Electrical Contacts to Carbon Nanotubes Down to 1nm in Diameter
发现铑（Rh）与钯（Pd）在与直径d > ~ 1.6 nm的单壁碳纳米管（SWNT）形成近欧姆电接触方面类似。Rh或Pd与d < ~ 1.6 nm的半导体单壁碳纳米管（S-SWNT）之间存在不可忽略的正肖特基势垒（SB）。在Rh和Pd接触的情况下，SWNT场效应晶体管（FET）的特性和接触处的SB高度在很大程度上是基于SWNT直径可预测的，而器件之间没有随机变化。令人惊讶的是，与金属SWNT（M-SWNT）的电接触似乎也是直径依赖性的，特别是对于小SWNT。欧姆接触对于直径< ~ 1.0 nm的M-SWNT来说是困难的，这可能是由于隧道势垒。
2005-08-31 cond-mat.mes-hall
Electrical transport in small bundles of single-walled carbon nanotubes: intertube interaction and effects of tube deformation
我们报告了场效应晶体管（FET）中小碳纳米管束的电子输运和结构表征研究。束的原子结构通过使用FET中内置的观察窗口的电子衍射来确定。单壁纳米管束表现出电输运特性敏感地依赖于单个管的结构、它们在束中的布置、由于管间相互作用引起的变形以及相对于栅极电场的取向。我们的从头计算模拟表明，管束中的变形诱导金属管中的带隙开口。这些结果表明，在成束的纳米管的电输运管间相互作用的重要性。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall
Temperature and Gas-Environment Dependent Electron and Phonon Transport in Suspended Carbon Nanotubes Up to Electrical Breakdown
在250- 400 K温度范围内，研究了自由悬浮的金属单壁碳纳米管（SWNTs）在真空和不同气体中的高偏压下的电输运特性。利用自加热研究了单壁碳纳米管中声子输运和光学声子衰减的温度依赖性。在高温下，单壁碳纳米管的声学声子热导率遵循~1/T。悬浮纳米管中的非平衡光学声子效应随着环境温度的升高而减小。气体分子有助于热光学声子沿管长度的弛豫，并使增强的电流。在真空中，悬浮的单壁碳纳米管的高偏压击穿可以通过在低声学声子温度下由电发射的热光学声子引起的熔化而发生。
2005-07-20 cond-mat.mes-hall
Electrical transport across metal/two-dimensional carbon junctions: Edge versus side contacts
金属/二维碳结的特征在于使用纳米探针在一个真空环境中。在边缘接触和侧面接触之间的微分电导（dI/dV）的偏置电压（V）依赖性中发现了显著差异;前者表现出明显的线性关系（即，dI/dV \propto V），而后者的特征在于非线性依赖性，dI/dV \propto V 3/2。理论计算证实了实验结果，这是由于所研究的碳材料的稳健的二维性质。我们的工作证明了接触几何形状在石墨烯基电子器件中的重要性。
2012-02-03 cond-mat.mes-hall
Localization, Coulomb interactions and electrical heating in single-wall carbon nanotubes/polymer composites
研究了碳纳米管/聚合物复合材料的低场和高场输运特性。在逾渗阈值fc = 0.33%以上，输运是由于局域化载流子的跳跃，局域化长度xi=10-30 nm。在接近fc的低温下，存在与软带隙Δ CG= 2.5meV有关的库仑相互作用.我们认为，它起源于库仑充电的能量效应，这是部分屏蔽相邻束。在电加热方案中描述了高场电导率。所有的结果表明，使用复合材料接近逾渗阈值可能是一种方法来访问的内在性质的纳米管的实验在宏观尺度上。
2002-04-24 cond-mat.mes-hall
Electrical transport properties of small diameter single-walled carbon nanotubes aligned on ST-cut quartz substrates
介绍了一种方法来分离和测量ST切割石英上排列的单个单壁碳纳米管（SWNT）在室温至2 K范围内的电输运性质。拉曼光谱和原子力显微镜（AFM）的测量单壁碳纳米管的直径和手性准确地定义。观察到单壁碳纳米管的共振拉曼光谱的G-带的显著上移，其随着单壁碳纳米管直径的增加而增加，并且表明与石英衬底的强相互作用。直径为0.84 nm的半导体单壁碳纳米管在低温下表现出Tomonaga-Luttinger液体和库仑阻塞行为。另一个半导体单壁碳纳米管，具有0.68 nm的较薄的直径，表现出从半导体状态的转变，在低温下的绝缘状态。这些结果阐明了这种独特结构中单壁碳纳米管的一些电学性质，并有助于为未来的器件应用铺平道路。
2014-08-23 cond-mat.mes-hall
Electrical conductivity measured in atomic carbon chains
本研究首次报道了单原子碳链的电导率测量结果。这些链是通过将碳原子从石墨烯带中解开而获得的，同时电流流过石墨烯带，并依次流过链。链的形成伴随着电导率的特征性下降。碳链的电导率比以前预测的理想链要低得多。使用密度泛函和多体微扰理论的第一性原理计算表明，链中的应变以决定性的方式决定电导率。事实上，碳链总是处于变化的非零应变下，该应变将其原子结构从累积多炔构型转变为多炔构型，从而诱导可调带隙。修改后的电子结构和接触到石墨外围的特性解释了局部约束的碳链的低电导率。
