Optical signatures of quantum dot excitons in carbon nanotubes
我们报告了低温下悬浮碳纳米管中量子点激子的光学研究。窄的光学线宽，强烈抑制光谱漂移，和在纳秒范围内的光致发光寿命出现激子本地化的关键签名。我们推断激子量子点的形成与几个激子玻尔半径的特征长度。本地化抑制激子扩散和保护激子从退相的结构或环境的不均匀性，以及从探索非辐射淬灭网站。因此，碳纳米管中的量子点激子表现出本征辐射寿命、长相干时间和100%的量子产率。我们的研究结果支持了碳纳米管激子的潜力，为基础研究和应用，规模有利的增强光谱分辨率和相干性。
2012-09-15 cond-mat.mes-hall
Exciton diffusion in air-suspended single-walled carbon nanotubes
报道了激子在空气悬浮单壁碳纳米管中扩散长度的直接测量。光致发光显微镜用于识别单个纳米管并确定其长度和手性指数。激子扩散长度通过比较光致发光强度对纳米管长度的依赖性和扩散方程的数值解得到。我们发现，在这些干净的，生长的纳米管的扩散长度是显着长于胶束封装的纳米管的报告。
2010-03-03 cond-mat.mes-hall
Strong exciton-plasmon coupling in semiconducting 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。激子吸收线的形状表现出拉比分裂约0.1 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。我们还表明，量子限制斯塔克效应可以作为一种工具来控制激子结合能和碳纳米管中的纳米管带隙，例如，以使激子总能量与最近的带间等离子体激元模式共振。激子-等离子体拉比分裂，我们预测在这里为一个单独的碳纳米管是接近其幅度的混合等离子体纳米结构人工制造的有机半导体金属薄膜上先前报道。我们期望这种效应为半导体碳纳米管的新型可调光电子器件应用开辟道路。
2009-07-08 cond-mat.mes-hall
Chirality dependence of the absorption cross-section of carbon nanotubes
碳纳米管的光学吸收随其几何形状的变化一直是一个长期存在的问题，在这两个问题的核心和应用，特别是因为光学光谱是用于评估样品的手性物种丰度的主要工具之一。在这里，我们解决了手性依赖的光吸收与一个原始的方法，涉及超高效的能量转移卟啉/纳米管化合物，允许均匀的光激发的所有手性物种。我们测量的绝对吸收截面的范围很广的半导体纳米管在其S22过渡，并表明，它的变化高达2.2的因素与手性角，与I型纳米管显示出较大的吸收。相反，发光量子产率几乎保持恒定。
2013-10-09 cond-mat.mes-hall
Observation of charged excitons in hole-doped carbon nanotubes using photoluminescence and absorption spectroscopy
我们首次在室温下在空穴掺杂的碳纳米管中观察到了三电子（带电激子），即由一个电子和两个空穴组成的三粒子束缚态。当p型掺杂剂添加到碳纳米管溶液中时，无论掺杂剂种类如何，trions的光致发光和吸收峰都远低于E11亮激子峰。碳纳米管中强的电子-空穴交换相互作用导致了亮激子和三重子之间出乎意料的大能量分离。
2011-01-19 cond-mat.mes-hall
Spontaneous exciton dissociation in carbon nanotubes
对单个单壁碳纳米管的同时光致发光和光电流测量揭示了激子自发解离成自由电子-空穴对。发光强度和光电流的相关性表明，一个显着的比例激子解离过程中，他们的最低激子状态的弛豫。此外，光和电信号的组合还允许提取吸收截面和振荡器强度。我们的观察结果解释了尽管激子结合能很大，但单壁碳纳米管光电导测量的原因。
2013-07-19 cond-mat.mes-hall
Dipolar and charged localized excitons in carbon nanotubes
我们从实验和理论两方面研究了半导体单壁碳纳米管中激子局域化和极化的基本相互作用。从斯塔克光谱的个别碳纳米管在低温下，我们确定本地化的激子作为永久电偶极子的偶极矩高达1eV。此外，我们证明了场效应掺杂的本地化激子与额外的电荷，从而导致在缺陷本地化trions。我们的研究结果不仅提供了对碳纳米管中局部激子的微观性质的基本见解，还表明了它们在传感应用中的潜力，并可作为其他原子薄半导体（包括过渡金属二硫属化物）中激子局部化量子点的分子工程的指导方针。
2017-06-26 cond-mat.mes-hall
Possibility for exciton Bose-Einstein condensation in carbon nanotubes
