Diffusion-limited exciton-exciton annihilation in single-walled carbon nanotubes: A time-dependent analysis
为了提供物理洞察到最近观察到的单壁碳纳米管的光致发光饱和行为，这意味着激子密度的上限的存在，我们已经进行了一个依赖于时间的理论研究扩散限制激子-激子湮灭的反应扩散过程中的一般情况下，存在确切的治疗。通过将辐射复合衰减作为泊松过程包含在一维扩散驱动的两粒子湮灭的精确可解问题中，我们能够正确地将激子的动力学建模为具有不同初始密度的时间函数，这反过来又使我们能够再现实验观察到的高激子密度下的光致发光饱和行为。我们还对一维激子的纯随机布朗扩散运动进行了蒙特卡罗模拟，验证了我们的分析结果。最后，我们考虑了这种扩散限制激子-激子湮灭的温度依赖性，并指出在外部磁场中，可以在低温下实现单壁碳纳米管中的高激子密度。
2008-10-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Site-dependence of van der Waals interaction explains exciton spectra of double-walled tubular J-aggregates
超分子聚集体的光学性质的模拟需要发展的方法，这是能够处理大量的耦合发色团与环境相互作用。由于目前不可能用量子化学来处理大型系统，因此Frenkel激子模型是一个有价值的替代方案。在这项工作中，我们展示了如何Frenkel激子模型可以扩展，以解释激子光谱的一个特定的双壁管状染料聚集体明确考虑到色散的基态和激发态由于范德华相互作用与周围的所有分子的能量转移。实验观察到的分裂很好地解释了网站依赖的能量转移的分子放置在内侧或外侧的双壁管，分别。因此，我们可以得出结论，包括网站依赖的色散效应的理论描述的纳米尺度染料聚集体的光学性质是强制性的。
2014-12-11 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.chem-ph
Evidence for Polariton-Mediated Biexciton Transition in Single-Walled Carbon Nanotubes
激子共振与腔体的强耦合产生激子-极化激元，与未耦合的发射体相比，激子-极化激元具有修改的能量景观。然而，由于所谓的亮极化激元态的飞秒寿命和在激发下的腔反射率的瞬态变化，直接测量极化激元激发态动力学具有挑战性。在这里，近红外泵浦探测光谱被用来研究激子极化激元的超快动力学的基础上强耦合（6，5）单壁碳纳米管在金属包覆微腔。我们提出了一个协议，使用遗传算法辅助传输矩阵模拟拟合腔体的反射率相关的响应。用这种方法能够识别瞬态传输数据中的吸收激子极化激元特征。这一特征在上极化激元的共振激发下瞬间出现，但在非共振激发下会延迟。所观察到的过渡能量和失谐依赖点直接上极化激子双激子过渡。我们的研究结果提供了直接的证据，激子极化激元的本征跃迁超出了明亮的极化激元寿命在强耦合微腔。
2022-05-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Band structure and inter-tube optical transitions in double-walled carbon nanotubes
通常，在双壁碳纳米管（DWCNT）的光学光谱中，层之间的弱范德华耦合仅导致相对于原始单壁纳米管中的值的跃迁能的小位移。然而，最近的结果表明，DWCNT（12，11）@（17，16）的瑞利光谱包含额外的峰。使用紧束缚近似，我们表明，在特定的DWCNT的层间耦合可以稍微修改原始纳米管的能带结构，以这样一种方式，非常规的管间电子跃迁成为可能，并在DWCNT光谱中出现额外的峰。使用已知的实验数据118光学转换在DWCNTs，除了最近公布的情况下，我们揭示了6个DWCNTs与管间过渡，并获得几何选择规则允许他们。在几十个DWCNTs我们的方法产生的电子跃迁的能量接近实验观察到的，并可能是有用的这种类型的纳米管的结构识别。
2020-09-06 cond-mat.mes-hall
Direct Observation of Dark Excitons in Individual Carbon Nanotubes: Role of Local Environments
我们报道了在磁场中通过低温显微光致发光光谱直接观察到单壁碳纳米管中自旋单重态暗激子态。沿着纳米管轴向施加高达5 T的磁场，使暗态变亮，导致新的发射峰的出现。该峰的强度随着电场的增加而迅速增加，以牺牲最初占主导地位的亮激子峰为代价，并最终在电场$>$ 3 T处变为主导。这种行为，普遍观察到的50多个不同的手性纳米管，可以定量地解释，通过一个模型，将Aharonov-Bohm效应和谷间库仑混合，明确证明暗激子的存在。直接测量的暗-亮分裂值为1-4毫电子伏的管直径为1.0-1.3纳米。分裂值的分散强调了纳米管周围的局部环境在确定单壁碳纳米管的激子精细结构中的作用。
2008-04-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic Resonances in Coherent Anti-Stokes Raman Scattering from Single Wall Carbon Nanotubes
本研究通过同时激发单壁碳纳米管的声子与激子共振，揭示 er-CARS 信号的数量级增强及手性依赖，并展示其在快速成像、局部加热及生物医学中的应用潜力。
