炭素ナノチューブの励起子のフォノンおよび電子非放射減衰メカニズム

理論的には、さまざまな減衰メカニズムによって励起された半導体ナノチューブの非放射低下の速度を調査し、それらを実験的所見と比較します。自由励起子のマルチフェノン減衰（MPD）は、実験的に観察された寿命に責任を負うには遅すぎることがわかります。ただし、局所励起子のMPD寿命は2〜3桁短くなる可能性があります。また、ナノチューブの有限ドーピングに依存し、光学フォノンへの励起子崩壊と骨内電子穴ペアへの新しい減衰メカニズムを提案します。結果として得られる寿命は、中程度のドーピングレベルであっても、5〜100 psの範囲です。

We investigate theoretically the rates of nonradiative decay of excited semiconducting nanotubes by a variety of decay mechanisms and compare them with experimental findings. We find that the multiphonon decay (MPD) of free excitons is too slow to be responsible for the experimentally observed lifetimes. However, MPD lifetimes of localized excitons could be 2-3 orders of magnitude shorter. We also propose a new decay mechanism that relies on a finite doping of nanotubes and involves exciton decay into an optical phonon and an intraband electron-hole pair. The resulting lifetime is in the range of 5 to 100 ps, even for a moderate doping level.