我们证明了单个小直径（~1-2 nm）半导体碳纳米管中激子玻色-爱因斯坦凝聚的可能性。该效应发生在激子-带间-等离子体激元耦合下，该耦合由垂直于纳米管轴施加的外部静电场控制。它需要的领域~1 V/nm和温度低于100 K，是实验上可以达到的。该效应为一维凝聚态物理的基础理论提供了实验平台，为发展碳纳米管可调谐相干偏振光光源开辟了前景。
2013-10-24 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
Toward a Deterministic Nucleation Theory for Chirality-Controlled Nanotube Synthesis
Yulin University（榆林学院）
本文提出确定性成核理论，通过拓扑框架和矢量求和规则揭示碳纳米管手性在成核阶段即被催化剂表面特定帽结构选择性编码，并以(12,6)管为例阐明手性富集机制，推动从随机生长向可预测合成转变。
2025-11-11 cond-mat.mes-hall
High-throughput Imaging and Spectroscopy of Individual Carbon Nanotubes in Devices with Light Microscopy
碳纳米管研究中的两个最大挑战是实现手性控制合成和理解手性依赖的器件物理。单个碳纳米管的高通量和原位手性和电子结构表征对于解决这些挑战至关重要。光学成像和光谱学具有无与伦比的通量和特异性，但其在衬底上或设备中的单个纳米管的实现长期以来一直是一个突出的挑战。在这里，我们展示了视频速率成像和原位光谱的各个碳纳米管在各种基板上，并在功能器件使用一种新的高对比度偏振为基础的光学显微镜。我们的技术使完整的手性配置数百个生长的碳纳米管。此外，我们在现场监测纳米管的电子结构的有源场效应器件，并观察到高阶纳米管的光学共振显着扩大静电掺杂。这种意想不到的行为指向强带间电子-电子散射过程，可以主导碳纳米管中激发态的超快动力学。
2013-07-19 cond-mat.mes-hall
Quantum emission assisted by energy landscape modification in pentacene-decorated carbon nanotubes
光致发光碳纳米管有望成为多用途的室温单光子源，在量子信息处理中具有应用。碳纳米管的量子发射通常由激子的局域化或激子-激子湮灭引起。在这里，我们修改本地能源景观的激子装饰纳米级并五苯颗粒到空气悬浮的单壁碳纳米管。从未装饰的区域到装饰的网站的定向激子扩散被证明，这表明激子捕获诱导的局部介电屏蔽并五苯颗粒。对具有代表性的碳纳米管的光致发光和光子相关测量揭示了在室温下增强的激子-激子湮灭和单光子发射。并五苯粒子被证明可以促进强光子反聚束在装饰网站，表明使用分子的非共价官能化可以是一种有效的方法，在碳纳米管的能量景观修改和量子发射。
2021-03-19 cond-mat.mes-hall
Binding Energy and Lifetime of Excitons in Metallic Nanotubes
半导体单壁碳纳米管中激子的解析描述的困难在于激子既不能被认为是严格的一维也不能被认为是二维物体。然而，在金属纳米管的情况下，情况发生变化，其中，由于无间隙金属子带的屏蔽，激子的半径变得比纳米管$R_\text{ex}\gg R$的半径大得多。利用这一点，我们发展了金属纳米管中激子的理论，确定它们的结合能约为$0.08v/R$，与现有的实验数据相一致。另外，由于无带隙子带的存在，存在其中束缚激子被散射成属于无带隙子带的未束缚电子-空穴对的过程。这样的过程导致有限的激子寿命和其光谱函数的加宽。我们计算了相应的激子衰变率。
2019-01-27 cond-mat.mes-hall
Excitons in narrow-gap carbon nanotubes
考虑电子和空穴的准相对论色散，计算了窄带隙单壁碳纳米管中激子的结合能。在几种极限情况下，得到了量子相对论两体问题的精确解析解。我们表明，结合能的尺度与带隙，并得出结论的基础上，半导体纳米管的数据，有没有过渡到激子绝缘体中的准金属纳米管和太赫兹应用是可行的。
2011-08-15 cond-mat.mes-hall
Exciton Hierarchies in Gapped Carbon Nanotubes
我们提出的证据表明，强的电子-电子相互作用在带隙的碳纳米管导致有限层次的激子在一个给定的纳米管子带。我们研究这些层次结构，采用场论减少的间隙碳纳米管，允许电子-电子相互作用被精确地处理。我们分析这种减少采用威尔逊的数值重整化群。我们能够确定作为有效相互作用强度的函数的单光子激子的间隙比。我们还确定在同一子带内的双光子激子的间隙，单粒子间隙，以及暗激子的子集。此外，强电子-电子相互作用导致强重整化色散关系，其中自旋-电荷分离的后果可以很容易地观察到。
2010-07-27 cond-mat.mes-hall
Asymptotic exchange coupling of quasi-1D excitons in carbon nanotubes
得到了碳纳米管中双激子结合能与激子间距离和准一维激子结合能的解析表达式。这使得人们能够追踪双激子能量变化和相关的非线性吸收的外部条件下，激子结合能变化。计算的非线性吸收线型表现出特征不对称（拉比）分裂的激子能量被调谐到最近的带间等离子体共振。这些结果对于光激发半导体碳纳米管的可调谐光电子器件应用，包括具有光学非线性的强激发区是有用的。
