本文關(guān)鍵詞：三角形石墨烯和芳香性分子的電導(dǎo)與整流性能研究

  更多相關(guān)文章： 非平衡格林函數(shù)方法 密度泛函理論 分子整流器件 石墨烯納米帶

【摘要】：伴隨分子電子學(xué)的迅猛發(fā)展和電子器件的小型化趨勢(shì),用單分子或分子團(tuán)簇取代硅基半導(dǎo)體材料構(gòu)建邏輯電路成為前沿研究領(lǐng)域。其中,分子整流器作為邏輯電路中最重要的元器件之一,受到科研工作者的廣泛關(guān)注,且近年來(lái)在理論和實(shí)驗(yàn)方面均取得了較大的進(jìn)展。本文基于密度泛函理論與非平衡格林函數(shù)相結(jié)合的方法,設(shè)計(jì)了一系列高性能的分子器件,并研究了非對(duì)稱電極、非對(duì)稱耦合基團(tuán)、非對(duì)稱分子-電極接觸構(gòu)型等對(duì)分子器件電導(dǎo)及整流性質(zhì)的調(diào)控作用。1.三角形石墨烯納米片段電導(dǎo)及整流性能的研究經(jīng)碳原子鏈將剪裁的三角形鋸齒型石墨烯納米片段(邊緣懸空鍵由氫原子飽和,簡(jiǎn)稱ZTGNF)連接到左右無(wú)限大非對(duì)稱的鋸齒形石墨烯納米帶(zGNR)和扶手椅型石墨烯納米帶(aGNR)電極上,構(gòu)建了純碳基材料的分子二極管,探究了aGNR電極的帶寬以及分子與電極間耦合碳鏈的條數(shù)對(duì)分子結(jié)電導(dǎo)及整流性能的影響。研究結(jié)果表明,帶寬和碳鏈條數(shù)對(duì)分子器件整流性能有不同程度的影響。特別是,當(dāng)將ZTGNF用兩條碳原子鏈耦合到右側(cè)aGNR電極上時(shí),獲得了104數(shù)量級(jí)的整流比。這與采用具有塊體結(jié)構(gòu)的金屬電極比較,該分子器件的整流性能有了很大地改善。2.單分子芳香性對(duì)其分子結(jié)導(dǎo)電性能的影響通過(guò)調(diào)控分子-電極接觸構(gòu)型的方式構(gòu)建了金電極上的關(guān)于環(huán)戊二烯衍生物、呋喃、噻吩三個(gè)分子的分子結(jié),并利用密度泛函理論與非平衡格林函數(shù)相結(jié)合的方法計(jì)算了不同分子結(jié)的電導(dǎo)。在這里著重研究了不同分子-電極接觸構(gòu)型下分子結(jié)電導(dǎo)與分子芳香性間的關(guān)系。研究表明,在考慮到的兩種接觸構(gòu)型下,三種分子結(jié)的電導(dǎo)與其芳香性均呈反比例關(guān)系,這與Chen等人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符合,并給出了產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因,即分子芳香性的不同導(dǎo)致擴(kuò)展分子前線軌道和電極的費(fèi)米能級(jí)隨偏壓的非對(duì)稱演化。本論文共分為以下五章內(nèi)容：第一章為前言,簡(jiǎn)要介紹了分子電子學(xué)的發(fā)展、分子整流器類型及基于石墨烯的碳基分子二極管的研究進(jìn)展。第二章為理論計(jì)算方法,介紹了第一性原理計(jì)算方法、多體系統(tǒng)電子結(jié)構(gòu)計(jì)算的密度泛函理論方法及用于計(jì)算分子器件電輸運(yùn)性質(zhì)的非平衡格林函數(shù)方法。同時(shí)介紹了結(jié)合后面兩種理論求解分子器件電輸運(yùn)性質(zhì)的自洽迭代過(guò)程。第三章及第四章著重介紹了基于上述理論方法所做的工作：第三章中探究了三角形石墨烯納米片段電導(dǎo)及整流性能,著重研究了電極帶寬及耦合基團(tuán)數(shù)目的影響。第四章探究了不同分子-電極接觸構(gòu)型下分子結(jié)電導(dǎo)與分子芳香性間的關(guān)系。第五章是對(duì)本論文工作的簡(jiǎn)單總結(jié)與展望。
【關(guān)鍵詞】：非平衡格林函數(shù)方法 密度泛函理論 分子整流器件 石墨烯納米帶
【學(xué)位授予單位】：山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;O561
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• ABSTRACT8-10
• 第一章 前言10-18
• 1.1 分子電子學(xué)簡(jiǎn)介10-11
• 1.2 分子整流器件的研究進(jìn)展11-16
• 1.2.1 分子整流器件的類型11-14
• 1.2.2 基于石墨烯的分子整流器的研究進(jìn)展14-16
• 1.3 本文擬研究的理論模型16-18
• 第二章 單分子器件電輸運(yùn)的理論計(jì)算方法18-30
• 2.1 第一性原理計(jì)算18-19
• 2.2 密度泛函理論19-23
• 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理20-21
• 2.2.2 Kohn-Sham方程21-23
• 2.3 量子輸運(yùn)計(jì)算中的非平衡格林函數(shù)方法23-27
• 2.3.1 量子輸運(yùn)23-24
• 2.3.2 基于密度泛函理論的非平衡格林函數(shù)方法24-27
• 2.4 基于密度泛函理論的非平衡格林函數(shù)方法的自洽迭代過(guò)程27-30
• 第三章 三角形石墨烯納米片段電導(dǎo)及整流性能的研究30-42
• 3.1 引言30-31
• 3.2 論模型與計(jì)算方法31-33
• 3.3 計(jì)算結(jié)果與討論33-40
• 3.3.1 右側(cè)aGNR電極帶寬對(duì)器件整流性能的調(diào)控及影響33-37
• 3.3.2 末端耦合碳鏈條數(shù)對(duì)分子器件整流性能的影響37-40
• 3.4 小結(jié)40-42
• 第四章 單分子芳香性對(duì)其分子結(jié)導(dǎo)電性能的影響42-50
• 4.1 引言42-43
• 4.2 理論模型與計(jì)算方法43-44
• 4.3 計(jì)算結(jié)果與討論44-49
• 4.3.1 金字塔接觸構(gòu)型下分子結(jié)電導(dǎo)與芳香性間的關(guān)系44-47
• 4.3.2 單金原子接觸構(gòu)型下分子結(jié)電導(dǎo)與芳香性間的關(guān)系47-49
• 4.4 小結(jié)49-50
• 第五章 總結(jié)與展望50-52
• 5.1 本文工作的主要內(nèi)容50
• 5.2 本文工作的主要結(jié)論50-51
• 5.3 本文工作的創(chuàng)新之處51
• 5.4 工作展望51-52
• 參考文獻(xiàn)52-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文58-60
• 致謝60-61

