Ballistic Phonon Thermal Transport in Multi-Walled Carbon Nanotubes
我们报告电传输实验使用电击穿的现象，以执行测温探测个别多壁纳米管的热性能。我们的研究结果表明，纳米管可以很容易地通过弹道声子传播进行热传导，达到量子力学极限的热导。我们确定的热导量子，一个单一的声子通道的热导的极限，并找到良好的协议与理论计算。此外，我们的研究结果表明，热激活C-C键断裂与承载~10^12 A/m^2的电应力相结合的击穿机制。我们还展示了一种电流驱动的自加热技术，以提高纳米管器件的电导显着。
2005-07-01 cond-mat.mes-hall
Thermal Dissipation and Variability in Electrical Breakdown of Carbon Nanotube Devices
我们研究了SiO2衬底上碳纳米管（CNT）器件的高场电击穿和热耗散。通过分子动力学（MD）模拟揭示了由与衬底的范德华相互作用引起的CNT的热“足迹”。实验和建模发现CNT-基底热耦合比例与CNT直径成正比，与SiO2表面粗糙度（~d/Δ）成反比。扩散失配模型（DMM）和数据的比较揭示了对于最大直径（3-4 nm）的CNT，在室温下每单位长度的热耦合的上限为~ 0.4W/K/m，在600 C下为~ 0.7W/K/m。我们还发现半导体碳纳米管可以过早地击穿，并显示更多的击穿可变性，由于阈值电压的动态变化，其中金属碳纳米管是免疫的，这对选择性电击穿在碳纳米管电子产品提出了根本性的挑战。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Born-Oppenheimer Breakdown in Graphene
Born-Oppenheimer近似（BO）已被证明是精确测定各种金属体系中的化学反应、分子动力学和声子频率的有效方法。最近发现的处于自由状态的石墨烯是一种零带隙半导体，如果施加栅极电压Vg来调谐费米能，则石墨烯变成金属。费米能附近的石墨烯电子具有二维无质量色散，由狄拉克锥描述。在这里，我们表明，Vg的变化诱导硬化的拉曼G峰（即区域中心E2 g光学声子），这不能在BO内描述。事实上，E2 g振动会导致倒易空间中狄拉克锥的刚性振荡。如果电子随狄拉克锥振荡运动，就不会观察到声子频率的变化。相反，由于费米能级附近的电子动量弛豫比声子运动慢得多，电子不遵循狄拉克锥位移。这使BO失效，并导致观察到的声子硬化。BO的这一壮观的失败是相当重要的，因为BO从量子力学的早期就一直是确定晶体振动的基本范式。
2006-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Breakdown of continuum elasticity due to electronic effects in gold nanotubes
基于第一性原理计算，发现金纳米管中费米能级附近的平坦能带导致曲率能不再遵循平方反比定律，揭示了电子效应对连续介质弹性理论的破坏。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Huge Volume Expansion and Structural Transformation of Carbon Nanotube Aligned Arrays during Electrical Breakdown in Vacuum
我们观察到在真空中的电击穿过程中，定向单壁碳纳米管（SWNT）阵列的体积膨胀伴随着结构转变。在Si/SiO_2衬底上，采用介电泳法在间距为2 μm的Pd源、漏电极之间组装了单壁碳纳米管阵列。在高电场下，单壁碳纳米管阵列爆发成大蘑菇状结构。系统的研究表明，在一定的电场作用下，单壁碳纳米管发生膨胀，并转变为纳米颗粒和花状结构，体积增加较小。电偏压的进一步增加和重复扫描导致无定形碳，如从扫描和透射电子显微镜（TEM）所确定的。用聚焦离子束和透射电镜研究了单壁碳纳米管阵列的截面结构，结果表明，2-3 nm的单壁碳纳米管阵列高度增加到1 μm左右，体积增益约为400倍。电子能量损失谱显示，单壁碳纳米管的石墨sp^2网络主要转化为sp^3。电流-电压测量还显示了经变换的结构的电阻的增加。
2011-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Imaging Dissipation and Hot Spots in Carbon Nanotube Network Transistors
我们使用碳纳米管网络（CNN）晶体管的红外测温，并发现在操作过程中形成的独特的热点。然而，击穿时的平均CNN温度明显低于单个纳米管击穿时的预期温度，这表明纳米管结处的功率耗散极高。统计分析和与热模型的比较可以提取平均管-管结热阻，~4.4x10^11 K/W（热导率~2.27 pW/K）。这表明纳米管结对CNN传输、耗散和可靠性的影响比诸如低衬底热导率的外在因素大得多。
2011-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current instability and diamagnetism in small-diameter carbon nanotubes
我们研究了短半径碳纳米管中的电子不稳定性，从低能下电荷刚度的奇异行为中寻找Luttinger液体状态的崩溃。我们表明，这样的击穿是实现在未掺杂的（3，3）纳米管通过相分离到具有相反的电子电流的区域的发病。从这个政权的现象是一致的形成的pseudogap在单粒子光谱，以及与发散的抗磁磁化率，如在小直径的碳纳米管进行的实验中观察到的。
2004-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coaxial p- and n-type carbon nanotube transistors with dopant-selective coatings