2011-02-02 cond-mat.mes-hall
Near-unity radiative quantum efficiency of excitons in carbon nanotubes
光子器件的效率主要由辐射量子效率决定，辐射量子效率是由发光材料给出的特性。然而，尽管碳纳米管是纳米光子学的重要材料，但其定量表征一直很困难。在这里，我们确定了明亮的激子在碳纳米管的辐射量子效率通过修改激子动力学通过腔量子电动力学效应。硅光子晶体纳米梁腔被用来诱导单个碳纳米管的Purcell效应。光谱和时间行为的腔增强的光致发光显微镜，其特征在于，和分数的辐射衰减过程进行评估。我们发现，在室温下，碳纳米管中亮激子的辐射量子效率接近于1。
2021-02-22 cond-mat.mes-hall
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
Exciton spectrum in multi-shell hexagonal semiconductor nanotube
在有效质量近似和矩形势近似下，利用有效势方法，发展了多壳层六角半导体纳米管中激子谱的理论。结果表明，所有状态的激子结合能非单调地依赖于内导线直径，接近几个最小和最大的幅度。理论结果很好地解释了GaAs/ Al_{0.4} Ga_{0.6} As纳米管发光峰的实验位置。
2012-10-08 cond-mat.mes-hall
Exciton-Plasmon Interactions in Individual Carbon Nanotubes
我们采用适用于吸收和色散介质的宏观量子电动力学方法，研究了单壁和双壁碳纳米管中集体表面激发--激子和等离子体激元的性质和作用。研究表明，单个小直径（<~1 nm）单壁碳纳米管中激子态与表面电磁模的相互作用可以导致激子-表面-等离子体激元的强耦合.单个纳米管的光学响应表现出拉比分裂~0.1 eV，无论是在线性激发制度和非线性激发制度与光致双激子态的形成，作为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。垂直于纳米管轴施加的静电场可用于控制激子-等离子体激元耦合。对于双壁碳纳米管，我们表明，在管间距类似于他们的平衡距离带间表面等离子体有一个深刻的影响管间卡西米尔力。强重叠的等离子共振从两个管保证他们更强的吸引力。具有这种集体激发特征的纳米管手性将导致在双壁碳纳米管中形成最有利的内-外管组合。这些结果为碳纳米管在新一代可调谐光电和纳米机电器件应用的发展铺平了道路。
2010-11-03 cond-mat.mes-hall
Stark effect of excitons in individual air-suspended carbon nanotubes
我们研究了电场诱导单壁碳纳米管光致发光的红移。位移的规模与字段的平方，而不同的激发功率和能量的测量表明，从加热和弛豫途径的影响是小的。我们将这些位移归因于斯塔克效应，并表征了具有不同手性的纳米管。通过考虑激子结合能的空气悬浮管，我们发现，理论预测是在定量协议。
2014-07-07 cond-mat.mes-hall
Influences of Exciton Diffusion and Exciton-Exciton Annihilation on Photon Emission Statistics of Carbon Nanotubes
泵浦依赖的光致发光成像和二阶光子相关的研究已经在室温下，使激子扩散常数和俄歇复合系数的提取对单个单壁碳纳米管（SWCNT）进行。这些之间的线性相关性归因于环境紊乱的影响，在设置激子平均自由程和捕获限制俄歇重组在这个长度尺度。光子反聚束的抑制归因于在单壁碳纳米管中产生多个空间上不重叠的激子，其扩散长度小于激光光斑尺寸。我们的结论是，在室温下完全反聚束需要增强激子-激子湮灭率，这可能成为可实现的单壁碳纳米管允许强激子本地化。
2015-06-03 cond-mat.mes-hall
Strong Light-Matter Coupling in Carbon Nanotubes as a Route to Exciton Brightening
我们表明，强的光-物质耦合可以用来克服一个长期存在的问题，阻止了有效的光发射从碳纳米管。碳纳米管的名义上明亮的激子态的发光由于快速非辐射散射到具有较低能量的暗激子态而被淬灭。我们提出了一个理论分析表明，通过将碳纳米管的光学微腔的亮激子态可能会分裂成两个混合激子极化激元状态，而暗状态保持不变。对于足够强的亮激子和腔之间的耦合，我们表明，较低的极化激元的能量可能被推到暗激子的能量以下。亮激子和暗激子的相对能量的这种翻转防止暗激子淬灭发射。我们的研究结果为纳米光电子器件的能带工程提供了一种新的途径。
2019-03-22 cond-mat.mes-hall
Light Control over Chirality Selective Functionalization of Substrate Supported Carbon Nanotubes
