Local Semiconducting Transition in Armchair Carbon Nanotubes: The Effect of Periodic Bi-site Perturbation on Electronic and Transport Properties of Carbon Nanotubes
在碳纳米管中，例如由辐射或化学吸附处理引起的最丰富的缺陷是在A和B位点上延伸的小扰动簇，即双位点缺陷。这些扰动团簇的相对位置在决定碳纳米管的电子性质方面起着至关重要的作用。利用能带结构和电子输运计算，我们发现，在扶手椅型金属纳米管的情况下，当团簇满足一定的周期性条件时，带隙打开。这种现象可能会被用于未来的纳米电子器件中，其中单个金属纳米管的某些区域可以变成半导体。尽管在这项工作中我们专门研究了氢吸附原子团簇的影响，但这种现象对于不同类型的缺陷来说是普遍的。此外，我们还研究了缺陷区的长度和随机性对电子输运的影响。
2011-01-03 cond-mat.mes-hall
Transport through the Interface between a Semiconducting Carbon Nanotube and a Metal Electrode
我们报道了半导体碳纳米管和金属电极之间的接触处的肖特基势垒的隧道电导的数值研究。在平面栅模型中，p掺杂区和n掺杂区之间的不对称性主要取决于电极费米能级和碳纳米管带隙之间的差异。我们定量地展示了栅极/纳米管的距离是如何重要的，以获得大的开-关比。我们解释的弯曲的电流与栅极电压的过渡从热激活区的隧穿区。碳纳米管场效应晶体管的实验结果得到了很好的协议。
2002-06-24 cond-mat.mes-hall
Electronic Raman Scattering in Suspended Semiconducting Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管（SWNTs）的电子拉曼散射（ERS）特征可以揭示关于其电子结构的丰富信息，但以前被认为只出现在金属（M-）而不是半导体（S-）SWNTs中。我们报告的ERS功能的实验观测精度为1毫电子伏的悬浮S-SWNTs，其过程是通过可用的高能电子空穴对完成。ERS的功能，可以促进进一步系统的研究单壁碳纳米管的性质，金属和半导体，具有明确的手性。
2020-09-03 cond-mat.mes-hall
Ballistic and resonant negative photocurrents in semiconducting carbon nanotubes
超快光电流实验进行半导体，单壁碳纳米管的子带的共振光激发下。光生激子在大电场下解离，并且所产生的载流子的传输被证明是弹道的。热电子发射过程的接触占主导地位的光电流。没有激光激发的电荷电流很好地描述了一个Fowler-Nordheim隧道。时间平均的光电流改变极性，只要足够的载流子注入的接触，这可以解释由一个有效的光泵子带中的粒子数反转。
2017-01-09 cond-mat.mes-hall
Tunable spin-polaron state in a singly clamped semiconducting carbon nanotube
我们考虑半导体碳纳米管（CNT）铺设在铁磁绝缘衬底上，一端离开衬底并悬挂在金属栅极上。我们假设，极化基板诱导的交换相互作用作为一个本地磁场的电子在非悬浮的CNT侧。推广了I. Snyman和Yu.V. Nazarov [Phys. Rev. Lett. 108，076805（2012）]，我们表明可以静电地产生定位在CNT的弯曲端处的可调谐的自旋极化子态。我们认为，在低温下操纵和检测局域量子自旋态是可能的。
2015-05-21 cond-mat.mes-hall
Bipolar thermoelectric effects in semiconducting carbon nanotubes: Description in terms of one-dimensional Dirac electrons
基于线性响应理论结合热格林函数方法研究了半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）的热电效应。结果表明，附近的最低的导带最低和最高的价带最大的电子状态可以有效地描述在一维（1D）狄拉克电子的理论方案来描述的热电响应，使之有可能研究带间杂质散射和带隙状态的影响。使用所提出的方案，双极热电效应（即，Seebeck系数的符号反转）的半导体单壁碳纳米管在最近的实验中观察到的解释。此外，半导体单壁碳纳米管在低温下的塞贝克系数的温度依赖性是明确的。
2018-07-23 cond-mat.mes-hall
Semiconducting enriched carbon nanotube align arrays of tunable density and their electrical transport properties
我们展示了组装的溶液处理的半导体富集（99%）的单壁碳纳米管（s-SWNT）在阵列中具有不同的线密度，通过交流介电电泳和调查详细的电子传输特性的制造设备。我们发现，（i）排列的质量随施加电压的频率而变化，（ii）通过改变溶液的频率和浓度，我们可以控制阵列中s-SWNTs的线密度从1/μm到25 /μm。本文报道的25 s-SWNT / \mum的最大线密度是任何对齐的半导体阵列中最高的。DEP组装的s-SWNT器件提供了研究阵列在直接输运状态下的输运性质的机会。室温电子输运测量表明，随着纳米管密度的增加，器件的迁移率增加，而电流开关比显着降低。对于密集阵列，器件电流密度为16 μA/μm，导通电导为390 μS，薄层电阻为30 kΩ/ \square。这些值是迄今为止报道的任何半导体纳米管阵列的最佳值。
