Gate-tunable carbon nanotube-MoS2 heterojunction p-n diode
pn结二极管和场效应晶体管（FET）是现代电子学和光电子学中最普遍存在的两种构件。近年来，降维材料的出现表明这些成分可以缩小到原子厚度。虽然高性能的场效应器件已经从单层材料和它们的异质结构中实现，但是由异质结材料衍生的p-n异质结二极管明显地不存在，并且限制了复杂的电子和光电电路的制造。在这里，我们展示了一个栅极可调的p-n异质结二极管使用半导体单壁碳纳米管（s-SWCNT）和单层二硫化钼（SL-MoS 2）作为p型和n型半导体，分别。这两个直接带隙半导体的垂直堆叠形成具有电特性的异质结，该异质结可以利用施加的栅极偏置来调谐，以实现从绝缘到整流的宽范围的电荷传输行为，其中正向与反向偏置电流比超过10^4。该异质结二极管对光辐射也有很强的响应，外量子效率（EQE）为25%，光响应快< 15 μs。由于单壁碳纳米管具有各种各样的电性能作为手性的函数，并且由于越来越多的原子薄的2D纳米材料被隔离，这里提出的栅极可调p-n异质结概念应该被广泛推广，以实现多样化，高性能的电子学和光电子学。
2013-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Absorption and Energy Loss Spectroscopy of Single-Walled Carbon Nanotubes
最近发展的高效手性分选技术开辟了道路，使用单壁碳纳米管（SWCNT）在过多的纳米电子，光伏和光电应用。然而，为了理解单壁碳纳米管所经历的激发过程，有必要具有高效且准确的计算方法来描述其光学和电子性质，这些方法迄今为止还不可用。在这里，我们采用原子轨道的线性组合（LCAO）来表示Kohn-Sham（KS）波函数，并使用我们的LCAO-TDDFT- $k$ - $ω$代码在频域中进行高效的含时密度泛函理论（TDDFT）计算，以模拟单壁碳纳米管中激子电荷密度的光吸收和能量损失光谱以及空间分布。通过应用GLLB-SC导数不连续校正KS本征能，我们重现测量的$E_{11}$和$E_{22}$跃迁内$σ\lesssim 70$毫电子伏和光学吸收和电子能量损失光谱半定量为一组15个半导体和4个金属手性排序单壁碳纳米管。此外，我们计算的电子空穴密度差$Δρ(\textbf{r}, ω)$解决了在单壁碳纳米管中测量的激发的空间分布。这些结果打开了优化的单壁碳纳米管纳米电子，光伏和光电子器件$\textit{in silico}$的计算设计的路径。
2019-07-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Topological Defects in Semiconducting Carbon Nanotubes as Triplet Exciton Traps and Single-Photon Emitters
本研究通过密度泛函理论揭示(6,5)碳纳米管中螺旋Stone-Wales缺陷可捕获三重态激子，并凭借弱电子-声子耦合成为电信波段单光子发射体。
2025-02-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Physical Removal of Metallic Carbon Nanotubes from Nanotube Network Devices Using a Thermal and Fluidic Process
基于碳纳米管薄膜的电子和光电子器件目前受到金属纳米管存在的限制。在这里，我们提出了一种新的方法，基于纳米管的烷基官能化，从这样的网络设备物理去除金属纳米管。该方法依赖于从半导体纳米管的烷基的优先热解吸和随后的溶解和选择性去除的金属纳米管在氯仿中。该方法是通用的，并适用于设备后制造。
2013-02-01 cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Optoelectronic Properties of Chiral Carbon Nanorings...and One Ring to Rule Them All
碳纳米环是一种环状的π共轭大环，它构成了单壁碳纳米管的基本环段。在最近的一份报告中，手性碳纳米环的结构（可以作为合成手性纳米管的化学模板）首次在实验上合成并表征。在这里，在我们的通信中，我们表明，这些独特的手性纳米环的激发态特性表现出异常和非常有趣的光电特性，随着激发能越来越大的大小的函数（与典型的量子限制效应矛盾）。虽然扶手椅型纳米环中的第一电子激发是禁止与弱振子强度，我们发现，同样的激发在手性纳米环是允许的，由于一个强大的几何对称性破缺。最重要的是，在以这种方式合成的所有可能的纳米环，我们表明，只有一个环，对应于单壁碳纳米管与手性指数（n+3，n+1），是非常特殊的大光诱导跃迁，是最容易观察到的光谱实验。