重氮鎓与碳纳米管的反应形成光学$sp^3$缺陷，可用于光学和电子电路。我们调查了一个直接的设备上的反应支持受限的激光照射，并提出了一种技术，其中任意的碳纳米管可以优先功能化的设备内匹配的光频率与其跃迁能量。在（9，7）纳米管和4-溴苯基重氮四氟硼酸盐之间进行示例性反应。衬底支撑的多个半导体手性纳米管局部暴露于激光，同时通过拉曼光谱原位监测反应动力学。通过共振拉曼光谱证实了反应的手性选择性，仅报告了目标物质的10 meV $E_{22}$跃迁能量红移。我们进一步证明了这种方法的单管（9，7）电致发光器件，并显示了25毫电子伏的红移发射的基态$E_{11}$相比，从原始管的发射。
2022-05-18 cond-mat.mes-hall
Cold exciton electroluminescence from air-suspended carbon nanotube split-gate devices
研究了分离栅器件中单个碳纳米管的电致发光。通过对光致发光光谱的表征，确定了纳米管的手性，并对电致发光峰进行了归属。我们观察到电致发光线宽相媲美的光致发光，表明可以忽略不计的加热和状态混合的影响。分裂栅和偏置电压的依赖性是一致的，从静电形成的$pn$结发射。
2017-02-10 cond-mat.mes-hall
Survey of Exciton-Phonon Sidebands by Magneto-optical Spectroscopy Using Highly Purified (6,5) Single-walled Carbon Nanotubes
本文首次报道了单壁碳纳米管（SWNTs）的激子-声子边带的高场磁光研究。声子边带的能量和强度与外加磁场无关。通过与理论计算结果的比较，我们证实了这些边带是由光禁戒的K-动量单重态激子产生的。这些K-动量暗激子的能量被提取为比明亮的零动量单重态激子高约21.5 meV，与最近的理论预测和实验确定的值密切一致。
2013-04-02 cond-mat.mes-hall
High efficiency dark-to-bright exciton conversion in carbon nanotubes
我们报告说，暗激子可以有一个很大的贡献，在碳纳米管的发光强度由于一个有效的激子转换从暗态到亮态。时间分辨光致发光测量被用来调查的激子的衰变动力学和扩散特性，我们得到的本征寿命和明亮的激子的扩散长度以及明亮和黑暗的激子的扩散系数。我们发现暗到亮的跃迁速率可以相当高，并且超过一半的暗激子可以转化为亮激子。状态转换率有一个大的手性依赖与家庭模式，并发现转换效率显着提高吸附在纳米管表面的空气分子。我们的研究结果表明，在低维材料的发射动力学的暗激子的非平凡的意义，并展示了潜在的工程暗到亮的转换过程中，通过使用表面相互作用。
2019-05-24 cond-mat.mes-hall
Prolonged spontaneous emission and dephasing of localized excitons in air-bridged carbon nanotubes
半导体碳纳米管的明亮激子发射对于光电和量子光子器件以及一维纳米结构中光与物质相互作用的基础研究具有重要意义。然而，到目前为止，碳纳米管中激子的电子物理学在很大程度上受到介电环境的外部效应的影响。在这里，我们进行了时间分辨的光致发光测量超过14个数量级的超净碳纳米管桥接的气隙支柱。我们的测量结果表明，一个新的制度的内在激子电子物理学与延长自发发射时间高达T1=18 ns，1至2个数量级之间优于先前的测量和理论家约10年前首次假设的值一致。此外，我们建立了第一次的激子退相干时间的个别纳米管在时域中，并发现四倍延长值T2=2.1 ps相比，合奏测量。这些第一次观察激发新的讨论的幅度的内在退相机制，而长期的激子动力学是有希望的设备应用。
2013-07-01 cond-mat.mes-hall
Band-edge Exciton States in a Single-walled Carbon Nanotube Revealed by Magneto-optical Spectroscopy in Ultra-high Magnetic Field
报道了单手性单壁碳纳米管第一、第二子带跃迁的高场磁光研究。在第一和第二子带之间，亮和暗激子态之间的有序性和相对能量分裂是相反的。我们验证了零动量暗单态激子位于亮激子之下的第一子带跃迁，而对于第二子带跃迁，它被发现具有比亮激子态更高的能量。在高达190 T的超高磁场中，这种特殊的激子结构的效应表现为独特的Aharonov-Bohm分裂。
2013-06-18 cond-mat.mes-hall
Redshift of excitons in carbon nanotubes caused by the environment polarizability
分子系统的光激发可以通过它们的物理环境来改变。我们分析了多体微扰理论，这是特别适合于研究非局部极化率对电子结构的影响的基本机制。在这里，我们专注于半导体碳纳米管的例子，当管被另一个纳米管或其他物理吸附剂接触时，它观察到它的激子的红移。结果表明，红移主要是由于附加的ad-系统的极化率。电子耦合可以增强红移，但非常敏感地依赖于接触的结构细节。
