journal article·2014-11-25Open access

Nonlinear Photoluminescence Spectroscopy of Carbon Nanotubes with Localized Exciton States

Munechiyo Iwamura, Naoto Akizuki, Yuhei Miyauchi, Shinichiro Mouri, Jonah Shaver, Zhenghong Gao, Laurent Cognet, Brahim Lounis, Kazunari Matsuda

ACS Nano· Volume 8· Issue 11

Abstract

We report distinctive nonlinear behavior of photoluminescence (PL) intensities from localized exciton states embedded in single-walled carbon nanotubes (SWNTs) at room temperature. We found that PL from the local states exhibits strong nonlinear behavior with increasing continuous-wave excitation power density, whereas free exciton PL shows only weak sublinear behavior. The strong nonlinear behavior was observed regardless of the origin of the local states and found to be nearly independent of the local state density. These results indicate that the strong PL nonlinearity arises from a universal mechanism to SWNTs with sparse local states. The significant nonlinear PL is attributed to rapid ground-state depletion of the local states caused by an efficient accumulation of photogenerated free excitons into the sparse local states through one-dimensional diffusional migration of excitons along the nanotube axis; this mechanism is verified by Monte Carlo simulations of exciton diffusion dynamics.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Carbon Nanotubes in Composites · Mechanical and Optical Resonators · Silicon Nanostructures and Photoluminescence

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

Affiliations

Institute of Advanced Energy, Kyoto University, Uji, Kyoto 611-0011, Japan

PRESTO, Japan Science and Technology Agency, Saitama 332-0012, Japan

Graduate School of Science, Nagoya University, Chikusa, Nagoya 464-8601, Japan

Laboratoire Photonique Numérique et Nanosciences, Université de Bordeaux, Institut d’Optique Graduate School and CNRS, 33405 Talence, France

Funding

Agence Nationale de la Recherche · Japan Society for the Promotion of Science · Japan Science and Technology Agency · Institut Universitaire de France

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