Diameter-Selective Dispersion of Carbon Nanotubes via Polymers: A Competition between Adsorption and Bundling
研究了聚芴类聚合物对单壁碳纳米管的选择性分散机理。使用广泛的分子动力学模拟，它表明，直径选择性是成束的碳纳米管和碳纳米管表面上的聚合物的吸附之间的竞争的结果。对某些直径的偏好对应于这两个过程之间的结合能差的局部最小值。这样的最小值的直径依赖性发生由于CNT的覆盖与聚合物和它们的计算位置的突然变化是在定量协议与优选的直径，实验报告。所提出的方法定义了一个理论框架，为进一步理解和改进的分散/提取过程。
2015-09-01 cond-mat.mtrl-sci
Diameter and Chirality Dependence of Exciton Properties in Carbon Nanotubes
我们计算了半导体单壁碳纳米管（SWNTs）中激子的结合能、尺寸和亮暗分裂随直径和手性的变化。利用{ \it ab initio}计算的结果和见解，我们采用了基于有效质量和密度函数近似的变分方法，使用紧束缚波函数。结合能和空间范围显示出与直径的主要依赖性，分别为$1/d$和$d$，手性校正提供了大约20%的扩散，具有强的家族行为。暗激子分裂显示出$1/d^2$领先的依赖性。我们提供的结合能，大小和分裂，应该是有用的，以指导未来的实验的解析表达式。
2006-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Bias Dependence and Electrical Breakdown of Small Diameter Single-Walled Carbon Nanotubes
研究了催化化学气相沉积法（CCVD）生长的大量直径很小的单壁碳纳米管（SWCNTs）的电子击穿和电导随偏压的变化规律。通过在电极结构上生长和随后的化学钯沉积，可以方便地制造数千个适当接触的SWCNT。几乎所有测量的单壁碳纳米管在室温下显示出至少弱的栅极依赖性。对于“正常”半导体SWCNT和小带隙半导体（SGS）SWCNT，已经发现电导和击穿行为的较大差异。
2004-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Changing the Phosphorus Allotrope from a Square Columnar Structure to a Planar Zigzag Nanoribbon by Increasing the Diameter of Carbon Nanotube Nanoreactors
元素磷纳米结构因大量的同素异形体而臭名昭著，这限制了它们作为半导体的有用性。为了限制这种结构的多样性，我们选择性地合成准一维磷纳米结构内的碳纳米管（CNT），作为稳定的模板和纳米反应器。尽管锯齿形磷纳米带优选地在内径超过1.4nm的CNT中形成，但观察到先前未知的磷的方形柱状结构在较窄的纳米管内部形成。我们的发现得到了电子显微镜和拉曼光谱观测以及从头计算密度泛函理论计算的支持。我们的计算结果表明，方形柱状结构的形式，优选地在内径约1.0 nm的碳纳米管，而黑色的磷纳米带的形式，优选地在内径为4.1 nm的碳纳米管内，与锯齿形纳米带积极有利于扶手椅纳米带。我们的理论预测与实验结果一致。
2020-01-09 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Study of Work Functions of Double Wall Carbon Nanotubes
采用第一性原理密度泛函方法研究了外径为1 ~ 1.5nm的双壁纳米管的功函数。结果表明，即使对于具有相同外径的DWNTs，在此直径范围内的功函数变化也可以高达0.5 eV。这与单壁纳米管（SWNT）形成对比，单壁纳米管（SWNT）对于大于1 nm的直径显示出可忽略的WF变化。我们解释了WF的变化和相关的电荷重新分配在DWNTs使用电荷平衡模型（CEM）。预测的DWNTs的功函数的变化表明在其纳米电子器件应用的潜在困难。
2006-01-20 cond-mat.mtrl-sci
Size Effects in Carbon Nanotubes
通过分析多壁碳纳米管的高分辨率透射电子显微镜图像，确定了多壁碳纳米管的壳层间距。对于所研究的纳米管，发现壳层间间距${\hat{d}_{002}}$在0.34至0.39 nm的范围内，随着管直径的减小而增加。基于实空间图像分析结果的模型被用来解释倒易空间周期性分析得到的壳层间距的变化。随着纳米管直径的减小，壳间间距的增加归因于高曲率，导致与纳米管壳的直径减小相关的排斥力增加。
1998-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Unified Quantification of Quantum Defects in Small-Diameter Single-Walled Carbon Nanotubes by Raman Spectroscopy
本研究提出基于拉曼光谱的绝对统一量化指标，用于测量小直径单壁碳纳米管的缺陷密度，并发现D/G+比值与直径的反相关关系，为功能化SWCNTs提供定量表征。
2023-11-14 cond-mat.mtrl-sci
Nearly Exclusive Growth of Small Diameter Semiconducting Single-Wall Carbon Nanotubes from Organic Chemistry Synthetic End-Cap Molecules
单壁碳纳米管（SWCNTs）的制备一直是制约其广泛应用的主要障碍。近年来，人们对探索和合成包括富勒烯、短纳米管和纳米管侧壁在内的明确的碳纳米结构越来越感兴趣，旨在控制单壁碳纳米管的合成。这种方法的一个显著优点是不使用金属催化剂，并且所产生的纳米管将没有金属污染。然而，这些方法中的许多方法具有低产量或纳米管均匀性的可控性差的缺点。在这里，我们报告了一种全新的方法来实现高效率的无金属生长的近纯SWCNT半导体，广泛的光谱表征，电输运测量和密度泛函理论计算的支持。我们的策略结合了自下而上的有机化学合成与气相外延延伸。我们确定了在纳米管生长的单壁碳纳米管的电子性质和它们的直径之间的强相关性。本研究不仅为半导体单壁碳纳米管的电子应用提供了材料平台，而且有助于对单壁碳纳米管的生长机理和可控合成的基本理解。