通过生长接触悬浮单壁纳米管（SWNTs）并在其上涂上栅极钝化层，制备了具有钝化同轴栅极结构的碳纳米管场效应晶体管（FET）。在FET中观察到电子Fabry-Perot干涉，表明涂覆结构中的弹道输运。通过将SWNT阵列的图案化生长与反馈控制的电击穿相结合以选择所需的半导体SWNT，已经获得了高性能SWNT FET的可靠生产，使得大规模SWNT FET制造成为可能。P型和n型钝化单壁碳纳米管场效应晶体管已经通过掺杂剂选择性纳米管涂层实现，这使得基于互补器件结构的有源电路的制造成为可能。
2005-08-29 cond-mat.mes-hall
Non-linear transport and heat dissipation in metallic carbon nanotubes
我们发现，局部温度依赖性的热化电子和声子人口沿金属碳纳米管是这种非线性输运特性背后的主要原因在高偏压制度。我们的模型，认为光学和区域边界声子发射以及吸收的载流子是基于玻尔兹曼传输方程的解决方案，假设沿纳米管的局部温度，确定自洽的热传输方程。通过使用现实的输运参数，我们的结果不仅再现了电子输运的实验数据，但也提供了一个连贯的解释电应力下的热击穿。特别是，电子和声子热化禁止短纳米管中的弹道输运。
2005-07-08 cond-mat.mes-hall
High-Field, Quasi-Ballistic Transport in Short Carbon Nanotubes
通过电子输运实验和理论研究了具有Pd欧姆接触的单壁碳纳米管，其长度从几微米到10 nm。声学声子散射的平均自由程估计为lap~300 nm，光学声子散射的平均自由程估计为lop~15 nm。通过非常短（~10 nm）的纳米管的运输是免费的显着的声学和光学声子散射，因此弹道和准弹道分别在低和高偏置电压的限制。高达70 uA的高电流可以流过短纳米管。短纳米管在高场的最终电击穿的可能机制进行了讨论。这里提出的结果具有重要的意义，高性能的纳米管晶体管和互连。
2004-01-26 cond-mat.mes-hall
Ultra-high density alignment of carbon nanotubes array by dielectrophoresis
我们报告了使用高质量的不含表面活性剂且稳定的单壁碳纳米管（SWNT）溶液通过交流介电电泳超高密度组装对齐的单壁碳纳米管（SWNT）二维阵列。在优化了频率和捕获时间后，通过调节溶液中纳米管的浓度，我们可以重复地控制预制电极之间的单壁碳纳米管的线密度，从0.5 SWNT/\mum到大于30 SWNT / \mum。我们的最大密度为30 SWNT/ \mum，是迄今为止报道的通过任何溶液处理技术的对准阵列的最高密度。进一步增加单壁碳纳米管的浓度，形成多层致密的阵列。我们讨论了纳米管的取向和密度如何随浓度和通道长度而变化。电测量数据表明，密集排列的阵列具有低的薄层电阻。通过受控电击穿选择性去除金属单壁碳纳米管产生具有高电流通断比的场效应晶体管（FET）。超高密度取向技术在制造高质量的数字和模拟电子器件方面具有重要意义。
2011-01-11 cond-mat.mes-hall
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
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
Optical Phonons in Carbon Nanotubes: Kohn Anomalies, Peierls Distortions and Dynamic Effects
我们提出了一个详细的研究单壁碳纳米管（SWNTs）的振动特性。单壁碳纳米管的声子色散强烈地受到电子-声子耦合的影响。我们分析了曲率和禁闭的单独贡献。限制在修改单壁碳纳米管声子中起着重要作用，并且通常比曲率更相关。由于其一维特性，金属管在T= 0 K时将发生Peierls畸变（PD）。在有限的温度下，PD不再存在，但声子与原子位移类似的PD的强烈的科恩异常（KA）的影响。我们用密度泛函理论（DFT）的KA和PD方法研究了直径小于3 nm的金属单壁碳纳米管在4 K ~ 3000 K的电子温度范围内的电子结构。然后，我们推导出一组简单的公式占所有的DFT结果。最后，我们证明了静态的方法，通常用于在固体中的声子频率的评估，失败，因为单壁碳纳米管降低维数。KA在金属单壁碳纳米管中的正确描述只能通过使用动力学方法，超越绝热玻恩-奥本海默近似，通过考虑非绝热的贡献。动力学效应导致Kohn异常的发生和形状发生显著变化。我们表明，单壁碳纳米管拉曼G峰只能解释考虑组合的动态，曲率和限制效应。我们分配的G+和G-峰的金属单壁碳纳米管TO（圆周）和LO（轴向）模式，分别相反的半导体单壁碳纳米管。
2006-11-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Luttinger liquid behavior in metallic carbon nanotubes
由于碳纳米管的一维性质，库仑相互作用效应在碳纳米管中具有显著的后果。特别是，相关性意味着费米液体理论的崩溃，并通常导致Luttinger液体的行为，其特征在于显着的幂律抑制的传输电流和状态密度，和自旋-电荷分离。本文综述了金属单壁纳米管（SWNTs）中非费米液体效应的研究进展。我们提供了一个独立的理论讨论的电子-电子相互作用的影响，并表明，隧穿态密度表现出幂律行为。幂律指数取决于相互作用强度参数$g$和装置的几何形状。然后，我们表明，这些功能的实验观察到通过测量作为温度和电压的函数的单壁碳纳米管的隧穿电导。这些隧穿实验是通过将金属单壁碳纳米管与两个纳米制造的金电极接触来获得的。静电力显微镜（EFM）测量表明，所测量的电阻是由于来自在电极/纳米管结处形成的传输势垒的接触电阻。这些EFM测量也显示了这些单壁碳纳米管中的弹道性质的运输。虽然电荷传输可以很好地归因于Luttinger液体行为，但迄今为止尚未观察到自旋-电荷分离。我们简要地描述了一个传输实验，可以提供直接的证据自旋电荷分离。
2000-08-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