2013-02-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Control of Strong Spin-Phonon Coupling in a Carbon Nanotube
我们描述了一种电控制单电子自旋和悬浮碳纳米管谐振器的振动运动之间的强相互作用的方法。偏转诱导的自旋-声子耦合的强度依赖于限制在横向碳纳米管量子点中的电子的波函数。沿着纳米管的电场移动量子点的有效中心，导致自旋-声子强度的相应修改。数值模拟结果表明，在电脉冲驱动下，在机械量子比特和自旋量子比特之间实现高保真度的量子态转移是可行的。我们的研究结果形成了光和自旋量子比特之间的相干相互转换的全电控制和制造电驱动的量子信息处理系统的基础。
2015-10-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transduction between electrical energy and the heat in a carbon nanotube using a voltage-controlled doping
碳纳米管（CNT）的高电导率（~100 MegaSiemens/m）和塞贝克系数（Seebeck coefficient）>200 mkV/K使其在各种应用中具有吸引力。不幸的是，由于声子传输导致的高热导率~ 3000 W/（m*K）限制了它们在热和电之间转换能量的能力。在这里，我们表明，增加的载流子浓度不仅会导致增加的电导率和塞贝克系数，但也会导致显着抑制的热导率由于增强声子-电子碰撞。在CNT器件中观察到对应于有效电子温度变化~115 K的强转导效应，其中局部栅电极控制了相对端的电荷掺杂。热与电子子系统的能量之间的转换对应于令人印象深刻的品质因数冷ZT ~ 6和转换的功率密度P ~ 80 kW/cm ~ 2。
2016-11-09 cond-mat.mes-hall
Electrical power dissipation in carbon nanotubes on single crystal quartz and amorphous SiO2
利用空间分辨拉曼光谱技术研究了半导体碳纳米管（CNTs）在单晶石英和非晶SiO2上的热耗散。尽管声子速度，热导率和范德华相互作用与碳纳米管的差异，平均而言，到单晶石英和无定形二氧化硅的散热被发现是相似的。经常观察到的大的温度梯度和局部热点强调了CNT温度分布的复杂性，并且可能是观察到的相似性的原因。
2011-06-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical generation and absorption of phonons in carbon nanotubes
离散的振动自由度和电子自由度之间的相互作用直接影响分子系统的化学和物理性质。这种耦合通常通过光学方法如荧光、吸收和拉曼光谱来研究。分子电子器件为在单分子水平上研究振动-电子相互作用提供了新的机会。例如，从扫描隧道显微镜尖端注入金属的电子可以激发尖端和金属之间间隙中的分子的振动激发。在这里，我们展示了如何将电流直接注入到自由悬浮的单个单壁碳纳米管中，以激发，检测和控制分子的特定振动模式。电子非弹性隧穿进入纳米管导致径向呼吸模式的非平衡占据，导致连续电子隧穿事件引起声子的受激发射和吸收。我们利用这种效应来测量声子寿命的顺序为10纳秒，对应的品质因数远远超过10000这个纳米机械振荡器。
2005-01-21 cond-mat.mes-hall
Ballistic Phonon Thermal Transport in Multi-Walled Carbon Nanotubes
我们报告电传输实验使用电击穿的现象，以执行测温探测个别多壁纳米管的热性能。我们的研究结果表明，纳米管可以很容易地通过弹道声子传播进行热传导，达到量子力学极限的热导。我们确定的热导量子，一个单一的声子通道的热导的极限，并找到良好的协议与理论计算。此外，我们的研究结果表明，热激活C-C键断裂与承载~10^12 A/m^2的电应力相结合的击穿机制。我们还展示了一种电流驱动的自加热技术，以提高纳米管器件的电导显着。
2005-07-01 cond-mat.mes-hall
Electrical transport in onion-like carbon - PMMA nanocomposites
我们报告的导电性测量的聚甲基丙烯酸甲酯填充的洋葱状碳颗粒的初级粒径为$\approx 5$ nm。我们发现，电导率$σ$是非常高的，即使在非常低的负载，其低温依赖性如下库仑间隙制度在大气压和激活行为在压力为$2$ GPa。我们解释这一发现的洋葱状碳的聚集体内的有效介电常数的施加压力下的增强，这提高了库仑相互作用的屏蔽，并减少了电子的最佳跳跃距离。
2019-03-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Electrical conductivity of multi-walled carbon nanotubes-SU8 epoxy composites
研究了多壁碳纳米管分散在SU 8环氧树脂中的复合材料的导电性能。根据环氧树脂的加工条件（从非聚合到交联），我们得到了复合材料的导电性的隧穿和类似的制度。我们解释所观察到的定性变化的导电性行为的减少分离的纳米管之间的环氧树脂基体的聚合引起的。