2014-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Structures of ultrathin copper nanotubes
我们已经进行了螺旋多壳层（HMS）铜纳米线和纳米管的原子模拟。我们对HMS Cu纳米线和纳米管的研究揭示了一些在以前考虑金属纳米线的工作中没有处理的物理性质。随着HMS纳米线直径的增加，其每原子结合能和最佳晶格常数减小。随着HMS纳米管直径的增加，其原子结合能降低，但最佳晶格常数增加。壳-壳或核-壳相互作用主要影响HMS纳米线或纳米管的晶格常数和直径。研究表明，当HMS纳米管的内壳原子所受的力为零或作用在外壳原子上时，HMS纳米管可以保持不变。
2002-08-07 cond-mat.mtrl-sci
Indirect-to-direct band gap crossover of single walled MoS$_2$ nanotubes
利用密度泛函理论研究了单壁二硫化钼纳米管（MoS $_2$ NTs）的电子结构与直径的关系.我们的计算表明，带隙附近的电子结构是敏感的NT直径：扶手椅型MoS $_2$ NT作为间接间隙半导体的直径高达约5.0 nm，而扶手椅型MoS $_2$ NT与较大的直径作为直接间隙半导体的带边位于附近的$k = 2π/3$。这一发现意味着具有大直径的MoS $_2$ NT应表现出与2D单层MoS $_2$片相似的光致发光。这种间接到直接的带隙交叉归因于小直径NT中$Γ$点处的价带峰的上移，这是由其管状结构产生的拉伸应变引起的。
2020-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Tailoring the diameter of decorated CN nanotubes by temperature variations using HF-CVD
采用热灯丝化学气相沉积（HF-CVD）法，在氮气-甲烷-氨气气氛中制备了修饰氮化碳纳米管（C-N）图案化薄膜。系统地研究了不同种类的C-N纳米结构之间的转变作为从700到820 ℃的局部衬底温度的函数。所生成的管状结构的形态、直径以及性质表现出对该参数的强烈依赖性。通过电子显微镜观察到一种覆盖所有管状结构的新型装饰。弯曲的晶格条纹揭示了空心碳氮纳米管的无序的类石墨性质。拉曼光谱证实了作为温度的函数的微观顺序的转变。此外，在真空中的场发射进行了研究，并显示了一个壮观的相关性的沉积温度，因此直径的C-N管。对于薄于50 nm的管阵列，观察到低于4 V/um的起始场。
2013-03-10 cond-mat.mtrl-sci
Deformation Potential Carrier-Phonon Scattering in Semiconducting Carbon Nanotube Transistors
单壁碳纳米管中载流子输运的理论计算与最近的实验进行了比较。载流子声子散射占使用变形势近似。通过与实验的比较，确定了半导体碳纳米管的形变势耦合常数为14 eV。理论表明，密切预测的低场迁移率，电导，和场效应晶体管的电阻作为感应纳米管电荷密度，直径和温度的函数。结果表明，由于强的子带间散射，多个子带通道导通时器件电导降低。与实验的比较允许识别的平均自由程（Lm）在半导体碳纳米管。当器件开启时，发现Lm显著增加。当器件处于开启状态时，平均自由程（Lm-ON）与管直径成线性变化，与温度成反比。子带间散射被发现强烈降低Lm-ON时，几个子带被占用。在室温下考虑3个子带通道时，当考虑子带间散射时，对于4 nm直径的管，Lm-ON从570 nm减小到200 nm。由于子带间距随着管直径的减小而增加，因此对于较小的直径，子带间的影响减小。
2006-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Role of carbon nanotube diameter on thermal interfacial resistance through the analysis of vibrational mismatch: A Molecular Dynamics approach
碳纳米管（CNT）可以提高固液界面处的热传递，但由于界面热阻的限制，CNT具有一定的局限性。界面处的振动失配导致这种界面热阻，其在边界处的能量传递中起重要作用。通过振动失配的研究，已经报道了CNT直径对电阻的影响可以忽略不计的工作。采用分子动力学模拟研究了碳纳米管直径对碳纳米管与水分子界面电阻的影响。这项工作是一个努力，以了解在界面处的热传递现象，通过量化的振动失配。分析了碳纳米管和水分子的振动光谱，研究了碳纳米管直径对界面电阻的影响。从初始配置开始，并在300 K和1 atm下平衡CNT和水分子的系统，通过速度重新缩放将CNT温度升高到700 K。这个系统现在被允许作为微正则系综松弛。基于集总电容分析，确定了碳纳米管温度响应的时间常数，然后将其用于计算界面热阻。对于较大直径的纳米管，观察到界面热阻相对较高。这是由于更高的振动失配存在较大直径的碳纳米管作为一个结果之间的低重叠区的振动密度状态的CNT和水分子。对于较小直径的CNT，界面热阻较低，这导致界面处的有效传热，从而强调了较大直径CNT在冷却应用中不可或缺的作用。
2016-10-02 cond-mat.mtrl-sci
Lattice specific heat of carbon nanotubes
碳纳米管的晶格比热在Mahan和Jeon提出的微观模型中进行了评估，发表在2004年的Physical Review B上。声子被认为是单壁碳纳米管在扶手椅配置。正如预期的那样，低温和高温区域表现出不同的比热行为。碳纳米管还显示出非常有趣的晶格输运，这取决于直径，对于小直径具有相当高的热导率。