2011-05-04 cond-mat.mes-hall
Planar array of semiconducting nanotubes in external electric field: Collective screening and polarizability
我们从理论上研究了平行于其轴的外部电场F中，长度为2 h的半导体纳米管（NTs）平面阵列中的电荷分离。通过保角变换，我们解析地得到了任意间隙比E_g和跨NT的电压降eFh下的感应电荷密度的精确分布。我们利用所得结果（i）跟踪NT中心中性带随F增加而变窄的情况;（ii）分析阵列的极化率随E_g的变化;（iii）研究尖端附近的场增强。
2006-12-21 cond-mat.mes-hall
Theory of the Conductivity in Semiconducting Single-Wall Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管的导电性取决于间距。如果每个间距有整数个碳六边形，那么系统沿着管轴是周期性的，允许“空穴”（而不是“电子”）在管内移动。这种情况下占半导体行为的激活能的顺序约为3毫电子伏。由于节距和周长可以变化，因此存在活化能的分布。否则，纳米管表现出金属行为。“电子”和“空穴”可以在石墨烯壁中移动（二维）。如果忽略圆周的有限性，则壁中的传导与石墨烯中的传导相同。由声子交换吸引在壁中运动形成的库珀对在低温（3 - 20 K）下产生与温度无关的导电。
2010-03-26 cond-mat.mes-hall
Resonant spin current in nanotube double junctions
利用紧束缚模型、非限制性Hartree-Fock近似和非平衡格林函数，对纳米管双结（NTDJ）的零偏压电导进行了理论研究。NTDJ由两个金属纳米管和一片半导体纳米管组成，纳米管之间的过渡由5和7元碳环组成。在中央半导体NT区域中形成量子阱，并以肖特基势垒为边界。当库仑相互作用提高量子阱中共振能级的自旋简并度时，就会产生自旋电流。只要选择适当的半导体NT长度，自旋方向可以由栅极电压控制，即，NTDJ用作纳米自旋过滤器。
2002-12-02 cond-mat.mes-hall
High Performance Semiconducting Enriched Carbon Nanotube Thin Film Transistors Using Metallic Carbon Nanotube Electrode
高性能的溶液处理的短沟道碳纳米管（CNT）薄膜晶体管（TFT）的制造使用金属碳纳米管（m-CNT）作为源极和漏极的密集排列阵列，和半导体富集的碳纳米管（s-CNT）作为沟道材料的排列阵列。室温下的电输运测量表明，具有2 μ m沟道长度的m-CNT接触的s-CNT阵列器件的性能优于对照Pd接触的s-CNT器件。m-CNT接触的器件表现出36.5 uS（19.2 uS）的最大（平均）导通电导、2.6 uS（1.2 uS）的介电常数、51 cm 2/Vs（25 cm 2/Vs）的迁移率和1.1 × 10 E6（2.5 × 10 E5）的电流开-关比。这些值几乎比具有相同沟道长度和s-CNT线性密度的对照Pd接触器件的值高一个数量级。低温电荷传输测量表明，这些改进的性能是由于较低的电荷注入势垒的m-CNT/s-CNT阵列器件相比，Pd/s-CNT阵列器件。我们将较低的注入势垒归因于我们设备的独特几何形状。除了使用半导体富集CNT，我们的研究结果表明，使用金属CNT作为电极可以显着提高CNT TFT的性能。
2013-12-25 cond-mat.mes-hall
Schottky barriers at metal-finite semiconducting carbon nanotube interfaces
利用自洽紧束缚理论研究了金属-半导体碳纳米管界面的电子性质随碳纳米管长度的变化。我们发现势垒的形状取决于电荷转移的长程尾，导致注入势垒厚度相当于纳米管长度的一半，直到纳米管达到体积极限。随着纳米管长度的增加，纳米管结的电导表现出从隧穿到热激活输运的转变。
2003-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Semiconducting Carbon Nanotubes in Photovoltaic Blends: the case of PTB7:PC60BM:(6,5) SWNT
碳纳米管与共轭聚合物和富勒烯衍生物的共混物是一种复杂的纳米复合体系，由于其光伏性能而引起了人们的极大兴趣。因此，更好地理解这些材料中的激子动力学对于提高激子太阳能电池的效率是重要的。在这里，我们研究了一个三元系统，其中聚合物PTB7和富勒烯衍生物PCBM集成与（6，5）单壁碳纳米管的电子物理。我们强调了单壁碳纳米管在激子解离和电荷转移过程中的贡献。这些发现可以是有用的，这些多组分系统的有机光伏开发，一般来说，光电应用。
2018-05-16 cond-mat.mes-hall