2013-06-12 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Huge Volume Expansion and Structural Transformation of Carbon Nanotube Aligned Arrays during Electrical Breakdown in Vacuum
我们观察到在真空中的电击穿过程中，定向单壁碳纳米管（SWNT）阵列的体积膨胀伴随着结构转变。在Si/SiO_2衬底上，采用介电泳法在间距为2 μm的Pd源、漏电极之间组装了单壁碳纳米管阵列。在高电场下，单壁碳纳米管阵列爆发成大蘑菇状结构。系统的研究表明，在一定的电场作用下，单壁碳纳米管发生膨胀，并转变为纳米颗粒和花状结构，体积增加较小。电偏压的进一步增加和重复扫描导致无定形碳，如从扫描和透射电子显微镜（TEM）所确定的。用聚焦离子束和透射电镜研究了单壁碳纳米管阵列的截面结构，结果表明，2-3 nm的单壁碳纳米管阵列高度增加到1 μm左右，体积增益约为400倍。电子能量损失谱显示，单壁碳纳米管的石墨sp^2网络主要转化为sp^3。电流-电压测量还显示了经变换的结构的电阻的增加。
2011-07-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
An electrical probe for mechanical vibrations in suspended carbon nanotubes
利用STM探针研究了悬浮碳纳米管的输运性质。发展了电子与机械振动耦合的微观理论。它预测的位置依赖的耦合常数，相当大的，只有在该地区的振子位于。这一事实对传输特性有着深远的影响，它允许提取关于纳米管振动部分的位置和大小的信息。
2011-10-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Electrical transport through carbon nanotube junctions created by mechanical manipulation
使用原子力显微镜，我们已经创建了纳米管结，如在连接到金属电极的单个单壁金属碳纳米管内的交叉和交叉。这些结构的电子输运性质表明，它们形成电子隧道结。的电导示出幂律行为的偏置电压和温度的函数，这可以很好地模拟由Luttinger液体模型的两个纳米管段之间的隧道分离的操纵结。
2000-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Semiconducting enriched carbon nanotube align arrays of tunable density and their electrical transport properties
我们展示了组装的溶液处理的半导体富集（99%）的单壁碳纳米管（s-SWNT）在阵列中具有不同的线密度，通过交流介电电泳和调查详细的电子传输特性的制造设备。我们发现，（i）排列的质量随施加电压的频率而变化，（ii）通过改变溶液的频率和浓度，我们可以控制阵列中s-SWNTs的线密度从1/μm到25 /μm。本文报道的25 s-SWNT / \mum的最大线密度是任何对齐的半导体阵列中最高的。DEP组装的s-SWNT器件提供了研究阵列在直接输运状态下的输运性质的机会。室温电子输运测量表明，随着纳米管密度的增加，器件的迁移率增加，而电流开关比显着降低。对于密集阵列，器件电流密度为16 μA/μm，导通电导为390 μS，薄层电阻为30 kΩ/ \square。这些值是迄今为止报道的任何半导体纳米管阵列的最佳值。
2011-05-04 cond-mat.mes-hall
Field-effect and frequency dependent transport in semiconductor-enriched single-wall carbon nanotube network device
本文研究了由一个富含氧化物的单壁碳纳米管网络组成的场效应器件的电学和光学响应。场效应在一个器件中得到了证明，该器件使用简单的制造技术以及小离子作为栅极电解质-这是由于管的半导体增强而实现的。器件的光学透明度和电阻随栅极电压调制。时间响应研究的调制的光学透明度和电阻时，施加的栅极电压表明，在网络中的电荷传输。此外，在网络中的交流响应作为频率和温度的函数进行了研究，直到5 K。确定了起振频率与温度之间的经验关系。
2010-09-23 cond-mat.mes-hall
Reevaluating the electrical impact of atomic carbon impurities in MoS2
本研究通过计算模拟重新评估了MoS2中碳杂质的电学影响，发现碳缺陷不会导致电学掺杂，而是作为载流子陷阱存在，并提供了其电子和振动特征数据以供识别。
2025-06-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical transport between epitaxial manganites and carbon nanotubes
在分子水平上进行自旋电子学的可能性可以在将完全自旋极化的氧化物（例如锰氧化物）与碳纳米管组合的装置中实现。然而，目前尚不清楚这种不同材料系统之间的电传输是否可行。在这里，我们表明，锰氧化物-纳米管-锰氧化物器件的室温电导率仅为类似的钯-纳米管-钯器件中记录的值的一半。有趣的是，前者在低于200 K的相对高温下的电导率显示出赝隙。我们的研究结果表明，新的自旋电子学异质结构，充分利用自旋极化的源和漏的可能性。
2005-11-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Switching in Metallic Carbon Nanotubes
