收藏本站
《江南大学》 2017年
加入收藏

光控分子开关的电子输运性质研究

郑亚鹏  
【摘要】:随着计算机的蓬勃发展,以传统硅半导体材料为基础的微电子器件由于受原理性的物理限制和生产工艺的限制,如今已经达到其发展的极限。广大科研工作者想到利用纳米尺度的分子来构造具有不同功能的分子器件来解决这种困境。随着越来越多的先进实验技术的发展,如扫描隧道显微镜(STM)、力学可控劈裂结、自组装单层膜和电迁移等,使得人们能够设计和测量不同功能的分子器件。通过对分子器件的大量研究,人们发现了很多与传统硅基半导体所构成的微电子器件类似的功能,例如分子整流、负微分电阻、存储功能和分子开关等。由于分子开关是未来分子电路和信息存储的基础,它的研究显得十分重要。分子开关是一种在不同触发条件下形成两种不同电导特性的双稳态的量子系统。常见的触发条件有STM、氧化还原反应、电场调控以及光等。在这所有的触发条件中,光刺激法是最容易被应用于未来,因为它容易集成,易于寻址开光响应速率快,且触发条件简单方便。在本文的工作中,我们通过基于密度泛函理论(DFT)和非平衡态格林函数理论(NEGF)相结合的第一性原理计算,研究了以金为电极,二噻吩乙烯、海因基衍生物和二氰基乙烯衍生物分别为中间散射区分子所构成的双电极系统的电子输运性质。其内容和结论有:(1)通过分析二噻吩乙烯两种不同结构的I-V曲线发现,通过闭合形式的电流远远大于其开放形式的电流,我们利用器件的投影自洽哈密顿分布以及不同偏压下的总透射情况阐述了开关行为的起源;(2)在讨论海因基衍生物的I-V曲线时,我们发现通过反式结构分子器件的电流要显著的高于顺式结构下的电流,呈现出明显的开关特性,此外,我们发现通过添加氟原子后,显著改善了这种开关的性能;(3)二氰基乙烯衍生物的I-V曲线显示了通过顺式结构的电流较高,该分子器件的顺反两种不同结构的电子输运性质的详细讨论是通过他们的透射谱以及投影自洽哈密顿量本征态。此外,顺式结构的分子器件在高偏压下出现了负微分电阻现象,我们通过其HOMO能级处的透射本征态解释了该现象。
【关键词】:分子开关 密度泛函 非平衡态格林函数 电子输运
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O561
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-7
  • 第一章 绪论7-11
  • 1.1 分子电子学7-10
  • 1.1.1 分子电子学的产生与发展7
  • 1.1.2 分子开关7-10
  • 1.2 研究对象10-11
  • 第二章 电输运理论在分子结中的应用11-16
  • 2.1 引言11
  • 2.2 LANDAUER图像11
  • 2.3 密度泛函理论11-13
  • 2.3.1 Hohenberg-Kohn定理12
  • 2.3.2 Kohn-Sham方法12-13
  • 2.4 非平衡格林函数方法13-15
  • 2.5 开放体系的自洽计算15-16
  • 第三章 二噻吩乙烯分子开关的电子输运性质研究16-21
  • 3.1 引言16
  • 3.2 二噻吩乙烯分子开关的电子输运性质研究16-20
  • 3.2.1 模型的构建与计算16-17
  • 3.2.2 结果与分析17-20
  • 3.3 小结20-21
  • 第四章 氟原子替换对海因基衍生物分子开关电子输运的影响21-28
  • 4.1 引言21
  • 4.2 5-芳亚甲基海因分子开关的电子输运性质21-27
  • 4.2.1 模型的构建与计算21-22
  • 4.2.2 结果与分析22-27
  • 4.3 小结27-28
  • 第五章 单分子开关器的开关行为和负微分电阻效应28-34
  • 5.1 引言28
  • 5.2 二氰基乙烯衍生物分子开关的性能研究28-33
  • 5.2.1 模型的构建与计算28-29
  • 5.2.2 结果与分析29-33
  • 5.3 小结33-34
  • 主要结论与展望34-35
  • 主要结论34
  • 展望34-35
  • 致谢35-36
  • 参考文献36-39
  • 附录: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文39

