Campos eléctricos provocan cambios en nanotubos
Según un artículo publicado en Nanotechweb, aplicar un campo eléctrico a los nanotubos de carbono produce un gran cambio en sus propiedades ópticas; algo que, según los investigadores de IBM, podría resultar útil para la fabricación de futuros dispositivos electro ópticos.
Los nanotubos de carbono de pared simple (CNT) semiconductores podrían ser ideales para aplicaciones en la nanooptoelectrónica por su capacidad para emitir y absorber luz a distintas frecuencias. Está previsto que estas líneas espectrales cambien ligeramente en los campos eléctricos aplicados, un fenómeno muy conocido en átomos y moléculas como "efecto Stark".
Phaedon Avouris y sus colegas lograron medir este efecto en los nanotubos de carbono suspendiendo libremente en el aire un transistor de efecto campo hecho con nanotubos, para eliminar los efectos de sus alrededores. Los investigadores descubrieron que el cambio en las líneas espectrales de los CNT bajo un campo fuente-drenador es mucho mayor, a 30–50meV, de lo esperado a partir de la teoría del efecto Stark, que predice un valor de menos de 1meV. Además, descubrieron que la resistencia de la transición óptica se reducía considerablemente.
El equipo de IBM descubrió que el cambio y la reducción de la emisión tenía lugar debido a que el campo drenador aplicado dopa el nanotubo, es decir, incrementa la densidad de transportadores libres de carga (electrones o agujeros) en el nanotubo.
"Esto es interesante porque un gran cambio inducido eléctricamente en las propiedades ópticas de los CNT podría resultar útil para los dispositivos electro ópticos", señaló el miembro del equipo Marcus Freitag para nanotechweb.org. "Estos dispositivos incluyen absorbedores que se pueden encender y apagar aplicando un voltaje; o emisores ópticos que pueden cambiar de color".
En su trabajo, Avouris y sus colegas midieron la electroluminiscencia (emisión de luz inducida eléctricamente) y la fotoluminiscencia (emisión de luz inducida ópticamente). La primera se utiliza en los dispositivos electro ópticos. Sin embargo, los científicos no están seguros de cómo se deberían comparar ambas si son emitidas por el mismo nanotubo, explica Freitag.
"Experimentalmente, observamos que el ancho de electroluminiscencia se ve ampliado hasta cinco veces y modificado por 40meV a energías más bajas en comparación con la fotoluminiscencia", señaló.
Según los investigadores, esto se debe a que los CNT se autocalientan cuando se aplica una corriente a través de ellos, pero el dopaje inducido por drenaje también desempeña un papel.
"En conclusión, nuestro trabajo muestra que los efectos de los campos fuente-drenador sobre las propiedades ópticas de los CNT son enormes, y se producen debido al dopaje en lugar de a los tradicionales efectos Stark", añadió Freitag. "Estos grandes efectos serán útiles para futuros dispositivos electro ópticos construidos a partir de nanotubos de carbono".
Los resultados se han publicado en la revista ACS Nano.
Fuente: Nanotech Web
Los nanotubos de carbono de pared simple (CNT) semiconductores podrían ser ideales para aplicaciones en la nanooptoelectrónica por su capacidad para emitir y absorber luz a distintas frecuencias. Está previsto que estas líneas espectrales cambien ligeramente en los campos eléctricos aplicados, un fenómeno muy conocido en átomos y moléculas como "efecto Stark".
Phaedon Avouris y sus colegas lograron medir este efecto en los nanotubos de carbono suspendiendo libremente en el aire un transistor de efecto campo hecho con nanotubos, para eliminar los efectos de sus alrededores. Los investigadores descubrieron que el cambio en las líneas espectrales de los CNT bajo un campo fuente-drenador es mucho mayor, a 30–50meV, de lo esperado a partir de la teoría del efecto Stark, que predice un valor de menos de 1meV. Además, descubrieron que la resistencia de la transición óptica se reducía considerablemente.
El equipo de IBM descubrió que el cambio y la reducción de la emisión tenía lugar debido a que el campo drenador aplicado dopa el nanotubo, es decir, incrementa la densidad de transportadores libres de carga (electrones o agujeros) en el nanotubo.
"Esto es interesante porque un gran cambio inducido eléctricamente en las propiedades ópticas de los CNT podría resultar útil para los dispositivos electro ópticos", señaló el miembro del equipo Marcus Freitag para nanotechweb.org. "Estos dispositivos incluyen absorbedores que se pueden encender y apagar aplicando un voltaje; o emisores ópticos que pueden cambiar de color".
En su trabajo, Avouris y sus colegas midieron la electroluminiscencia (emisión de luz inducida eléctricamente) y la fotoluminiscencia (emisión de luz inducida ópticamente). La primera se utiliza en los dispositivos electro ópticos. Sin embargo, los científicos no están seguros de cómo se deberían comparar ambas si son emitidas por el mismo nanotubo, explica Freitag.
"Experimentalmente, observamos que el ancho de electroluminiscencia se ve ampliado hasta cinco veces y modificado por 40meV a energías más bajas en comparación con la fotoluminiscencia", señaló.
Según los investigadores, esto se debe a que los CNT se autocalientan cuando se aplica una corriente a través de ellos, pero el dopaje inducido por drenaje también desempeña un papel.
"En conclusión, nuestro trabajo muestra que los efectos de los campos fuente-drenador sobre las propiedades ópticas de los CNT son enormes, y se producen debido al dopaje en lugar de a los tradicionales efectos Stark", añadió Freitag. "Estos grandes efectos serán útiles para futuros dispositivos electro ópticos construidos a partir de nanotubos de carbono".
Los resultados se han publicado en la revista ACS Nano.
Fuente: Nanotech Web