2006-09-06 cond-mat.mtrl-sci
First Principles Study of Work Functions of Single Wall Carbon Nanotubes
我们对单壁碳纳米管的功函数进行了第一性原理计算。对于I类管（D > 1 nm），功函数位于窄分布（~0.1 eV）内，并且没有显示出显著的手性或直径依赖性。对于Ⅱ类管（D < 1 nm），功函数随管径的增大而变化，扶手椅型管的功函数随管径的增大而单调减小，而锯齿型管的功函数随管径的增大而单调减小。表面偶极子和杂交效应被证明是负责所观察到的功函数的变化。
2005-05-07 cond-mat.mtrl-sci
Biexciton stability in carbon nanotubes
我们应用量子Monte Carlo方法和紧束缚模型计算了半导体碳纳米管中双激子的结合能。对于典型的纳米管直径，我们发现，双激子结合能比以前预测的变分方法，这很容易使双激子结合能高于室温阈值大得多。
2007-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Photoluminescence from Single-Walled MoS$_2$ Nanotubes Coaxially Grown on Boron Nitride Nanotubes
通过去除单壁碳纳米管（SWCNTs）制备了小直径氮化硼纳米管（BNNTs），在BNNTs上同轴生长了单壁和多壁二硫化钼（MoS $_2$）纳米管，并对其进行了光谱学研究。在BNNT支撑的单壁MoS $_2$纳米管中观察到了很强的光致发光（PL），证实了直径约为6 - 7 nm的单壁MoS $_2$纳米管具有直接带隙结构.这一结果与我们的DFT结果一致：当纳米管直径大于5 nm时，单壁MoS $_2$纳米管由间接带隙半导体转变为直接带隙半导体。另一方面，当在BNNT和MoS $_2$纳米管的异质纳米管内部存在SWCNT时，PL信号被显著淬灭。通过PL、XPS和Raman光谱表征了单壁碳纳米管与单壁MoS $_2$纳米管之间的电荷转移和能量转移。与单壁MoS $_2$纳米管不同，多壁MoS $_2$纳米管不发光。单壁和多壁MoS $_2$纳米管在共振和非共振拉曼光谱中表现出不同的拉曼特征。以BNNT为模板组装异质纳米管的方法为探索其他过渡金属二硫属化物纳米管的电学和光学性质提供了一种有效的途径。
2020-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Intrinsic strength and failure behaviors of ultra-small single-walled carbon nanotubes
采用从头算密度泛函理论研究了直径为0.3-0.8 nm的单壁碳纳米管的内禀力学强度。与预测的纳米材料“更小更强更有弹性”相反，当减小管直径时，单壁碳纳米管的强度显著降低。结果表明，直径小于0.4 nm的超小尺寸单壁碳纳米管的杨氏模量E显著降低，这是由于其具有很大的曲率效应，而对于大管，杨氏模量E为常数，约为1.0 TPa，与直径和手性指数无关。我们发现，泊松比，理想强度和理想应变依赖于直径和手征指数。此外，E与理想强度之间的关系表明，Griffith的脆性断裂估计可以在最小的（2，2）纳米管中断裂，断裂强度为E的15%。我们的研究结果提供了重要的见解，其曲率效应下的超小单壁碳纳米管的内在力学行为。
2016-01-05 cond-mat.mtrl-sci
Structural transformations of double-walled carbon nanotube bundle under hydrostatic pressure
双壁碳纳米管（DWNT）束对外压的响应机制有三种，强烈依赖于它们的平均半径和对称性。小直径DWNT束经历小的不连续体积变化，然后连续变形。中等直径的DWNT束在结构相变（SPT）后完全塌陷。值得注意的是，如果外管没有$C_{6}$或$C_{3}$对称性，则较大直径DWNT束存在两个SPT。这将是有趣的搜索这些不同的结构转换的签名通过实验研究的力学，光学和热响应函数的DWNT束。
2007-07-17 cond-mat.mtrl-sci
Molecular dynamics of ice-nanotube formation inside carbon nanotubes
采用经典的分子动力学方法研究了动态单壁碳纳米管中水团簇的一级相变。冰纳米管的形成是通过结构因子和势能监测。由模拟得到的转变温度和它的直径依赖性与以前报道的实验结果吻合得很好。冰纳米管的转变温度被示出为在室温附近的最大值与环成员的数目n=5。势能贡献的相变通常是由本征的水-水相互作用，而水-碳相互作用起着重要的作用，决定的转变温度对纳米管直径的依赖性。
2007-02-23 cond-mat.mtrl-sci
Synthesis of quantum-confined CdS nanotubes
通过化学方法合成了壁厚与体材料的激子直径相当的CdS纳米管。实验条件的改变导致纳米线和良好分离的纳米颗粒的形成。测得纳米管的直径和壁厚分别为14.4 $\pm$ 6.1和4.7 $\pm$ 2.2 nm。大量具有纤锌矿结构的CdS纳米晶构成了这些纳米管。由于量子限制效应，这些纳米管的光吸收和光致发光峰位相对于其体值具有高的能量位移。提出了化学反应中气泡和颗粒的成核和生长，以及它们之间的动力学和相互作用是形成纳米管的原因。
2008-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Effects of intrinsic strain on the structural stability and mechanical properties of phosphorene nanotubes