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 袁顺东;梅群波;凌启淡;汪联辉;黄维;;单端吸附碳链双分子结电子输运性质的理论研究[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2013年05期
2 柳福提;程艳;羊富彬;程晓洪;陈向荣;;硅纳米结点电子输运性质的计算[J];计算物理;2013年06期
3 邵建立,段素青,赵宪庚;双带紧束缚模型中噪声对超晶格中电子输运性质的影响(英文)[J];计算物理;2005年05期
4 刘瑞金;;有机分子电子输运性质的研究[J];山东理工大学学报(自然科学版);2008年04期
5 牛秀明;齐元华;;分子结点电子输运性质的理论研究[J];物理学报;2008年11期
6 赵佩;郑继明;陈有为;郭平;任兆玉;;单壁碳纳米管吸附氧分子的电子输运性质理论研究[J];物理学报;2011年06期
7 赵朋;刘德胜;;多氮/硼掺杂带帽碳纳米管分子结电子输运性质[J];科学通报;2012年12期
8 高峰;王艳;游开明;姚凌江;;磁场对四端量子波导中电子输运性质的影响[J];物理学报;2006年06期
9 黄埔;童国平;;含苯巯基分子电子输运性质的研究[J];浙江师范大学学报(自然科学版);2011年03期
10 赵佩;陈有为;郑继明;郭平;;水分子吸附对(4,4)单壁碳纳米管电子输运性质的影响[J];西北大学学报(自然科学版);2011年03期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 李群祥;武晓君;李斌;杨金龙;侯建国;朱清时;;钴酞菁分子结中电子输运性质的理论研究[A];全国第七届扫描隧道显微学学术会议(STM'7)论文集(二)[C];2002年
2 尹星;李延伟;赵健伟;;几何驰豫对Tour分子线的电子输运性质的影响[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 梁秀艳;CNT与BNNT掺杂材料电子输运性质理论研究[D];哈尔滨理工大学;2016年
2 温静;In_2O_3(ZnO)_m电子结构及其纳米材料电子输运性质研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
3 赵朋;光分子开关电子输运性质第一性原理研究[D];山东大学;2010年
4 高文竹;几种典型量子波导的电子输运性质[D];吉林大学;2007年
5 郑继明;单分子电子输运性质的第一性原理研究[D];西北大学;2008年
6 袁顺东;分子器件电子输运性质的第一性原理研究[D];南京邮电大学;2014年
7 龙孟秋;有机功能分子器件电子输运性质的第一性原理研究[D];湖南大学;2008年
8 安义鹏;低维纳米系统电子输运性质的理论研究[D];复旦大学;2012年
9 伍晓赞;新型碳基分子器件的电子输运性质的第一性原理研究[D];中南大学;2013年
10 王炜华;纳米结构电子输运性质的扫描隧道显微术研究[D];中国科学技术大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑亚鹏;光控分子开关的电子输运性质研究[D];江南大学;2017年
2 胡飞;石墨带叠层复合结的电子输运性质[D];湘潭大学;2011年
3 马洁;链型有机分子电子输运性质的研究[D];鲁东大学;2014年
4 黄埔;含苯巯基分子电子输运性质的研究[D];浙江师范大学;2011年
5 徐伟;二维系统电子输运性质研究[D];河北科技大学;2012年
6 张学鹤;替代原子对低维硅碳材料电子输运性质的影响[D];山东大学;2014年
7 安义鹏;C_(20)及其衍生物电子输运性质的第一性原理研究[D];鲁东大学;2010年
8 杨利华;茂络合物分子电子输运性质研究[D];鲁东大学;2015年
9 邱明;分子器件电子输运性质的研究[D];长沙理工大学;2010年
10 张航;功能化有机小分子器件中的电荷传输机理研究[D];湖南大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026