The electronic properties of doped single walled carbon nanotubes and carbon nanotube sensors
我们提出了从头计算的能带结构和态密度的单壁半导体碳纳米管与高程度（高达25%）的B，Si和N取代。掺杂过程包括两个阶段：不同的碳纳米管（CNT）的恒定掺杂率和不同的掺杂率的锯齿形（8，0）碳纳米管。我们分析了纳米管的掺杂依赖于掺杂率和纳米管的类型。利用这些结果，我们选择锯齿形（8，0）碳纳米管的有毒气体传感器的计算，并获得CNT（8，0）的总态密度和分态密度。我们已经证明CNT（8，0）可以作为CO和NO分子的有毒气体传感器，它可以部分地检测Cl $_2$有毒分子，但不能检测H $_2$ S。为了克服这些限制，我们创建了B和N掺杂的CNT（8，0），并获得了这些结构的总态密度和部分态密度。我们还发现，B和N掺杂的CNT（8，0）可以用作CO，NO，Cl $_2$和H $_2$ S等有毒气体的传感器。
2015-01-10 cond-mat.mes-hall
van der Waals energy under strong atom-field coupling in doped carbon nanotubes
利用统一的宏观QED理论，我们导出了碳纳米管附近二能级原子系统的范德华能量的积分方程。该方程对强、弱原子-真空-光场耦合均成立。通过数值求解，我们证明了弱耦合范德华相互作用模型在纳米管表面附近的不适用性。
2004-04-08 cond-mat.mes-hall
Fractional Flux Periodicity in Doped Carbon Nanotubes
预测了由正方形和蜂窝晶格组成的二维圆柱表面中基态的异常磁通量周期性。基态和持续电流表现出一个近似的分数周期的通量量子为特定的费米能量。周期取决于圆柱体的纵横比和围绕轴的晶格结构。我们讨论了这种非平凡的周期性在重掺杂扶手椅碳纳米管的可能性。
2004-09-18 cond-mat.mes-hall
Computational Design of Chemical Nanosensors: Metal Doped Carbon Nanotubes
我们使用计算筛选系统地研究使用过渡金属掺杂的碳纳米管的化学气敏。对于一组相关的目标分子（CO，NH3，H2S）和空气的主要成分（N2，O2，H2O），我们计算了结合能和电导的变化时，吸附在金属原子占据（6，6）碳纳米管的空缺。基于这些描述符，我们确定了最有前途的掺杂剂候选人检测给定的目标分子。从与空气处于热平衡的金属位点的分数覆盖，我们估计每个掺杂位点的纳米管电阻的变化作为假设在扩散制度中的电荷传输的目标分子浓度的函数。我们的分析指出，Ni掺杂纳米管是在典型大气条件下工作的CO传感器的候选材料。
2010-01-14 cond-mat.mes-hall
Surface electromagnetic phenomena in pristine and atomically doped carbon nanotubes
本文综述了近场表面电磁现象在碳纳米管和原子掺杂碳纳米管中的理论认识的最新进展。涉及强耦合效应的现象进行了概述。它们是掺杂有单个原子或离子的单壁碳纳米管在接近原子跃迁频率的频率范围内的光吸收，与纳米管的共同高精细度表面光子模式强耦合的原子量子位对的纠缠，以及原始半导体碳纳米管中强耦合表面激子-等离子体激元激发的光学响应。综述的现象有很大的潜力，可用于未来的发展，基于纳米管的可调谐光电子器件的应用领域，如纳米光子学，纳米等离子体，腔量子电动力学，和量子信息科学。
2009-07-10 cond-mat.mes-hall
Predicted Performance Advantages of Carbon Nanotube Transistors with Doped Nanotubes as Source/Drain
大多数碳纳米管场效应晶体管（CNTF）直接将金属源极/漏极接触附接到本征纳米管沟道。当栅极氧化物厚度减小时，这种晶体管显示出强双极导电，即使当电子（或空穴）的肖特基势垒为零时也是如此。由此产生的漏电流，这与漏极电压呈指数增加，限制了这种设备的潜在应用。在本文中，我们使用数值模拟表明，如果可以实现基于CNT的金属氧化物半导体（MOS）FET通过使用重掺杂的CNT部分作为源极和漏极，双极导电将被抑制，漏电流将被减少，并且由源漏隧穿施加的缩放限制将被扩展。通过消除源极和沟道之间的肖特基势垒，晶体管将能够提供更多的导通电流。这种器件的漏电流将由CNT的全带隙（而不是SB CNTF的带隙的一半）和带到带隧穿控制。这些因素将取决于纳米管的直径和电源电压。
2003-09-01 cond-mat.mes-hall
Nonlinear Photoluminescence Properties of Trions in Hole-doped Single-walled Carbon Nanotubes
研究了空穴掺杂单壁碳纳米管中激子和三电子（带电激子）的光致发光谱随激发密度的变化关系。我们发现，随着激发密度的增加，三电子的光致发光强度表现出强烈的非线性饱和行为，而激子的光致发光强度表现出弱的次线性行为。激子的强PL饱和归因于在形成过程中被激子捕获的掺杂空穴的耗尽。此外，一个trion的有效辐射寿命被评估为约20纳秒。
2014-01-23 cond-mat.mes-hall
