電場讓奈米碳管光學特性大轉變
- 上線日期：2009/12/11 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網
IBM的研究人員發現，外加電場能使奈米碳管(carbon nanotube)的光學特性產生巨大變化。半導體性的單壁式奈米碳管(SWCNT)具有發射與吸收特定波長光子的特性，因此是理想的奈米光電元件材料。IBM的這項發現將有助於未來新一代電光元件的製作。
材料的發光或吸收譜線在外加電場下會產生些微偏移，此即著名的DC Stark效應。IBM的Phaedon Avouris等人量測奈米碳管的Stark效應，發現CNT在源極-汲極間的電場中產生的光譜偏移量約(30–50 meV)，遠大於Stark效應理論預測的1 meV。此外，光學躍遷(optical transition)的強度也大幅降低(即淬火(quenched))。
IBM團隊發現上述現象是由於外加汲極電場「掺雜」(dope)了CNT──既提升了CNT中的自由載子密度。團隊成員Marcus Freitag指出，電場導致CNT的光學特性產生巨變或許有助於應用在電光元件中，透過施加電壓來控制元件的吸收光與否，或發光顏色的偏移。
Avouris等人量測了元件的電致發光(electroluminescence，EL)及光致發光(photoluminescence，PL)的光譜特性。電致發光是許多電光元件的操作原理，科學家還不知道CNT的這兩種發光機制孰強孰弱。Freitag指出，量測結果發現相較於光致發光，電致發光的頻寬比擴大了五倍，而且朝能量低的一端偏移了40 meV。研究人員認為這是由於CNT在電流流過時自行加熱所造成，當然汲極誘發摻雜效應(drain-induced doping)也有貢獻。
Freitag表示，源極-汲極間的電場造成CNT光學特性的巨大變化，是由於摻雜效應而非傳統的DC Stark效應引起，善用此效應將有助於未來電光元件的發展。詳見ACS Nano 3, p.3744 (2009)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/40923
譯者:謝德霖(逢甲大學光電學系)
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