2011-09-22 cond-mat.mes-hall
Spontaneous twisting and shrinking of carbon nanotubes
在紧束缚模型下研究了单壁碳纳米管的形变，并给出了形变相关的跳跃能。我们发现，纳米管往往扭曲和收缩自发在零温度。的变形参数的显式值计算了各种不同的直径和手性的纳米管。与自发变形的光谱间隙的变化示出依赖于纳米管的手性。
2017-06-20 cond-mat.mes-hall
Cross-Dimensional Exciton Coupling in Quantum Dot - Carbon Nanotube Hybrid Thin Films
Warsaw University of Technology（华沙理工大学）；Freie Universität Berlin（柏林自由大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究量子点-碳纳米管混合薄膜中的跨维度激子耦合，结合耦合振子模型与微扰理论发展共振拉曼散射理论，通过实验测试该框架，实现对激子失谐的系统控制，展现了混合薄膜在拉曼光谱等方面的特性及模型有效分裂。
2026-07-17 cond-mat.mes-hall
Exciton Relaxation in Carbon Nanotubes via Electronic-to-Vibrational Energy Transfer
半导体单壁碳纳米管（CNT）的共价功能化引入了新的光致发光发射态。这些状态在空间上定位在周围的官能化网站和强烈的红移相对于通常观察到的纳米管带边激子状态的发射。这些局域激子状态的一个特别重要的特征是，因为激子不再自由地沿CNT长度扩散地采样光致发光猝灭位点，所以其寿命显著延长。我们最近已经证明，这种局域激子的一个重要的弛豫通道是电子振动能量转移（EVET）。这个过程类似于Förster共振能量转移（FRET），除了这个过程的最终状态不是电子的，而是周围介质的振动激发分子（例如，溶剂）。在这项工作中，我们开发了EVET的一般理论，并将其应用到EVET介导的缺陷局部激子在共价官能化的CNT弛豫的具体情况。所得EVET弛豫时间与实验数据吻合良好。
2019-07-11 cond-mat.mes-hall
Chirality-Dependent Growth Rate of Carbon Nanotubes - A Theoretical Study
我们考虑几何约束的碳原子的边缘生长的纳米管。管的生长是通过悬挂键从扶手椅形转变为锯齿形，反之亦然。我们发现，生长速率取决于边缘结构（手性），悬挂键转换的能量障碍，和生长温度。计算的手性分布来自这个最低限度的理论显示出令人惊讶的良好协议与实验。我们的想法意味着碳纳米管的手性分布可以通过外部参数的影响。
2012-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Kinetics of Chirality Assignment in Catalytic Single Walled Carbon Nanotube Growth
手性选择的单壁碳纳米管（SWCNTs）保证了构建~1 nm尺寸电子器件的巨大潜力。然而，手性选择的单壁碳纳米管的可靠方法仍然悬而未决。本文对催化生长过程中单壁碳纳米管的手性分配和控制进行了理论研究。这项研究表明，单壁碳纳米管的手性是由单壁碳纳米管成核过程中的五边形形成的动力学纳入。因此，手性在液体催化剂表面上随机分配。此外，基于这种理解，提出了两种潜在的合成手性选择的单壁碳纳米管的方法：i）通过使用Ta、W、Re、Os或它们的合金作为固体催化剂，和ii）通过在生长期间频繁地改变单壁碳纳米管的手性。
2014-03-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Pressure coefficients of Raman modes of carbon nanotubes resolved by chirality: Environmental effect on graphene sheet
单壁碳纳米管的机械性能的研究受到阻碍的可用性，只有合奏管的直径范围。可调谐拉曼激发光谱仪可以识别出可识别的管子。在高压下，径向呼吸模式显示出强烈的环境效应，这里显示出在很大程度上与环境的性质无关。对于G模式，压力系数随直径变化与厚壁管模型一致。然而，结果表明，压力系数的环境影响出乎意料的强烈。石墨烯和石墨的数据的重新评估给出G模式Grueuneisen参数γ = 1.34和剪切变形参数β = 1.34。
2012-08-03 cond-mat.mes-hall
Thermal Conductivity of Nanotubes Revisited: Effects of Chirality, Isotope Impurity, Tube Length, and Temperature