Distinct mechanisms of DNA sensing based on N-doped carbon nanotubes with enhanced conductance and chemical selectivity
采用第一性原理计算，研究了氮掺杂帽状碳纳米管（CNT）电极在DNA测序中的应用。虽然我们获得的面上的核碱基交界处的配置常规的电导排序，其中最大的信号结果从鸟嘌呤根据其高的最高占据分子轨道（HOMO）水平，我们提取的边缘上的对应物的一个独特的电导排序，其中低HOMO胸腺嘧啶提供了最大的信号。的边缘上的模式示出操作的基础上，一种新的分子传感机制，反映了N-掺杂的碳纳米管帽，可以作为电子供体和电子受体和DNA官能团，包括超共轭胸腺嘧啶甲基之间的化学连接。
2014-07-08 cond-mat.mes-hall
A Three-dimensional simulation study of the performance of Carbon Nanotube Field Effect Transistors with doped reservoirs and realistic geometry
在这项工作中，我们模拟了预期的器件性能和碳纳米管场效应晶体管（CNT-FET）的缩放前景，掺杂源极和漏极扩展。模拟的基础上的3D泊松-薛定谔方程与开放边界条件的自洽的解决方案，在非平衡格林函数形式主义，其中任意的门的几何形状和设备架构可以被认为是。对不同栅结构和几何参数的短沟道效应的研究表明，双栅器件具有准理想的亚阈值斜率和DIBL，而不需要极薄的栅沟道。对具有平行碳纳米管的器件的探索表明，每单位宽度的电流可以显著大于硅对应物，而高频性能非常有前途。
2005-12-13 cond-mat.mes-hall
Near-field Electrodynamics of Atomically Doped Carbon Nanotubes
我们发展了碳纳米管近场电动力学性质的量子理论，研究了单壁碳纳米管表面附近原子系统的激发态自发衰减动力学和基态的范德华吸引力.原子的自发衰变表现出真空场拉比振荡--强原子-真空-场耦合的主要特征。强耦合原子态是一种“准一维腔极化激元”。其稳定性主要取决于原子-纳米管范德华相互作用。我们的基态原子范德华能量的计算进行了一个通用的量子力学方法有效的弱和强的原子场耦合证明了传统的弱耦合为基础的范德华相互作用模型在纳米管表面附近的不适用性。
2005-01-25 cond-mat.mes-hall
Spontaneous decay dynamics in atomically doped carbon nanotubes
本文研究了置于碳纳米管（CN）内部或外部不同距离处的激发态二能级原子的严格非指数自发衰减动力学。这是由于CN附近的光子态密度随频率的快速变化而产生的强非马尔可夫记忆效应的结果。当原子离纳米管表面足够近且原子跃迁频率在光子态密度共振附近时，系统呈现出真空-场拉比振荡，这是强原子-真空-场耦合的主要特征。当原子远离CN表面时，由于原子-场耦合强度的降低，非指数衰减动力学将被指数衰减动力学所取代。因此，原子-场耦合和自发衰变动力学的特性，分别可以通过改变原子和CN表面之间的距离，通过适当的制备原子掺杂CN的控制。这为原子掺杂CN系统作为掺杂剂原子发射的各种相干光源的新的具有挑战性的纳米光子学应用开辟了途径。
2004-01-19 cond-mat.mes-hall
Quantum phenomena in the radial thermal expansion of bundles of single-walled carbon nanotubes doped with 3He. A giant isotope effect
用高灵敏度电容法研究了2.1-9.5 K温度范围内饱和~ 3 He（摩尔浓度9.4%）的单壁碳纳米管束的径向热膨胀αr。在2.1-7 K的区间内，观察到负αr，其幅度分别超过纯纳米管和4 He饱和纳米管的最大负αr值三个和两个数量级。两种He同位素杂质对纳米管束负热膨胀的贡献很可能与4 He和3 He原子在纳米管束表面和内部通过隧穿的空间重新分布有关。同位素效应被证明是巨大的，可能是由于3 He原子更高的隧穿概率。
2011-02-16 cond-mat.mes-hall
Effects of phosphorus-doping upon the electronic structures of single wall carbon nanotubes
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法对磷掺杂单壁碳纳米管（PSWCNT）进行了研究。计算了形成能、总能量、能带结构、几何结构和态密度。结果表明，单根碳纳米管的形成能随直径的增大而增大，相同直径的碳纳米管的总能量随掺杂率的增大而减小。讨论了杂质位置对杂质能级的影响。这说明杂质能级的位置可能取决于C-P-C键角。根据上述结果，在单壁碳纳米管中用磷原子取代碳原子是可行的。同时发现P掺杂的碳纳米管是n型半导体。
2011-08-09 cond-mat.mes-hall
Iron oxide doped boron nitride nanotubes: structural and magnetic properties
