Dynamics of Carriers and Photoinjected Currents in Carbon Nanotubes and Graphene
Notice bibliographique
Résumé
This thesis reports results from the investigation of optically-induced carrier dynamics in graphite and graphitic carbon nanostructures. In this first set of experiments, the dynamics of photo-excited carriers in exfoliated graphene and thin graphitic films are studied by optical pump-probe spectroscopy. Samples ranging in thickness from 1 to 260 carbon layers are deposited onto an oxidized silicon substrate. Time-resolved reflectivity and transmissivity are measured at 1300 nm, following excitation by 150 fs, 800 nm pump pulses at room temperature. Two time scales are identified over which the extracted transient dielectric function returns to its quiescent value. A fast decay time of ~200 fs in graphene is associated with hot phonon emission and increases to ~300 fs for thicknesses greater than only a few carbon layers. The slow decay time, associated with hot phonon interaction and/or carrier recombination, increases more gradually, from ~2.5 to 5 ps over ~30 layers. A simple model suggests the thickness dependence of the slow decay time is likely a result of thermal diffusion into the substrate. In the second set of experiments, coherently-controlled two-colour injection photocurrents are generated via quantum interference of single- and two-photon absorption in bulk graphite and a variety of single-walled carbon nanotube samples, such as a CVD-grown aligned forest of nanotubes (tube diameter dt = 2.5 ± 1.5 nm), and both arc discharge (dt = 1.44 ± 0.15 nm) and HiPco (dt = 0.96 ± 0.14 nm) nanotube films separated by electronic type (metallic vs. semiconducting). At pump wavelengths of 1500 and 750 nm, the emitted terahertz radiation is used to estimate a peak current density of ~12 kA/cm² in graphite and a peak current of ~8 nA per nanotube. From the dependence of the injected current on pump polarization, the relative values of the current injection tensor elements are measured, and information is gained on the alignment and birefringence of the nanotube samples. The dependence of the injected current on pump wavelength implies that the currents are likely based on band-band electronic transitions and not on excitonic effects, which govern most linear optical processes.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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 tête enseignante, 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 ».