基于单分子异质结的设计与整流调控理论研究
发布时间：2020-12-13 14:31
随着单分子控制技术和微观体系电输运理论的不断完善与发展,分子尺度器件的设计与研究已成为各国追求科技制高点的重要研究课题。单分子P-N结的设计思想最初是由Aviram和Ratner于1974年从理论上提出来的,由于受到实验技术的限制,这一课题直到近二十年才再次引起研究者的关注。为了使分子整流器件走向应用,从最基本的物理角度全面深入地理解分子整流器件工作机理具有十分重要的意义,特别是分析清楚影响其整流性能的关键因素,例如分子与电极间的界面构型、分子与电极之间的耦合、分子前线轨道与电极费米能级之间的相对位置等,为进一步设计具有理想整流性质的分子整流器件提供新思路。由于存在着许多影响分子器件整流性质的不同因素,为了更好的理解分子整流器件的整流机理,设计出具有理想整流性质的分子整流器件,论文系统研究了含有侧枝门控基团的三苯二嘧啶分子（Pyridinoparacyclophane,PPC）的整流性质。通过改变侧枝中的官能团以及电极与分子的连接界面,研究了电负性不同的侧枝门控基团和不同电极界面构型对PPC分子整流的影响,分析了影响其整流的内在机理。研究不仅发现了电极界面的改变可以引起显著的整流翻转现...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)用OWL刻蚀的具有3 nm间隙的SEM图像。(b)金属异质结I-V特性曲线。(c)金属异质结结构示意图[53]。
图1-2(a)用OWL刻蚀的具有3 nm间隙的SEM图像。(b)金属异质结I-V特性曲线。(c)金属异质结结构示意图[53]。2013年Fu等人从理论上研究了低聚亚苯基亚乙炔分子金属异质结的整流特性[54],她们考虑了功能分子的长度和侧基对低聚亚苯基亚乙炔分子金属异质结整流性质的影响。计算结果表明,整流比随着分子长度的变化呈现非线性变化:当分子变长时,电流首先减小,然后增大,整流比先增大后减小。
2009年Deng等人利用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了碳链连接到两个金电极上的传输特性[56]。计算结果表明,当纯碳链连接两个不对称金电极时,可以明显观察到负微分电阻和整流现象。产生负微分电阻行为的主要根源是在一定的偏压下抑制了最高的分子轨道共振。结果还显示,仅通过向碳链中添加侧基,就有可能使负微分电阻消失并削弱整流性能。2010年Fan等人基于密度泛函理论研究了萉基分子器件中的电荷输运性质[57]。结果表明,电子在分子内传输性能在很大程度上取决于接触几何形状。当分子通过一个第二最近点和一个第三最近点与Au电极接触时,体系表现出较好的整流现象。这一整流现象的产生归因于费米能级附近的最高占据轨道(The Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)和最低未占据轨道(The Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)的不对称分布。当分子通过两个第二最近点与Au电极接触或者两个第三最近点与Au电极接触时,体系表现出比较好的负微分电阻现象。负微分电阻行为的产生是因为在一定的偏压下有一部分前线轨道进入了偏压窗,但是波函数空间分布不对称。(三)不同的分子末端基团与电极接触
【参考文献】：
期刊论文
[1]Towards single-molecule optoelectronic devices[J]. Lijue Chen,Anni Feng,Maoning Wang,Junyang Liu,Wenjing Hong,Xuefeng Guo,Dong Xiang. Science China(Chemistry). 2018(11)
[2]Gas-sensor property of single-molecule device:F2 adsorbing effect[J]. 李宗良,毕俊杰,刘然,衣晓华,傅焕俨,孙峰,魏明志,王传奎. Chinese Physics B. 2017(09)
[3]Length dependence of rectification in organic co-oligomer spin rectifiers[J]. 胡贵超,张朝,李营,任俊峰,王传奎. Chinese Physics B. 2016(05)
博士论文
[1]双嵌段共聚物分子器件整流特性研究[D]. 张广平.山东师范大学 2013
本文编号：2914694
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)用OWL刻蚀的具有3 nm间隙的SEM图像。(b)金属异质结I-V特性曲线。(c)金属异质结结构示意图[53]。
图1-2(a)用OWL刻蚀的具有3 nm间隙的SEM图像。(b)金属异质结I-V特性曲线。(c)金属异质结结构示意图[53]。2013年Fu等人从理论上研究了低聚亚苯基亚乙炔分子金属异质结的整流特性[54],她们考虑了功能分子的长度和侧基对低聚亚苯基亚乙炔分子金属异质结整流性质的影响。计算结果表明,整流比随着分子长度的变化呈现非线性变化:当分子变长时,电流首先减小,然后增大,整流比先增大后减小。
2009年Deng等人利用非平衡格林函数方法结合密度泛函理论研究了碳链连接到两个金电极上的传输特性[56]。计算结果表明,当纯碳链连接两个不对称金电极时,可以明显观察到负微分电阻和整流现象。产生负微分电阻行为的主要根源是在一定的偏压下抑制了最高的分子轨道共振。结果还显示,仅通过向碳链中添加侧基,就有可能使负微分电阻消失并削弱整流性能。2010年Fan等人基于密度泛函理论研究了萉基分子器件中的电荷输运性质[57]。结果表明,电子在分子内传输性能在很大程度上取决于接触几何形状。当分子通过一个第二最近点和一个第三最近点与Au电极接触时,体系表现出较好的整流现象。这一整流现象的产生归因于费米能级附近的最高占据轨道(The Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)和最低未占据轨道(The Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)的不对称分布。当分子通过两个第二最近点与Au电极接触或者两个第三最近点与Au电极接触时,体系表现出比较好的负微分电阻现象。负微分电阻行为的产生是因为在一定的偏压下有一部分前线轨道进入了偏压窗,但是波函数空间分布不对称。(三)不同的分子末端基团与电极接触
【参考文献】：
期刊论文
[1]Towards single-molecule optoelectronic devices[J]. Lijue Chen,Anni Feng,Maoning Wang,Junyang Liu,Wenjing Hong,Xuefeng Guo,Dong Xiang. Science China(Chemistry). 2018(11)
[2]Gas-sensor property of single-molecule device:F2 adsorbing effect[J]. 李宗良,毕俊杰,刘然,衣晓华,傅焕俨,孙峰,魏明志,王传奎. Chinese Physics B. 2017(09)
[3]Length dependence of rectification in organic co-oligomer spin rectifiers[J]. 胡贵超,张朝,李营,任俊峰,王传奎. Chinese Physics B. 2016(05)
博士论文
[1]双嵌段共聚物分子器件整流特性研究[D]. 张广平.山东师范大学 2013
本文编号：2914694
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