Magnetomotive Instability and Generation of Mechanical Vibrations in Suspended Semiconducting Carbon Nanotubes
我们从理论上研究了一个自由悬浮的碳纳米管，连接到一个恒流源，并受到外部磁场的机电性能。我们发现，如果磁场$H$超过耗散相关的临界值$H_{c}$，我们发现是10 - 100 mT的顺序为现实的参数，纳米管的机械振动的自激可以发生。的不稳定性发展成一个固定的制度，其特征在于在基本弯曲模式振幅的时间周期振荡。我们发现，对于纳米管具有大的品质因数和磁场强度略高于$H_{c}$的固定振动的频率是非常接近的基本模式的本征频率。我们还表明，磁场依赖的时间平均电压降在纳米管有一个奇异性在$H=H_{c}$。我们讨论了使用这种现象的纳米管振动的检测的可能性。
2010-06-23 cond-mat.mes-hall
Disorder, pseudospins, and backscattering in carbon nanotubes
我们解决了无序的金属和半导体碳纳米管的导电性能的影响。实验上，平均自由程被发现是大得多的金属管比掺杂的半导体管。我们表明，这一结果可以从理论上理解，如果无序势是长程。描述状态的内部亚晶格结构的赝自旋指数的影响导致金属管中的散射抑制，但在半导体管中则不然。紧束缚计算支持这一结论。
1999-06-04 cond-mat.mes-hall
One-dimensional van der Waals heterojunction diode
The University of Tokyo（东京大学）；Osaka University（大阪大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
该研究通过构建一维范德华异质结纳米管，实现了半导体-绝缘体-半导体异质结的整流效应。
2020-12-06 cond-mat.mes-hall
Theory of phonon-drag thermopower of extrinsic semiconducting single-wall carbon nanotubes and comparison with previous experimental data
提出了一个计算简并掺杂半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）声子拖曳热电势（$S^{g}$）的理论模型。详细计算了$S^{g}$随温度、管半径和费米能级位置的变化。我们推导出一个简单的解析表达式$S^{g}$，可以用来确定掺杂纳米管中的自由载流子密度。在低温下，$S^{g}$表现出载流子一维（1D）特性的活化行为特征。考虑到屏蔽效应，发现它们显著降低了$S^{g}$的大小。我们的研究结果与以前发表的实验数据进行了比较，在散装p掺杂单壁碳纳米管材料。在10-200 K的温度范围内，获得了一组一致的参数，极好的协议。鉴于这些系统的复杂性，这是一个惊人的结果。
2010-06-12 cond-mat.mes-hall
Identifying signatures of photothermal current in a double-gated semiconducting nanotube
单壁碳纳米管（SWNT）的显著电学和光学特性使工程设备原型在光电探测器和太阳能电池等应用中显示出巨大的潜力。然而，任何走向工业成熟的道路都需要详细了解控制光电流产生过程的基本机制。在这里，我们提出了扫描光电流显微镜测量的双栅悬浮半导体单壁碳纳米管，并表明，光伏和光热机制是相关的光电流的解释。我们发现，一个或其他过程的主导或非主导的字符取决于掺杂的配置文件，并且每个贡献的大小是强烈影响的串联电阻从带对齐与金属接触。这些结果提供了新的见解，在扫描光电流显微镜的功能解释和单壁碳纳米管制成的光电子器件的理解奠定了基础。
2014-10-28 cond-mat.mes-hall
A general approach for high yield fabrication of CMOS compatible all semiconducting carbon nanotube field effect transistors
我们报告的策略，实现高组装产量的碳纳米管在选定的位置的电路通过介电泳（DEP）和场效应晶体管（FET）的产量使用半导体富集单壁碳纳米管（s-SWNT）的水溶液。当DEP参数被优化用于单个s-SWNT的组装时，97%的器件表现出FET行为，最大迁移率为210 cm 2/Vs，开关电流比约为106，导通电导高达3 μS，但组装产率仅为33%。由于DEP参数被优化，使得每个电极对连接1-5个s-SWNT，因此组装产率几乎为90%，其中约90%的这些组装的装置表现出FET行为。进一步的优化给出了高达10个SWNT/位点的100%的组装产率，然而具有59%的降低的FET产率。通过在器件中集成局部Al 2 O3栅，提高了FET的性能，包括更高的电流通断比和更高的开关速度。我们的90% FET和90%的组装成品率是迄今为止碳纳米管器件报道的最高水平。我们的研究提供了一个途径，可能成为一个通用的方法，高产量的CMOS兼容的碳纳米管FET的制造。
2011-11-11 cond-mat.mes-hall
Electroabsorption study of index-defined semiconducting carbon nanotubes