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 陳海峰;大型整流設(shè)備過(guò)負(fù)荷跳閘原因及防范措施[J];青�？萍�;2004年02期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 許敬濤;梁永萬(wàn);陳紅波;蔡曉燕;;電化學(xué)整流設(shè)備數(shù)學(xué)模型及控制分析[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)中南六省（區(qū)）2010年第28屆年會(huì)·論文集[C];2010年

2 趙炳文;尚現(xiàn)亮;;煤礦井下變流室整流設(shè)備優(yōu)化選型設(shè)計(jì)[A];安全高效礦井機(jī)電裝備及信息化技術(shù)——陜西省煤炭學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2011）[C];2011年

3 游丙軍;李濤;杜鐵凝;;高壓靜電除塵用整流設(shè)備的偏勵(lì)磁故障檢測(cè)[A];第十一屆全國(guó)電除塵學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2005年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 記者 陳云芬;云鋁成功研發(fā)國(guó)產(chǎn)高效特大型供電整流設(shè)備[N];云南日?qǐng)?bào);2007年

2 卿紅軍;鋁電解供電監(jiān)測(cè)技術(shù)在青海分公司研發(fā)實(shí)施[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2006年

3 記者 劉燕文;湖北迅迪兩項(xiàng)節(jié)能技術(shù)通過(guò)鑒定[N];中國(guó)有色金屬報(bào);2007年

4 本報(bào)記者 龍群;科技創(chuàng)新 經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的強(qiáng)力支撐[N];九江日?qǐng)?bào);2006年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 紀(jì)曉麗;三角形石墨烯和芳香性分子的電導(dǎo)與整流性能研究[D];山東師范大學(xué);2016年

2 秦攀;整流設(shè)備及其通用數(shù)字控制裝置的研究開(kāi)發(fā)[D];湖南大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：666670