采用第一性原理方法研究了氧化铁（FeO）与氮化硼（BN）纳米管的相互作用。FeO-纳米管的稳定结构具有Fe原子结合N原子，键长约为$\sim$ 2.1埃，以及结合O和B原子，键长为1.55埃。在FeO浓度小的情况下，总磁矩是晶胞中Fe原子数的（4 $μ_{Bohr}$）倍，并且从能量上有利于FeO单元聚集而不是随机结合到管上。作为一个更大的FeO浓度的情况下，我们研究了BN纳米管完全覆盖的单层FeO。我们发现这种结构具有正方形的FeO晶格，Fe-O键长为2.11，类似于FeO块体，总磁矩为3.94 $μ_{Bohr}$/Fe原子。与实验结果相一致，FeO覆盖的纳米管是半金属，如果费米能级的微小变化被诱导，可以变成半金属。这种结构在自旋电子学中可能是重要的。
2010-05-26 cond-mat.mes-hall
van der Waals coupling in atomically doped carbon nanotubes
研究了原子掺杂碳纳米管中原子-纳米管范德华耦合。我们的方法是基于简并原子能级的微扰理论，从而占弱和强原子真空场耦合。vdW能量由局部光子态密度（DOS）表示的积分方程描述。通过数值求解，我们证明了标准的弱耦合为基础的vdW相互作用模型在CN表面附近的局部光子DOS有效地增加，引起原子场耦合增强的不适用性。已被证明是积极的内部封装的原子到CN比它们的CN表面的外部吸附更有利。如果原子被固定在CN外部，则vdW能量的模量随着CN半径而增加，前提是实现弱原子-场耦合机制（即，离CN很远）。对于内部原子位置，vdW能量的模随CN半径减小，代表有效相互作用面积随CN曲率降低而减小的一般效应。
2004-10-08 cond-mat.mes-hall
Nonlinear charging, and transport times in doped nanotubes junctions
自洽地计算了掺杂纳米管结的非线性电容。当偏压大于纳米管的赝能隙时，它随偏压的增加而减小。对于这种器件，可以推导出约0.1飞秒的弛豫时间。由于其负微分电阻（NDR），也可以推导出小于fs的开关时间。
2003-09-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Qubit Entanglement Using Doped Carbon Nanotubes
我们从理论上研究了两个掺杂的碳纳米管通过化学活性键连接，作为最近提出的固态量子比特隐形传态的基本基本门。我们表明，这样的系统提供了必要的纠缠电子和电子-空穴是必要的量子比特隐形传态。我们在我们的结构中使用时间相关的密度泛函理论模拟了一个定义的量子比特的过境。最后，我们批判性地讨论了我们的设计的影响。
2005-08-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Self-organized vanadium and nitrogen co-doped titania nanotube arrays with enhanced photocatalytic reduction of CO2 into CH4
采用阳极氧化结合水热处理的方法制备了不同掺杂量的V-N共掺杂TiO 2纳米管阵列。研究了V-N共掺杂对TNAs薄膜形貌、相结构和光电化学性能的影响。在紫外光照射下，Co掺杂的TiO 2光催化剂对CO2光还原为甲烷的反应表现出明显的光催化活性。并对提高光催化活性的机理进行了详细的讨论。
2014-06-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Carbon Nanotube Field-Effect Transistors With Integrated Ohmic Contacts and High-k Gate Dielectrics
高性能增强型半导体碳纳米管场效应晶体管（CNTF）是通过将欧姆金属管接触、高介电常数HfO 2膜作为栅绝缘体和静电掺杂的纳米管段作为源/漏电极组合而获得的。这些元件的组合提供高导通电流、约70-80 mV/十倍频程的亚阈值摆幅，并允许低关断电流和抑制双极传导。掺杂的源极和漏极方法类似于MOSFET的方法，并且可以在积极的垂直缩放下赋予纳米管FET优异的关断状态。这与具有金属源极/漏极的器件或通常称为肖特基势垒FET的器件相比具有重要的优点。
2003-12-16 cond-mat.mes-hall
Electronic and optical properties of metal-doped TiO$_2$ nanotubes: Spintronic and photocatalytic applications
TiO $_2$纳米管（TNTs）具有独特的几何结构，通过适当的金属掺杂可以提高其光催化性能，在清洁燃料生产等方面具有很大的应用潜力。在这种情况下，我们提出了一个详细的调查的磁性，电子和光学性质的过渡金属掺杂的TNT，基于混合密度泛函理论。特别是，我们重点关注$3d$、$4d$以及选定的$5d$过渡金属掺杂TNT。因此，我们能够解释在各种实验中观察到的增强的光学活性和光催化灵敏度。我们发现，例如，Cr和W掺杂的TNT可以用于水分解和二氧化碳还原等应用，以及用于自旋电子器件。水裂解的最佳候选者是Fe掺杂TNT，与实验观察一致。此外，我们的研究结果提供了有价值的提示，为未来的实验研究的铁磁/自旋电子学行为的金属掺杂的二氧化钛纳米管。