报道了具有良好识别性的指数定义的半导体碳纳米管的电吸收光谱。高清晰度的电吸收光谱的测量可以直接与独特的纳米管手性。结果表明，至少在有限的直径范围内，电吸收与纳米管的激子结合能成正比。电吸收是一种直接探测碳纳米管激子态的有力技术，有望成为未来基于碳纳米管的光子器件如电吸收调制器中激子原位研究的有用工具。
2015-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton Dynamics in Carbon Nanotubes: From the Luttinger Liquid to Harmonic Oscillators
我们表明，半导体纳米管的吸收光谱可以确定使用玻色化技术结合平均场论和谐波近似。我们的结果表明，多带半导体纳米管减少到一个弱耦合谐振子系统。此外，准粒子性质的电子和空穴，包括一个光学激子自然出现从玻色子模型。
2013-05-28 cond-mat.mes-hall
Majorana quasiparticles in semiconducting carbon nanotubes
工程有效的p波超导体托管马约拉纳准粒子（MQPs）是现在特别感兴趣的，也鉴于可能利用MQPs的容错拓扑量子计算。在准一维系统中，横模之间的耦合显著缩小了拓扑超导性的参数空间。再加上在实验可行的条件下实现拓扑相的要求，这在实践中强烈限制了可以托管MQPs的系统的选择。在这里，我们证明，半导体碳纳米管（CNT）在接近的超导体，如剥离的NbSe $_2$，满足这些需求。通过精确的数值紧束缚计算，在真实空间中，我们显示了本地化的零能量状态的出现在CNT两端的临界值以上的所施加的磁场。知道微观波函数，我们毫不含糊地证明了马约拉纳性质的局域化状态。采用精确的解析模型哈密顿量计算了拓扑相图。
2017-11-09 cond-mat.mes-hall
Scaling analysis of Schottky barriers at metal-embedded semiconducting carbon nanotube interfaces
我们提出了一个原子的自洽紧束缚研究的电子和传输特性的金属半导体碳纳米管接口作为纳米管通道长度的函数时，纳米管线的末端埋在电极内。我们表明，相对于金属费米能级的纳米管能带结构的阵容强烈地依赖于金属的功函数，但弱的接口的细节。我们分析了长度依赖的传输特性，预测从隧穿热激活的运输与增加纳米管通道长度的过渡。
2004-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Giant Seebeck coefficient in semiconducting single-wall carbon nanotube film
我们在半导体单壁碳纳米管（SWCNT）薄膜中发现了巨大的塞贝克效应，其表现出与商业Bi2Te3合金相当的性能。半导体单壁碳纳米管薄膜的载流子掺杂进一步提高了热电性能。这些结果被复制以及基于一个简单的单壁碳纳米管结模型的第一性原理输运模拟。这些发现为新兴的印刷、全碳、柔性热电设备铺平了道路。
2014-01-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton splitting in semiconducting carbon nanotubes in ultrahigh magnetic fields above 300 T
在高磁场中，半导体单壁碳纳米管的激子吸收光谱由于Aharonov-Bohm磁通量而分裂。利用电-磁通量压缩破坏脉冲磁线圈技术产生370 T的磁场，对单手性半导体碳纳米管进行磁场处理。利用条纹光谱，我们证明了在150 T以上暗态和亮态混合后，布里渊区K和K'点处的独立带边激子态的分离。这些结果使得在单壁碳纳米管的Aharonov-Bohm效应的全貌的定量讨论。
2015-05-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Vacancy induced energy band gap changes of semiconducting zigzag single walled carbon nanotubes
在这项工作中，我们研究了如何在水平方向上诱导的多空位缺陷改变半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）的能量和电子结构。单壁碳纳米管的电子结构计算为每个变形的配置通过实空间，订单（N）紧束缚分子动力学（O（N）TBMD）模拟。通过费米能级附近的电子态密度（eDOS）的行为，得到了实空间中的能带隙。空位可以有效地改变能量学，从而改变SWCNT的电子结构。在这项研究中，我们选择了三种不同的半导体锯齿形单壁碳纳米管，并确定带隙修改。根据n（mod 3）= 0、n（mod 3）= 1和n（mod 3）= 2的分类，我们选择了（12，0）、（13，0）和（14，0）锯齿形SWCNTs。(12，0）SWCNT在其原始状态下是金属性的。空位的应用打开了电子带隙，并且对于双空位缺陷管，它上升到0.13eV。另一方面，（13，0）和（14，0）SWCNT是在其原始状态下分别具有0.44eV和0.55eV的能带隙值的半导体。当在水平方向上引入单空位缺陷时，它们的能带隙值减小到0.07 eV和0.09 eV。然后双空位缺陷再次打开带隙。因此，在这两种情况下，都发生了超导-金属-半导体的转变。它还表明，带隙修改具有不可逆的特性，这意味着带隙值的纳米管不达到其原始值与空位的数量增加。
