本文選題：密度泛函理論 + 分子器件�。� 參考：《安徽大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著傳統(tǒng)硅基半導體器件的發(fā)展,器件的尺寸越來越小。應用于宏觀尺度的電荷輸運規(guī)律將不再適用,取而代之的是基于量子力學的各種規(guī)律。受到各種工藝條件的限制,傳統(tǒng)的方法已不能滿足器件微型化發(fā)展的需求,因此必須尋求新的方法來滿足器件的發(fā)展需求。分子器件在電子器件微型化方面具有天然的優(yōu)勢,經過幾十年不停的研究,無論是在實驗上還是在理論上,都取得了巨大的成就。實驗方面,分子自組裝方法、機械可控劈裂結方法、掃描隧道顯微鏡技術、光鑷技術等等實驗方法已經得到了廣泛的發(fā)展和使用,這為分子器件的發(fā)展提供了技術支持；理論上,在分子器件的輸運性質研究過程中,人們發(fā)展了凝膠模型散射矩陣方法、第一性原理非平衡態(tài)格林函數等多種計算方法。本文主要運用密度泛函與非平衡格林函數相結合的第一原理方法從理論上模擬設計了具有特定功能的器件。本論文的第一章為緒論部分,主要介紹了分子器件的發(fā)展過程、器件中出現的量子效應、常用的實驗方法以及影響分子器件的因素；第二章為基礎理論部分,主要介紹了密度泛函、 (非)平衡格林函數以及Landauer-Buttiker理論等內容,最后介紹了論文完成過程中所使用的軟件包。通過前兩章的內容介紹,可以對分子器件的發(fā)展歷史、理論研究基礎有一定的了解。在第三章中,我們主要研究了光致變色分子的輸運性質。在不同的溫度下,分子會在不同的構型之間相互轉化,這樣就會引起分子中電荷分布的變化,當加上一定的電壓時,對于不同的構型,會得到不同的電流值。如果將電流大的狀態(tài)作為“開”狀態(tài),電流小的狀態(tài)作為“關”狀態(tài),就可以將該分子做成分子開關。利用該分子我們設計了兩種模型,—種是使分子連接在兩個共線的電極上,還用一種是將分子連接在具有落差的電極之間,另外,在兩種模型中所使用的電極也有所變化。在第四章中,主要研究了兩個對硫苯分子用導線連接起來在不同二面角時的輸運性質。由于對硫苯為平面型分子,具有很好的對稱性,所以我們只研究了兩個分子所在平面形成的二面角為0,15,30,45,60,75,90度時的輸運性質。在計算的過程中,將左邊的一個分子固定,讓右邊的分子沿著兩個硫原子形成的軸線方向旋轉到特定的角度。我們的計算結果表明,通過該器件的電流會隨著二面角的增加而減小,當二面角的角度增加到90度時電流幾乎減小到0。作為掃描隧道顯微鏡最為重要的部件之一,探針決定了掃描圖像的質量。在第五章中我們從理論上模擬了單壁碳納米錐與金屬針組合所形成的新型組合探針的掃描性質。在模擬中我們將單壁碳納米錐安裝到金屬針頂端,對Au(100)面沿著兩個互相垂直的方向進行了掃描,并且對吸附在金表面的乙烯分子沿著兩個碳原子的方向進行掃描。從計算結果可以看出這種組合探針對于晶體與無機材料都具有很好的分辨能力,從而證明了這種組合探針具有很高的應用價值。
[Abstract]:With the development of the traditional silicon - based semiconductor device , the size of the device is smaller and smaller . The charge transport law applied to the macro - scale is no longer applicable . Instead , it is based on the various laws of quantum mechanics . The traditional method has not met the development requirement of the device . The molecular self - assembly method , the mechanical controllable splitting knot method , the scanning tunneling microscope technology , the optical tweezers technology and the like have been widely developed and used , which provides technical support for the development of molecular devices ;
In the study of the transport properties of molecular devices , the method of scattering matrix of gel model , the first principle , the non - equilibrium Green function and so on are developed . The first principle method combining the density functional function and the non - equilibrium Green function is used to simulate the device with specific function . The first chapter of this paper is the introduction part , mainly introduces the development process of molecular device , the quantum effect in the device , the commonly used experimental method and the factors that influence molecular device .
In chapter 3 , we have studied the transport properties of the novel composite probes formed by the combination of two sulfur atoms .
【學位授予單位】：安徽大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN303

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 楊立英;;分子器件 數據聚焦分析[J];科學觀察;2006年06期