2020-08-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theory of intraband plasmons in doped carbon nanotubes: rolled surface-plasmons of graphene
单壁碳纳米管具有两种不同类型的等离子体激元，由方位角和轴向方向的波数指定。人们已经研究了由带间跃迁引起的方位等离子体激元，而电荷掺杂的影响尚不清楚。在本文中，我们表明，当纳米管是重掺杂，带内跃迁导致的方位角等离子体出现在近红外区域的吸收光谱，这是不存在的光掺杂由于屏蔽效应的等离子体共振。纳米管的圆柱形波导结构中固有的轴向等离子体激元解释了在太赫兹区域中观察到的金属纳米管的吸收峰。轴向（方位角）等离子体激元的激发需要平行（垂直）于管轴的线性偏振光。
2016-04-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
First-principles study on the electronic and transport properties of periodically nitrogen-doped graphene and carbon nanotube superlattices
基于最近关于$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯超晶格中存在谷间相互作用的报道，我们利用第一性原理计算研究了周期性氮掺杂石墨烯和碳纳米管纳米结构的电子性质.在这些结构中，氮原子以精确的周期性取代原始六方晶格中六分之一的碳原子，形成石墨烯和碳纳米管的完美$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$超晶格。探索了$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯带和碳纳米管的多种纳米结构，并且所有配置都显示出金属和金属行为。利用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论计算了$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$石墨烯和碳纳米管超晶格的输运性质。在一定条件下，原始和$\sqrt{3} \times \sqrt{3}$扶手椅型碳纳米管异质结构的透射光谱表现出量子化行为。
2017-01-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Understanding polarization vs. charge dynamics effects in ferroelectric-carbon nanotube devices
为了优化多功能碳纳米管-铁电器件的性能，有必要了解极化和电荷动力学对其性能的影响。直接比较铁电Pb（Zr0.2Ti0.8）O3和介电SrTiO 3场效应晶体管，我们表明，这两种效应强烈竞争，瞬态电荷动力学最初掩盖高达40%的铁电场效应。因此，对于应用来说，关键是最大限度地提高铁电膜的质量和与碳纳米管的界面，以充分利用可切换的极化。
2013-06-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanotubes on partially depassivated n-doped Si(100)-(2x1):H substrates
我们提出了一个半导体碳纳米管的机械结构和电子性质的研究支持部分脱钝化硅衬底，推断从地形和光谱数据获得的室温下真空扫描隧道显微镜和密度泛函理论计算。从实验和理论两方面证实了半导体碳纳米管在Si（100）-（2x 1）：H上的机械畸变和掺杂，氢去钝化条带宽达100埃。这里提出的结果指向新的和本地功能的纳米管半导体接口。
2009-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An ab initio design of cluster-assembled silicon nanotubes
采用密度泛函方法对一系列有限和无限团簇组装的硅纳米管（SiNTs）进行了系统研究。一维SiNTs可以通过氢化笼状硅团簇的适当组装来制备，以形成具有大带隙的半导体，并且它们的电子性质可以通过在管中心掺杂过渡金属来精确地调节。具体而言，掺杂Fe使SiNTs成为金属和磁性材料。更有趣的是，在Fe掺杂的SiNTs中，随着管半径的增加，观察到金属到半金属的转变，这表明掺杂有磁性元素的SiNTs可能在自旋电子学中找到重要的应用。
2010-07-09 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
Intersubband plasmon excitations in doped carbon nanotubes
我们从理论上研究了掺杂单壁碳纳米管（SWNTs）中的子带间等离子体激元激发，通过研究等离子体激元频率对纳米管直径、手性和费米能的依赖关系。子带间等离子体激元可以被偏振垂直于纳米管轴的光激发，因此等离子体激元激发对应于两个不同子带之间的光学跃迁，这对费米能敏感。在每一个单壁碳纳米管中，这种机制导致出现的光学吸收峰的等离子体频率为一个给定的费米能量，$E_F$。对许多直径为$d_t < 2$ nm的单壁碳纳米管计算的等离子体激元频率表现出对$(1/d_t)^{0.7}$的依赖性，并且频率进一步受到费米能的影响，如$E_F^{0.25}$。有了这些知识，就有可能开发出掺杂单壁碳纳米管中的子带间等离子体激元激发图，这对快速估计掺杂水平是有用的，也是表征纳米管手性的另一种方法。