我们提出了量子输运的第一性原理计算，表明金属碳纳米管的电阻可以显着改变与均匀的横向电场，如果纳米管中有杂质或缺陷。预测的电阻的变化范围超过两个数量级的实验可达到的电场。这种新颖的性质的起源在于，纳米管中的杂质或缺陷对传导电子的背散射强烈依赖于所施加的电场的强度和/或方向。我们期望这种性质为金属碳纳米管的新器件应用开辟一条道路。
2005-11-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The Role of Electrical and Thermal Contact Resistance for Joule Breakdown of Single-Wall Carbon Nanotubes
收集并分析了绝缘基底上单壁碳纳米管在空气中的电击穿数据。焦耳击穿功率与纳米管长度的一个普遍的缩放被发现，这似乎独立于所使用的绝缘基板或其厚度。这表明在单壁碳纳米管和绝缘体之间的界面处的热阻，以及单壁碳纳米管和电极之间的热阻，支配从纳米管的散热。击穿功率缩放的分析模型，提供了一个直观的，物理的理解击穿过程。电极接触处的电阻和热阻限制了亚微米单壁碳纳米管的击穿行为，对于微米长的管，击穿功率与长度成线性比例，并且对于中间（~ 0.5 μ m）长度范围观察到最小击穿功率（~ 0.05 uW）。
2008-05-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical and Mechanical Properties of Twisted Carbon Nanotubes
我们评估了扭曲碳纳米管（NTs）所需的能量，并研究了这些扭曲对其电子结构和电学性质的影响。计算出的扭曲能量很高，表明大范围的扭曲不太可能是热激发的结果。扭曲强烈影响NTs的电子结构。通常，金属扶手椅型$(n,n)$ NT形成带隙，其最初与扭转角成线性比例，然后达到恒定值。这种饱和与向扁平螺旋结构的结构转变有关。扭曲的能量和带隙的值的强烈影响，通过允许在扭曲的结构中的结构弛豫。最后，我们使用Landauer-B{ü}ttiker公式计算了金属-NT-金属系统的电输运随NT畸变的变化。
1999-04-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Nanoprobing of Semiconducting Carbon Nanotubes using an Atomic Force Microscope
我们使用原子力显微镜（AFM）的尖端，局部探测半导体碳纳米管晶体管的电子特性。在三探针测量装置中，镀金AFM针尖用作电压或电流探针。使用的尖端作为一个可移动的电流探针，我们调查的缩放与沟道长度的设备属性。利用针尖作为电压探针，我们研究了接触的性质。我们发现，Au使一个很好的接触在p区，没有肖特基势垒。在n-区域中，发现大的接触电阻，占主导地位的传输特性。
2003-11-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical Spin Injection in Multi-Wall carbon NanoTubes with transparent ferromagnetic contacts
我们报告电自旋注入测量多壁碳纳米管。我们使用具有x $\approx$ 0.7的铁磁合金Pd $_{1-x}$ Ni $_{x}$，其允许获得在300 $K$下具有低至5.6 $kΩ$的电阻的器件。低于100 $kΩ$的器件电阻在300 $K$时的产率约为50%。我们在2 $K$测量由于铁磁引线的磁化反转引起的滞后磁阻。反平行（AP）取向和平行（P）取向的电阻之间的相对差为约2%。
2004-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
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
Thermal Dissipation and Variability in Electrical Breakdown of Carbon Nanotube Devices
我们研究了SiO2衬底上碳纳米管（CNT）器件的高场电击穿和热耗散。通过分子动力学（MD）模拟揭示了由与衬底的范德华相互作用引起的CNT的热“足迹”。实验和建模发现CNT-基底热耦合比例与CNT直径成正比，与SiO2表面粗糙度（~d/Δ）成反比。扩散失配模型（DMM）和数据的比较揭示了对于最大直径（3-4 nm）的CNT，在室温下每单位长度的热耦合的上限为~ 0.4W/K/m，在600 C下为~ 0.7W/K/m。我们还发现半导体碳纳米管可以过早地击穿，并显示更多的击穿可变性，由于阈值电压的动态变化，其中金属碳纳米管是免疫的，这对选择性电击穿在碳纳米管电子产品提出了根本性的挑战。
2010-11-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Phonon-limited carrier mobility and resistivity from carbon nanotubes to graphene
在什么条件下一维（1D）碳纳米管（CNT）和2D石墨烯的电输运性质变得相等？我们已经在石墨烯和各种不同类型的CNT中进行了声子限制的电迁移率的原子计算来解决这个问题。理论研究是基于紧束缚方法和力常数模型，从所有可能的电子-声子耦合计算。发现石墨烯的电阻率与在高载流子密度下进行的实验非常一致。一个常见的方法是应用于研究从一维到二维的过渡，考虑直径高达16纳米的碳纳米管。结果表明，随着碳纳米管直径的增加，碳纳米管的迁移率收敛到与石墨烯相同的值。这种收敛在高温和高载流子密度下快得多。对于小直径的碳纳米管，迁移率强烈依赖于手性，直径和带隙的存在。