2017-08-18 cond-mat.mes-hall
Exciton-Plasmon Coupling in Carbon Nanotubes
本文从理论上研究了小直径（~1 nm）半导体单壁碳纳米管的激子态与表面电磁模的相互作用。我们发现，这些相互作用可以导致强激子表面等离子体激元耦合。激子吸收线形表现出线（拉比）分裂$~0.1-0.3$ eV的激子能量被调谐到最近的带间表面等离子体共振的纳米管。我们期望这种效应为半导体碳纳米管的新型光电子器件应用开辟一条道路。
2007-12-28 cond-mat.mes-hall
Diameter dependence of thermoelectric power of semiconducting carbon nanotubes
我们计算了许多半导体单壁碳纳米管（s-SWNTs）的热电势（或热电势）的直径范围内0.5-1.5 nm的使用玻尔兹曼输运形式结合一个扩展的紧束缚模型。我们发现s-SWNTs的热电势随着管径的减小而增加。对于一些直径小于0.6 nm的s-SWNTs，在室温下的热电势可以达到大于2000 μV/K的值，这是通常使用的热电材料中发现的热电势的约6至10倍。大的热电势值可以归因于纳米管的一维性和小直径s-SWNTs的大带隙的存在。我们推导出一个解析公式来重现的热电势的数值计算，我们发现，一个给定的s-SWNT的热电势是直接与它的带隙。该公式还解释了作为管直径的函数的热电势的形状，其看起来类似于带隙依赖于管直径的所谓Kataura图的形状。
2015-10-24 cond-mat.mes-hall
Crosstalk between nanotube devices: contact and channel effects
在降维情况下，库仑相互作用在确定器件特性方面起着至关重要的作用。虽然相同碳纳米管内的这种相互作用已被证明具有意想不到的性质，但器件集成和多纳米管器件需要考虑纳米管间的相互作用。我们提出了平面碳纳米管晶体管的特性，包括半导体纳米管之间的相互作用和半导体和金属纳米管之间的计算。结果表明，管间相互作用影响的通道行为和接触。对于长沟道器件，为了消除纳米管间的效应，必须将栅极氧化物厚度的数量级分开。由于该长度尺度对介电常数的指数依赖性，通过使用高k介电常数和嵌入式接触，非常高的器件密度是可能的。
2006-01-31 cond-mat.mes-hall
Angular momentum and topology in semiconducting single-wall carbon nanotubes
利用谷态轨道角动量将半导体单壁碳纳米管分为两类，这有助于研究有限长单壁碳纳米管的低能电子性质。通过分析切割线，由整数$d$给出分类，该整数是指定纳米管手性的两个整数$n$和$m$的最大公约数。对于$d$等于或大于4的情况，来自两个谷的两个最低子带相对于纳米管轴具有不同的角动量。反映了两个谷的退耦，在有限长的纳米管的离散能级表现出近四倍的简并和它的自旋轨道相互作用的小电梯。对于$d$小于或等于2的情况，其中来自两个谷的两个最低子带具有相同的角动量，离散能级表现出反映两个谷的耦合的四倍简并的提升。特别地，当手征性接近扶手椅手征性时，两个谷强耦合。通过提取具有相关角动量的态，得到了一个有效的一维晶格模型，揭示了本征态中的谷耦合。体-边对应关系，即边态数与相应体系统中计算的缠绕数之间的关系，通过使用辐角原理解析地示出，这使得我们能够从体性质估计边态数。边缘态的数目不仅与手性有关，还与边界的形状有关。
2016-03-21 cond-mat.mes-hall
Probing the doping in metallic and semiconducting carbon nanotubes by Raman and transport measurements
在原位拉曼实验连同输运测量已经进行了碳纳米管作为栅极电压的函数。在金属管中，观察到电子或空穴掺杂使$G^-$带的拉曼频率大幅增加，并伴随着其线宽的大幅减小。此外，我们看到半导体管中的$G^+$带的拉曼频率增加。这些结果定量解释使用从头计算，考虑到超越绝热近似的影响。我们的研究结果表明，拉曼光谱可以作为一个精确的测量掺杂的金属和半导体纳米管。
2007-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electronic screening of the friction acting on ions and water molecules in narrow carbon nanotubes
Florida Atlantic University（佛罗里达大西洋大学）；Northeastern University（东北大学）
通过研究导电碳纳米管中传导电子的屏蔽效应，解释了质子和水分子在金属性碳纳米管中流速更高，而钾离子流速几乎相同的实验现象。
2026-05-29 cond-mat.mes-hall
Switching behavior of semiconducting carbon nanotubes under an external electric field