2019-02-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spectroscopic signatures of many-particle energy levels in non-covalently doped single-wall carbon nanotubes
我们首次在盐酸非共价掺杂的（6，5）单壁碳纳米管中观察到了从基态T到激发态T* 的光学跃迁。这种激发态三介子能级T* 的位置估计为2.12 eV，而基态三介子能级T的能量为1.08 eV。此外，泵浦-探测瞬态吸收谱表明，基态三离子能级T不能被直接激发。相反，我们建议trions形式后，从激子的非放射性弛豫，通过与掺杂诱导的空穴极化子的相互作用穿着。我们还报告了一个完整的激子到三振子的转换，通过光致发光光谱，从而支持存在的极化子修饰的激子能级的p型掺杂的单壁碳纳米管。
2018-04-29 cond-mat.mes-hall physics.optics
Wavelength tunable soliton rains in a nanotube-mode locked Tm-doped fiber laser
报道了在碳纳米管锁模的可调谐掺铥光纤激光器中产生的孤子雨。我们还检测它们的二次和三次谐波。通过引入一个保偏隔离器和两个同轴偏振控制器，我们实现了从1877到1933nm的超过56nm的调谐。这使得我们的系统有望作为一个可调滤波器的超快光谱。
2018-07-07 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Multi-particle Auger dissociation of excitons in shallow doped carbon nanotubes
用H $_2$ O $_2$在小直径单壁碳纳米管中进行浅空穴掺杂，结果表明在不影响基态吸收光谱的情况下，引起离域激发态猝灭.为了解释这个过程，我们预测激子被浅能级电子杂质解离会发生多粒子俄歇衰变。这种机制依赖于电子态的手性，导致激子以非常高的效率衰减成电子-空穴对。
2011-11-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Quantum effects in the radial thermal expansion of bundles of single-walled carbon nanotubes doped with 4He
用热膨胀法研究了2.5-9.5 K温度范围内，饱和~ 4 He杂质（摩尔浓度为9.4%）的单壁碳纳米管束的径向热膨胀（ar）。在2.1-3.7 K（ar）是负的，是几倍高于纯纳米管束的负（ar）。这最有可能指向4 He原子在纳米管束系统中的不同位置之间的隧穿。随着4 He浓度的降低，超膨胀减小。
2010-04-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Atomic States Entanglement in Carbon Nanotubes
从理论上研究了碳纳米管中两原子（离子）的纠缠。基于量子化电磁场的光子格林函数理论，研究了小直径金属纳米管与光场的强耦合对两量子比特原子长时间纠缠的影响.
2006-06-14 cond-mat.mes-hall
Photoelectrochemical and photocatalytic properties of N + S co-doped TiO2 nanotube array films under visible light irradiation
本文报道了用硫脲处理TiO 2纳米管阵列薄膜，并在500 °C下真空煅烧3 h，实现了氮和硫的共掺杂。采用扫描电子显微镜、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱学（XPS）和紫外-可见漫反射光谱对样品进行了表征。XPS分析表明，N以NTO和NOTi的形式共存，S以取代氧原子的方式进入TiO 2的晶格中。XRD分析表明，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列的结晶度比未掺杂的TiO 2纳米管阵列的结晶度有所提高。在光电化学测试中，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜在可见光照射下的光电流比未掺杂的样品有很大的提高。在可见光照射下，以亚亚甲蓝为目标染料，考察了样品的光催化活性。由于N、S的掺杂，N + S共掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜比未掺杂的TiO 2纳米管阵列薄膜具有更好的光催化活性。关键词：纳米结构;氧化物;薄膜;电化学性能
2011-07-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Doped carbon nanotubes as a model system of biased graphene
