铁基单分子磁体输运特性的理论研究

发布时间：2023-05-13 19:42

　　分子自旋电子学是一门基础性前沿交叉学科,其主要研究内容包括磁性分子的几何和电子结构、磁性、输运特性及功能分子器件的设计等。基于不同种类的磁性分子,已设计出各种功能型分子器件,如分子开关、分子自旋过滤器、负微分电阻效应。分子自旋电子学的关键科学问题之一就是基于具有磁性的分子内禀物理化学特性设计出具有特性功能的分子器件。近年来,由于单分子自旋翻转(spin-crossover,SCO)化合物具有高自旋(high-spin)和低自旋态(low-spin)双稳态结构,使得这类单分子自旋翻转磁体成为构建分子自旋器件最有潜力的候选体系,正引起人们的研究兴趣。本文采用电子密度泛函理论(DFT)计算,并结合非平衡格林函数(NEGF)方法,即DFT+NEGF方案,系统研究了2个铁基单分子磁体的自旋翻转和输运特性,发现模型器件具有开关功能、自旋过滤效应和负微分电阻效应,表明铁基单分子自旋翻转磁体在分子自旋电子学领域具有广阔的应用前景。本硕士学位论文包括如下章节:第一章对分子电子学和分子自旋电子学做了简要介绍,包括分子电子学的研究概况,常用的实验研究技术和理论模拟方法,以及几类典型的功能型分子器件等。第二章...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 分子自旋电子学
    1.1 分子自旋电子学的研究概况
    1.2 分子器件的研究方法
        1.2.1 分子器件的实验测量技术
        1.2.2 分子器件的理论研究方法
    1.3 几类典型的功能型分子器件
        1.3.1 分子开关
        1.3.2 分子整流器
        1.3.3 负微分电阻器件
        1.3.4 自旋过滤器
        1.3.5 分子场效应管
    1.4 本论文的研究动机和内容
第2章 分子器件电子输运性质的理论研究方法
    2.1 电子密度泛函理论
        2.1.1 量子力学基本概念
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
        2.1.4 交换关联泛函
        2.1.5 求解Kohn-Sham方程的方案
    2.2 格林函数
        2.2.1 平衡体系的格林函数方法
        2.2.2 非平衡格林函数方法
    2.3 Landauer-Buttiker理论
    2.4 分子器件的电子输运计算过程
    2.5 本论文采用的理论计算软件简介
        2.5.1 电子结构计算软件
        2.5.2 电子输运计算软件
第3章 含N₄O₂配体的铁基单分子磁体的自旋翻转和输运特性理论研究
    3.1 引言
    3.2 计算模型与方法
    3.3 计算结果和分析讨论
        3.3.1 自由Fe-N₄O₂化合物的几何与电子结构
        3.3.2 自旋翻转能垒估算
        3.3.3 Fe-N₄O₂分子结的输运性质
        3.3.4 界面构型对输运性质的影响
        3.3.5 DFT+U的输运结果
    3.4 本章小节
第4章 FeN₆自旋翻转化合物的输运特性的理论研究
    4.1 引言
    4.2 理论计算方法与计算参数
    4.3 计算结果和分析讨论
        4.3.1 自由FeN₆化合物的几何与电子结构
        4.3.2 FeN₆分子结的输运性质
        4.3.3 界面构型对输运性质的影响
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果



本文编号：3816391