使用分子动力学（MD）模拟，我们探讨了磷烯纳米管（PNT）的结构稳定性和机械完整性，在管状PNT结构中的固有应变起着重要的作用。有人提出，大直径扶手椅型PNTs（armPNTs）的原子结构可以在较高的温度下保持稳定，但在环向方向上的高本征应变使锯齿形PNTs（zigPNTs）不太有利。PNTs的力学性能，包括杨氏模量和断裂强度，对直径敏感，表现出尺寸依赖性。提出了一个简单的模型来表达的杨氏模量的内在轴向应变，这反过来又取决于直径的PNTs的函数。此外，臂形碳纳米管的压缩屈曲是长度相关的，随着直径/长度比的增大，其失稳模式由柱屈曲向壳屈曲过渡。
2016-01-14 cond-mat.mtrl-sci
Confinement-Controlled Morphology and Stability of One-Dimensional CrI3 Nanotubes
本研究通过多壁碳纳米管限域封装二维CrI3，发现管径控制其形貌转变，并证实限域单壁CrI3纳米管结构稳定，为自旋电子学一维磁性异质结构设计提供基础。
2025-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Electron-electron interaction effects on optical excitations in semiconducting single-walled carbon nanotubes
我们报道了十个直径范围很宽的半导体单壁碳纳米管的光学激发态的相关电子计算。光激发发生激子的结合能随着纳米管直径的增加而减小，并且小于聚-（对苯撑乙烯）的孤立链的结合能。沿纳米管轴向极化的第二光学激子的能量与最低激子的能量之比小于单粒子理论预测的值。实验观察到的弱光致发光是半导体纳米管的固有特征，并且是偶极禁戒激子发生在光激子下方的结果。
2004-09-08 cond-mat.mtrl-sci
First-principles calculation of electronic polarization of III-V nanotubes
采用第一性原理研究了BN和AlN纳米管及其石墨片在外加电场作用下的电子极化。我们发现锯齿形纳米管的原子极化率随直径的减小而增大，而扶手椅形纳米管的原子极化率随直径的减小而减小。极化的变化与B或Al原子周围的键的外角有关，而与N原子周围的键的外角无关。锯齿形纳米管的极化随着直径的减小而增加，这是由于当它们被缠绕成管状时，外角的大变化引起的。另一方面，键长的减小导致薄扶手椅型纳米管的弱极化。
2008-06-27 cond-mat.mtrl-sci
A New Class of Boron Nanotube
在密度泛函理论的框架下，预测了一类新的硼片和相关的硼纳米管的构型、稳定性和电子结构。这个硼片比最近提出的硼片要稀疏。我们的理论结果表明，稳定的硼片保持平坦，是金属。在费米能级附近有与石墨中的p带相似的带。具有不同直径和手性矢量的稳定的纳米管可以从片材卷出。在我们的研究中，只有带隙为0.44 eV的薄（8，0）纳米管是半导体的，而所有其他较厚的硼纳米管是金属的，与它们的手性无关。这表明在纳米器件的设计中，通过直径来控制硼纳米管的电子输运性质的可能性。
2011-04-27 cond-mat.mtrl-sci
CVD Synthesis of Small-Diameter Single Walled Carbon Nanotubes on Silicon
发展了一种化学气相沉积超SD单壁碳纳米管的简单工艺。在该方法中，使用浓度为400 μ g/mlit的硝酸铁九水合物异丙醇溶液来催化氧化硅晶片上的纳米颗粒形成。基底上的氧化物由夹在两层薄的干氧化物之间的厚的湿氧化物层制成。该工艺产生了直径小于0.7nm和带隙能量大于1 ev的半导体单壁碳纳米管（SWNTs），这是有史以来报道的最小直径的SWNTs之一。
2012-07-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic Properties of TiO$_2$ Nanotubes
模拟了由TiO $_2$（二相）[101]面轧制形成的准一维（1D）TiO纳米结构--单壁纳米管，并利用紧束缚带理论研究了它们的电子性质和键级指数。我们发现，所有的锯齿形（n，0）和扶手椅（n，n）的纳米管是均匀的半导体，和带隙的趋势消失，随着管径减小。结果表明，当纳米管直径大于1 nm时，更容易形成锯齿形（n，0）纳米管结构。TiO $_2$管中的Ti-O共价键是最强的相互作用，而Ti-Ti键则弱得多。
2002-11-20 cond-mat.mtrl-sci
The strength of the radial-breathing mode in single-walled carbon nanotubes
我们表明，从头计算的径向呼吸模式在单壁碳纳米管的电子-声子耦合矩阵元M强烈依赖于管的手性。对于相同直径的纳米管，锯齿形管的耦合强度|M| ^2比扶手椅形管的耦合强度高一个数量级。对于（n，m）管，M取决于（n-m）mod 3的值，这允许通过它们的拉曼散射强度来区分具有相似直径的半导体纳米管。我们测量的共振拉曼光谱的径向呼吸模式，支持我们的理论预测。
2004-08-19 cond-mat.mtrl-sci
Wide-range optical studies on various single-walled carbon nanotubes: the origin of the low-energy gap
我们提出了宽范围（3 meV - 6 eV）的独立的透明碳纳米管薄膜，由不同直径分布的纳米管的光学研究。在远红外区，我们发现在所有的样品中的低能隙调查。通过详细的分析，我们确定了半导体和金属物种的平均直径从近红外/可见光谱的功能。在建立了能隙值与平均直径的关系之后，我们发现低能隙的频率随曲率的增加而增加。我们的研究结果强烈支持的解释所产生的曲率引起的间隙，而不是有效的介质效应的低频功能。将我们的结果与其他理论和实验的低能隙值进行比较，我们发现光学测量产生比隧道光谱和DFT计算系统更低的能隙，差异随着直径的减小而增大。这种差异可以归因于电子-空穴相互作用。
2011-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Ultra-Thin Double-Walled Carbon Nanotubes A Novel Nanocontainer for Preparing Atomic Wires