我们从理论上研究了连接在金电极上的半导体碳纳米管在外加电场作用下的开关特性。我们发现，外部引入的空穴是必要的，占实验观察。我们确定金属诱导间隙状态（MIGS）的接触，并发现一个未掺杂的管的MIGS不会显着影响开关行为，即使是非常短的管长度。我们还探讨了纳米管晶体管的小型化限制，并在其开关比的基础上，我们得出的结论是，晶体管的通道短至50欧姆将有足够的开关特性。
2001-06-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Avalanche-Induced Current Enhancement in Semiconducting Carbon Nanotubes
在高电场应力（~10 V/um）下的半导体碳纳米管由于自由电子和空穴的雪崩产生而显示出惊人的指数电流增加。与其他材料不同，这种一维量子线中的雪崩过程涉及到第三子带的访问，对温度不敏感，但强烈依赖于直径~exp（-1/d^2）。通过与理论模型的比较，提出了一种新的方法，得到了非弹性光学声子发射长度L_OP，ems ~ 15 d nm。综合结果强调了一维分子线中多带传输的重要性。
2008-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic transport through defective semiconducting carbon nanotubes
本文研究了半导体（$m$，$n$）碳纳米管（CNTs）在介观长度尺度上的电子输运性质。这项研究是通过进行量子输运计算的基础上递归格林函数技术和一个底层的密度泛函为基础的紧束缚模型的描述的电子结构。考虑了锯齿形碳纳米管以及不同直径的手性碳纳米管。不同的缺陷示例性地由单空位和双空位表示。我们示出了依赖于能量的传输和依赖于温度的电导作为缺陷的数量的函数。在许多缺陷的限制下，输运用强局部化描述。相应的本地化长度计算（能量依赖和温度依赖），并系统地比较了大量的碳纳米管。它示出，由$(m-n)\,\mathrm{mod}\,3$的区别必须绘制，以分类具有不同带隙的碳纳米管。除此之外，对于给定的缺陷概率，每单位晶胞的局部化长度线性地依赖于CNT直径，但不依赖于CNT手性。最后，在扩散制度的弹性平均自由路径计算的几个缺陷的限制，产生定性相同的声明。
2018-11-22 cond-mat.mes-hall
Separation of Single Walled Carbon Nanotubes by Light
我们报道了从分散良好的稳定溶液中光学分离特定直径的金属和半导体单壁碳纳米管。使用跨UV、Vis和NIR光谱的不同频率的灯来研究这种光学分离现象。光学聚集的单壁碳纳米管从保持分散在溶液中的单壁碳纳米管分离，并使用吸收和拉曼光谱进行表征。紫外灯照射下，分离的单壁碳纳米管明显富集了金属碳纳米管，而不同直径的单壁碳纳米管则因照射频率的不同而发生聚集。基于分离的单壁碳纳米管在紫外灯下制造的场效应晶体管证实了金属单壁碳纳米管在上清液中的富集，其中聚集的单壁碳纳米管显示半导体行为。光谱变化和电子（IV）测量我们的光学分离的单壁碳纳米管进行了比较，并验证了预分离，纯金属和半导体单壁碳纳米管的参考解决方案。
2015-08-31 cond-mat.mes-hall
Photophoresis in Single Walled Carbon Nanotubes
我们报告具体的两件事，一个在原始的单壁碳纳米管（SWNT）的宏观尺度上的光诱导运动的现象和其他随之而来的金属和半导体富集的单壁碳纳米管聚集体的分离。实验提供了SWNT在溶液中的正向和负向电泳的直接证据，即分别远离和朝向光的运动。发现这种光诱导运动依赖于光的频率和强度。聚集体的原始单壁碳纳米管，在紫外线和可见光灯下移动分离和特征在于使用吸收和拉曼光谱。从原始单壁碳纳米管分离的聚集体显示富集金属或半导体单壁碳纳米管，这取决于灯的光谱频率。选择性单壁碳纳米管中的光泳显示出照明频率与特定碳纳米管的吸收之间的直接关系。观察到的现象也验证了使用预分离，金属和半导体单壁碳纳米管在溶液中。金属单壁碳纳米管表现出增强的电泳与紫外灯，而预分离的半导体单壁碳纳米管表现出运动与汞灯与宽带可见光频率。然而，在IR灯下，金属和半导体富集的单壁碳纳米管都显示出连续的运动，如未分离的原始单壁碳纳米管所见，其中没有观察到特异性，并且看到所有颗粒都在运动。
2015-03-25 cond-mat.mes-hall
Chemically Functionalized Semiconducting Carbon Nanotubes: Limits for High Conductance Performance
我们提出了第一性原理研究的电子输运性质的微米长的半导体碳纳米管随机覆盖的卡宾官能团。而以前的研究表明，金属管几乎不受这种粘附的影响，我们在这里表明，与标准直径的半导体管的电导是相反的严重损坏。提取了作为管径函数的构型平均电导，并具有多达一百个官能团的覆盖率。我们的研究结果表明，寻找一个电导保持共价官能化路线仍然是一个具有挑战性的问题。
2010-03-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Schottky-barrier double-walled carbon nanotube field-effect transistors
研究了基于双层碳纳米管的肖特基势垒场效应晶体管的电子输运性质。由于肖特基势垒的电子-空穴不对称性，这类DWNT-FET表现出$I$ - $V$特性和阈值电压的不对称性。金属内壳的存在诱导了大的有效带隙，其比由于单壁碳纳米管FET的半导体壳单独引起的有效带隙大一个数量级。
