过渡金属调控含氮有机单分子整流器

发布时间：2021-02-15 22:49

　　近年来,分子器件的研究已发展成为科技界极具竞争力的新兴研究领域之一,较传统行业的电子技术相比较,它具有更快,更小,更冷的优势,将有望替代传统硅基半导体器件。分子整流器作为分子器件主要元件之一,在理论和实验上被广泛研究,并取得了一定成果。目前,有机分子材料在构建分子整流器上具有很大的进展,但其整流效果整体上并不理想。因此需要从理论上模拟构建一些具有潜在整流性能结构的新型分子器件。本文采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理的方法,探究了过渡金属调控的新型有机单分子整流器,研究分析了其整流特性和电子输运性能,并获得了具有一定整流效果的整流器。论文介绍了分子电子学的研究背景、分子器件的研究进展、分子整流器的发展进程、整流器类型和机理;设计探究了三种不同过渡金属调控的有机分子整流体系:（ⅰ）具有线性结构的不同过渡金属掺杂的异氰基化合物HS-C6H4-N=C-M-C6H4-SH（M=Au、Cu、Ag、Pd、Ni、Zn）与金电极构成的分子体系;（ⅱ）不同过渡金属掺杂的烷基链为-C9H18的M-卟啉分子体系,即Au/S-C9MP-S/Au（M=Cu、Cr、Fe、Co、Ni、Mn）;（ⅲ）锌... 

【文章来源】：福建师范大学福建省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．１?（ａ）分子结构式；（ｂ）?Ａｕ／ＳＣ６Ｈ４－ＮｅＣ－Ｍ－Ｃ６Ｈ４Ｓ／Ａｕ分子结的器件结构图，??Ｍ＾Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、ｌ〉ｄ、Ｎｉ、Ｚｎ，丨、线衣小散射??Ｆｉｇｕｒｅ．?１．１?（ａ）?Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；?（ｂ）?Ａｎ?／ＳＣ６Ｈ４?－Ｎ?Ｃ－Ｍ－ＣｏＨａＳ?／Ａｕ?ｍｏｌｅｃｕｌａｒ?ｄｅｖｉｃｅｓ，?ｔｈｅ?Ｍ?ｆｏｒ??

Ｆｉｇｕｒｅ．?１．２?Ｈｉｅ?Ｉ－Ｖ?ｃｕｒｖｅ?ａｎｄ?ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ?ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ｒａｔｉｏｓ?（ｉｎｓｅｔｓ）?ｏｆ?Ｍｏｄｅｌｓ?Ｍ－Ｍ５?ｉｎ?ｔｈｅ?ｂｉａｓ??［－２Ｖ，?＋２Ｖ］??１６??

２．３结果和讨论??２．３．１电流电压特征与整流特性??图２．２是Ｃ９ＭＰ（Ｍ为Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ）系列分子结在施加偏压［－２Ｖ，??２Ｖ］下的Ｉ－Ｖ特征曲线及整流比。由图所知，并非所有过渡金属掺杂的卟啉环分子??结都有整流性能，且不同的过渡金属会调控导致不同的器件整流。图示六个器件模??型中，Ｍ现出不同程度的曲线变化。从电流变化曲线可以看出，Ｍ１－Ｍ６的电流变化??波动性大，但整体看关于零偏压下没有呈现出特别明显的不对称；Ｍ４呈现出ＰＮ??结的Ｉ－Ｖ曲线特征，正向开启电扭约０Ｖ，反向开启电流为１５ｎＡ；?Ｍ５的丨－Ｖ曲线足??正向导通电压约－ＩＶ，反向最大电流约为３．８ｎＡ；?Ｍ６的Ｉ－Ｖ曲线是正向导通电压约??０．３Ｖ，反向电流很小。分析发现，除了?Ｃ９Ｃ〇Ｐ特殊外，其它过渡金属分子结的电流??偏小或者呈现多重负微分电阻效应。Ｃ９ＭＰ这６个分子结的ＲＲ最大值不

【参考文献】：
期刊论文
[1]卟啉类化合物分子光电器件研究进展[J]. 杨建东,王都留,薛中华,卢小泉.  应用化学. 2012(09)
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博士论文
[1]磁性单分子器件电子输运性质及其自旋调控[D]. 周艳红.湖南大学 2016
[2]分子器件电子输运性质的第一性原理研究[D]. 袁顺东.南京邮电大学 2014

硕士论文
[1]含氮有机过渡金属分子整流器的整流效应的第一性原理研究[D]. 林祥栋.福建师范大学 2016
[2]采用第一性原理研究[D]. 张蓉芳.福建师范大学 2015
[3]非对称有机共轭分子整流效应的理论研究[D]. 林丽香.福建师范大学 2015
[4]有机分子器件I-V特性的研究[D]. 赵宝义.河北师范大学 2009



本文编号：3035666