采用氢弧放电法制备了高石墨化度的双壁碳纳米管。所获得的DWCNT具有内管和外管两者的直径的窄分布，并且超过一半的DWCNT具有在0.6-1.0 nm范围内的内径。测量了DWCNT阴极到阳极的场致电子发射，在4.3 V/μm的电场下，发射电流密度达到1 A/cm 2。经过高温处理的DWCNT，长的线性碳链（C链）可以在超薄DWCNT内生长，形成一种新的C链@DWCNT纳米结构，表明这些超薄DWCNT是一个合适的纳米容器，用于制备真正的一维纳米结构与一个原子直径。
2011-05-14 cond-mat.mtrl-sci
Large diameter TiO$_2$ nanotubes enable integration of conformed hierarchical and blocking layers for enhanced dye-sensitized solar cell efficiency
在本工作中，我们生长阳极TiO $_2$纳米管层的管直径~ 500 nm和一个开放的管口。我们在染料敏化太阳能电池（DSSC）中使用这种形态，并表明这些管允许构建具有定义和壁一致性TiO 2纳米颗粒装饰的纳米管的混合分层光阳极结构。同时，大直径允许成功地建立SiO $_2$或Al $_2$ O $_3$的附加（绝缘）阻挡层。我们发现，这种分层结构和阻挡层的组合显着提高了太阳能电池的效率，通过抑制复合反应。在这种DSSC结构中，在具有AM 1.5照明的背面照明下的太阳能电池效率从5%净管提高到7%。
2020-04-14 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Atomistic Study of the Encapsulation of Diamondoids Inside Carbon Nanotubes
利用经典的分子动力学模拟研究了氢封端的纳米金刚石碎片（所谓的类金刚石）封装到直径在1.0至2.2 nm范围内的扶手椅型单壁碳纳米管中。金刚烷（C10 H16），金刚烷（C14 H20），和二羟基金刚烷（C14 H20 O2）的封装直径依赖的分子有序相。同样类型的手性有序相（双，三，4-和5-链螺旋）观察到的C60分子的封装也观察到金刚烷。另一方面，没有观察到一些包含层状结构的非手性相。我们的研究结果还表明，通过与羟基官能化的金刚烷的改性可以导致增强的纳米管内的分子的包装相比，非官能化的化合物。硬球模型的比较也揭示了差异，特别是当更多的不对称金刚石被认为是。对于较大的结构（金刚烷四聚体），我们没有观察到长程有序的纳米管直径在1.49至2.17 nm的范围内，但只有一个趋势，形成不完整的螺旋结构。
2007-07-12 cond-mat.mtrl-sci
Raman spectroscopy and field emission measurements on catalytically grown carbon nanotubes
我们使用微接触印刷来用含铁的催化溶液在硅表面上形成图案。随后在650至1000 ℃的温度下通过化学气相沉积在图案化区域上生长多壁碳纳米管。我们证明了催化生长的多壁纳米管的直径随着沉积温度的增加而增加。拉曼光谱已被用来调查所获得的结构的结晶特性，它被发现，纳米晶体壳的分数增加与温度。场发射性能的测量显示了管直径和发射场值之间的相关性。
2005-11-03 cond-mat.mtrl-sci
Structure and formation energy of carbon nanotube caps
我们提出了一个详细的研究的几何形状，结构和能量的碳纳米管帽。我们证明了帽的结构唯一地决定了可以连接到它的纳米管的手性。帽的结构通过定义六个五边形在六边形晶格上的位置以几何方式指定。移动一个（或多个）五边形系统地为其他纳米管手性创建帽。对于（10，0）管的例子，我们使用从头计算研究不同的纳米管帽的形成能。具有孤立五边形的帽具有0.29+/-0.01eV/atom的平均形成能。一对相邻的五边形需要更大的形成能1.5eV。我们发现，形成相邻的五边形对的能量解释的直径分布在小直径的纳米管样品生长的化学气相沉积。
2005-09-07 cond-mat.mtrl-sci
Selective Synthesis Combined with Chemical Separation of Single-Walled Carbon Nanotubes for Chirality Selection
单壁碳纳米管（SWNTs）是未来纳米电子学的潜在材料。由于单壁碳纳米管的电子和光学性质强烈依赖于管径和手性，通过选择性生长或化学分离获得具有窄（n，m）手性分布的单壁碳纳米管一直是研究的活跃领域。在这里，我们证明了一种新的，cross-FeRu催化剂提供单壁碳纳米管生长窄直径和手性分布在甲烷CVD。根据UV-vis-NIR吸收和光致发光激发/发射（PLE）光谱表征，在600 ℃下，在FeRu催化剂上的甲烷CVD主要产生（6，5）SWNT。在850 ℃下，产生的主要半导体物质是（8，4）、（7，6）和（7，5）SWNT，其直径和手性分布比通过其他催化剂生长的材料窄得多。此外，我们表明，窄直径/手性生长结合离子交换色谱法（IEC）的化学分离，极大地促进实现单（m，n）单壁碳纳米管样品，如通过获得高度富集（8，4）单壁碳纳米管与近消除金属单壁碳纳米管存在于生长的材料。
2007-11-27 cond-mat.mtrl-sci
Optical Characterizations and Electronic Devices of Nearly Pure (10,5) Single-Walled Carbon Nanotubes
