导线非共线的分子器件输运性质的第一性原理研究

发布时间：2024-02-16 03:12

　　分子器件是电子器件向小体积化发展的极限,分子器件中的电子在输运过程中体现出明显的量子效应,分子导线与分子接触的位置和导线间的角度等器件结构因素都会对分子器件的输运性质产生较大的影响。迄今为止,未曾见到利用第一性原理量子输运计算方法研究导线非共线的分子器件输运性质的报道。本文以金属/苯(硫醇)/金属结构的分子器件为例,利用基于非平衡格林函数理论和密度泛函理论的第一性原理(NEGF-DFT)量子输运计算方法对其输运性质进行了系统性研究,特别注重于研究随着非共线导线间导线夹角角度的变化及导线和苯(硫醇)接触位置的不同,对器件输运性质的影响。计算表明,导线与苯(硫醇)分子的接触位置及导线之间夹角等器件结构细节不仅能够定量的影响金属/苯(硫醇)/金属分子器件的电流大小,还能够定性地改变器件的输运性质,使得部分器件结构出现负微分电阻效应。基于第一性原理理论,我们系统地研究了分子器件的量子输运特性,主要创新性研究成果如下:(1)金-苯(硫醇)-金结构分子器件在不同夹角和接触位置下的量子输运特性,包括电流电压特性曲线(IVC)、透射谱(T-E)和态密度(DOS)等。具体做法如下:1)Device St...

【文章页数】：59 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－２分子器件［１］??Ｆｉ．?１－２?Ｍｏｌｅｃｕｌｅ?Ｄｅｖｉｃｅ⑴??

??本论文我们将研究的是有夹角的两端口开放体系，一般的两端口开放体系及??共线体系如图１－２［１］所示。当导线间非共线即成一夹角时即夹角体系。??：入??論邊衫??图１－２分子器件［１］??Ｆｉｇ．?１－２?Ｍｏｌｅｃｕｌｅ?Ｄｅｖｉｃｅ⑴??１．１国内外相关研究及选题依据??作....

图１－３?ＳＴＭ的工作原理简图［４］??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ?ｏｆ?ＳＴＭ【４】??

之间的契合越来越好。实验上比如机械可控裂结法，扫描隧道显微技术等。其中，??ＳＴＭ是一种利用量子力学中的随道效应产生隧道电流，并且根据隧道电流探测物??质表面结构的测量仪器。如图１－３所示。ＳＴＭ作为一种及其重要的测量和加工工??具，不仅可以观察、定位单个原子，还可以在低温环境中....

图２－１?ＤＦＴ计算的自洽流程图??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｅｌｆ－ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ?ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ＤＦＴ??

中ｒ处的交换关联能可以用在均匀电子气中ｒ处的交换关联能来表示：??Ｅｘｃ?［ｐ（ｒ）］?＝?＾￡〇ｘｃ?［ｐ｛ｒ）＼ｐ（ｒ）ｄｒ??自洽ＤＦＴ计算的流程图如图２－１所示。首先我们先给定一个初始的ｐ（ｒ；），用??基组来描述初始的ｐ（ｒ；），并用构造出哈密顿量，对哈密顿量进行对角化....

图２－２?ＮＥＧＦ－ＤＦＴ计算的自洽流程图??Ｆｉ．２－２?Ｓｅｌｆ－ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ?ｆｌｏｗｃｈａｒｔ?ｏｆ?ＮＥＧＦ－ＤＦＴ??

子输运可以理解为是一个在中心散射区不同势能下的散射问题。使用ＮＥＧＦ－ＤＦＴ??的方法对这些势进行自洽之后，我们就可以得到整个体系的输运性质。??ＮＥＧＦ－ＤＦＴ计算的流程图如图２－２所示。与图２－１相比，我们可以发现以下区??别：??（１）?ＮＥＧＦ－ＤＦＴ主要是用来处理开放体....

本文编号：3900721