2 王利光;陳蕾;李勇;郭良;田上勝規(guī);XZ田捷;;電極耦接變化對分子器件電子輸運特性影響的研究[J];人工晶體學報;2008年01期

3 李懷志;藺麗麗;王傳奎;;溶劑環(huán)境對分子器件電學性質的影響[J];山東師范大學學報(自然科學版);2008年03期

4 金志平,彭孝軍,孫立成;卟啉超分子化合物在分子器件中的應用[J];化學通報;2003年07期

5 侯長軍;張紅英;霍丹群;羅小剛;法煥寶;張國平;;卟啉分子器件研究進展[J];傳感器與微系統(tǒng);2010年05期

6 劉瑞金;關于分子器件的研究[J];科學中國人;2005年09期

7 曹陽;郭雪峰;;碳基納米電極在分子器件中的應用[J];化學教育;2012年09期

8 張振華;楊中芹;袁劍輝;邱明;;有機分子器件輸運性質的接觸距離效應[J];科學通報;2007年10期

9 劉志斌;超分子光化學分子器件的進展[J];液晶與顯示;1997年02期

10 郎遠濤,黃宗浩;分子整流器件整流原理分析[J];吉林工學院學報;1993年02期

相關會議論文 前7條

1 侯士敏;錢則侃;;分子器件電路的第一性原理理論研究[A];中國真空學會2008年學術年會論文摘要集[C];2008年

2 方應翠;趙建華;高洪營;;硅表面氫原子層脫耦合研究[A];TFC’09全國薄膜技術學術研討會論文摘要集[C];2009年

3 寧靜;侯士敏;;共軛π鍵連續(xù)性對分子器件電學特性的影響[A];中國真空學會2006年學術會議論文摘要集[C];2006年

4 鄒斌;李宗良;馬勇;閆循旺;王傳奎;;分子構型對分子器件伏-安特性的影響[A];第十三屆全國原子與分子物理學術會議論文集[C];2006年

5 沈興海;;環(huán)糊精納米管和超分子器件的構筑及物化性質研究[A];中國化學會第二十五屆學術年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

6 王樂勇;John A．Gladysz;;具有偶極距的銠分子陀螺儀的合成[A];中國化學會全國第十三屆大環(huán)化學暨第五屆超分子化學學術討論會論文選集[C];2006年

7 唐瑜;柳亮亮;于明匯;劉偉生;;層狀稀土氫氧化物插層組裝及白光薄膜分子器件研究[A];中國化學會第29屆學術年會摘要集——第05分會：無機化學[C];2014年

相關重要報紙文章 前2條

1 ;美國發(fā)力分子器件[N];中國高新技術產業(yè)導報;2004年

2 中國科學院院士 徐光憲;我有點搞不清化學了[N];光明日報;2001年

相關博士學位論文 前10條

1 范志強;分子器件負微分電阻效應和整流效應的理論研究[D];湖南大學;2010年

2 藺麗麗;分子器件彈性和非彈性電子輸運性質的理論研究[D];山東師范大學;2011年

3 周永西;分子器件中量子輸運特性的第一性原理研究[D];復旦大學;2007年

4 蔣鋒;有機高分子摻雜及有機分子器件輸運問題的理論研究[D];復旦大學;2006年

5 李明君;苯基D/A分子器件電子輸運性質的理論研究[D];中南大學;2013年

6 鄒斌;分子器件非彈性電子隧穿譜的理論研究[D];山東師范大學;2008年

7 張小姣;低維碳基分子器件的電荷輸運機理研究及計算設計[D];湖南大學;2012年

8 孫玉希;安替比林類有機光電轉換分子器件的結構設計與驗證[D];南京理工大學;2009年

9 李英德;單分子電子器件的理論研究[D];山東師范大學;2011年

10 鄧小清;功能分子器件整流性能的第一原理研究[D];中南大學;2011年

相關碩士學位論文 前10條

1 李懷志;溶劑環(huán)境對分子器件電學性質的影響[D];山東師范大學;2009年

2 李紅海;分子器件的電子結構和輸運性質[D];山東師范大學;2002年

3 宋秀能;苯胺類分子器件電學特性的理論研究[D];山東師范大學;2008年

4 鄒斌;分子器件電子輸運性質理論研究[D];山東師范大學;2005年

5 李彩霞;基于卟啉光敏劑的光致產氫分子器件的研究[D];大連理工大學;2010年

6 趙寶義;有機分子器件I-V特性的研究[D];河北師范大學;2009年

7 何軍;C_（60）分子器件電子輸運性質的第一性原理研究[D];湖南大學;2009年

8 秦伊南;分子器件的構筑及其基礎應用與研究[D];長春理工大學;2012年

9 杜威;聯(lián)苯二硫酚分子器件電輸運性質的第一性原理研究[D];山東大學;2013年

10 王兵;新型分子器件的模擬設計與計算[D];安徽大學;2015年

，

本文編號：2076368