2023-11-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
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
Coherent Lattice Vibrations in Carbon Nanotubes
我们利用超短激光脉冲在单壁碳纳米管中产生并探测了相干晶格振动的径向呼吸模式。因为带隙是直径的函数，所以这些直径振荡引起超快带隙振荡，调制声子频率（3-9 THz）处的带间激子共振。激发光谱显示出大量明显的峰，绘制出非常详细的手性分布。
2006-06-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Excitonic effects in the optical properties of SiC sheet and nanotubes
采用从头算多体方法，分别采用GW方法和GW +BSE方法，研究了锯齿形和扶手椅形单壁SiC纳米管（SiC-NTs）以及SiC单晶片的准粒子能带结构和光学性质.通过局域密度近似（LDA）计算，发现GW准粒子对Kohn-Sham带隙的修正大于1.0eV，GW自能修正使SiC片从间接LDA带隙转变为直接带隙。此外，具有不同手性的SiC-NTs的准粒子带隙作为管径的函数表现得非常不同，这可以归因于不同手性纳米管之间的曲率诱导轨道再杂化的差异。计算的光学吸收光谱主要由离散激子峰，由于激子状态与大的结合能高达2.0 eV的SiC片和SiC-NTs。强束缚激子的形成归因于这些低维系统中增强的电子-空穴相互作用。值得注意的是，激子波函数的激发电子振幅被发现在Z字形SiC-NT中的空穴位置（其在C位点上）附近的Si原子上达到峰值，表明通过光激发从阴离子（空穴）到其邻近阳离子的电荷转移。相反，这种明显的峰结构消失在扶手椅型SiC-NTs的激子波函数。此外，在扶手椅型SiC-NTs中，束缚激子波函数更局域化，并且也具有强的圆柱非对称性。
2011-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring the Electronic Bandgap of Carbon Nanotube Networks in Non-ideal p-n Diodes
准一维材料如碳纳米管的带隙测量由于其维数而具有挑战性。在这项工作中，我们测量网络的聚合物包裹的半导体单壁碳纳米管（s-SWCNTs）使用非理想的p-n二极管的电子带隙。使用这些二极管，我们测量了具有不同直径的不同聚合物包裹的s-SWCNT的电子带隙和激子能级：电弧放电（~1.55nm）、（7，5）（0.83nm）和（6，5）（0.76nm）。我们的值与理论预测一致，提供了对s-SWCNT网络基本特性的深入了解。
2022-12-12 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
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
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
High energetic excitons in carbon nanotubes directly probe charge-carriers
理论预测了一维（1D）激发态动力学的特殊特征，这些特征很难在实验中观察到。单壁碳纳米管（SWNTs）是一个很好的近似一维量子限制，由于其非常高的纵横比和低密度的缺陷。在这里，我们使用超快光学光谱探测光生载流子（6，5）半导体单壁碳纳米管。我们确定的瞬态能量转移的高度极化的S33过渡作为一个敏感的指纹的载流子在单壁碳纳米管。通过测量相干声子的振幅分布，我们得到了斯塔克位移的精确估计，并讨论了S33激子跃迁的结合能。由此，我们推断，即使在泵浦第一激子S11时，也以相当大的量子产率瞬时形成载流子。的光生电荷载流子的人口的衰减是很好地描述了一个模型的孪生复合在1D中，表明初始的载流子分离的激子相关长度的相同的顺序。
2014-11-03 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
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
Low-temperature electroluminescence excitation mapping of excitons and trions in short channel monochiral carbon nanotube device
单壁碳纳米管作为新兴的量子光源可能会填补硅光子学的技术空白，因为它们可能用作近红外，电驱动，经典或非经典发射器。与光致发光不同，其中纳米管用光激发，单管的电激发具有挑战性，并且受到器件制造，架构和偏置条件的严重影响。在这里，我们提出的电致发光光谱数据的超短沟道器件由（9，8）碳纳米管发射在电信波段。在电流偏置下发射是稳定的，并且在10 nm的间隙尺寸下没有观察到淬灭。低温电致发光光谱数据也报道表现出冷发射和线宽下降到2毫电子伏在4 K。电致发光激发图证明了载流子复合是短通道中光产生的机制。激子和三重离子发射可以通过栅极电压来开启和关闭，并编制了相应的发射效率图。深入了解声学声子的线宽的影响，没有强度饱和和激子激子湮灭，环境效应，如电介质屏蔽和应变的发射波长，和条件，以抑制滞后，并建立最佳的操作条件。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