采用非平衡分子动力学方法，结合精确势函数，研究了单壁纳米管（SWNT）的热导率与手性、同位素杂质、管长和温度的关系。研究发现，与电子电导率相反，热导率对手性不敏感。然而，同位素杂质可以降低热导率高达60%，并改变温度依赖性行为。我们还发现，在不同的温度下，不同半径的纳米管的热导率的管长依赖性是不同的。
2005-11-02 cond-mat.mes-hall nlin.CD
Strong reduction of exciton-phonon coupling in high crystalline quality single-wall carbon nanotubes: a new insight into broadening mechanisms and exciton localization
碳纳米管是量子源，其发射可以通过适当地选择直径而在电信波长处调谐。大多数应用需要尽可能小的线宽。因此，研究潜在的失相机制是最感兴趣的。在这里，我们报告的低温光致发光的高结晶质量的单个单壁碳纳米管合成的激光烧蚀（L-SWNTs）和发射在电信波长。对它们的发射光谱进行了全面的统计分析，发现它们的典型线宽比文献中报道的大多数样品窄一个数量级。L-SWNTs的PL线的变窄是由于激子的较弱局域化之后的较弱的有效激子-声子耦合。这些结果表明，激子在单壁碳纳米管的本地化不仅来自界面效应，但内在的单壁碳纳米管的结晶质量起着重要的作用。
2015-02-25 cond-mat.mes-hall
Band Structure Dependent Electronic Localization in Macroscopic Films of Single-Chirality Single-Wall Carbon Nanotubes
在过去的几十年里，人们对单壁碳纳米管（SWCNT）的手性依赖性质有了很大的了解，主要是通过单管研究。然而，手性依赖性的宏观表现受到限制，特别是在电子输运中，尽管这种独特的行为是基于单壁碳纳米管的设备的许多应用所需要的。此外，开发可靠的传输理论是具有挑战性的，因为在组装的纳米物体的本地化现象的描述需要在多个空间尺度上的混乱的精确知识，特别是如果合奏是异构的。在这里，我们报告的观察明显的手性依赖的电子本地化的温度和磁场依赖的电导率测量单手性单壁碳纳米管的宏观薄膜。样品包括大禁带半导体（6，5）和（10，3）薄膜、窄禁带半导体（7，4）和（8，5）薄膜以及扶手椅金属（6，6）薄膜。实验数据和理论计算表明，莫特可变范围跳跃占主导地位的运输在所有样品中，而本地化长度分为三个不同的类别，这取决于他们的带隙。扶手椅电影具有最大的本地化长度。我们对单手性单壁碳纳米管薄膜的电子输运性质的详细分析为纳米物体的电子输运提供了重要的新见解，为设计和部署宏观单壁碳纳米管固态器件提供了基础。
2021-09-20 cond-mat.mes-hall
Molecular screening effects on exciton-carrier interactions in suspend carbon nanotubes
光致发光光谱测量进行悬浮的碳纳米管的场效应配置，光致发光光谱的栅极电压依赖性进行比较的原始状态和分子吸附状态的纳米管。我们量化的分子屏蔽效应上的三重子结合能，通过确定明亮的激子和三重子的两个状态的发射能量之间的能量分离。的电压依赖性示出较窄的电压区域的恒定的光致发光强度的吸附状态，一致的电子带隙的减少，由于屏蔽效应。电荷中性点被发现移动后分子吸附，这表明在纳米管化学势或接触金属功函数的变化。
2018-06-29 cond-mat.mes-hall
Incidence of Quantum Confinement on Dark Triplet Excitons in Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管（SWCNTs）在光收集和光电子学方面具有潜在的应用前景，因此其光物理特性受到广泛关注。单壁碳纳米管的激发态形成强束缚的电子-空穴对，即激子，其中只有单重态激子参与应用相关的光学跃迁。长寿命的自旋三重态阻碍了应用，但它们成为量子信息存储的候选者。因此，极大地需要三重态激子能量结构的知识，特别是以SWCNT手性依赖的方式。我们报告的观察光发射三重态复合，即磷光，几个单壁碳纳米管手性使用专门建造的光谱仪。这产生了作为SWCNT直径的函数的单重态-三重态间隙，并且它遵循基于量子限制效应的预测。在高微波功率（高达10 W）照射下的饱和允许确定三重态的自旋弛豫时间。我们的研究灵敏地区分最低的光学活性状态是从同一纳米管上的激发态填充，还是通过相邻纳米管的Förster激子能量转移填充。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Cross-Polarized Excitons in Aligned Single-Chirality Single-Wall Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管（SWCNTs）对平行于纳米管轴偏振的光的光学性质已经被广泛研究，而它们对垂直于纳米管轴偏振的光的响应还没有被很好地探索。在这里，通过使用高度对准的单手性（6，5）单壁碳纳米管的宏观膜，我们进行了系统的偏振相关的光学吸收光谱研究。