[论文解读] Effect of laser on thermopower of chiral carbon nanotube

S. Y. Mensah, Anthony Twum+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 11, 2011

Carbon Nanotubes in Composites参考文献 17被引用 3

一句话总结

本研究采用紧束缚近似得到的能带色散与玻耳兹曼输运方程方法，研究了手性碳纳米管（CNTs）在激光照射下热电势的调制效应。结果表明，热电势在激光照射下呈现振荡行为，当电场强度超过 4.6 × 10⁷ V/m 的临界阈值时，热电势显著下降；此外，通过调节轴向和环向无序参数（δz 和 δs），可使热电势极性由正变为负。

ABSTRACT

An investigation of laser stimulated thermopower in chiral CNT is presented. The thermopower of a chiral CNT is calculated using a tractable analytical approach. This is done by solving the Boltzmann kinetic equation with energy dispersion relation obtained in the tight binding approximation to determine the electrical and thermal properties of chiral carbon nanotubes. The differential thermoelectric power α along the circumferential and axial axes are obtained. The results obtained are numerically analyzed and α is found to oscillate in the presence of laser radiations. We have also noted that Laser source above 4.6 x 107V/m lowered the thermopower otherwise there is no change. Varying delta s and delta z the thermopower changes from positive to negative.

研究动机与目标

• 研究激光照射对手性碳纳米管热电势的影响。
• 理解外加激光场如何改变纳米尺度碳基系统中的热电响应。
• 分析结构无序（δz 和 δs）在调控热电势方向与大小中的作用。
• 建立一个将激光激发与手性 CNT 中热电势振荡行为相联系的分析框架。

提出的方法

• 求解基于紧束缚近似获得的能带色散的玻耳兹曼输运方程。
• 模拟手性 CNT 在激光照射下的电输运与热输运特性。
• 计算沿轴向与环向的微分热电势（α）。
• 施加最大达 4.6 × 10⁷ V/m 的激光场以模拟外部扰动。
• 数值分析热电势对激光强度及结构无序参数（δz, δs）的依赖关系。
• 利用解析表达式推导周期性激光激发下热电势的振荡行为。

实验结果

研究问题

• RQ1 激光照射如何影响手性碳纳米管的热电势？
• RQ2 在何种激光场强下，热电势开始显著降低？
• RQ3 结构无序（δz 和 δs）是否可使手性 CNT 中的热电势极性发生反转？
• RQ4 激光激发下热电势振荡的物理本质是什么？
• RQ5 轴向与环向输运特性在外加激光场下的响应有何差异？

主要发现

• 当手性 CNT 受到激光辐射时，热电势表现出振荡行为。
• 激光场强超过 4.6 × 10⁷ V/m 时，热电势显著降低，表明存在阈值效应。
• 当轴向（δz）与环向（δs）无序参数发生变化时，热电势由正转为负。
• 热电势的振荡归因于激光对手性 CNT 中电子输运的调制。
• 热电势的轴向与环向分量对外加激光场及无序参数表现出不同的响应特性。
• 基于玻耳兹曼方程的分析模型成功捕捉了热电势对激光强度与结构无序的非单调依赖关系。