journal article·2026

Modeling the stability diagram and electrical conductance of a tunneling resonance system based on a carbon nanotube quantum dot

Ali Moulhim, Ali A. Khairbek

Nanoscale· Volume 18· Issue 3
Publisher page

Abstract

Carbon nanotubes (CNTs) and CNT-based quantum dots (CNTQDs) hold significant promise for next-generation quantum and digital computing devices. This study presents a comprehensive theoretical analysis of the electronic properties of CNTs and CNTQDs, focusing on their stability diagrams and electrical conductance characteristics. Using the constant interaction model (CIM) and Green's function formalism within the Keldysh framework, we derive the quantized energy levels of the CNTQDs, evaluate their Coulomb blockade phenomena, and deduce the electrical conductance through the CNTQDs. This study illustrates how valley and spin degeneracy lead to the creation of four blockade diamonds as well as four conductance peaks per quantized energy level. The stability diagrams help in designing stable transistors and qubits that exhibit a voltage map that can be used for control in these devices.
Source: openalex_inverted_index · Quality: candidate unverified · Source record ↗

Research context

OpenAlex topics: Carbon Nanotubes in Composites · Quantum and electron transport phenomena · Graphene research and applications

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

Affiliations

School of Physics, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China

Department of Chemistry, Faculty of Science, Latakia University, Latakia, Syrian Arab Republic

References (72)

