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
Doping state of multi-wall carbon nanotubes wires and quantum dots
采用强静电门控（液离子门控）方法，测定了多壁碳纳米管（MWNTs）中费米能级EF（相对于电中性点）的位置。E_F是负的（空穴掺杂），并且对于空气中的MWNT，E_F等于\approx ~ 0.3 eV。已经发现了水而不是氧是掺杂的主要来源的证据。因此，占据的1d模的数量M（不计算自旋）>2，即M \approx 10。这是支持单电子能级间距，推导出在低温下观察到的单电子充电效应（SET）。后者主要由共隧穿过程，因为我们观察到的近藤效应。这提供了证据，即高透射通道是存在于MWNTs在低温下，尽管在以前的实验中观察到的“无序”。
2002-01-04 cond-mat.mes-hall
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
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
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
Persistent currents in carbon nanotubes
研究了平行于碳纳米管轴向的静态磁通量驱动的持续电流。由于石墨烯的六方对称性，2D晶格的费米轮廓减少到两个点。然而，电子或空穴掺杂使费米能向上或向下移动，结果，费米表面的形状改变。这种空穴掺杂导致费米能级移动（或多或少）1eV最近已被实验观察到。在本文中，我们表明，费米能的变化显着的持续电流，并讨论了锯齿形以及扶手椅型纳米管的电子结构和可能的电流。
2002-05-09 cond-mat.mes-hall
Quantifying Doping Levels in Carbon Nanotubes by Optical Spectroscopy
控制掺杂对于将半导体材料成功集成到器件技术中至关重要。然而，碳纳米管或其他纳米级半导体材料中的掺杂水平和载流子分布的评估通常限于“高”或“低”的定性属性，或者完全不存在。在这里，我们描述了氧化还原或电化学掺杂的半导体碳纳米管（s-SWNTs）使用可见-近红外吸收光谱的掺杂的定量表征的努力。我们讨论了如何载流子密度高达约0.5 $\rm nm^{-1}$可以量化的灵敏度大致为一个电荷每$10^4$碳原子假设不均匀或均匀的载流子分布。
2019-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
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 a Carbon-Nanotube Polarization Switch
最近，有人建议，光吸收的单壁碳纳米管的偏振依赖性被载流子掺杂改变。我们从理论上指定的掺杂水平，在该水平上的极化各向异性被逆转的等离子体激元激发。等离子体激元能量主要由纳米管的直径决定，因为赝自旋使得能量与能带结构的细节无关。我们发现掺杂对库仑相互作用的影响是通过屏蔽交换能来体现的，这可以通过改变吸收峰的位置来观察。我们的研究结果强烈建议的可能性，定向纳米管的功能作为一个偏振开关。
2018-03-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Controlled Doping of Double Walled Carbon Nanotubes and Conducting Polymers in a Composite: An in situ Raman Spectroelectrochemical Study
采用原位拉曼光谱电化学研究了双壁碳纳米管（DWCNTs）与导电聚合物聚（3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐）（PEDOT/PSS）的相互作用。DWCNTs与PEDOT/PSS的混合引起DWCNTs外管的部分掺杂，这由DWCNTs特征的拉曼强度的相对变化指示。另一方面，对应于DWCNTs的内管和聚合物的带几乎未被组装成复合材料的两个物种。原位拉曼光谱电化学实验表明，嵌入PEDOT/PSS基体中的DWCNTs内管电子结构的变化与掺杂水平有关。而在低掺杂水平的复合材料，内管的DWCNTs的拉曼特征没有显着变化，在高掺杂水平，他们反映了所施加的电化学电位所引起的变化类似于在无聚合物DWCNTs中观察到的。
2021-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Comparative Evaluation of Encapsulation Methods for Endohedral Doping of Single-Wall Carbon Nanotubes