2015-08-25 cond-mat.mes-hall
Graphene nanoribbons from unzipped carbon nanotubes: atomic structures, Raman spectroscopy and electrical properties
我们研究了超声化学解链多壁碳纳米管（MWNTs）得到的单个石墨烯纳米带（GNRs，宽度~10-30 nm）的原子结构、拉曼光谱和电输运性质。像差校正的透射电子显微镜（TEM）显示了高比例的两层（2L）GNRs和一些单层带。层-层堆叠角范围为0 °至30 °，包括接近30 °（扶手椅取向）或0 °（锯齿取向）的平均手性角。观察到大部分GNR具有弯曲且光滑的边缘，而其余GNR显示出平坦且不太光滑的边缘（粗糙度\leq 1 nm）。偏振拉曼光谱探测各个GNR以揭示D/G比率和在平行和垂直激光激发偏振（D/D \bot）下的D带强度比率。所观察到的光谱趋势被用来推断GNRs的平均手性角和边缘平滑度。电输运和拉曼测量进行了单独的带状GNRs相关的光谱和电学性质。
2011-06-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The modification of the pore characteristics of activated carbon, for use in electrical double layer capacitors, through plasma processing
目的是确定等离子体处理是否可以通过形成额外的表面电荷来有助于基于活性炭电极的电化学电容器的增强的电容和能量密度。虽然通过最佳等离子体处理获得了高达35%的重量电容的增加以及约20%的电阻降低，但是增加的等离子体暴露产生了电容（/电阻）的急剧降低（/增加）。研究还发现，电容和电阻调制是样品处理以及电化学测试过程的敏感函数。考虑到模拟现实多孔基质的复杂性，已经假定了一个度量来参数化电解质进入基质的范围。
2016-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Transverse field-induced effects in carbon nanotubes
研究了单壁扶手椅型碳纳米管在横向电场和磁场共同作用下的传导电子性质。我们发现，这些领域提供了一个可控的手段，调整低能量能带结构性能，如诱导的频谱间隙，打破各种对称性和改变费米速度。我们表明，该领域可以强烈影响电子-电子相互作用，产生可调的Luttinger液体物理，自旋-电荷带分离的可能性，以及自旋密度波和电荷密度波之间的竞争秩序。对于短管，场可以改变边界条件和相关的单粒子能级间距以及量子点行为。
2008-12-10 cond-mat.mes-hall
Mechanically stacked 1 nm thick carbon nanosheets: Ultrathin layered materials with tunable optical, chemical and electrical properties
碳纳米片是机械稳定的独立的二维材料，厚度约为1 nm，具有明确的物理和化学性质。它们是由辐射诱导交联的芳香族自组装单分子膜。在这里，我们提出了一个路线，可调的电，光和化学性质的绝缘基板上的多层纳米片的可扩展的制造。研究了在氧化硅上堆叠多达5个尺寸约为1平方厘米的纳米片。通过目视检查、光学显微镜、UV/Vis反射光谱和模型计算研究了它们的光学特性。用X射线光电子能谱学研究了它们的化学组成。然后在超高真空中在高达1100 K的各种温度下对多层样品进行退火。随后的拉曼光谱，X射线光电子和紫外/可见反射光谱以及通过电四点探针测量的研究表明，层状纳米片转化为纳米晶石墨烯。这种结构和化学转变伴随着光学性质和电导率的变化，为制备双功能导电涂层开辟了新的途径。
2011-05-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electrical and Thermal Transport in Metallic Single-Wall Carbon Nanotubes on Insulating Substrates
我们分析了金属单壁碳纳米管（SWNTs）在绝缘衬底上的偏置范围内的空气中的电击穿的运输。为了解释焦耳自加热，电传输的温度依赖性Landauer模型与沿纳米管的热传导方程相耦合。研究发现，单壁碳纳米管在空气中的电击穿电压与其长度呈线性关系，约为5 V/um;我们利用这一点推导出单壁碳纳米管和基底之间的热导率g ~ 0.17 +/- 0.03 W/K/m/管长度，这似乎受到限制单壁碳纳米管-基底界面，而不是基底本身的热性能。我们研究声子散射机制限制电子输运，并发现强烈的温度依赖性的光学声子吸收率有显着影响的电阻的微米长度的纳米管。进一步的分析表明，与典型的金属不同，在室温下，电子对金属纳米管总热导率的贡献小于15%，并且这种贡献在高偏压或更高温度下会降低。对于金属SWNT的互连应用，如果功率密度被限制在5 uW/um以下，或者如果SWNT周围的热界面被优化，则可以避免显著的自加热。
2007-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Electron Transport in Very Clean, As-Grown Suspended Carbon Nanotubes
