Recent Advances on Electrically Induced Light Emission from Carbon Nanotubes
Notice bibliographique
Résumé
Light emission from individual (or small bundle) and network carbon transistors based on single-walled carbon nanotubes (SWNTs) and double-walled carbon nanotubes (DWNTs) is here reviewed in relation with the different mechanisms for light emission: electroluminescence [1,2,3] and incandescence or thermal radiation [4]. These studies guide our ongoing efforts towards making efficient light sources from nanotube emitters. The approach consists of operating the nanotubes transistors in different conditions of thermalisation and of exploring for each condition the different signatures in the emission, either thermal or electroluminescent, using an analysis of the resulting near-IR spectrum. The spectra were acquired in the energy range between 0.5 and 1.3 eV using the Spectrometer Infrared of Montreal (SIMON) mounted with a HgCdTe detector and on a probe station. Three different device configurations were measured. The first is a sub-monolayer network of nanotubes interconnected together to form a percolating semiconducting layer. [5] The numerous tube-tube junctions in the networks limit the current and prevent temperature raise by joule heating at higher bias. Electroluminescence from exciton recombination is found to dominate in all conditions, evidenced by well-defined emission peaks (~200meV in width) in the near-IR (Figure 1). The emission is ascribed to a radiative relaxation of the first excitonic transition. Even at very large biases, the main component of the emission from network transistors is electroluminescence, not incandescence. The second device geometry consists of a thick (~250 nm) and suspended carbon nanotube film having low resistance and reduced thermalization. This configuration favors joule heating when operating at large source-drain voltage and allows to significantly increase the nanotube temperature. The resulting incandescence was measured and used to calibrate SIMON for blackbody emission from a thermal source of pure nanotubes. A third set of devices was finally prepared with individual SWNT and DWNT transistors operating in vacuum, which conditions is used to prevent convection and for reducing the cooling capability of the substrate. The spectra were then compared with the different spectral signatures ascribed either to electroluminescence or thermal radiation depending on the biasing conditions. The experiments show a transition from electro-luminescence at low source-drain voltage to incandescence at higher voltage, with a regime of both in-between. These results will be discussed in terms of the dominant dissipation channels and carrier scatterings in nanotubes. Last, the best conditions to maximize light emission while avoiding heating and progress towards our effort to build electroluminescent transistors at 1,55 μm wavelength using sorted SWNTs will be discussed. Figure 1 Left: SEM and infrared micrographs of a large SWNT network transistor. Right: A carbon nanotube network transistor with the electroluminescence spectra at different biases. [Adapted from Ref. 5] REFERENCES [1] J. A. Misewich, R. Martel, Ph. Avouris, J. C. Tsang, S. Heinze, and J. Tersoff, Science, 300, 783 (2003). [2] J. Chen, V. Perebeinos, M. Freitag, J. Tsang, Q. Fu, J. Liu, and P. Avouris, Science, 310, 1171 (2005). [3] L. Marty, E. Adam, L. Albert, R. Doyon, D. Ménard and R. Martel, Phys. Rev. Lett. 96, 136803 (2006). [4] D. Mann, K. K., A. Kinkhabwala, E. Pop, J. Cao, X. Wang, L. Zhang, Q. Wang, J. Guo, and H. Dai, Nat. Nano, 2, 33 (2006). [5] E. Adam, C. M. Aguirre, L. Marty, B. C. St-Antoine, F. Meunier, P. Desjardins, D. Menard, and R. Martel, Nano Lett. 8, 2351 (2008). This work was done in collaboration with : Elyse Adam1, Pierre Lévesques2, Étienne Gaufrès2, Vincent Aymong2, David Ménard1 : RQMP and 1École Polytechnique de Montréal, Département de génie physique, Montréal, Québec H3C 3A7, Canada 2Université de Montréal, Département de chimie, Montréal, Québec H3T1J4, Canada .
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».