功率密度被限制在5 uW/um以下，或者如果SWNT周围的热界面被优化，则可以避免显著的自加热。
2007-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Coupling of carbon nanotubes to metallic contacts
碳纳米管-金属接触的建模从基础和应用的角度来看都是重要的。对于许多应用，重要的是设计接触，使得传输由纳米管的固有特性而不是接触的细节决定。在本文中，我们计算了电子从一个纳米管到一个自由电子金属，这是侧面接触的传输概率。如果金属-纳米管界面足够有序，我们发现k矢量守恒在确定耦合中起着重要的作用，其物理性质取决于接触面积、管直径和手性。本文的主要结果是：（i）电导尺度与接触长度，在实验中已经观察到的现象和（ii）在金属和纳米管之间的均匀耦合的情况下，金属费米波矢量的阈值（低于该耦合是微不足道的）取决于手性。无序和小的相位相干长度放松了k矢量守恒的需要，从而使耦合更强。
2001-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