University of Antwerp（安特卫普大学）；CASCH Center of Excellence, University of Antwerp（安特卫普大学 CASCH 卓越中心）；Institute of Nanotechnology, Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院纳米技术研究所）；Claude Bernard University Lyon 1（里昂第一大学克劳德·贝尔纳大学）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology (ICN2), CSIC and BIST（加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所（ICN2），西班牙国家研究委员会和巴塞罗那自治大学）；Tokyo Metropolitan University（东京都立大学）
研究单壁碳纳米管内掺杂封装电荷转移分子的方法，比较熔体填充、溶液回流、真空相升华等填充方式；通过多种手段评估封装效率与电子改性，还介绍一种无需大量溶剂洗涤的真空相法提高封装系统清洁度。
2026-09-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron transport in semiconducting carbon nanotubes with hetero-metallic contacts
我们提出了一个原子的自洽研究的电子和输运性质的半导体碳纳米管与不同的功函数的金属电极接触，这表明同时电子和空穴掺杂的纳米管结内通过接触诱导电荷转移。我们发现，在纳米管体区域的能带排列是由纳米管沟道和源/漏电极之间的有效功函数的差异，而通过单壁碳纳米管结的电子传输是由两个金属-纳米管界面的局部能带结构调制的影响，导致有效的解耦的界面和体效应的电子输运通过纳米管结器件。
2005-01-21 cond-mat.mes-hall
Schottky barriers in carbon nanotube heterojunctions
我们研究了金属和半导体单壁碳纳米管之间的异质结的电子性质。与传统的半导体异质结构相比，一维纳米管系统中长程库仑相互作用的无效屏蔽大大改变了电荷转移现象。耗尽区的长度在很宽的范围内（从纳米管半径到纳米管长度）敏感地取决于掺杂强度而变化。肖特基势垒引起异质结的I-V特性的不对称性，这与Yao { \it et al.}和Fuhrer { \it et al.}动态电荷积累结附近的结果在一个阶梯状增长的电流在反向偏置。
1999-10-11 cond-mat.mes-hall
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
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
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
Manifestations of electron interactions in photogalvanic effect in chiral nanotubes
碳纳米管提供了一个最容易实现的一维电子系统的实验。在低掺杂的实验相关制度中，由电子形成的Luttinger液体可以近似为Wigner晶体。类似晶体的电子顺序表明，纳米管表现出类似于穆斯堡尔效应的效应，其中发射光子的动量被整个晶体吸收。我们证明了手性纳米管中的圆光伏效应具有相同的性质。我们得到的光电压的频率依赖性和其奇异性在一个很宽的频率范围内的电子相关性是必不可少的。我们的预测提供了一个基础，使用光电效应作为一个新的实验探针的电子相关的纳米管。
2012-06-10 cond-mat.mes-hall
Electronic Structure and Scaling of Coulomb Defects in Carbon Nanotubes from Modified Hückel Calculations
本研究通过修正Hückel计算，揭示碳纳米管中库仑缺陷态的标度规律，为半导体单壁碳纳米管掺杂机制提供新见解。
2023-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Mapping of functionalized regions on carbon nanotubes by scanning tunneling microscopy
扫描隧道显微镜（STM）为我们提供了以能量分辨方式和原子精度绘制功能化碳纳米管表面的机会。但这一潜力在很大程度上尚未开发，主要是由于样品稳定性问题阻碍了可靠的测量。在这里，我们提出了一个简单而直接的解决方案，通过将功能化的多壁碳纳米管（MWCNT）纳入几层石墨烯-纳米管复合材料中来克服这一困难。这使我们能够测量纳米管上的能量分辨隧穿电导图，这揭示了掺杂水平，管和官能团之间的电荷转移以及缺陷产生或功能化对晶体取向的依赖性。
2010-09-07 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