2007-07-26 cond-mat.mes-hall
Electrostatic deflections of cantilevered semiconducting single-walled carbon nanotubes
碳纳米管在外加电场中的行为？电场的强度和管子的变形之间有什么关系？几何形状对碳纳米管对电场的响应有什么影响？为了回答这些问题，我们发展了一种新的计算技术来研究静电场引起的碳纳米管变形。在本工作中，我们发现悬臂式半导体单壁碳纳米管的偏转角与电场强度的平方成正比，当电场角度在45 ~ 60度范围内时，碳纳米管的弯曲最大。此外，还发现偏转角与纵横比L/R成正比。我们的研究结果提供了一个很好的定性协议与以前的实验研究。
2018-10-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Subband population in a single-wall carbon nanotube diode
我们观察到电流整流的分子二极管组成的半导体单壁碳纳米管和杂质。一半的纳米管没有杂质，它具有典型的半导体纳米管的电流-电压（I-V）特性。另一半的纳米管上有杂质，它的I-V特性是二极管的特性。纳米管二极管中的电流由通过分子的一维子带传输的空穴携带。在77开尔文，我们观察到一个逐步增加的电流通过二极管作为栅极电压的函数，表明我们可以通过静电掺杂控制所占用的一维子带的数量。
1999-08-06 cond-mat.mes-hall
Electric Field-Dependent Charge-Carrier Velocity in Semiconducting Carbon Nanotubes
研究了高偏压下具有肖特基势垒接触的半导体单壁纳米管（SWNTs）中的电荷输运。我们观察到几乎对称的双极传输与电子和空穴电流显着超过25微安，在金属单壁碳纳米管由于光学声子发射报告的电流极限。在单极状态下，研究了四种简单的场相关速度模型（弹道、电流饱和、速度饱和和恒定迁移率）;饱和速度为2 x 10^7 cm/s的速度饱和模型可以最好地解释高偏压行为。
2005-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multi-Band Mobility in Semiconducting Carbon Nanotubes
我们提出了一个新的数据和一个紧凑的单壁碳纳米管迁移率模型，只有两个可调参数，弹性和非弹性碰撞平均自由程在300 K。的迁移率随直径增加，随温度降低，并有一个更复杂的依赖于电荷密度。模型和数据表明，由于第二子带的强散射效应，对于典型的单壁纳米管直径，在高载流子密度（n > 0.5 nm-1）下，室温迁移率不超过10，000 cm 2/V.s。
2009-07-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bipolar single-wall carbon nanotube field-effect transistor
我们使用同时流动的乙烯和氢气的化学气相沉积生长单壁碳纳米管。强耦合到门推断从运输测量金属和半导体管。在低温下，我们的样品作为单电子晶体管的传输机制主要是由库仑阻塞。测量结果显示了从价带到导带非常丰富的量子化能级谱。库仑金刚石在半导体带隙的两侧具有相似的附加能量。已观察到子带群的签名。
2002-09-04 cond-mat.mes-hall
Electroluminescence from chirality-sorted (9,7)-semiconducting carbon nanotube devices
我们测量了（9，7）半导体碳纳米管器件的电致发光和光致发光，并证明了电致发光波长由碳纳米管的手性指数（n，m）决定。该器件是由单手性分散体的管的介电泳组装在Si3N4膜上制成的。电驱动（9，7）器件在光谱的可见光部分中在825 nm处表现出单个洛伦兹形发射峰。通过比较电致发光光谱和相应的光致发光激发图，可以将发射归属于激子E22带间跃迁。我们示出了电流的EL峰宽的线性依赖关系，并提供证据的惰性Si3N4表面相对于纳米管的光学性能。
2011-07-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optimal Thermoelectric Power Factor of Narrow-Gap Semiconducting Carbon Nanotubes with Randomly Substituted Impurities
我们从理论上研究了具有随机取代的氮（N）杂质的窄隙单壁碳纳米管（SWCNT）的热电（TE）效应，具有0.497eV的带隙的N-取代的（20，0）SWCNT。对于这样的窄禁带系统，即使在室温下，从价带到导带的热激发也有助于其TE特性。在这项研究中，N-杂质带处理与导带和价带考虑自洽。我们找到了每个晶胞的最佳N浓度，$c_{\rm opt}$，它给出了不同温度下的最大功率因数（$PF$），例如，$PF=$ 0.30 $\rm{W/K^2m}$与$c_{\rm opt}=3.1\times 10^{-5}$在300 K。此外，电子的热导率已被估计，原来是远远小于声子的热导率，从而导致在300 K下，N-取代的（20，0）单壁碳纳米管与$c_{\rm opt}=3.1\times 10^{-5}$的$ZT\sim 0.1$的品质因数。