单壁碳纳米管（SWNT）已经显示了丰富的量子输运现象。无缺陷，无扰动的单壁碳纳米管与良好的或可调的金属接触是很重要的探测纳米管的内在电性能。由于许多无序和随机因素，在实验上满足这些条件是不平凡的。在这里，我们表明，~ 1微米长的全悬浮单壁碳纳米管生长在金属接触之间的地方提供单壁碳纳米管器件表现出良好的定义的特性，在更广泛的能量范围比钉扎在基板上的纳米管。在中等电导的半导体纳米管中，观察到了在磁场作用下，真实金属、小禁带和大禁带半导体纳米管中的各种低温输运机制，包括量子态的填充、分裂和交叉.干净的传输数据揭示了接触结电阻和单壁碳纳米管设备中的各种传输制度之间的相关性。此外，我们表明，电输运数据可以用来探测纳米管的能带结构，包括非线性能带色散。
2005-09-05 cond-mat.mes-hall
Magnetic effects on nonlinear mechanical properties of a suspended carbon nanotube
我们提出了一个微观模型的纳米机电系统的射频驱动悬浮碳纳米管（CNT）在存在一个外部磁场垂直于电流。作为一个主要的结果，我们表明，当设备被驱动远离平衡，可以通过改变外部磁场调整CNT的机械性能。实际上，磁场影响CNT弯曲模式动力学，从而引起增强的阻尼以及由于电子相位波动引起的噪声项。如实验所观察到的，品质因数表现出对外部磁场强度的二次依赖性。最后，CNT谐振频率作为栅极电压的函数，增加磁场强度，获得了一种特殊的谷峰结构，该结构应该在实验中观察到。
2013-01-02 cond-mat.mes-hall
Optical transparency and electrical conductivity of single-wall carbon nanotubes and of intermediate filaments of porcine Müller cells
在本研究中，我们继续调查的高对比度视觉在倒置的视网膜的脊椎动物的眼睛。本文报道了从猪视网膜Müller细胞中分离纯化中间纤维的方法。我们还报告了实验和理论方法的测量和计算的减少电阻率和光传输的IF和单壁碳纳米管（SWCNTs）。测得的折合电阻率值分别为（3.1+-0.3）*10^-4和（2.8+-0.2）*10^-4欧姆·米^-1厘米^2，与典型金属的电阻率值非常接近。本文报道了一种测量中间丝和单壁碳纳米管的光能传输的方法。我们发现，这些结构有效地沿其轴传递光能，光在结构的另一端重新发射。我们还报告了IF的光谱选择性。结果表明，我们在推导倒置视网膜高对比度视觉理论时所作的假设是正确的，并得到了目前报道的实验结果的充分支持。
2018-02-21 cond-mat.mes-hall q-bio.BM
Electrical excitation of carbon centers in hexagonal boron nitride with tuneable quantum efficiency
本研究通过范德华技术设计垂直隧穿器件，实现了六方氮化硼中碳中心的高效电激发发光二极管，其电激发效率较光学激发高出数个数量级，并可通过斯塔克效应调控发射能量，解决了宽带隙晶体缺陷中心电驱动器件的制造难题。
2023-05-23 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
Insulator and Electrode Materials Marginally Influence Carbonized Layer Conductivity in Metalized-Film Capacitors
本文通过原子级模拟证明金属化薄膜电容器自愈产生的碳化层电导率与绝缘聚合物和电极材料选择无关，并提出通过计量气态副产物或评估固态半导体体积来评定自愈质量。
2024-12-29 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz Dynamics of Quantum-Confined Electrons in Carbon Nanomaterials
低维碳纳米结构，如单壁碳纳米管（SWCNT）和石墨烯，为太赫兹科学和技术提供了新的机会。金属单壁碳纳米管和石墨烯是具有线性、类光子能量色散的零能隙系统，表现出各种非凡的性质。在过去的十年中，它们的直流和线性电气特性已被广泛研究，但它们不寻常的有限频率、非线性和/或非平衡特性在很大程度上尚未被探索，尽管预计它们对新的太赫兹设备应用很有用。太赫兹动态电导率测量使我们能够探测这种光子类电子或无质量狄拉克费米子的动力学。在这里，我们使用太赫兹时域光谱和傅里叶变换红外光谱研究太赫兹电导率的一维和二维电子，分别在高度对齐的单壁碳纳米管和门控大面积石墨烯的薄膜。在单壁碳纳米管，我们观察到非常各向异性的太赫兹电导率，太赫兹偏振器的应用前景。在石墨烯中，我们证明了太赫兹和红外特性敏感地随着费米能量而变化，这可以通过电子门控和热退火来控制。
2012-05-28 cond-mat.mes-hall
Zener tunneling in the electrical transport of quasi-metallic carbon nanotubes
我们从理论上研究了齐纳隧穿效应对准金属（Qm）碳纳米管（禁带宽度为几十毫电子伏）电荷输运性质的影响。我们还分析了缺陷上的齐纳隧穿和弹性散射之间的相互作用。为此，我们使用的模型的基础上的主方程的密度矩阵，考虑到带间齐纳跃迁诱导的电场（量子力学效应），电子缺陷散射和电子-声子散射。在齐纳隧道的存在下，Qm管支持电流，即使费米能量位于禁带中。在没有弹性散射的情况下（在高质量样品中），Qm管的带隙尺寸小，使得能够实现电场的实际值（高于$\sim$ 1 V/μm）的齐纳隧道效应。强弹性散射（在低质量样品中）的存在进一步降低了观察齐纳隧道效应所需的场的值。事实上，对于50 nm量级的弹性散射长度，齐纳隧穿影响已经在线性范围内的电流/电压特性。换句话说，在准金属管中，缺陷使得齐纳隧穿更加明显。