2011-10-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Planar carbon nanotube-graphene hybrid films for high-performance broadband photodetectors
石墨烯因其优异的电子和光学特性而成为光子应用的一种有前途的材料。然而，光响应度受到光激发载流子的低吸收截面和超快复合速率的限制。在这里，我们证明了一个光电导增益$\sim$ 10 $^5$电子每光子在碳纳米管-石墨烯一维-二维混合由于有效的光生载流子的产生和纳米结构内的传输。基于这种杂化膜的宽带光电探测器（覆盖400 ~ 1550 nm）具有大于100 AW $^{-1}$的高光响应率和约100 μs的快速响应时间。超宽带宽、高响应度和快速操作速度的组合为全碳光电子器件的简易和可扩展制造提供了新的机会。
2015-10-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz emitters and detectors based on carbon nanotubes
我们制定和证明几个建议，利用不同类型的碳纳米管的独特的电子性能的广泛的应用，太赫兹光电子学，包括太赫兹产生准金属纳米管中的热电子，频率倍增的手性纳米管为基础的超晶格控制的横向电场，太赫兹辐射检测和发射扶手椅纳米管在强磁场。
2006-08-28 cond-mat.mtrl-sci
Photocurrent Imaging of p-n Junctions and Local Defects in Ambipolar Carbon Nanotube Transistors
利用扫描光电流显微镜（SPCM）研究了双极型碳纳米管（CNT）晶体管内部pn结的特性以及局部缺陷。我们的SPCM图像显示了金属接触附近的强信号，其极性和位置根据栅极偏置而变化。结合整体电导分析的SPCM图像还表明在n型操作制度中接触附近的内部pn结的存在和栅极依赖的演变。为了以纳米级分辨率确定pn结位置和耗尽宽度，使用高斯拟合。我们还测量了CNT器件在不同栅偏压下的电势分布，这表明使用SPCM技术可以成像局部缺陷和感应电场。我们的实验清楚地表明，SPCM是一个有价值的工具，用于成像和优化基于CNT的器件的电气和光电性能。
2007-07-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Achieving ultrahigh carrier mobility and photo-responsivity in solution-processed perovskite/carbon nanotubes phototransistors
有机铅三卤化物钙钛矿由于其低的加工成本和优异的物理性能在光伏和光电子器件中的应用引起了极大的兴趣。然而，钙钛矿薄膜仍然遭受低载流子迁移率，限制了它们的器件性能和应用潜力。在这里，我们报告说，嵌入单壁碳纳米管到卤化物钙钛矿薄膜可以显着提高空穴和电子迁移率，分别为595.3和108.7 cm 2 V-1 s-1的创纪录的高值。在具有这种混合通道的双极光电晶体管中，在光吸收钙钛矿基质中产生的光载流子由碳纳米管传输，导致6 * 1014琼斯的光电探测率和1 * 104 A W-1的响应率。我们发现，钙钛矿前体在二甲基甲酰胺溶液中作为一个很好的稳定剂的分散的碳纳米管，这可能扩大钙钛矿在溶液加工的功能复合材料的应用范围。前所未有的高性能强调了钙钛矿/碳纳米管杂化材料作为光电和其他应用中新兴的一类功能材料。
2016-03-29 cond-mat.mtrl-sci
On the Mechanical Properties of Popgraphene-based Nanotubes: a Reactive Molecular Dynamics Study
碳基管状材料在未来的电子和光电子器件应用中引起了极大的兴趣。在这项工作中，我们计算研究了从popgraphene（PopNTs）产生的纳米管的机械性能。Popgraphene是由$5-8-5$环组成的2D碳同素异形体。我们进行了完全原子反应（ReaxFF）分子动力学PopNTs的不同手性（$(n,0)$和$(0,n)$）和/或直径和在不同的温度（从300至1200 K）。结果表明，该管是热稳定的（至少高达1200 K）。所有管呈现出准线性行为的应力/应变曲线，随后是应力值的突然下降。有趣的是，扶手椅样PopNT（$(0,n)$）可以承受更高的应变负荷断裂前相比，像橡皮筋一样的（$(n,0)$）。此外，得到的杨氏模量（$Y_{Mod}$）（750-900 GPa）和极限强度（$σ_{US}$）（120-150 GPa）值类似于常规扶手椅和锯齿形碳纳米管所报道的值。PopNT获得的$Y_{Mod}$值与温度无关。虽然$(0,n)$的$σ_{US}$值显示出与温度的准线性相关性，但$(n,0)$没有表现出明显的趋势。