虽然很难通过实验获得，但态密度（DOS）是固态系统中的一个关键参数，它控制着几个重要的现象，包括输运，磁性，热和热电性质。我们研究DOS中的钾插入单壁碳纳米管（SWCNT）的合奏，并使用电子自旋共振光谱显示，存在相当数量的电子态，这引起了费米液体在这种材料中的行为。理论和实验DOS之间的比较表明，它不显示显着的相关效应，即使原始的纳米管材料显示Luttinger液体行为。我们认为，碳纳米管系综基本上映射出整个布里渊区的石墨烯，因此它作为一个模型系统的偏置石墨烯。
2016-08-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Possible High Thermoelectric Power in Semiconducting Carbon Nanotubes ~A Case Study of Doped One-Dimensional Semiconductors~
本文采用Kubo公式结合自洽的$t$矩阵近似，对氮取代碳纳米管（CNTs）掺杂一维半导体的热电性质进行了理论研究。N-取代的CNT表现出极高的热电功率因数（$PF$）值，这源于一维材料的特性，其中载流子密度的降低增加了低N状态下的电导率和塞贝克系数。半导体CNT的$PF$值的化学势依赖性也已经作为场效应晶体管进行了研究，结果发现$PF$值在带边缘附近显示出明显的最大值。这一结果表明，“带边工程”将是高性能热电材料的坚实发展的关键。
2017-12-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Interference Effects on the Conductance of Doped Carbon Nanotubes
我们研究了杂质散射对金属碳纳米管电导的影响，作为杂质相对分离的函数。首先，我们计算了一个干净的（6，6）管的电导，和模型金接触对这个电导的影响。然后，我们计算了引入单个、两个和三个氧原子杂质的影响。我们发现，单氧掺杂的（6，6）纳米管的电导相对于完美的纳米管降低了约30%。第二个掺杂原子的存在下诱导强烈的变化的电导，然而，非常强烈地依赖于两个氧原子的相对位置。我们观察到的电导，重复超过一个O-O的距离，对应于一个整数的半费米波长（$mλ_F/2$）的规则振荡。这些波动反映了强烈的电子干扰现象所产生的电子散射的氧缺陷的贡献，管的电阻不能简单地通过总结其各自的贡献。
2000-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Mo and N Co-Doped Titanium Dioxide Nanotube Arrays with Enhanced Visible Light Photocatalytic Activity
采用阳极氧化结合水热处理的方法制备了钼氮共掺杂$TiO_2$纳米管阵列。采用场发射扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱学和紫外-可见光漫反射光谱仪对样品进行了表征。此外，还考察了Mo和N共掺杂TNA在可见光照射下对亚甲蓝（MB）的光催化降解活性。结果表明，共掺杂TNAs中N以N-Ti-O和N-O-Ti形式共存，而Mo以$Mo^{6+}$形式存在，取代了$TiO_2$中的Ti。同时，Mo和N的共掺杂使TNAs的吸收扩展到整个可见光区，从而显著提高了其在可见光照射下降解亚甲基蓝的光催化活性。这可能归因于Mo掺杂和N掺杂之间的协同效应。也就是说，Mo和N钝化的共掺杂在TNA中产生新的状态，从而使带隙变窄并降低电子和空穴的复合率。结果，TNAs的可见光吸收和光催化活性大大提高。此外，Mo和N共掺杂样品中的多价态Mo离子可以作为捕获位点，有效地降低了电子和空穴的复合速率，这也有助于提高Mo和N共掺杂TNA的光催化活性。关键词：二氧化钛纳米管阵列，钼，氮，共掺杂，光催化活性。
2014-01-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Strong reduction of V4+ amount in vanadium oxide/hexadecylamine nanotubes by doping with Co2+ and Ni2+ ions: EPR and magnetic studies
在这项工作中，我们提出了一个完整的表征和磁性研究的氧化钒/十六烷基胺纳米管（VOx/六NT的）掺杂的Co2+和Ni 2+离子。的NT的形态已被其特征在于通过透射电子显微镜（TEM），而金属元素已被量化的仪器中子活化分析（INAA）技术。利用电子顺磁共振（EPR）技术研究了样品的静态和动态磁性能，并对样品的磁化强度与温度、磁场的关系进行了研究。我们观察到，金属离子（Co 2+，S=3/2和Ni 2+，S=1）的掺入显著降低了系统中的V4+离子的量，相对于进入管状纳米结构的总钒原子，从14-16%（未掺杂的情况）降低到2- 4%，显著提高了它们作为Li离子电池阴极的潜在技术应用。
2010-07-22 cond-mat.mes-hall
Electonic transport properties of nitrate-doped carbon nanotube networks