除了通常观察到的产生$E_{11}$和$E_{22}$激子的平行偏振光的角动量守恒带间吸收之外，我们观察到一个小但明确的吸收峰，其强度对于垂直偏振光是最大的。我们将这一特征归因于最低能量的交叉极化带间吸收过程，该过程通过$\pm 1$沿纳米管轴改变角动量，产生$E_{12}$和$E_{21}$激子。从导带和价带之间的不对称性预期的$E_{12}$和$E_{21}$激子峰之间的能量差小于观察到的线宽。与以前的观察交叉极化激子的偏振依赖的光致发光和圆二色性光谱实验，我们使用吸收光谱的直接观察，使我们能够定量分析这种共振。具体地说，我们确定的能量和振子强度的共振分别为1.54和0.05，相比的值为$E_{11}$激子峰。这些值，结合与理论计算的比较，进而导致在这种对齐的单手性单壁碳纳米管膜的库仑相互作用的强度的环境效应的评估。
2018-08-26 cond-mat.mes-hall
Graphene edge from A to Z - and the origins of nanotube chirality
推导了任意石墨烯边的能量解析表达式。它包含一个“化学相移”，由边缘的化学条件决定。直接原子计算支持关系的普遍性质。对于石墨烯的形成，空隙或条带的形状，这对于在成核阶段通过化学手段选择和控制纳米管手性具有进一步的重要意义。
2010-09-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Nanotubes: Effects of Chirality and Isotope Impurity
采用非平衡分子动力学方法，利用精确势函数研究了单壁纳米管（SWNT）的热导率与手性和同位素杂质的关系。研究发现，与电子电导率相反，热导率对手性不敏感。然而，同位素杂质可以降低热导率高达60%，并改变温度依赖性行为。我们还研究了在不同温度下，不同半径的管的热导率对管长的依赖关系。
2006-03-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exciton-phonon Bound Complex in Single-walled Carbon Nanotubes Revealed by High-field Magneto-optical Spectroscopy
高场磁光光谱进行了高度选择的手性（6，5）特定的单壁碳纳米管。当外加磁场高达52 T时，第一和第二子带的声子边带谱没有变化。我们的分析得出结论，在各自的子带的声子边带起源于暗K-动量单线态（D-K-S）激子。此外，虽然带边亮激子和它的零动量反键对应物之间的相对顺序被发现是相反的第一和第二子带，D-K-S激子和带边亮激子之间的相对顺序被澄清为是相同的两个子带。这些D-K-S激子的能量估计为~ 21.5和~ 37.3 meV以上的带边亮激子的第一和第二子带，分别。
2013-08-03 cond-mat.mes-hall
Effect of periodic potential on exciton states in semiconductor carbon nanotubes
我们开发了一个理论背景，以处理激子状态的半导体单壁碳纳米管（SWCNT）在存在的周期性电位引起的表面声波（SAW）沿半导体SWCNT传播。该形式主义自然地解释了由SAW势上的布拉格散射引起的分裂成Floquet子带的电子带。Floquet态内的光致跃迁和相关电子-空穴对的形成，即，激子状态，数值研究。我们讨论了动态形成的新的van Hove奇点内的电子-空穴连续和相关的激子振子强度的减少及其对光致发光猝灭的SAW的存在。我们认为，SAW诱导的单粒子色散的动力学间隙导致从激子的Floquet边缘状态的振子强度的重新分配。模拟还证实了激子能量Stark红移以及结合能的降低。我们的结果与以前的理论和实验研究的比较。
2016-03-31 cond-mat.mes-hall
Organic molecular tuning of many-body interaction energies in air-suspended carbon nanotubes
我们研究了铜酞菁分子对空气悬浮碳纳米管中激子和三离子的吸附作用。利用光致发光激发光谱，我们观察到激子能量随着分子沉积厚度的增加而逐渐红移。在大量沉积的情况下也观察到了三电子发射，这表明酞菁分子和碳纳米管之间发生了电荷转移。个别管的光谱分析揭示了激子-trion能量分离和激子发射能量之间的相关性，表明多体相互作用能的尺度与分子介电屏蔽相似。
2018-12-26 cond-mat.mes-hall
Near-unity quantum yield from carbon nanotube excitons coupled to plasmonic nanocavities
单壁碳纳米管（SWCNT）是有前途的吸收器和发射器，使新的光子和光电应用，但也被称为严重遭受低光量子产率。在这里，我们展示了单壁碳纳米管激子耦合到等离子体纳米腔，深入到普赛尔制度FP=234（平均FP=76），近单位量子产率为70%（平均41%），和1.7 MHz的光子发射率进入第一个镜头。测得的超窄激子线宽（18微eV）意味着进一步从单壁碳纳米管产生不可区分的单光子。为了证明量子光源以外的实用性，我们表明，纳米腔耦合的单壁碳纳米管作为单分子温度计检测等离子体激元诱导的热（Δ T= 150 K）在一个独特的相互作用的激子，声子和等离子体激元在纳米尺度。