2021-03-15 cond-mat.mes-hall
Electrical Nanoprobing of Semiconducting Carbon Nanotubes using an Atomic Force Microscope
我们使用原子力显微镜（AFM）的尖端，局部探测半导体碳纳米管晶体管的电子特性。在三探针测量装置中，镀金AFM针尖用作电压或电流探针。使用的尖端作为一个可移动的电流探针，我们调查的缩放与沟道长度的设备属性。利用针尖作为电压探针，我们研究了接触的性质。我们发现，Au使一个很好的接触在p区，没有肖特基势垒。在n-区域中，发现大的接触电阻，占主导地位的传输特性。
2003-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Confined Electron and Hole States in Semiconducting Carbon Nanotube sub-10 nm Artificial Quantum Dots
我们表明，半导体单壁碳纳米管的价带和导带的量子限制可以通过人工缺陷来设计。这种能力具有设计未来基于纳米管的量子器件的潜力，例如在电信波长发射的电驱动室温单光子源。使用Ar $^{+}$和N $^{+}$离子诱导的缺陷，intranotube量子点与子10 nm的横向尺寸创建，产生量子化的电子束缚态的水平间距的顺序为100 meV和更大。使用低温扫描隧道光谱，我们解决了量子化态的能量和实空间特性，并与理论模型计算进行比较。通过求解一维分段恒势模型下的薛定谔方程，很好地再现了Au（111）衬底中不均匀缺陷散射强度以及表面变化对量子态结构的影响。此外，使用从头计算，我们表明，缺陷结构，如空位，双空位和化学吸附氮原子构成强散射中心，能够形成量子点与实验观察到的离散束缚态的清晰签名。从头算模拟还允许研究散射强度分布作为不同缺陷组合的能量的函数，支持在室温下用于实际应用的高度稳定的双空位的潜力。
2018-03-04 cond-mat.mes-hall
Plasmonic Nature of the Terahertz Conductivity Peak in Single-Wall Carbon Nanotubes
等离子体激元共振有望在太赫兹频率范围内发生在金属和掺杂的半导体碳纳米管中，但迄今为止，它的令人信服的鉴定还很难实现。通常观察到的碳纳米管集合体的太赫兹电导率峰的起源仍然存在争议。在这里，我们提出了高度富集的金属和半导体纳米管薄膜的光学，太赫兹和直流传输测量的结果。一个广泛而强大的太赫兹电导率峰出现在这两种类型的薄膜，其行为是一致的等离子体共振的解释，坚定地排除了其他替代解释，如吸收由于曲率引起的差距。
2013-12-14 cond-mat.mes-hall
Excitons and high-order optical transitions in individual carbon nanotubes
利用瑞利散射光谱研究了单壁碳纳米管中高位光跃迁的激子性质。个别半导体和金属纳米管的主要转变的仔细分析表明，在这两种情况下的线型是一致的激子模型，但不是一个自由载流子。对于半导体物种，边带在第三和第四光学跃迁以上~200 meV处观察到。这些特征归因于激子-声子束缚态。这样的边带是不明显的金属纳米管，预期从这些系统中的激子相互作用的强度降低。
2010-01-25 cond-mat.mes-hall
Electron-hole symmetry in a semiconducting carbon nanotube quantum dot
固体中的光学和电子现象是由电子和空穴（充满电子海中的未占据状态）的行为引起的。电子-空穴对称性通常可以作为一种简化的描述，它表明能量高于费米海的电子与能量低于费米海的空穴行为相同。然而，在半导体中，由于导带的能带结构不同于价带，因此通常不存在电子-空穴对称性。在这里，我们报告的离散，量子化的能量谱的电子和空穴在半导体碳纳米管的测量。通过一个门，一个单独的纳米管被可控地填充了精确数量的电子或空穴，从一开始。具有N个空穴的纳米管的离散激发光谱与N个电子的相应光谱惊人地相似。这种近乎完美的电子-空穴对称性的观察首次证明了半导体纳米管可以不含带电杂质，即使在电子或空穴很少的情况下。此外，我们还发现了一个非常小的塞曼自旋分裂和激发光谱表明强的电子-电子相互作用。
2004-09-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Coherent monochromatic phonons in highly-purified semiconducting single-wall carbon nanotubes
我们利用飞秒泵浦-探测脉冲拉曼技术研究了高纯度定向半导体单壁碳纳米管（SWCNTs）中相干光学声子的偏振依赖性。相干声子谱的径向呼吸模式（RBM）表现出不同的单色频率之间的薄膜和溶液样品，表明存在不同的激子激发过程。通过改变入射泵浦光在取向单壁碳纳米管薄膜上的偏振态，我们发现相干RBM激发的各向异性取决于激光波长，我们认为这与RBM激发的共振和非共振行为有关。
2013-05-23 cond-mat.mes-hall 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
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