硝酸掺杂可以显著提高碳纳米管网络的导电性。在目前的工作中，碳纳米管和与NO $_3$分子功能化的碳纳米管的结进行了研究，以了解硝酸掺杂的微观机制。根据我们的密度泛函理论能带结构计算，存在从CNT到吸附分子的电荷转移，指示p型掺杂。如果NO $_3$分子与水分子形成复合物，则NO $_3$分子的平均掺杂效率较高。除了沿着单个CNT的电子输运之外，我们还研究了不同类型（金属的、半导体的）CNT之间的电子输运。反映半导体和金属CNT的电子结构的差异，我们发现除了使半导体CNT变成金属之外，掺杂进一步最有效地增加了沿着半导体CNT以及通过它们之间的结的电子输运。
2017-10-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Diffusive and Unimolecular Nonradiative Decay of Excited States in Doped Carbon Nanotubes
该研究探究掺杂对单壁碳纳米管激发态非辐射衰减的影响，发现激子衰减为扩散限制型、三激子为单分子型，揭示了带电杂质在能量耗散中的双重作用。
2023-07-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Hydrogen gas sensing using aluminum doped ZnO metasurface
氢传感在工业、环境、能源和生物医学应用等广泛领域中至关重要。然而，设计一个实用，可靠，快速，灵敏和具有成本效益的氢传感器是一个持续的挑战。在这里，我们展示了氢传感使用铝掺杂氧化锌（AZO）超颖表面的基础上光学读出。所提出的传感系统由高度有序的AZO纳米管（空心柱）的SiO2层沉积在硅晶片上的立场。在暴露于氢气时，AZO纳米管系统显示出对于4%的氢浓度在10分钟内最小反射率的波长偏移13 nm。这些AZO纳米管还可以在10分钟内感测低浓度（0.7%）氢气的存在。它的快速响应时间，即使在低浓度下，具有良好的精度，在室温下的高灵敏度的大面积传感器制造的可能性，使这些高度有序的纳米管结构的一个有前途的小型化H2气体传感器。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
The Electrochemical Carbon Nanotube Field-Effect Transistor
本文研究了碳纳米管在电解液中的电场效应。由于大的栅极电容，可以诱导+/-1V量级的费米能量位移，使得能够将NT从p型调谐到n型。因此，测量到大的电阻变化。在零栅压下，在空气中用E_F？0.3 - 0.5 eV，对应于掺杂水平？10 ^{13} cm ^{-2}。空穴掺杂在电解质中增加。这种空穴掺杂（氧化）很可能是由空气中的氧和电解质中的阳离子的吸附引起的。
2000-09-12 cond-mat.mes-hall
Synthetic electric fields and phonon damping in carbon nanotubes and graphene
石墨烯中平滑变化的晶格应变通过合成规范场影响狄拉克载流子。当晶格应变与时间有关时，如与声子激发有关时，规范场变得与时间有关，合成矢量势也与电场有关。我们表明，这种合成电场具有可观察到的后果。当包括无序和库仑相互作用的影响时，与由合成电场驱动的电流相关联的焦耳加热主导石墨烯和金属碳纳米管的许多声学声子模式的由电子-声子相互作用引起的固有阻尼。根据时间反演对称性，与矢势相关的合成电场在两个谷处具有相反的符号。首先，这意味着合成电场驱动电荷中性谷电流，因此不受屏蔽的影响。这常常使得合成矢量势的效应比标量形变势的竞争效应更相关，标量形变势具有大得多的裸耦合常数。第二，谷电流衰减的电子-电子散射（谷库仑阻力），这导致有趣的阻尼率的温度依赖性。虽然我们的理论首先适用于金属系统，如掺杂的石墨烯和金属碳纳米管，但当它们被掺杂时，潜在的机制也应该与半导体碳纳米管相关。
2009-04-29 cond-mat.mes-hall
Ferromagnetic semiconductor single wall carbon nanotube
研究了一种铁磁性半导体单壁碳纳米管（SWCNT）的可能性，其中铁磁性是由于锯齿形SWCNT上的掺杂磁性杂质与电子自旋之间的耦合。我们发现，在弱杂质-自旋耦合下，低杂质浓度下，自旋上电子态密度保持半导体态密度，而自旋下电子态密度表现为金属态密度。通过增加杂质浓度，上自旋电子的半导体能隙在态密度中被封闭，从而发生半导体到金属的相变。相反，在强耦合的情况下，自旋向上的电子态密度保持半导体性质，自旋向下的电子具有金属性质。此外，通过增加杂质自旋幅度，自旋上电子的半导体间隙增加。
2005-07-21 cond-mat.mes-hall
First-principles study of substitutional carbon pair and Stone-Wales defect complexes in boron nitride nanotubes
利用密度泛函理论研究了含替代碳对缺陷的氮化硼纳米管的物理性质。我们还考虑了BNNT中C-C对缺陷的Stone-Wales（SW）重排。碳二聚体的SW缺陷的形成能比未掺杂的BNNT中SW变换的B-N对的形成能低约3.1eV。激活能表明，SW缺陷中的C掺杂的BNNT可以实验观察到的概率比未掺杂的BNNT更高。最后，我们讨论了碳对杂质的局域态。
2011-12-23 cond-mat.mes-hall