2017-05-04 cond-mat.mes-hall
Chirality-Dependent Motion Transmission between Aligned Carbon Nanotubes
我展示了定向运动的碳纳米管（CNT）的行为，使用原子模拟。在界面处重叠的$π$轨道的网络充当齿轮齿，以将CNT的滑动运动转化为相邻CNT或\textit{viceversa}的旋转运动。这种正交运动传输的效率被发现强烈地依赖于管的手征性，通过它的原子的界面堆积配置确定。这些结果对纳米级运动传动系统的设计具有重要意义。
2019-09-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Exploiting one-dimensional exciton-phonon coupling for tunable and efficient single-photon generation with a carbon nanotube
凝聚态发射体由于与外部自由度的耦合而提供了丰富的腔量子电动力学效应。在碳纳米管的情况下，可以实现局域激子和一维声学声子模式之间的非常特殊的耦合，这在发光光谱中产生明显的声子翼。通过将单个纳米管耦合到可调谐光学微腔，我们表明这种独特的激子-声子耦合是一种有价值的资源，可以扩大单光子源的调谐范围，同时保持良好的激子-光子耦合效率和光谱纯度。使用我们的扫描光纤腔的独特的灵活性，我们能够测量的效率谱的非常相同的纳米管在珀塞尔制度的几个模式体积。而这个效率谱看起来非常像自由空间发光光谱时，珀塞尔因子是小的（大模式体积），我们表明，在较低的模式体积的变形，这个光谱可以追溯到激子-光子耦合的强度。它显示了增强的效率上的红翼，所产生的激子和腔之间的非相干能量交换过程的不对称性。这使我们能够获得高达几百倍的源的光谱宽度的调谐范围。
2017-07-19 cond-mat.mes-hall
Computational study of exciton generation in suspended carbon nanotube transistors
碳纳米管晶体管（CNTF）的光发射由于其潜在的应用而引起了人们的广泛关注。在本文中，我们使用的玻尔兹曼输运方程的声子和激子散射的存在下的自洽的数值解，提出了一个详细的研究部分悬浮的CNTFET光发射器，这已经在最近的实验中讨论的操作。我们确定的CNTFET中的热载流子的能量分布，并在实验中报道，观察到本地化的激子附近的沟槽衬底结和发射强度的指数增加与线性增加的电流与栅极电压的产生。我们进一步提供了详细的见解设备的操作，并提出了有效的激子生成的优化方案;更深的沟槽提高了生成效率，使用高k衬底氧化物可能会导致更大的增强。
2008-05-02 cond-mat.mes-hall
Biexciton, single carrier, and trion generation dynamics in single-walled carbon nanotubes
本文研究了半导体单壁碳纳米管中的自由载流子光生和多载流子束缚态，如双激子和三离子（电离激子）。用飞秒脉冲进行的泵浦和探测测量揭示了载流子之间的强库仑相互作用对它们的动力学的影响。双激子形成的激子人口的光跃迁的结果在诱导的吸收线（结合能130毫电子伏）。激子-激子湮灭过程显示出在高密度下朝向可以从纳米管驱逐载流子的俄歇过程演变。剩余的载流子由于形成三电子而引起诱导吸收（结合能190 meV）。这些特征显示了激子和自由载流子种群的动态。
2013-02-06 cond-mat.mes-hall
Chirality-Selective Excitation of Coherent Phonons in Carbon Nanotubes
使用预先设计的飞秒光脉冲序列，我们有选择地激发相干声子的径向呼吸模式的特定手性单壁碳纳米管内的合奏样品。通过分析声子振荡的初始相位，我们证明了在超快光激发下，管的直径最初是增加的。此外，从激发配置文件，我们表明，碳纳米管的激子吸收峰周期性振荡作为时间的函数时，管直径经历径向呼吸模式振荡。
2008-12-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Chirality-Selective Transport of Benzene Molecules on Carbon Nanotubes
利用分子动力学模拟，我们预测了手性对苯分子沿碳纳米管（CNTs）表面传导的影响，受到热梯度。在扶手椅型碳纳米管的情况下，分子的群漂移速度最大，并随着手性角的减小而减小。热扩散的这种手性效应是由分子的优化路径的变化引起的，该分子的优化路径随着界面处的不同电子重叠而变化。的热泳运输的机制被确定为耦合与梯度的吸附物-基板的相互作用能，这源于非谐性质的范德华势。
2020-09-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
