【摘要】：納米電子器件在近些年受到了廣泛關(guān)注。而作為最基本的功能型分子器件的分子整流器,在未來的電子邏輯電路中發(fā)揮著重要作用。關(guān)于如何提高整流器件的性能,科學(xué)家們在理論和實驗上給出了多種方法。隨著石墨烯更多優(yōu)良的電學(xué)性質(zhì)被發(fā)現(xiàn),石墨烯還被認(rèn)為是可取代硅基半導(dǎo)體材料的理想候選材料。本文采用非平衡態(tài)格林函數(shù)(NEGF)結(jié)合密度泛函理論(DFT)的第一性原理,研究了基于石墨烯納米帶的分子整流器件的電子傳輸特性。提出了摻雜,邊緣修飾和裁剪來改善器件的性能。我們這項工作的主要內(nèi)容和結(jié)論有:(1)通過研究硼、磷原子共摻雜的10-AGNR器件兩種結(jié)構(gòu)下的電流-電壓特性曲線,我們發(fā)現(xiàn)其呈現(xiàn)出明顯的不對稱性,出現(xiàn)了很強(qiáng)的整流行為。10-AGNR器件中間的碳原子被硼、磷原子替換摻雜,其整流比高達(dá)10~7。器件的不對稱摻雜可以產(chǎn)生明顯的反向整流,可用于設(shè)計性能優(yōu)良的分子整流器。當(dāng)摻雜原子從10-AGNR器件的中間轉(zhuǎn)移到邊緣,所觀察到的整流效果減小。雜質(zhì)原子摻雜在不同的地方會改變器件的電輸運(yùn)性質(zhì),這對未來基于石墨烯的整流器的設(shè)計起著重要作用。(2)通過研究OH/NH_2,OH/NO_2和OH/SO_2做邊緣修飾的12-ZGNRs器件的電子傳輸性質(zhì),我們發(fā)現(xiàn)對于具有OH/NH_2,OH/NO_2修飾邊緣的器件,電流顯示出明顯的對稱性,表現(xiàn)出較弱的整流效應(yīng)。對于OH/SO_2邊緣修飾的12-ZGNRs器件,最大整流比和最大反向整流比分別可以達(dá)到2076.33和1937.33。結(jié)果表明,OH/SO_2的邊緣修飾對器件的電子輸運(yùn)有積極的影響,可能成為未來石墨烯整流器設(shè)計的潛在應(yīng)用。(3)研究了將右半部分別裁剪掉1、3、5層碳原子的AGNRs器件的電子輸運(yùn)性質(zhì)。對于裁剪了1、3層碳原子的AGNRs器件,在整個偏壓范圍內(nèi),電流—電壓曲線顯示出較明顯的對稱性,表現(xiàn)出較弱的整流效應(yīng)。對于裁減了5層的AGNRs器件,其最大整流比和最大反向整流比分別可以達(dá)到259和218。結(jié)果表明,裁剪會給石墨烯納米帶器件的電子傳輸產(chǎn)生一定的影響,可以為未來高品質(zhì)的石墨烯基整流器的研發(fā)指導(dǎo)方向。
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM461
【圖文】：

學(xué)門類本質(zhì)上研究的就是分子這個層面上的子簇構(gòu)建具有場效應(yīng)、開關(guān)和整流等[8,9]基礎(chǔ)性硅基器件，用以組成邏輯電路，最終可以構(gòu)建主要有以下幾種：如整流效應(yīng)[5,11]，負(fù)微分電磁電阻效應(yīng)[14]等。盡管納米級的分子器件離實不過隨著時間的推移和在科學(xué)家們持續(xù)深入研要角色，發(fā)揮重要作用。是電路的一個重要組成部分，由于其在理論和一。分子整流的想法是來自 A.Aviram 和 M.給體 鍵橋 受體型的有機(jī)分子可以制備整的分子結(jié)構(gòu)不完全對稱會引起整流效應(yīng)。以下型的整流器。分子導(dǎo)線、分子開關(guān)、分子整流器和分子場邏輯功能。

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文tner 兩位科學(xué)家構(gòu)建的整流模型的非對稱分子結(jié)acceptor）分別表示電子給體和受體，兩者之間采電子表現(xiàn)為陽性,而受主A恰恰相反，所以這種模零偏壓狀態(tài)，在費(fèi)米能級下面的價帶處于近乎被帶則處于電子未占據(jù)的狀態(tài)，此時沒有電流通過壓，模型器件 D 的費(fèi)米能級會升高，A 的則降低大。因為如果器件中 D 和 A 的不同電子軌道有共很多電子從一端遷移至另一端。經(jīng)常是模型處于很大電流，這才可能會有整流效應(yīng)。流

這才可能會有整流效應(yīng)。流 1-1-2 Ashwell 等提出的 C16H33Q-3CNQ 分子結(jié)構(gòu)示D-σ-A 型整流電子器件的設(shè)想后，研究人員提16]提出以兩性離子 C16H33Q-3CNQ 分子作為整流體、中間的π橋和 3CNQ 受體部分三個部分構(gòu)π橋 (不飽和)來代替 Aviram 等提出的σ橋 (飽成了 D-π-A 型整流器的制作。其中，整流效應(yīng)了不對稱的電子輸運(yùn)而導(dǎo)致的。流

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 張宏川,崔學(xué)桂,姜建壯;分子電子學(xué)與分子電子器件[J];山東大學(xué)學(xué)報(理學(xué)版);2002年04期

本文編號：2788935