2020-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Modified silicone rubbers for fabrication and contacting of flexible suspended membranes of n-/p-GaP nanowires with single-walled carbon nanotube transparent contact
本工作提出了用于III-V族半导体NW/硅膜形成和光电子器件制造的新的化学和机械材料和技术。采用分子束外延（MBE）方法合成了n-、p-和i-GaP纳米线，通过引入G-包覆法将其包覆在聚二甲基硅氧烷接枝聚苯乙烯（PDG-PS）中，并从Si生长衬底上释放出来。所制造的膜与不同的材料接触，包括单壁碳纳米管或含二茂铁基的聚甲基氢硅氧烷与多壁碳纳米管掺杂和不掺杂。通过电子束感应电流（EBIC）光谱验证了所制造的膜的电连接。所开发的方法和材料可用于制造高质量的柔性无机光电子器件。
2019-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
Photo-gating Carbon Nanotube Transistors
碳纳米管晶体管的光电测量已经显示出对入射光的各种各样的灵敏度。直接光电流过程与许多外在机制竞争。在这里，我们表明，可见光吸收在硅基板产生的光电压，可以电门的纳米管设备。由改变的栅极电压引起的光电流可以显著大于由于在纳米管中直接产生电子-空穴对引起的光电流。在这些设备中的光电门的主导地位证实了所产生的光电流的功率和位置的依赖性。功率依赖性是强烈的非线性和光电流测量通过该设备，即使当激光照射到1毫米的纳米管。
2007-10-05 cond-mat.mtrl-sci
Comparative Evaluation of Encapsulation Methods for Endohedral Doping of Single-Wall Carbon Nanotubes
University of Antwerp（安特卫普大学）；CASCH Center of Excellence, University of Antwerp（安特卫普大学 CASCH 卓越中心）；Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院纳米技术研究所）；Claude Bernard University Lyon 1（里昂第一大学克劳德·贝尔纳大学）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2），西班牙国家研究委员会和巴塞罗那自治大学）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
研究单壁碳纳米管内掺杂封装电荷转移分子的方法，比较熔体填充、溶液回流、真空相升华等填充方式；通过多种手段评估封装效率与电子改性，还介绍一种无需大量溶剂洗涤的真空相法提高封装系统清洁度。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Optical Identification of a DNA-Wrapped Carbon Nanotube: Signs of Helically Broken Symmetry
单壁碳纳米管（SWNTs）具有高的固有迁移率和小的生物相容性尺寸，因此成为下一代电子器件的需求。此外，由于直径和对称性的变化而产生的宽范围的可用带隙使SWNT比传统半导体具有更大的通用性。单链DNA已被用于使这些期望的性质可用于大规模制造装置。由于单链DNA可以螺旋地包裹单壁碳纳米管，形成稳定的杂交结构，DNA/聚合物包裹已被用于分散成束的本质上疏水的单壁碳纳米管到单独的管在水溶液中。隔离各个管、使它们可溶并根据对称性将它们分离的能力将使得能够制造受益于特定纳米管结构的独特电子性质的SWNT光电子器件。展望纳米管的光电应用，我们调查DNA包裹的单壁碳纳米管材料的光学性质是否不同于原始的单壁碳纳米管。我们以前的工作发现，DNA-SWNTs的能带结构确实受到带电包裹的影响。也就是说，直接光学带隙$E_{11}$减小，但变化相当小。这与标准实验几何中的可用实验数据一致，其中入射光沿单壁碳纳米管轴偏振。在这里，我们考虑光的光学吸收与垂直（或圆）偏振相对于管轴，这已被实验测量的单壁碳纳米管分散使用表面活性剂。在这种几何形状中，我们发现与DNA杂交后，单壁碳纳米管的吸收光谱发生了质的变化，包括非手性单壁碳纳米管的强光学圆二色性。