Show source-provided references
1. Khan · Nat. Electron. · 2018 · 1 · 1410.1038/s41928-017-0005-9 ↗
2. Schulz · Nature · 1999 · 399 · 72910.1038/21526 ↗
3. Mamaluy · Appl. Phys. Lett. · 2015 · 106 · 19350310.1063/1.4919871 ↗
4. Zhirnov · Proc. IEEE · 2003 · 91 · 193410.1109/JPROC.2003.818324 ↗
5. Lee · Nano Lett. · 2013 · 14 · 7110.1021/nl403204k ↗
6. Lubow · Appl. Phys. Lett. · 2010 · 9610.1063/1.3367708 ↗
7. Zhang · Nano-Micro Lett. · 2013 · 6 · 110.1007/BF03353763 ↗
8. Kim · Nature · 2014 · 511 · 7010.1038/nature13407 ↗
9. Warburton · Nat. Mater. · 2013 · 12 · 48310.1038/nmat3585 ↗
10. Hendrickx · Nature · 2021 · 591 · 58010.1038/s41586-021-03332-6 ↗
11. Yang · Nature · 2020 · 580 · 35010.1038/s41586-020-2171-6 ↗
12. Javey · Nature · 2003 · 424 · 65410.1038/nature01797 ↗
13. Chen · Nano Lett. · 2005 · 5 · 149710.1021/nl0508624 ↗
14. Natori · J. Appl. Phys. · 2005 · 9710.1063/1.1840096 ↗
15. Wind · Phys. Rev. Lett. · 2003 · 91 · 05830110.1103/PhysRevLett.91.058301 ↗
16. Bishop · Nat. Electron. · 2020 · 3 · 49210.1038/s41928-020-0419-7 ↗
17. Hills · Nature · 2019 · 572 · 59510.1038/s41586-019-1493-8 ↗
18. Laird · Nat. Nanotechnol. · 2013 · 8 · 56510.1038/nnano.2013.140 ↗
19. Chen · Nat. Commun. · 2023 · 14 · 84810.1038/s41467-023-36031-z ↗
20. Galland · Phys. Rev. Lett. · 2008 · 101 · 15740410.1103/PhysRevLett.101.157404 ↗
21. Khivrich · Nat. Commun. · 2020 · 11 · 229910.1038/s41467-020-16001-5 ↗
22. Penfold-Fitch · Phys. Rev. Appl. · 2017 · 7 · 05401710.1103/PhysRevApplied.7.054017 ↗
23. Pei · Nat. Nanotechnol. · 2012 · 7 · 63010.1038/nnano.2012.160 ↗
24. Huang · Phys. Rev. Appl. · 2025 · 23 · 01403010.1103/PhysRevApplied.23.014030 ↗
25. Wang · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2015 · 92 · 19543210.1103/PhysRevB.92.195432 ↗
26. Charlier · Rev. Mod. Phys. · 2007 · 79 · 67710.1103/RevModPhys.79.677 ↗
27. Mintmire · Carbon · 1995 · 33 · 89310.1016/0008-6223(95)00018-9 ↗
28. Feng · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2002 · 66 · 04540410.1103/PhysRevB.66.045404 ↗
29. Haruyama · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2001 · 63 · 07340610.1103/PhysRevB.63.073406 ↗
30. Sque · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2007 · 75 · 11532810.1103/PhysRevB.75.115328 ↗
31. Feng · Nat. Mater. · 2016 · 15 · 85010.1038/nmat4607 ↗
32. Wu · Nat. Nanotechnol. · 2012 · 7 · 13310.1038/nnano.2011.240 ↗
33. Izumida · Phys. Rev. B · 2016 · 93 · 19544210.1103/PhysRevB.93.195442 ↗
34. Pályi · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2010 · 82 · 15542410.1103/PhysRevB.82.155424 ↗
35. Bhaumik · ACS Appl. Nano Mater. · 2018 · 1 · 80710.1021/acsanm.7b00253 ↗
36. Jeong · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2009 · 80 · 07540910.1103/PhysRevB.80.075409 ↗
37. Peça · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2003 · 68 · 20542310.1103/PhysRevB.68.205423 ↗
38. Liang · Nature · 2001 · 411 · 66510.1038/35079517 ↗
39. Bockrath · Science · 1997 · 275 · 192210.1126/science.275.5308.1922 ↗
40. Postma · Science · 2001 · 293 · 7610.1126/science.1061797 ↗
41. Tang · Science · 2001 · 292 · 246210.1126/science.1060470 ↗
42. González · Phys. Rev. Lett. · 2002 · 88 · 07640310.1103/PhysRevLett.88.076403 ↗
43. Murata · Phys. Rev. Lett. · 2008 · 101 · 02700210.1103/PhysRevLett.101.027002 ↗
44. Liu · Nat. Commun. · 2016 · 7 · 1092110.1038/ncomms10921 ↗
45. Lesser · Phys. Rev. Res. · 2020 · 2 · 02325410.1103/PhysRevResearch.2.023254 ↗
46. Izumida · Phys. Rev. B · 2017 · 96 · 12541410.1103/PhysRevB.96.125414 ↗
47. Cleuziou · Nat. Nanotechnol. · 2006 · 1 · 5310.1038/nnano.2006.54 ↗
48. Ma · Nat. Nanotechnol. · 2015 · 10 · 67110.1038/nnano.2015.136 ↗
49. Mueller · Nat. Nanotechnol. · 2009 · 5 · 2710.1038/nnano.2009.319 ↗
50. Kymakis · Appl. Phys. Lett. · 2002 · 80 · 11210.1063/1.1428416 ↗
51. Shastry · Adv. Energy Mater. · 2017 · 7 · 160120510.1002/aenm.201601205 ↗
52. Blien · Nat. Commun. · 2020 · 11 · 163610.1038/s41467-020-15433-3 ↗
53. Husel · Nat. Commun. · 2024 · 15 · 398910.1038/s41467-024-48119-1 ↗
54. Morozov · Phys.-Usp. · 2008 · 51 · 72710.1070/PU2008v051n07ABEH006575 ↗
55. Moulhim · Phys. Scr. · 2021 · 96 · 12580210.1088/1402-4896/ac198f ↗
56. Sapmaz · Semicond. Sci. Technol. · 2006 · 21 · S5210.1088/0268-1242/21/11/S08 ↗
57. Das Sarma · Rev. Mod. Phys. · 2011 · 83 · 40710.1103/RevModPhys.83.407 ↗
58. Moulhim · Micro Nanostruct. · 2022 · 168 · 20728410.1016/j.micrna.2022.207284 ↗
59. D.Ryndyk , Theory of quantum transport at nanoscale , Springer Series in Solid-State Sciences , vol. 184 , p. 9 , 10.1007/978-3-319-24088-610.1007/978-3-319-24088-6 ↗
60. Laird · Rev. Mod. Phys. · 2015 · 87 · 70310.1103/RevModPhys.87.703 ↗
61. Izumida · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2015 · 91 · 23544210.1103/PhysRevB.91.235442 ↗
62. Cao · Nat. Mater. · 2005 · 4 · 74510.1038/nmat1478 ↗
63. Moulhim · Solid State Commun. · 2020 · 322 · 11407810.1016/j.ssc.2020.114078 ↗
64. Leturcq · Nat. Phys. · 2009 · 5 · 32710.1038/nphys1234 ↗
65. Meir · Phys. Rev. Lett. · 1992 · 68 · 251210.1103/PhysRevLett.68.2512 ↗
66. Jauho · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 1994 · 50 · 552810.1103/PhysRevB.50.5528 ↗
67. Jauho · Semicond. Sci. Technol. · 1994 · 9 · 92610.1088/0268-1242/9/5S/141 ↗
68. Meir · Phys. Rev. Lett. · 1993 · 70 · 260110.1103/PhysRevLett.70.2601 ↗
69. Craco · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 1999 · 59 · 1224410.1103/PhysRevB.59.12244 ↗
70. Liu · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2011 · 84 · 20130810.1103/PhysRevB.84.201308 ↗
71. Li · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 1995 · 52 · 1220210.1103/PhysRevB.52.12202 ↗
72. Gerace · Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys. · 2002 · 65 · 15533110.1103/PhysRevB.65.155331 ↗