实现仅由单手性单壁碳纳米管（SWNT）组成的高性能单壁碳纳米管场效应晶体管（FET）仍然是一个难以实现的目标。已经设计了许多分离机制，并证明了不同程度的分离，但仍然难以达到将给定的纳米管混合物完全分馏成其单一手性组分的目标。据报道，色谱法可以根据直径、手性和长度分离小的单壁碳纳米管（直径小于0.9nm）。使用ssDNA序列d（GT）n（n=10-45）时，分离效率随管径增加而降低。本文报道了用离子交换色谱法从HiPco管中分离单手性（10，5）单壁碳纳米管（直径= 1.03nm）的结果。通过使用新的DNA序列（TTTA）3 T提高了分离效率，所述新的DNA序列（TTTA）3 T可以识别具有特定手性的SWNT（10，5）。通过光学吸收、拉曼光谱、光致发光激发/发射和电输运测量研究了分离管的手性。所有光谱方法均得到（10，5）管的单峰。根据电测量，纯度为99%。由于单个手性富集的（10，5）管，由并联的分离的SWNT组成的FET给出高达106的Ion/Ioff比。这是首次实现具有单手性SWNT的SWNT FET。色谱法具有将甚至更大直径的半导体SWNT与其它起始材料分离的潜力，用于进一步改善SWNT FET的性能。
2009-01-30 cond-mat.mtrl-sci
Current carrying capacity of carbon nanotubes
分析了碳纳米管与理想接触耦合时弹道电子的载流能力。在小的外加电压下，电子仅注入交叉子带，微分电导为$4e^2/h$。在大于$ΔE_{NC}/2e$（$ΔE_{NC}$是第一非交叉子带的能级间距）的施加电压下，电子被注入非交叉子带。这些电子对电流的贡献由布拉格反射和齐纳型子带间隧穿的竞争过程决定。在小直径纳米管中，布拉格反射占主导地位，并且最大微分电导与$4e^2/h$相当。随着纳米管直径的增加，子带间齐纳隧穿可以是不可忽略的，因为$ΔE_{NC}$与直径成反比。结果，随着纳米管直径的增加，微分电导变得大于$4e^2/h$，尽管不能与电子从接触注入的大量子带相比。这些结果可能与最近在大直径多壁纳米管中观察到的电导大于$4e^2/h$的实验有关。
2001-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic response of carbon nanotubes from ab initio calculations
我们提出{ \it从头计算}的磁化率和$^{13}$ C化学位移的碳纳米管，孤立和束。这些计算是使用最近提出的规范，包括投影仪增广波的方法在周期性绝缘系统的磁响应的计算。我们专注于半导体锯齿形纳米管的直径范围从0.6到1.6 nm。磁化率和各向同性位移都表现出与管的直径（D）和手性的依赖性（尽管这种依赖性对于磁化率更强）。各向同性位移的行为渐近为$α/D + 116.0$，其中$α$是每个纳米管族的不同常数。对于约1.2 nm的管直径，通常在实验样品中发现的值，我们的结果与实验非常吻合。此外，我们还计算了双壁管的化学位移。我们发现，由于外管的影响，对应于内管原子的各向同性线的抗磁位移。这种变化与最近的实验结果非常吻合，并且可以很容易地用外管中的退磁电流来解释。
2005-10-07 cond-mat.mtrl-sci
Endohedral terthiophene in zigzag carbon nanotubes: Density functional calculations
采用密度泛函方法研究了三噻吩（T3）分子在锯齿形单壁碳纳米管（CNTs）中的包合和包覆。我们认为T3分子内的五个半导体碳纳米管的直径范围从9.6到12.7安。我们的研究结果表明，T3夹杂过程是放热的直径大于9.5埃的碳纳米管。最高的能量增益被发现是2 eV，随着CNT直径的增加而降低。这种显著的稳定效果归因于带正电荷的CNT内部空间，如由其曲率引起的，其能够容纳中性T3分子。T3@CNT系统的能带结构表明，T3在CNT内保持其电子身份，将它们的分子轨道叠加到空CNT能带结构上而没有杂化。我们的结果预言了T3分子所加入的电子态将引起光学效应和激发态的无辐射弛豫。
2006-09-08 cond-mat.mtrl-sci
Understanding double-resonant Raman scattering in chiral carbon nanotubes: Diameter and energy dependence of the $D$ mode
我们提出了一个理论模型来描述双共振散射过程中的任意碳纳米管。我们使用这种方法来研究缺陷引起的$D$模式在CNT和解开的$D$模式的频率上的CNT直径和共振光学跃迁的能量的依赖性。我们的方法是基于六方晶格的对称性和几何考虑，因此，该方法是独立的精确模型，选择来描述电子能带结构或声子色散。我们最后澄清的直径依赖的拉曼模式，在过去的controversible讨论，并证明，根据实验条件，在一般情况下，可以测量两个不同的依赖性。我们还证明了具有任意手性指数的碳纳米管可以在其拉曼光谱中表现出$D$模式，与以前的基于手性的论点相反。此外，我们给出了一个直接量化的曲率诱导的声子频率校正的$D$模式的碳纳米管相对于石墨。
2015-08-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Thermal Conductivity of Single Wall Carbon Nanotubes: Diameter and Annealing Dependence
体单壁碳纳米管（SWNT's）的热导率k（T）在低T下显示出线性温度依赖性，这归因于声子的一维量子化。为了进一步探讨这个问题，我们测量了具有不同平均管直径的样品的k（T）。我们观察到线性k（T）更高的温度在样品中具有更小的直径，在协议的量化图片。此外，我们还研究了退火对k（T）的影响。我们观察到退火样品的k（T）的增强，这归因于缺陷的愈合和杂质的去除。这些测量结果表明，单壁碳纳米管材料的热性能可以通过操纵其固有的纳米级性能来控制。
2001-08-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Large diameter multiwall nanotubes of MgB2: structural aspects and stability of superconducting nanotubular magnesium boride