2008-03-26 cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic Properties of Nanotube-Chromophore Hybrids
最近，单壁碳纳米管（SWNTs）功能化偶氮苯生色团被证明是一类新的杂化纳米材料的光电子应用。在这里，我们使用了一些实验技术和理论来理解的结合，方向和性质的生色团和纳米管之间的耦合，所有这些都是相关的未来优化这些混合材料。我们发现，发色团和纳米管之间的结合能强烈依赖于用于将发色团结合到纳米管的系链的类型，在处理过程中，芘系链导致超过90%的结合发色团。DFT计算表明，发色团的纳米管的结合能是最大化的发色团平行于纳米管侧壁，即使使用系绳;二次谐波产生表明，尽管如此，有一个部分的径向取向的发色团的纳米管上。我们发现弱的发色团和单壁碳纳米管之间的电子耦合，与非共价结合一致。发色团-纳米管耦合虽然弱，但足以淬灭发色团荧光。Stern-Volmer图是非线性的，这支持静态和动态淬灭过程的组合。发色团取向是发色团纳米管光电晶体管的一个重要变量，我们的实验表明进一步优化这种取向自由度的可能性。
2013-12-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Aligned Graphene Nanoribbons and Crossbars from Unzipped Carbon Nanotubes
通过将对齐的单壁和少壁碳纳米管（CNT）阵列解压缩来制备对齐的石墨烯纳米管（GNR）阵列。通过聚合物保护的Ar等离子体蚀刻方法实现了纳米管解链，并且将所得纳米管阵列转移到任何衬底上。原子力显微镜（AFM）成像和拉曼映射在相同的碳纳米管之前和之后unzipping证实，约80%的碳纳米管打开，形成单层亚10纳米GNRs。由GNR制成的电气器件（在高温下在H2中退火后）在室温下显示出高达103的开/关电流（Ion/Ioff）比，表明窄GNR的半导体性质。通过将GNR阵列分别转移到GNR和CNT阵列上，制备了新型GNR-GNR和GNR-CNT交叉杆。有序石墨烯纳米结构的生产可以允许GNR大规模集成到纳米电子或光电子中。
2010-04-29 cond-mat.mtrl-sci
Atomistic study of electrostatics and carrier transport properties of CNT@MS2 (M= Mo,W) and CNT@BN core-shell nanotubes
在这项工作中，我们提出了一个一维（1D）核-壳纳米结构的电子性质的从头计算研究的MS 2（二硫化钼，WS 2）或BN扶手椅纳米管封装的碳纳米管（CNT）。利用密度泛函理论（DFT）中的局域密度近似（LDA）计算了这种核壳管的能带结构、载流子有效质量、各种基本静电特性和光吸收。这些结构中的载流子输运对于纳米电子学应用是重要的，并且用格林函数形式主义进行了研究。模拟显示在核-壳CNT@MS2管中适度的间接带隙，而CNT@BN显示金属性质。CNT的不同手性强烈影响CNT@MS2结构的载流子有效质量。发现CNT@BN的电子密度在原子核附近更局部化，并且在幅度上更强，而W原子在它们周围显示出比Mo原子更突出的电子气体存在，如在电子局部化函数中发现的。在CNT@MS2系统中，静电差电位指示将电荷从金属转移到壳中的S原子的驱动。在光学吸收方面，与CNT@MS2的更宽的吸收光谱相比，在CNT@BN的6 eV附近观察到强且更尖锐的峰。CNT@BN的金属透射光谱，而CNT @ MS 2显示非金属传输，但具有更大数量的费米能级附近的透射态。电子和光学性质及其在核-壳结构中的可能调谐可以用于各种应用，例如屏蔽互连、逻辑开关和光电子学。
2017-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Programing optical properties of single-walled carbon nanotubes with benzoyl peroxide derivatives of tailored chemical characteristics
本研究通过合成具有不同电子和空间性质的过氧化苯甲酰衍生物，调控单壁碳纳米管的发光缺陷密度和发射波长，揭示了缺电子反应物修饰获得最佳光学特性的原因。
2025-08-08 cond-mat.mtrl-sci
Experimental determination of the local optical conductivity of a semiconducting carbon nanotube and its modification at individual defects
