DNA分子的热电输运理论研究
本文关键词：DNA分子的热电输运理论研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：纳米材料因具有良好的热电转换效率日益引起人们的广泛关注,深入理解和研究纳米尺度系统的热电输运行为不仅有助于优化和提高电子器件的热电执行性能,而且对设计新型量子热电器件也具有重要意义,进一步为利用废热和节约能源提供理论基础。DNA分子,作为一种天然的有机分子,由于其具有自组装和自识别特性,在分子电子学中充当重要的角色。此外,DNA分子具有双螺旋的空间结构,其手性特征导致DNA分子中的电子输运具有自旋选择性。因此,深入研究DNA分子的自旋相关的热电输运能够为设计自旋热电器件提供新的思路。在第一章中,我们较为详细地介绍了热电效应以及热自旋电子学的研究进展。第二章首先介绍了DNA分子的生物、物理和化学性质,然后介绍了研究DNA分子电子输运的主要方法和相应的研究进展。关于手性DNA分子热电输运特性研究,本文主要开展了以下研究工作:1.利用非平衡格林函数方法研究了铁磁金属—ds DNA—铁磁金属的热电输运性质。发现通过调节温度、自旋—轨道耦合强度、螺旋角等系统参数获得较大的热电转换效率,而且可以实现纯的自旋塞贝克效应。进一步发现自旋—轨道耦合和螺旋角可以增强自旋塞贝克系数,链内的跳跃积分不仅能调控热电系数,还可以决定载流子的种类。2.利用非平衡格林函数方法并结合Landauer-B¨uttiker公式,研究了热偏压驱动下普通金属—ds DNA—铁磁电极结的热自旋效应。发现电流—热偏压曲线中存在热电二极管效应、自旋塞贝克二极管效应以及负微分热电阻现象。利用门电压来调控此系统可以实现纯自旋流输运,并且给出了螺旋角、自旋—轨道耦合相互作用和自旋极化量等因素对电流影响的物理机制。最后,第五章给出了全文的总结和展望。
【关键词】：热电效应 自旋热电效应 双螺旋DNA分子 自旋流
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q523;TB383.1
【目录】：
- 致谢4-5
- 摘要5-6
- Abstract6-19
- 变量注释表19-20
- 1 热电效应概述20-32
- 1.1 引言20
- 1.2 热电效应内容介绍20-28
- 1.3 纳米体系的热电效应28-29
- 1.4 自旋热电效应29-31
- 1.5 本章小结31-32
- 2 DNA分子简介32-51
- 2.1 引言32-33
- 2.2 DNA分子的基本性质33-36
- 2.3 DNA分子的物理模型及其研究方法36-43
- 2.4 DNA分子的电荷输运43-46
- 2.5 DNA分子的自旋电子输运46-47
- 2.6 DNA分子的热电效应研究进展47-50
- 2.7 本文的主要研究内容50-51
- 3 双螺旋DNA分子器件的自旋有关的热电输输运51-62
- 3.1 引言51-52
- 3.2 物理模型和公式52-54
- 3.3 数值计算结果和讨论54-61
- 3.4 本章小结61-62
- 4 热偏压驱动下的手性DNA分子器件的自旋相关的输输运研究62-73
- 4.1 引言62-63
- 4.2 物理模型和公式63-65
- 4.3 数值计算结果和讨论65-72
- 4.4 本章小结72-73
- 5 总结与展望73-76
- 5.1 总结73-74
- 5.2 展望74-76
- 参考文献76-85
- 作者简历85-87
- 学位论文文数据集87
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