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
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
Interband Recombination Dynamics in Resonantly-Excited Single-Walled Carbon Nanotubes
胶束悬浮单壁碳纳米管的波长依赖泵浦-探测光谱揭示了双组分动力学。慢分量（5-20 ps），这是以前没有观察到的，共振增强时，泵浦光子能量与吸收峰重合，我们把它归因于带间载流子复合，而我们解释总是存在的快分量（0.3-1.2 ps）作为带内载流子弛豫在非共振激发的纳米管。慢分量随着pH的降低（或H $^+$掺杂的增加）而急剧降低，尤其是在大直径管中。这可以解释为由于费米能进入价带而导致在高掺杂时吸收峰消失的结果，即，Burstein-Moss效应的一维表现
2004-01-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Doping of C$_{60}$-induced electronic states in BN nanopeapods
我们报告的\textit{ab initio}模拟的结果的电子性质的链的C $_{60}$分子封装在氮化硼纳米管-所谓的BN纳米豆荚。结果表明，这种结构可以通过在BN纳米管外壁上沉积钾原子来有效地掺杂。所得材料成为真正的金属一维晶体，其中传导状态仅由富勒烯链形成。在每个C $_{60}$分子一个K原子的掺杂率下，该系统在费米能级处显示出比目前制造的任何富勒烯晶体都高得多的态密度。这使得掺杂BN-peapod结构成为研究可能的超导态的有趣候选者。
2009-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Decay of a plasmon into neutral modes in a carbon nanotube
我们评估了无无序碳纳米管中等离子体激元的能量损失率。等离激元衰减为电子液体的中性玻色子激发。该过程是介导的声子辅助背散射的一个电子，或Umklapp背散射的两个电子。在后向散射相互作用的最低阶，部分衰减率是加性的。在零掺杂的相应的衰减率规模为幂律的温度与正负指数的两种机制，分别。指数的精确值取决于Luttinger液体参数。在有限掺杂的衰减速率所描述的通用交叉功能的频率和化学势测量的温度单位。在等离子体衰减的评价，我们集中在一个有限长度的几何形状，允许激发等离子体共振。
2010-06-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
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
Ultrasensitive 1D field-effect phototransistor: CH$_3$NH$_3$PbI$_3$ nanowire sensitized individual carbon nanotube
基于CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$纳米线（MAPbI $_3$ NW）敏化的单个碳纳米管（CNT）制造场效应光电晶体管。这些器件在nWmm $^{-2}$范围内的低光照条件下的光响应度为R= 7.7 × 10 $^5$ A/W，这在基于CNT的光电探测器中是前所未有的。在高入射功率（~1 mWmm $^{-2}$）下，光浸泡导致负光电流，器件变为绝缘。我们将这种现象解释为有效的电子-空穴分离和空穴从钙钛矿到碳纳米管的电荷转移的结果，这通过增加载流子的数量来提高电导率，但留下电子。在高照明强度下，这些的随机静电势淬灭纳米管中的迁移率。单个CNT器件的几何形状允许分别对金属和半导体CNT的MAPbI $_3$ NW/CNT界面进行局部研究。对CNT-CH $_3$ NH $_3$ PbI $_3$复合材料的红外和拉曼光谱研究表明，光掺杂发生在界面处。
2016-11-28 cond-mat.mes-hall
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
Nonradiative Recombination of Excitons in Carbon Nanotubes Mediated by Free Charge Carriers
自由电子或空穴可以介导碳纳米管中激子的非辐射复合。激子和载流子的准一维性质所产生的运动学约束导致该过程的热激活势垒。然而，模型计算表明，由自由电子介导的复合速率与两激子复合的速率是相同的数量级。少量的掺杂可能有助于在碳纳米管中观察到的短激子寿命和低量子产率。
2008-08-05 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
Energy transfer from an individual quantum dot to a carbon nanotube