纳米级光学特性的测量对于光电子器件的表征具有重要意义。然而，传统的光探针测量方法很难确定具有纳米不均匀性的单个量子物体的局域光学性质。在这里，我们展示了第一次成功的测定的绝对光学常数，包括光学电导率和吸收系数，为一个单独的碳纳米管的缺陷，通过比较能量损失光谱和光吸收。从某种类型的缺陷获得的光学电导率确实呈现出在最低激发峰（E11）附近的特征修改，其中强烈涉及激子和非辐射跃迁以及声子耦合激发。对E11峰的详细线形分析清楚地表明了不同程度的激子寿命缩短和电子态修改，这是可变的缺陷类型。
2017-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects in third harmonic generation: the case of carbon nanotubes and nanoribbons
低维纳米结构的线性和非线性光学性质已经引起了科学界的极大兴趣，作为探测电子的强约束的工具，并在光电子器件中可能的应用。特别地，已经表明碳纳米管[Science 308，838（2005）]和石墨烯纳米带[Nat. Comm. 5，4253（2014）]的线性光学响应由束缚的电子-空穴对（激子）支配。激子在线性响应中的作用已经得到了广泛的研究，但对激子对非线性极化率的影响却知之甚少。使用最近开发的方法[Phys.Rev.B88，235113（2013）]，其基于完善的从头算多体微扰理论方法，我们发现准粒子位移和激子效应显著地改变了碳纳米管和石墨烯纳米带中的三次谐波产生。对于这两个系统的多体效应的净效应是减少在独立的粒子光谱中的主峰的强度和重新分配几个激子共振之间的光谱权重。
2017-02-08 cond-mat.mtrl-sci
Light-Emitting Electrochemical Cells of Single Crystal Hybrid Halide Perovskite with Vertically Aligned Carbon Nanotubes Contacts
基于所报道的混合卤化铅钙钛矿在电场下的离子迁移，我们开发了一种明亮的、发光的电化学电池，该电池使用直接生长在垂直排列的碳纳米管（VACNT）森林上的CH_3 NH_3 PbBr_3单晶作为接触电极。在所施加的电场下，晶体中的带电离子漂移并在电极附近积累，导致在操作中形成p-i-n异质结。由于CNT尖端增强的电场，降低的界面能垒和强电荷注入导致在室温下高达1800 cd/m2的明亮的绿光发射（平均= 60 cd/m2）。除了光发射之外，这种原始的器件架构指出了在操作稳定的基于钙钛矿的光电子器件中实现垂直对准的CNT作为电极的可能性。
2021-05-01 cond-mat.mtrl-sci
Structural and Electronic Properties of Amorphous Silicon and Germanium Monolayers and Nanotubes: A DFT Investigation
本研究借助DFT分子动力学模拟，探究硅、锗的单层非晶碳类似物及对应纳米管的结构与电子特性，发现其能量排序与硅烯、锗烯一致，电子行为覆盖金属到小带隙半导体，且具备合成可行性。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci
Routines to synthesize carbyne of more than 6000 atoms
碳炔具有优异的电学、光学和磁学性能，在光电和磁电领域有着广泛的应用。然而，制造超过6000个碳原子的单原子链提出了巨大的技术挑战。为了预测不同环境下的最佳碳链长度，我们建立了一个Monte Carlo模型，在该模型中，在有限的温度下，一个尺寸为4000-15000个原子的有限长度的碳炔被碳纳米管封装。蒙特卡罗模拟表明碳纳米管的稳定性受碳纳米管的性质、孔隙率、外压、温度和碳纳米管链长的影响。当给定碳纳米管的几何结构和环境参数时，我们的蒙特卡罗算法可以预测内部碳炔的最大长度。我们的工作提供了一条在室温下制造比6000个原子长得多的碳链的途径。
2022-10-18 cond-mat.mtrl-sci
Near-Intrinsic Photo- and Electroluminescence from Single-Walled Carbon Nanotube Thin Films on BCB-Passivated Surfaces
该研究提出用BCB聚合物钝化衬底表面，抑制单壁碳纳米管薄膜的缺陷边带发射，使其发光性能接近h-BN水平，并成功制备出具有近本征电致发光的(6,5) SWCNT网络场效应晶体管，为低维发光体的光谱研究和光电器件提供了标准衬底处理方案。
2023-04-12 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Catalyst-mediated etching of carbon nanotubes exhibiting electronic-structure insensitivity and reciprocal kinetics with growth
