journal article·2017Open access

Multi-exciton emission from solitary dopant states of carbon nanotubes

Xuedan Ma, Nicolai F. Hartmann, Kirill A. Velizhanin, Jon K. S. Baldwin, Lyudmyla Adamska, Sergei Tretiak, Stephen K. Doorn, Han Htoon

Nanoscale· Volume 9· Issue 42

Abstract

By separating the photons from slow and fast decays of single and multi-exciton states in a time gated 2nd order photon correlation experiment, we show that solitary oxygen dopant states of single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) allow emission of photon pairs with efficiencies as high as 44% of single exciton emission. Our pump dependent time resolved photoluminescence (PL) studies further reveal diffusion-limited exciton-exciton annihilation as the key process that limits the emission of multi-excitons at high pump fluences. We further postulate that creation of additional permanent exciton quenching sites occurring under intense laser irradiation leads to permanent PL quenching. With this work, we bring out multi-excitonic processes of solitary dopant states as a new area to be explored for potential applications in lasing and entangled photon generation.
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Research context

OpenAlex topics: Mechanical and Optical Resonators · Carbon Nanotubes in Composites · Quantum and electron transport phenomena

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Center for Integrated Nanotechnologies

Materials Physics and Applications Division

Los Alamos National Laboratory

USA

Theoretical Division

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