详细了解能量转换对于实现复杂集成系统中能量流的精确控制至关重要。在这种情况下，碳纳米管（CNT）是有趣的模型系统，由于其丰富的，手性依赖的电子和光学性质。在这里，我们研究了孤立的量子点（QD）的荧光淬灭的方法后，个别碳纳米管连接到原子力显微镜探针。许多不同的CNT/QD对的精确测量揭示了与QD和CNT激子之间通过Fohrster样偶极-偶极耦合的共振能量转移一致的行为。数据显示，能量传递长度尺度的变化很大，即使峰值效率分布在96%左右。即使在QD老化期间能量转移必须与升高的固有非辐射弛豫速率竞争时，也保持这种效率饱和。这些观察结果表明，激子可以在沿着CNT长度的不同位置处产生，从而导致自限制行为。
2010-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Absorption of acoustic phonons in Fluorinated Carbon Nanotubes with non-parabolic, double periodic band
从理论上研究了氟修饰碳纳米管（F-CNT）$Γ_q^{F-CNT}$在超声波区的声学声子吸收，并与未掺杂的单壁碳纳米管（SWNT）$Γ_q^{SWNT}$进行了比较。根据数值分析，F-CNT显示出比SWNT更少的吸收，因此是$\vertΓ_q^{F-CNT}\vert < \vertΓ_q^{SWNT}\vert $。这是由于氟是高度电负性的，并且削弱了SWNT的壁。因此，与氟相关的$π$ -电子导致较少的自由电荷载流子与声子相互作用，因此通过掺杂过程将SWNT的金属性质改变为半导体。从所获得的图中，在$T = 45K$处，SWNT与F-CNT中的超声波吸收的比率为$\frac{Γ_{(SWNT)}}{Γ_{(F-CNT)}}\approx 29$，而在$T = 55K$处为$\frac{Γ_{(SWNT)}}{Γ_{(F-CNT)}}\approx 9$，在$T = 65K$处为$\frac{Γ_{(SWNT)}}{Γ_{(F-CNT)}}\approx 2$。显然，该比率随着温度的升高而减小。
2016-04-19 cond-mat.mes-hall
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
Fano Resonances in Mid-Infrared Spectra of Single-Walled Carbon Nanotubes
这项工作重温了物理引起的碳纳米管声子带在中红外。我们在傅里叶变换红外光谱的掺杂和未掺杂的单壁碳纳米管样品的测量表明，声子带表现出不对称的线型，其有效截面增强掺杂。我们将这些观察与电子-声子耦合，或者更具体地说，与Fano共振现象有关。我们注意到，只有掺杂诱导的带内连续谱耦合到声子模，并且侧壁中诱导的缺陷增加了共振几率。
2012-03-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Substantial reduction of Stone-Wales activation barrier in fullerene
Stone-Wales转变是富勒烯、碳纳米管和其他碳纳米结构生长、转变和融合的关键机制。这些拓扑缺陷也显著改变了碳纳米结构的物理和化学性质。然而，这种转变在化学上受到非常高的活化能（在富勒烯中为\sim 7 eV）的限制，由于氢、额外碳原子的存在或由于内嵌金属掺杂，活化能会降低。使用第一性原理密度泛函计算，我们表明，取代硼掺杂大大降低了斯通-威尔士激活势垒（从\sim 7 eV到2.54 eV）。这种减少是迄今为止报告的所有屏障减少机制中幅度最大的。键合电荷密度和声子频率的分析表明，在和周围的B-杂富勒烯的活性斯通-威尔士网站的键弱化是负责这种减少。因此，在这样的杂富勒烯中，Stone-Wales缺陷的形成是促进的，并且预计会影响它们提出的H2存储特性。这种取代掺杂还可以改变碳纳米管和石墨烯纳米结构中的Stone-Wales活化势垒，并催化异构化、熔融和交联过程。
2011-06-22 cond-mat.mes-hall
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
Improved Electrical Conductivity of Copper and Nitrogen Functionalized Carbon Nanotubes
本研究采用第一性原理计算考察铜、氮掺杂及缺陷对金属型和半导体型碳纳米管电输运的影响，发现N-吡咯氮官能团可使半导体型CNT导电性较仅掺铜提高约30倍，且预测与实验吻合。
2024-08-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interband transitions in narrow-gap carbon nanotubes and graphene nanoribbons
