石墨炔基新型功能分子器件电输运特性的理论研究

发布时间：2022-09-30 14:35

　　随着科技的迅猛发展,电子元器件朝着尺寸更小、集成度更高、能耗更低、运行更稳定以及智能化程度更高的方向发展。但是,元器件尺寸的减小会导致明显的量子效应以及热耗散问题。分子器件由于避免了量子效应的限制,成为电子器件发展的新方向。本文选择石墨炔纳米带作为电极,一维碳原子链或石墨炔链为中心散射区,设计构建了新型石墨炔基分子器件,并采用非平衡格林函数和密度泛函紧束缚理论相结合的方法,研究了所构建器件的电输运特性,为石墨炔在分子器件中的应用提供了有益的理论指导。论文主要研究工作和结论如下:（1）研究了碳链与石墨炔电极在不同连接方式下的电输运特性。研究结果表明:碳原子链的长度和链条个数可以很好地调制器件的电子传输性能。随着链条长度的增加,器件的电导表现出奇偶效应,即相同偏压下,奇数碳原子长度碳链器件的电流大于偶数碳原子长度碳链器件;单根碳原子链连接的石墨炔基分子器件呈现出良好的欧姆接触特性、负微分电阻现象和双向隧道二极管效应;双根碳原子链连接的石墨炔基分子器件具有显著的稳流特性。此外,通过模拟计算器件的总态密度、局域态密度、分子轨道的投影自洽哈密顿量、静电势分布,从电子结构角度给出了器件具有上述丰富... 

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 石墨炔纳米带
    1.3 分子器件的材料
        1.3.1 碳链
        1.3.2 炔链
    1.4 分子器件的传输效应
        1.4.1 负微分电阻效应
        1.4.2 分子开关效应
    1.5 本文研究内容
第二章 基础理论与计算软件简介
    2.1 密度泛函理论
        2.1.1 Hobenbrg-Kohn定理
        2.1.2 Kohn-Sham方程
    2.2 紧束缚方法(Tight Binding,TB)
        2.2.1 紧束缚方法介绍
        2.2.2 紧束缚方法发展
    2.3 DFTB方法
    2.4 非平衡格林函数方法
    2.5 使用的软件包介绍
第三章 碳链连接石墨炔纳米带的电输运特性
    3.1 计算模型和方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 单原子碳链
        3.2.2 倾斜碳原子链
        3.2.3 双碳原子链
    3.3 本章小结
第四章 炔链连接石墨炔纳米带的电输运特性
    4.1 计算方法
    4.2 不同构型炔链分子器件的电输运性质
        4.2.1 对称性与非对称性炔链器件
        4.2.2 其他种类炔链器件电输运特性
        4.2.3 旋转对炔链器件电子输运性质的影响
    4.3 氮元素取代的炔链器件电输运特性
        4.3.1 氮原子取代非对称炔链器件
        4.3.2 氮原子取代对称炔链器件
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
博士论文
[1]类石墨烯二维异质结构和单原子纳米链的电子输运性质[D]. 周毅.山东大学 2017
[2]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
[3]类石墨烯材料新型器件的模拟和物理特性[D]. 董尧君.苏州大学 2015



本文编号：3683731