基于理论研究，我们证明了硼化镁纳米管可以达到与块体MgB 2结构相同的稳定性。然而，大多数稳定的纳米管形式在结构上不是从单层片材的混合三角形-六边形结构基序衍生的，这被认为是所有硼纳米管的2D前体形式。MgB 2多壁纳米管结构是由多层MgB 2板与蜂窝B-网络在六方晶格更稳定。多层MgB 2的从头算研究结果表明，25层的板坯接近散装MgB 2的稳定性。对应的多壁纳米管的临界参数是内径，计算值为~ 32.6nm，与壁数无关。25壁纳米管的外径约为51 nm，末端Mg原子位于纳米管的外表面。MgB 2多壁纳米管（MgB 2 MWNT）的电子能带结构与超导体MgB 2的能带结构特征和拓扑结构相对应。结果表明，准一维MgB_2MWNT超导体是一种稳定的结构，可以合成。
2015-04-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Adsorption properties and third sound propagation in superfluid $^4$He films on carbon nanotubes
研究了超流$^4$ He膜在碳纳米管上的吸附特性。吸附的一个主要因素是纳米管非常小的直径所产生的表面张力力。计算表明，即使当氦蒸汽增加到饱和压力时，表面张力也使管上的膜厚度保持很薄。由于圆柱形几何形状而减弱的范德华力也对此有贡献。这两种效应都起到降低沿着管的第三声传播的预测速度的作用。在直径约为1 nm的单壁纳米管上，似乎不可能出现超流性，因为即使在饱和时，膜厚度也小于3个原子层。然而，超流性在大直径纳米管束和多壁纳米管上是可能的。我们已经观察到第三个声音信号的平均直径为5纳米的纳米管束被喷涂到有机玻璃表面上，形成网络的管。
2008-10-31 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Optical properties of SiC nanotubes: A systematic $\textit{ab initio}$ study
研究了单壁锯齿型[（3，0），（4，0），（5，0），（6，0），（8，0），（9，0），（12，0），（16，0），（20，0），（24，0）]，扶手椅型[（3，3），（4，4），（5，5），（8，8），（12，12），（15，15）]和手性[（4，2），（6，2），（8，4），（10，4）] SiC-NTs以及单层蜂窝状SiC片的密度泛函理论计算结果表明，该方法具有较好的计算精度。结果表明，除了（3，0）和（4，0）Z形管为金属管外，其余SiC纳米管均为半导体管。此外，锯齿形SiC-NT的带隙是直接的，可以通过减小直径（$D$）从SiC片的带隙减小到零，尽管对于所有直径大于~20 μ m $ $的SiC纳米管的带隙几乎与直径无关。对于平行于管轴的电场（$E\parallel \hat{z}$），在低能区（0~6 eV）中，所有具有中等直径的SiC-NT（例如，$D$ $>$ 8 μ $ $）的$ε''$由在~3 eV处的单个明显峰组成。然而，对于小直径的SiC纳米管，例如（4，2）、（4，4）SiC-NT，$ε''$光谱确实明显偏离这种一般行为。在高能区（从6 eV以上），所有SiC-NT的$ε''$均表现出以~7 eV为中心的宽峰。对于垂直于管轴的电场（$E\perp \hat{z}$），除了（4，4）、（3，0）和（4，0）纳米管之外的所有SiC-NT的$ε''$光谱在低能…
2007-06-18 cond-mat.mtrl-sci
First principles second harmonic generation of transition metal dichalcogenides and boron nitride alloys: from monolayers and nanotubes to Haeckelites and Schwarzites
为了揭示新的二维系统的二次谐波产生（SHG），利用第一性原理方法计算了不同类型的层状合金的二阶极化率χ（2），这些层状合金包括过渡金属二硫属化物（TMD）合金的单层、TMD Haeckelite合金、TMD合金的纳米管、包括BxNyCz合金的六方氮化硼（h-BN）系统、BN和BNC 2纳米管，BxNxCy黑克石和BN黑碳石（多孔BN）。结果表明，在高光子能量下，钨基合金的χ（2）值高于钼基合金，而在低光子能量下，一种MoSSe占主导地位。在所有计算结构中，假设的TMD海克尔体NbSSe和Nb 0.5Ta 0.5S2显示出最高的χ（2）。锯齿形TMD合金纳米管的χ（2）值随直径的减小而增大，当直径较大时，χ（2）值接近单层纳米管。BNC合金表现出比h-BN单层更高的χ（2），并且与TMD合金相当，除了一种情况使其强度加倍之外。BN管显示随着直径减小，χ（2）增加，类似于TMD纳米管。BxNxCy海克石具有非常高的χ（2），并且可能揭示扩展缺陷在非线性光学性质中的作用。BN Schwarzite之一表现出比已知的3-D材料更高的χ（2）。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Molecular Dynamics Study of the Catalyst Particle Size Dependence on Carbon Nanotube Growth
采用基于经验势能面的分子动力学方法，研究了催化剂粒径对单壁碳纳米管（SWNTs）生长机理和结构的影响.纳米管成核的温度（800-1100 K），这发生在簇的表面上，是类似于催化剂化学气相沉积实验中使用的，和生长机制，这是在汽-液-固模型中描述的，是相同的所有簇的大小在这里研究（铁簇包含10和200之间的原子进行了模拟）。含有至少20个铁原子的大催化剂颗粒使SWNT成核，并且具有比从较小簇成核的SWNT好得多的管状结构。此外，从较大簇生长的SWNT具有与簇直径相似的直径，而直径小于0.5 nm的较小簇成核直径约为0.6-0.7 nm的纳米管。这与实验观察到的单壁碳纳米管的直径与催化剂颗粒的直径相似，并且最大的自支撑单壁碳纳米管为0.6-0.7 nm一致。
2006-07-30 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