2012-10-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Dissociation of ssDNA - Single-Walled Carbon Nanotube Hybrids by Watson-Crick Base Pairing
通过电学和光学方法以及结合能计算研究了单壁碳纳米管在沃森-克里克碱基配对过程中ssDNA的解包过程。虽然ssDNA-金属单壁碳纳米管杂化物显示p型半导体性质，但杂化产物恢复了金属性质。凝胶电泳直接验证了包裹和解包裹事件的结果，这也反映在拉曼位移上。我们的分子动力学模拟和结合能计算提供了原子的描述，这一现象的途径。这种纳米物理现象将为特定序列的纳米生物传感开辟一条新途径，具有高效的基于颗粒的识别，无需标记和直接电检测的优点，可以很容易地实现为微流控芯片格式。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall
Ultra-high density alignment of carbon nanotubes array by dielectrophoresis
我们报告了使用高质量的不含表面活性剂且稳定的单壁碳纳米管（SWNT）溶液通过交流介电电泳超高密度组装对齐的单壁碳纳米管（SWNT）二维阵列。在优化了频率和捕获时间后，通过调节溶液中纳米管的浓度，我们可以重复地控制预制电极之间的单壁碳纳米管的线密度，从0.5 SWNT/\mum到大于30 SWNT / \mum。我们的最大密度为30 SWNT/ \mum，是迄今为止报道的通过任何溶液处理技术的对准阵列的最高密度。进一步增加单壁碳纳米管的浓度，形成多层致密的阵列。我们讨论了纳米管的取向和密度如何随浓度和通道长度而变化。电测量数据表明，密集排列的阵列具有低的薄层电阻。通过受控电击穿选择性去除金属单壁碳纳米管产生具有高电流通断比的场效应晶体管（FET）。超高密度取向技术在制造高质量的数字和模拟电子器件方面具有重要意义。
2011-01-11 cond-mat.mes-hall
Theoretical studies of spin-dependent electrical transport through carbon nanotbes
利用紧束缚模型和格林函数分配技术，对碳纳米管中自旋相关的相干量子输运进行了理论研究。端部接触的金属/纳米管/金属系统建模，并在磁性的背景下，即无论是与铁磁电极或在外部磁场下，接下来研究。前一种情况表明，相当大的巨磁电阻（GMR）效应发生（$\pm 20%$）的无序碳纳米管。安德森-无序平均GMR，反过来，是积极的，并降低到几个百分点附近的电荷中性点。在平行的磁场，特征Aharonov-Bohm型振荡被揭示与由于以下因素的综合效应而具有显著特征：长度周长比、无意的电极诱导掺杂、塞曼分裂和能级加宽。特别地，预测CNT在其长度和周长变得相当时将失去其充当磁电开关的能力。在垂直几何形状的情况下，存在渐近地接近电导的理论上限$4 e^2/h$的电导振荡。此外，在弹道输运制度，最初的电导仅略有增加的磁场或保持几乎恒定，因为自旋向上和自旋向下的贡献，总的磁阻部分相互补偿。
2006-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of hydrogenation on the structure, chemistry, and electrical properties of flame-synthesized carbon nanoparticle films
Università degli Studi di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）；Istituto di Scienze e Tecnologie per l’Energia e la Mobilità Sostenibili, Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会可持续能源与交通科学和技术研究所）；Istituto Nazionale di Astrofisica - Osservatorio Astronomico di Capodimonte（卡波迪蒙特国家天体物理研究所天文台）；NEST, Istituto Nanoscienze - CNR, and Scuola Normale Superiore（纳米科学研究所-意大利国家研究委员会，以及比萨高等师范学院）
本研究探讨了原子氢暴露对火焰合成碳烟纳米颗粒薄膜的影响，发现氢化引发CC交联网络形成，显著提升了薄膜的杨氏模量与电导率，并促使单颗粒从半导体性转变为半金属性。
2025-10-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Measuring carbon nanotube vibrations using a single-electron transistor as a fast linear amplifier
我们展示了碳纳米管机械谐振器的灵敏和快速的电测量。纳米管被配置为单电子晶体管，其电导是其自身位移的敏感传感器。使用阻抗匹配电路和低温放大器，可以实时监测振动。这种连续位移测量的灵敏度接近标准量子极限的470倍。
2018-10-23 cond-mat.mes-hall
