如何识别单壁碳纳米管中发光缺陷的聚集
材料科学
2024-11-20 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
半导体单壁碳纳米管是用于近红外体内成像、光学传感以及通信波长单光子发射的极具前景的材料平台。利用发光缺陷对 SWCNTs 进行功能化，可以通过高效捕获高迁移率激子以及这些陷阱态的红移发射，显著增强其光致发光特性。目前研究最多的发光缺陷类型是氧缺陷和芳基缺陷，它们具有大致相似的光学性质。迄今为止，尚未在相同条件下对氧缺陷和芳基缺陷功能化的 SWCNTs 进行直接比较。在此，我们结合多种光谱技术来量化缺陷数量、其在纳米管上的分布，进而量化其激子捕获效率。Raman D/G+ 比率与由 PL 量子产率测量计算出的缺陷密度之间的不同斜率表明，氧缺陷与芳基缺陷之间存在显著差异。在低温单纳米管 PL 光谱统计分析的支持下，揭示了氧缺陷的聚集现象。由 2-3 个氧缺陷聚集形成单一激子陷阱的现象与功能化方法无关，因此可以使用简单方程，基于标准 Raman 光谱测定 SWCNTs 中氧缺陷及氧缺陷簇的密度。所提出的分析方法是一种通用且灵敏的工具，可用于研究 SWCNTs 中的缺陷分布与聚集，并可应用于任何新的功能化方法。
引用
@article{arxiv.2411.12534,
title = {How to Recognize Clustering of Luminescent Defects in Single-Wall Carbon Nanotubes},
author = {Finn L. Sebastian and Simon Settele and Han Li and Benjamin S. Flavel and Jana Zaumseil},
journal= {arXiv preprint arXiv:2411.12534},
year = {2024}
}