研究利用同位素标记量化单壁碳纳米管的催化刻蚀与生长速率，发现催化刻蚀对电子结构不敏感且与生长具互易性，为区分催化与非催化反应机理提供新视角。
2025-04-27 cond-mat.mtrl-sci
Self-healing in unpassivated and passivated CdTe nanostructures: structural stability and optical properties
我们报告的各种性质，如电子结构，结构稳定性和光学性质的CdTe在不同的纳米结构形式，如超薄板，单层，纳米棒和纳米管的钝化的影响。此外，基于这些性质，每个纳米结构的自修复能力已被预测。光学性质表明，所有的钝化和特定的未钝化的纳米结构是适合于光电应用。取向的2D系统<110>和来自单层的纳米管<111>在原始结构中显示出显著的自愈合。
2022-08-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Three-dimensionally Enlarged Photoelectrodes by a Protogenetic Inclusion of Vertically Aligned Carbon Nanotubes into CH3NH3PbBr3 Single Crystals
我们证明，甲基溴化铅铵（MAPbBr 3）的单晶可以直接生长在垂直排列的碳纳米管（VACNT）森林。快速生长的MAPbBr 3单晶体以单个CNT的形式吞没原生夹杂物，从而导致三维放大的光敏界面。获得光电检测器装置，检测从UV范围至550 nm的低光强度（~20 nW）。此外，在零外部偏置电压下记录光电流，其指向由MAPbBr 3单晶互穿到VACNT森林中导致的pn结的合理形成。这揭示了垂直排列的CNT可以用作操作稳定的基于钙钛矿的光电子器件中的电极，并且可以用作未来选择性电极开发的通用平台。
2021-05-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Impact of Dielectric Environment on Trion Emission from Single-Walled Carbon Nanotube Networks
Trions是在存在载流子（空穴或电子）的情况下，在低维半导体的光或电激发时形成的带电激子。从半导体单壁碳纳米管（SWCNT）的三电子发射发生在近红外和在较低的能量相比，各自的激子。它可用作SWCNT样品和器件中过量载流子存在的指示剂。激子和激子对纳米管周围的电介质都非常敏感，这影响了它们在光电子器件中的应用。在这里，不同的介电材料的激子和trion发射从静电掺杂网络的聚合物分选（6，5）单壁碳纳米管顶栅场效应晶体管的影响进行了研究。所观察到的空穴和电子积累的激子和激子发射能量和强度的差异不能用不同介电材料的极化率或屏蔽特性来解释，但它们显示出对电荷捕获特性的明显依赖性。电荷局部化（电介质捕获空穴或电子）减少激子猝灭、发射蓝移和三电子形成。基于所观察到的载流子类型和介电材料依赖性变化，三电子与激子发射的比率和激子蓝移不适合作为碳纳米管掺杂水平的定量度量。
2023-02-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Charge Transport in and Electroluminescence from sp$^{3}$-Functionalized Carbon Nanotube Networks
半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）与发光sp $^{3}$缺陷的受控共价功能化导致在近红外的额外窄的和可调谐的光致发光特征，甚至能够在室温下单光子发射，从而极大地扩展了它们的应用潜力。然而，sp $^{3}$ -官能化的单壁碳纳米管在具有有效缺陷态电致发光的光电子器件中的成功集成不仅需要控制其发射性质，而且还需要详细了解官能化对其电性能的影响，特别是在密集网络中。在这里，我们展示了基于原始和功能化聚合物分选（6，5）单壁碳纳米管网络的双极发光场效应晶体管。我们研究了sp $^{3}$缺陷对电荷输运的影响，采用电致发光和（电荷调制）光致发光光谱结合随温度变化的电流-电压测量。我们发现，sp $^{3}$功能化的单壁碳纳米管积极参与网络内的电荷传输作为移动载体有效地采样的sp $^{3}$缺陷，这作为浅陷阱状态。虽然空穴和电子迁移率都随着功能化程度的增加而降低，但晶体管保持完全可操作，显示出可以通过缺陷密度调节的缺陷态的电致发光。
