碳纳米管中的光学声子：Kohn异常、Peierls畸变与动态效应
材料科学
2007-07-10 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
我们详细研究了单壁碳纳米管（SWNTs）的振动性质。SWNTs的声子色散强烈受到电子-声子耦合效应的影响。我们分析了曲率和限制的各自贡献。限制在修饰SWNT声子方面起着主要作用，并且通常比曲率更重要。由于其一维特性，金属管预计在T=0K时发生Peierls畸变（PD）。在有限温度下，PD不再存在，但具有与PD相似的原子位移的声子受到强Kohn异常（KA）的影响。我们通过密度泛函理论（DFT）研究了直径达3 nm的金属SWNTs在4K至3000K电子温度范围内的KA和PD。然后，我们推导出一组简单的公式来解释所有DFT结果。最后，我们证明了常用于评估固体中声子频率的静态方法因SWNTs的降低维度而失效。金属SWNTs中KA的正确描述只能通过使用动态方法，超越绝热Born-Oppenheimer近似，考虑非绝热贡献来获得。动态效应引起Kohn异常出现和形状的显著变化。我们表明，SWNT拉曼G峰只能通过结合动态、曲率和限制效应来解释。我们将金属SWNTs的G+和G-峰分别归属于TO（环向）和LO（轴向）模式，这与半导体SWNTs相反。
引用
@article{arxiv.cond-mat/0611693,
title = {Optical Phonons in Carbon Nanotubes: Kohn Anomalies, Peierls Distortions and Dynamic Effects},
author = {Stefano Piscanec and Michele Lazzeri and John Robertson and Andrea Carlo Ferrari and Francesco Mauri},
journal= {arXiv preprint arXiv:cond-mat/0611693},
year = {2007}
}
备注
24 pages, 21 figures, submitted to Phys. Rev. B