Transformation of spin information into large electrical signals via carbon nanotubes
自旋电子学（spintronics）利用电子的磁性，并在磁盘驱动器读取头的自旋阀中进行商业开发。目前，在基于对注入自旋极化源极和漏极之间的半导体沟道中的自旋的操纵的新型自旋电子器件中使用工业相关的半导体具有广泛的兴趣。然而，自旋信息到大的电信号的转换受到自旋弛豫的限制，使得磁阻信号低于1%。我们克服了这一长期存在的问题，在自旋电子学证明在5 K的非磁性通道是一个多壁碳纳米管，跨越1.5微米的高度自旋极化的锰氧化物La0.7Sr0.3MnO3的外延电极之间的间隙在设备中的61%的大磁阻效应。这种改进的出现是因为纳米管中的自旋寿命由于碳的小的自旋-轨道耦合而长，因为高的纳米管费米速度允许载流子停留时间不显著超过该自旋寿命，因为锰氧化物保持高度自旋极化直到锰氧化物-纳米管界面，并且因为界面势垒具有适当的高度。我们支持后者的声明，关于接口使用密度泛函理论计算。我们用这种化学性质和几何形状都不同的材料所做的实验的成功，应该会激发未来自旋电子学在材料选择上的冒险精神
2006-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Molecular states in carbon nanotube double quantum dots
我们报告通过半导体单壁碳纳米管（SWNT）与三个额外的顶栅的电输运测量。在低温下，该系统充当具有大的点间隧道耦合的双量子点，允许观察在整个双点系统上延伸的隧道耦合分子态。我们精确地提取了隧道耦合，并通过微分电导中共振的顺序隧穿线形来识别分子态。
2006-03-14 cond-mat.mes-hall
Encapsulated Nanowires: Boosting Electronic Transport in Carbon Nanotubes
由于大量光学声子的散射，金属碳纳米管（CNT）的电导率相对于偏置电压迅速饱和。这些主要散射体在原始CNT中的衰减太慢而不能抵消在高电压偏压下增加的产生速率。我们证明，从第一原理，封装的一维原子链内的单壁碳纳米管可以增强衰减的“热”声子提供额外的通道热化。对于具有包封铍的示例系统，声子群体生长的平静使金属CNT的电阻率降低51%。
2017-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Waveguide-integrated electroluminescent carbon nanotubes
碳基光电子器件通过将优异的电学和光学特性结合到统一的技术中，有望彻底改变现代集成电路。通过将纳米电子器件耦合到纳米光子结构，可以实现诸如纳米级发光二极管、窄带热发射器、腔控制检测器和宽带电光调制器的功能部件，用于芯片级信息处理。这些器件不仅允许研究低维系统的光-物质相互作用，而且还为高带宽片上通信提供了基本的构建模块。在这里，我们演示了如何从电驱动的碳纳米管的光可以直接耦合到光子波导架构。我们实现了晶圆级，宽带源集成纳米光子电路允许光传播厘米距离。此外，我们表明，发射器的光谱特性可以直接控制芯片上的无源器件使用马赫-曾德尔干涉仪和光栅结构。与外部光源的远场光纤耦合相反，电产生的光直接近场耦合到波导中，为CMOS兼容框架中的紧凑型光电系统开辟了新的途径。
2013-06-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Conductance of Distorted Carbon Nanotubes
我们计算了扶手椅型碳纳米管的结构畸变对其电输运性质的影响。我们发现，弯曲的纳米管降低其在一定的能量范围内的传输功能，并导致增加的电阻。电子结构计算表明，这些能量范围内包含局域态与显着的$σ$ - $π$杂交产生的弯曲产生的曲率增加。我们的接触电阻的计算表明，观察到的单壁碳纳米管的大接触电阻可能是由于弱耦合的NT侧键合NT-金属配置的金属。
1999-04-06 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Carbon nanotubes as a tip calibration standard for electrostatic scanning probe microscopies
扫描表面电位显微镜（SSPM）是表征小尺寸电特性的最广泛使用的技术之一。适用性SSPM和相关的静电扫描探针显微镜成像的潜在分布在有源微和纳米电子器件需要尖端表面对比度转移的定量知识。在这里，我们展示了实用的碳纳米管为基础的电路来表征静电扫描探针显微镜（SPM）的尖端的几何特性。根据实验观察，微分尖表面电容的解析形式。
2002-06-24 cond-mat.mes-hall
Negative Differential Resistance in Carbon-Based Nanostructures
非线性电特性，例如负微分电阻（NDR），在包括忆阻器在内的许多电路中是必不可少的。在过去的半个多世纪里，人们提出了几种导致半导体器件中NDR现象的物理原因。在这里，我们报告了在高达37 K和高达10^5 A/cm^2的高导通电流密度下随机取向的石墨烯类纳米结构中的NDR行为形成。我们的电流-电压特性，包括自热效应的建模，表明低偏置电阻的强温度依赖性是负责的非线性电气行为。我们的发现为通过导电膜和底层衬底中的热管理在2D和3D材料基器件的纳米结构中实际实现按需NDR行为提供了机会。
2021-05-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