2021-05-30 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Highly Efficient Bilateral Doping of Single-Walled Carbon Nanotubes
柔性和可穿戴电子产品的发展促进了用于透明导电膜（TCF）的新材料的设计。虽然单壁碳纳米管（SWCNT）薄膜是最有前途的候选人的柔性TCF，他们仍然没有满足光电要求要求，要求其成功的工业集成。在这项研究中，我们提出并彻底研究了一种新的方法，包括同时双边（外表面和内表面）单壁碳纳米管掺杂后，他们在400 ℃下的环境空气气氛下的热处理开放。通过氯金酸（HAuCl $_{4}$）乙醇溶液的掺杂允许我们在可见光谱（550 nm）的中间以90%的透射率实现31 $\pm$ 4 $Ω$ /sq的薄层电阻的记录值。强p型掺杂的开路电位（OCP）的测量进行了检查，并证实了从头计算证明的情况下，双边掺杂的费米能级约1 eV的下移。
2021-04-01 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Advanced structural characterization of single-walled carbon nanotubes with 4D-STEM
针对单壁碳纳米管结构表征技术匮乏的问题，本研究利用4D-STEM结合快速像素探测器，实现低剂量高分辨率的手性、应变及缺陷分析，还探索了多层电子叠层成像的3D表征潜力。
2025-10-29 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Terahertz Excitonics in Carbon Nanotubes: Exciton Autoionization and Multiplication
激子在现代半导体中的光学过程中起着重要作用，例如单壁碳纳米管（SWCNT），过渡金属二硫属化物和2D钙钛矿量子阱。它们具有非常大的结合能（>100~meV），即使在高温下也能支配吸收和发射光谱。大的结合能意味着它们是稳定的，也就是说，很难分解，使得它们似乎不适合需要移动载流子的光电子器件，特别是太赫兹发射器和太阳能电池。在这里，我们对对齐的单手性半导体SWCNT的膜进行了太赫兹发射和光电流研究，发现激子自激，即，自发地分解成电子和空穴。这个过程自然发生超快（<1~ps），同时保持能量和动量。然后，当施加直流偏压时，所产生的载流子可以被加速以发射太赫兹辐射的突发，与标准GaAs基发射器相比具有有希望的效率。此外，在高偏压下，被加速的载流子获得足够高的动能以再次以完全能量和动量守恒的方式通过碰撞激子产生来产生次级激子。这种激子倍增过程导致作为偏压的函数的非线性光电流增加。我们的理论模拟的基础上非平衡玻尔兹曼输运方程，考虑到所有可能的散射途径和现实的能带结构，重现我们所有的实验数据半定量。这些结果不仅阐明了单壁碳纳米管中激子和载流子的动量依赖性超快动力学，而且还表明尽管激子结合能和太赫兹光子能量之间存在数量级的失配，但仍有希望实现太赫兹激子。
2020-04-06 cond-mat.mtrl-sci
Influence of oxygen-defects on intraband terahertz conductivity of carbon nanotubes
本研究探讨了氧等离子体处理引入的缺陷对单壁碳纳米管太赫兹带内电导率的影响，发现缺陷会降低电导率并减缓载流子迁移，通过修正Drude模型揭示了缺陷对载流子动力学的作用，为太赫兹器件的多级工程定制提供了潜力。
2025-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Macroscopically Self-Aligned and Chiralized Carbon Nanotubes: From Filtration to Innovation
本综述系统总结了碳纳米管宏观排列与手性化机制及方法的最新进展，重点介绍晶圆尺度人工径向和手性CNT薄膜的构建，并展示其在光电子器件中的独特应用潜力。
2023-12-02 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
A programmable wafer-scale chiroptical heterostructure of twisted aligned carbon nanotubes and phase change materials
本研究设计并实验实现了含扭曲排列碳纳米管与相变材料的晶圆级可编程手性光学异质结构，借助机器学习框架优化CD响应可调性，验证了相变调控、极性反转及碳纳米管双重功能，为手性光子器件研究提供了可扩展平台。
2024-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