我们使用强的最近邻紧束缚近似，在同一个立足点上研究了窄带隙碳纳米管和石墨烯纳米带的带间偶极跃迁。研究表明，金属单壁碳纳米管中的曲率效应和无间隙石墨烯纳米带中的边缘效应不仅打开了通常对应于THz频率的爆炸间隙，而且还导致了这些间隙中光学跃迁概率的巨大增强。此外，当光子能量与带隙能量一致时，这些跃迁的速度算符的矩阵元具有普适值（等于石墨烯中的费米速度）。在增加激发能时，跃迁矩阵元首先迅速减小（对于保持在THz范围内但超过两个带隙能量的光子能量，其减小三个数量级），并且此后其开始与光子频率成比例地增加。类似的效应发生在扶手椅型碳纳米管中，该碳纳米管的带隙被沿纳米管轴施加的磁场打开和控制。扶手椅型石墨烯纳米带和单壁锯齿形碳纳米管之间存在直接对应关系。所描述的尖锐的光子能量依赖的过渡矩阵元素与范霍夫奇点在所考虑的准一维系统的带隙边缘，使他们有前途的候选人的相干太赫兹辐射发射器的有源元件。残余掺杂引起的低能量带间跃迁的泡利阻塞效应可以通过使用高频（光学）激发产生粒子数反转来抑制。
2019-03-25 cond-mat.mes-hall
Pressure variation of Luttinger liquids parameters in single wall carbon nanotubes networks
我们测量了不同来源的单壁纳米管网络上的电输运作为温度T、电压V和压力P的函数。我们观察到Luttinger液体（LL）的行为，电导T^alpha和动态电导V^alpha。我们观察到一个样本依赖的P变化的α参数，解释为费米能级的变化，由于压力引起的电荷转移。我们展示了如何通过标准的四引线和交叉配置方法，可以分别确定alpha_bulk和alpha_end。研究和讨论了沟道数N、LL参数g和绳内管-管耦合常数U与压强和掺杂浓度的关系。
2006-07-17 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
Electrical Contacts to Three-Dimensional Arrays of Carbon Nanotubes
我们使用数值模拟来研究三维碳纳米管（CNTs）阵列的金属接触的性质。对于与高或低功函数金属顶部接触的未掺杂阵列，静电屏蔽非常强，导致在顶层中用于电流注入的小肖特基势垒和在较深层中用于电流注入的大肖特基势垒。因此，大部分电流流过阵列的顶层。我们的模拟表明，掺杂的CNT阵列可以缓解这个问题，即使没有直接接触到阵列中的每个管，但是，我们发现，电荷转移长度是异常长的阵列，并增加与接触下的CNT层的数量。我们还表明，底栅可以调制的接触电阻，但只有非常微弱的。这些结果对于基于CNT阵列的电子和光电子器件的设计是重要的，因为它们表明，增加阵列的厚度对改善器件性能几乎没有作用，除非膜在接触处被强掺杂并且接触是长的，或者除非阵列中的每个管被金属直接接触。
2014-03-16 cond-mat.mes-hall
Tunable electronic correlation effects in nanotube-light interactions
据预测，碳纳米管等一维（1D）系统中的电子多体相关效应会强烈改变光激发态的性质。在这里，我们直接探测这种效果，使用宽带弹性光散射从个别悬浮的碳纳米管在静电门控条件下。我们观察到显着的变化，光学跃迁能量，以及线加宽，作为载流子密度的增加。结果表明，不同的作用筛选的多体电子相互作用的宏观和微观的长度尺度，准一维系统固有的功能。我们的研究结果进一步证明了光学跃迁的电调谐的可能性，并提供了一个基础，了解各种光学现象的碳纳米管和其他准一维系统中的载流子掺杂的存在。
2013-09-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Nitrogen doping of carbon nanoelectrodes for enhanced control of DNA translocation dynamics
控制DNA易位的动力学是新兴的基于纳米孔的DNA测序中的中心问题。为了解决碳纳米结构的杂原子掺杂的潜力，以实现这一目标，在这里，我们进行原子分子动力学模拟的单链DNA之间的两个原始或掺杂的碳纳米管（CNT）电极易位。具体来说，我们考虑了取代氮掺杂的帽碳纳米管（capCNT）电极和进行两种类型的分子动力学模拟的截留和易位的单链DNA。我们发现，取代氮掺杂的capCNTs稳定的边缘上的核碱基的配置，而不是原来的面对面的，并通过建立N掺杂剂原子和核碱基之间的氢键减慢DNA易位的速度。由于DNA和N掺杂的capCNT之间增强的相互作用，纳米间隙内的核碱基的持续时间延长了高达~ 290%，并且核碱基的波动降低了高达~ 70%。考虑到与非本征光或栅电压调制方法相结合的可能性，目前的工作表明，取代氮掺杂是通过基于碳纳米材料的纳米孔或纳米间隙控制DNA易位动力学的一个有前途的方向。
2017-08-23 cond-mat.mes-hall
Kondo Phase Transitions of Magnetic Impurities in Carbon Nanotubes