Special electronic structures and quantum conduction of B/P co-doping carbon nanotubes under electric field using the first principle
采用基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理方法研究了硼（B）/磷（P）掺杂的单壁碳纳米管（B-PSWNTs）。计算了Mayer键级、能带结构、电子密度和态密度。结果表明，B-PSWNTs具有不同于BN纳米管的特殊能带结构，硼磷共掺杂打破了B-PSWNTs的对称结构，使金属碳纳米管转变为半导体。详细研究了B-PSWNTs中的成键形式。此外，还计算了B-PSWNT异质结的Mulliken电荷布居和量子电导，研究了B-PSWNT异质结的量子输运特性。发现这种异质结中pn结的位置随外加电场的增大而改变，表现出二极管的特性。
2011-08-12 cond-mat.mes-hall
First Principle-based Analysis of Single-Walled Carbon Nanotube and Silicon Nanowire Junctionless Transistors
由硅制成的无结晶体管以前已经通过实验和模拟得到了证明。无结器件不需要制造突变的源极-漏极结，因此可以更容易地在侵蚀性几何形状中实现。在本文中，我们探讨了一个类似的架构，积极规模的设备与掺杂的碳纳米管（CNT）组成的通道。研究了n型和p型掺杂的栅全包围（GAA）场效应晶体管（FET）结构。基于CNT的无结FET的电流-电压特性和亚阈值特性与具有可比尺寸的无结硅纳米线（SiNW）FET进行比较。尽管CNT沟道的导通电流较高，但由于CNT带隙较小，与硅器件相比，器件特性较差。
2013-03-15 cond-mat.mes-hall
Backscattering in carbon nanotubes : role of quantum interference effects
对于类似的无序，背散射贡献的导电性，无关的金属单壁碳纳米管，被证明是掺杂的半导体系统，如在实验中发现的，变得更加显着。在多壁纳米管的情况下，壳层间耦合进一步示出，以提高“金属”双壁的背散射的贡献，而它仍然是微不足道的“金属/半导体”双壁系统。这支持MWNT是接近电荷中性点的长弹道导体。
2001-04-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Bulk and boundary zero-bias anomaly in multi-wall carbon nanotubes
我们计算了掺杂多壁纳米管的隧穿态密度，包括无序和电子-电子相互作用。根据最近的实验结果，发现了一个非常规的库仑阻塞，反映非微扰Altshuler-Aronov-Lee幂律零偏异常。边界的存在意味着扩散极限中边界指数的普遍加倍。
2001-06-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Rotating Casimir systems: magnetic-field-enhanced perpetual motion, possible realization in doped nanotubes, and laws of thermodynamics
最近，我们已经证明，对于某类卡西米尔型系统（“设备”）的零点真空涨落的能量达到其全球最小值时，该设备围绕某个轴旋转，而不是保持静止。这种旋转真空效应可能导致永久旋转物体的出现，只要零点波动的负旋转能量抵消了装置本身的正旋转能量。在本文中，我们表明，对于无质量的带电粒子的旋转真空效应应急剧（天文）增强的存在下的磁场。作为一个例子，我们表明，在实验可用的磁场的背景下，在旋转圆环形掺杂碳纳米管的无质量激发的零点能量可能确实压倒了经典的旋转能量为某些角频率，使永久旋转状态是积极的青睐。所建议的“零点驱动”装置--没有内部运动部件--对应于一种新的第四种永久运动：它们不产生任何功，尽管它们的平衡（基态）状态对应于一种永久旋转，即使在外部环境存在的情况下。我们证明了我们的建议是符合热力学热力学定律。
2013-01-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.other hep-th
Oxygen Reduction Activity of Carbon Nitride Supported on Carbon Nanotubes
燃料电池提供了燃烧化石燃料的替代方案，但使用铂作为催化剂，其昂贵且稀缺。廉价的替代催化剂可以使燃料电池成为绿色能源领域的有力竞争者。一类有前途的电化学氧还原催化剂是含铁的纳米结构氮掺杂碳。这些年来，这种N掺杂碳的催化活性大大提高，使工业应用更加接近。化学计量的氮化碳粉末仅在最近几年才被观察到。它的氮含量高达57%，因此是一种非常有趣的材料。氮化碳的电化学活性已经被探索，证实铁不是4电子氧还原的必要成分。在这里，我们在碳纳米管载体上合成氮化碳，并对其进行高温处理，以增加表面积和导电性。研究结果揭示了氧还原的机理，并显示了碳纳米管负载的氮化碳作为催化剂在燃料电池中替代铂的潜力。
2012-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
