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Excitonic Rayleigh scattering spectra of metallic single-walled carbon nanotubes

机译：金属单壁碳纳米管的激子瑞利散射光谱

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摘要

We have performed microscopic calculations of the Rayleigh scattering cross section for arbitrary metallic single-walled carbon nanotubes. The focus of our investigations lies on excitonic effects and their influence on the characteristic features in a Rayleigh scattering spectrum. Our approach is based on density-matrix theory including tight-binding energies, the carrier-light coupling as well as the carrier-carrier interaction. Due to the refractive-index contribution to the scattering cross section, we observe characteristic features in Rayleigh spectra, such as a strong deviation from the Lorentz peak shape and the larger oscillator strength of the lower-lying transition M_(ii)~- in the double-peaked structure, independently of the chiral angle and the diameter of the investigated nanotubes. We observe excitonic binding energies in the range of 60-80 meV for metallic nanotubes with diameters of 1.5-2.5 nm. The overlap of the excitonic transition with the close-by continuum has a significant influence on the peak shape and a minor influence on the peak intensity ratios. The presented results are in good agreement with recent experimental data.
机译：我们已经对任意金属单壁碳纳米管进行了瑞利散射截面的微观计算。我们研究的重点在于激子效应及其对瑞利散射光谱特征特性的影响。我们的方法基于密度矩阵理论，包括紧密结合的能量，载流子-光耦合以及载流子-载流子相互作用。由于折射率对散射截面的贡献，我们观察到了瑞利光谱的特征，例如与洛伦兹峰形状的强烈偏离以及较低跃迁M_（ii）〜-的较大振动强度。双峰结构，与所研究的纳米管的手性角和直径无关。我们观察到直径为1.5-2.5 nm的金属纳米管的激子结合能在60-80 meV的范围内。激子跃迁与邻近连续体的重叠对峰的形状有很大的影响，而对峰强度比的影响很小。给出的结果与最近的实验数据非常吻合。

著录项

  • 来源
    《Physical review》 |2010年第11期|p.115439.1-115439.7|共7页
  • 作者

    Ermin Malic; rnJanina Maultzsch; rnStephanie Reich; rnAndreas Knorr;

  • 作者单位

    Institut fuer Theoretische Physik, Nichtlineare Optik und Quantenelektronik von Halbleitem, Technische Universitaet Berlin, 10623 Berlin, Germany;

    rnInstitut fuer Festkoerperphysik, Technische Universitaet Berlin, 10623 Berlin, Germany;

    rnFachbereich Physik, Freie Universitaet Berlin, 14195 Berlin, Germany;

    rnInstitut fuer Theoretische Physik, Nichtlineare Optik und Quantenelektronik von Halbleitem, Technische Universitaet Berlin, 10623 Berlin, Germany;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类
  • 关键词

    brillouin and rayleigh scattering; other light scattering; nanotubes;

    机译：布里洛因和瑞利散射;其他光散射;纳米管;

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