我们提出碳纳米管（CNT）与磁性杂质作为一个通用的平台，以实现非常规的近藤物理，其中CNT浴是由自旋轨道相互作用和表面曲率间隙。虽然在中性扶手椅型碳纳米管中半填充杂质的特殊情况下，强耦合相是不可接近的，但该系统通常可以经历到近藤基态的量子相变。研究了CNT半径、手性和载流子掺杂变化时产生的位置特定的相图，揭示了几个显著的特征，例如，非扶手椅型碳纳米管实现相变的最大半径的存在，以及近藤屏蔽的干涉抑制.我们表明，通过静电门控的费米能量调谐，量子临界区可以在实验上访问。
2012-08-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Transition from a Tomonaga-Luttinger liquid to a Fermi liquid in potassium intercalated bundles of single wall carbon nanotubes
我们报告的第一个直接观察到的过渡从Tomonaga-Luttinger液体费米液体的行为在钾插入垫的单壁碳纳米管（SWCNT）。使用高分辨率光电子能谱对费米能级附近的光谱形状进行分析，揭示了原始样品和低掺杂剂浓度的态密度的Tomonaga-Luttinger液体幂律缩放。一旦掺杂足够高以填充半导体管的带，就发生到仅具有正常费米液体的缩放行为的金属SWCNT束的明显转变。这可以通过载流子之间的库仑相互作用的强屏蔽和/或管之间的增加的跳跃矩阵元素来解释。
2004-04-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
BN domains included into carbon nanotubes: role of interface
我们采用密度泛函理论研究了嵌入单壁碳纳米管中的小BN畴的形状和排列。我们显示出一个强烈的趋势BN六边形的形成在同时包含的B和N原子内的碳纳米管的壁。这项工作强调了正确描述BN-C边界的重要性。我们认为，在N-C键的参与下，BN-C界面将优先形成。因此，我们提出了一种新的方式来稳定小BN夹杂物通过氮终止边界的形成。所得到的结果和现有的实验数据之间的比较，在单壁碳纳米管形成BN的包。在单壁BN纳米管内的碳包的镜像情况被认为是在建议的形式主义。最后，我们表明，包含小BN的纳米管内的封装强烈影响的电子特性的初始系统，打开带隙。BN中过量的氮在带隙中引入了施主态，因此可能导致用于n掺杂单壁碳纳米管的有希望的方式。
2009-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Theoretical Calculation of Shrinking and Stretching in Bond Structure of Monolayer Graphite Flake via Hole Doping Treatment
本文论述了单层石墨的物理学，特别侧重于电子学和结构特性。与以前的单壁碳纳米管电子能带结构计算不同，这里只考虑了弹道石墨板，对于碳键长度的改变，计算是根据空穴掺杂进行的。结果表明，掺杂空穴对键结构起着决定性的作用，并且随着空穴掺杂的增加而变化。
2010-04-23 cond-mat.mes-hall physics.atm-clus physics.chem-ph
Spin-orbit coupling and proximity effects in metallic carbon nanotubes
在多体Tomonaga-Luttinger液体（TLL）框架下研究了金属碳纳米管（CNTs）中的自旋轨道耦合。对于一个定义明确的金属碳纳米管的子类，其中包含两个非手性之字形以及一个子集的手征管，一个有效的低能量场论的描述。我们的目标是在有限掺杂下描述系统，但接近电荷中性点（可重复性）。一个新的制度是确定自旋轨道耦合导致倒置层次的玻色子模式的微型间隙。然后，我们添加一个接近耦合到超导（SC）基板，并表明，唯一的序参量，是支持内的新的，自旋轨道诱导相是一个拓扑平凡的s-SC。
2015-09-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el cond-mat.supr-con
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
Single Wall Nanotubes: Atomic Like Behaviour and Microscopic Approach
最近的单壁碳纳米管（SWCNT）低温行为的实验表明，在零偏压电导中出现了典型的库仑阻塞（CB）峰，这使我们能够研究相互作用电子的能级。其他实验证实了理论预测，即库仑相互作用的长程性质在通过具有两个分子内隧道势垒的单壁碳纳米管的相关电子输运中发挥着关键作用。为了研究由于电子-电子排斥的范围对低维电子系统的影响，我们引入了一个模型的相互作用，它很好地插值之间的短期和长期的制度。我们的研究结果可以与单壁碳纳米管中获得的实验数据进行比较，并与理想的垂直量子点（QD）。为了更好地理解一些实验结果，我们还讨论了缺陷和掺杂如何打破单壁碳纳米管的能带结构的对称性。
2005-01-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
