隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,微觀組裝技術(shù)與操控技術(shù)的出現(xiàn)讓人們有在納米尺度上操控單個分子的能力。所以,構(gòu)建制造具有特定功能的分子電子器件成為現(xiàn)實。由于量子效應(yīng)、熱效應(yīng)及尺寸的限制,傳統(tǒng)制作工藝的硅基電子器件無法繼續(xù)小型化,所以分子電子器件有可能取代傳統(tǒng)器件。另一方面,石墨烯、石墨炔等二維材料的成功制備,吸引了越來越多的人關(guān)注。石墨烯/炔的Dirac電子遷移率高、電子結(jié)構(gòu)容易調(diào)控、平面結(jié)構(gòu)與有機分子界面構(gòu)型穩(wěn)定,最有可能取代傳統(tǒng)普通金屬電極,克服其與分子耦合不確定而使實驗結(jié)果難重復(fù)的因難,而成為為理想的分子電子器件電極材料。本學(xué)位論文工作中,我們構(gòu)建了幾種典型的石墨烯納米電極有機分子結(jié)體系,采用基于密度泛函理論結(jié)合非平衡格林函數(shù)的第一性原理計算方法,較系統(tǒng)地研究了體系的自旋相關(guān)電子輸運性質(zhì)及其帶來的開關(guān)與整流、負微分電阻、自旋過濾與磁阻等諸多效應(yīng)與調(diào)控問題。分別考慮了分子側(cè)基團吸附、分子吸附氧原子以及改變連接方式,對分子結(jié)體系輸運性質(zhì)的影響,得到了一些有趣的、與目前少量存在的實驗相符合的結(jié)果。同時,通過對體系的透射譜,局域態(tài)密度,電子傳輸路徑,分子投影自洽哈密頓本征態(tài)以及前沿軌道分布的計算與... 

【文章來源】：湖南師范大學(xué)湖南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
中文摘要
英文摘要
第一章 緒論
    1.1 分子電子學(xué)及分子器件
        1.1.1 分子電子學(xué)簡介
        1.1.2 分子電子器件及研究進展
        1.1.3 分子電子器件的特性
    1.2 層狀碳二維材料
        1.2.1 石墨烯及其納米結(jié)構(gòu)
        1.2.2 石墨炔及其納米結(jié)構(gòu)
    1.3 本文的研究內(nèi)容與科學(xué)意義
        1.3.1 研究的主要內(nèi)容
        1.3.2 研究目的與意義
第二章 理論與計算方法
    2.1 密度泛函理論
        2.1.1 Thomas-Fermi模型
        2.1.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.1.3 Kohn-Sham方程
        2.1.4 幾種交換關(guān)聯(lián)泛函
        2.1.5 電子結(jié)構(gòu)自洽計算過程
    2.2 非平衡格林函數(shù)
    2.3 兩端體系輸運性質(zhì)的計算方法
        2.3.1 Landauer-Buttiker公式
        2.3.2 電流表達式
        2.3.3 分子器件電流計算
    2.4 計算軟件包簡介
第三章 石墨烯納米電極分子器件輸運性質(zhì)及調(diào)控
    3.1 引言
    3.2 低聚噻吩分子吸附氨基
        3.2.1 模型與參數(shù)選取
        3.2.2 結(jié)果與討論
    3.3 多環(huán)芳香烴分子吸附氧原子
        3.3.1 模型與參數(shù)選取
        3.3.2 結(jié)果與討論
    3.4 多環(huán)芳香烴分子連接方式
        3.4.1 模型與參數(shù)選取
        3.4.2 結(jié)果與討論
    3.5 本章小結(jié)
第四章 邊緣異構(gòu)δ-石墨炔條帶的輸運性質(zhì)
    4.1 引言
    4.2 模型與計算細節(jié)
    4.3 結(jié)果與分析討論
        4.3.1 鋸齒型δ石墨炔納米帶的電子結(jié)構(gòu)
        4.3.2 基于邊緣異構(gòu)δ-石墨炔條帶器件的輸運性質(zhì)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 石墨烯/石墨炔異質(zhì)結(jié)的輸運性質(zhì)
    5.1 引言
    5.2 模型與計算細節(jié)
    5.3 結(jié)果與分析討論
        5.3.1 石墨炔納米帶的能帶與磁結(jié)構(gòu)
        5.3.2 不同石墨炔與石墨烯異質(zhì)結(jié)輸運性質(zhì)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 本論文的主要創(chuàng)新點
    6.3 后續(xù)工作展望
參考文獻
致謝
攻讀博士期間發(fā)表的論文目錄



本文編號：2997444