First-principles Study of Physisorption of Nucleic Acid Bases on Small-Diameter Carbon Nanotube
我们报告了我们基于密度泛函理论对核酸碱基分子腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鸟嘌呤（G）、胸腺嘧啶（T）和尿嘧啶（U）与单壁碳纳米管（CNT）相互作用的第一性原理研究结果。具体而言，重点是物理吸附的基础分子上的外壁（5，0）金属CNT拥有一个最小的直径可能。与大直径的碳纳米管相比，发现在高曲率的情况下，物理吸附能降低。基础分子表现出显着不同的相互作用强度，和计算的结合能遵循的层次G > A > T > C > U，这似乎是独立的管曲率。基础分子和CNT之间的相互作用中的稳定因素由分子极化率主导，该分子极化率允许在它们之间诱导弱吸引分散力。本研究提供了一个更好的理解脱氧核糖核酸（DNA）或核糖核酸（RNA）中的碱基序列对它们与不同直径的碳纳米管的相互作用的作用。
2007-09-14 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Carbon nanotube array vias for interconnect applications
研究了用微波等离子体增强化学气相沉积法制备的碳纳米管单通孔和阵列通孔的材料和电学性能。在Ta底电极上生长的多壁碳纳米管（MWNTs）的直径随着预处理功率和衬底温度的增加而减小，而生长功率和甲烷流量比的影响不明显。CNT直径的减小导致CNT通过二极管器件的减少。生长功率的增加提高了碳纳米管的石墨化程度，从而提高了碳纳米管通过二极管器件的导电性。在相同的通孔区域内，阵列通孔的MWNT二极管电阻低于单个通孔的MWNT二极管电阻。钛底电极上的MWNT二极管电阻低于钽底电极上的MWNT二极管电阻。这可能归因于Ti底部电极上较小的管直径以及Ta和Ti膜之间相对于CNT的功函数的功函数差异。
2007-08-09 cond-mat.mtrl-sci
Embedding a carbon nanotube across the diameter of a solid state nanopore
提出了一种用于将单壁碳纳米管（SWNT）定位和嵌入固态纳米孔的直径的制造方法。化学气相沉积（CVD）用于在薄氮化硅膜中的聚焦离子束（FIB）研磨孔阵列上生长单壁碳纳米管。这通常产生至少一个孔，其直径被SWNT中心穿过。通过原子层沉积（ALD）调节FIB孔的最终直径以产生任何所需直径的纳米孔，同时将SWNT嵌入和绝缘在除了与最终纳米孔的直径交叉的区域之外的任何地方，在该区域中SWNT保持原始和裸露。这种纳米管连接的纳米孔是实现用于生物分子传感和电子表征（包括DNA测序）的新型检测器的重要一步。
2013-08-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Electromechanical Effects in Carbon Nanotubes
我们进行从头计算带电石墨烯和单壁碳纳米管（CNT）。获得了大量的机电行为：（1）纳米管和石墨烯都在电子注入时膨胀。(2)在空穴注入时，金属纳米管和石墨烯显示出非单调行为：在增加空穴密度时，晶格常数最初收缩，达到最小值，然后开始膨胀。在最小晶格常数的空穴密度为0.3 |e| /原子的石墨烯和0.1和0.3之间的|e| /原子的金属纳米管的研究。（3）小直径（d <~ 20 A）的半导体碳纳米管在空穴注入时总是膨胀的;（4）大直径（d >~ 20 A）的半导体碳纳米管表现出介于金属碳纳米管和大间隙碳纳米管之间的行为。(5)应变与额外的电荷显示出线性加幂律行为，具有石墨烯、金属和半导体CNT的特征指数。所有这些特征都可以在一个简单的紧束缚总能量模型中得到物理上的理解。
2002-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Dispersion Impact on Ballistic CNTFET n+-i-n+ Performances
集成有前途的碳纳米管晶体管（CNTFET）的设计必须考虑到纳米管制造固有的强分散性所隐含的约束。本文提出用纳米管直径的色散来表征CNTFET的主要性能：导通电流Ion、Ion/Ioff比和亚阈值斜率的倒数S。为此，我们使用一个紧凑的模型，适合测试几个直径值。
2007-08-10 cond-mat.mtrl-sci
Band Structure, Phonon Scattering and the Ultimate Performance of Single-Walled Carbon Nanotube Transistors
半导体单壁碳纳米管的扩散输运制度进行了研究。发现峰值迁移率与纳米管直径的平方成比例，与温度成反比。最大电导，校正的接触，是线性的直径和反温度。这些结果与结合纳米管的不寻常的能带结构的声学声子散射的理论预测吻合得很好。这些测量结果为在扩散机制下工作的纳米管晶体管的性能设定了上限。
2005-04-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electronic and Transport Properties of Carbon Nano Peapods
我们从理论上研究了金属和半导体peapod与封装的C_{60}（C_{60} @CNT）作为碳纳米管（CNT）直径的函数的电子和电学性质。对于放热peapod（CNT直径> 11.8 A），仅观察到归因于纳米管壁的小的结构变形的微小变化。这些包括从CNT到C_{60}分子的小电子电荷转移（小于0.10电子）和C_{60}轨道与CNT轨道的差混合。减小纳米管的直径导致位于C_{60}之间的电荷密度适度增加。对于吸热的豆荚（CNT直径< 11.8 A）获得更显著的变化。我们观察到大量的电子电荷从C_{60}转移到管中，以及电子输运特性和电子结构的急剧变化。这些结果进行了讨论的π-π相互作用和C_{60}对称性破缺。
2003-01-16 cond-mat.mtrl-sci
