本文關(guān)鍵詞：鐵基單分子磁體輸運性質(zhì)的理論研究　出處：《中國科學技術(shù)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：分子電子學作為納米科學和納米技術(shù)的一個子學科,這門前沿交叉性學科正引起人們極大的關(guān)注和廣泛的研究興趣,如何基于分子自身性質(zhì)設(shè)計出具有特定功能的分子電子學器件是該領(lǐng)域的核心研究課題之一。本碩士學位論文中,我們采用第一性原理計算并結(jié)合非平衡態(tài)格林函數(shù)的方法側(cè)重研究了鐵基單分子磁體的電子結(jié)構(gòu)、自旋翻轉(zhuǎn)及輸運特性。論文由以下四章構(gòu)成。第一章,簡要回顧分子電子學的發(fā)展概況之后,對分子電子學領(lǐng)域中常采用的實驗技術(shù),如掃描隧道顯微鏡技術(shù),導電針尖原子力顯微鏡技術(shù)和力學可控劈裂結(jié)等,以及幾類典型功能的分子器件等進行了簡要介紹。第二章,首先介紹電子密度泛函理論的基本框架和概念,并在第二部分介紹了非平衡態(tài)格林函數(shù)方法,之后對本學位論文中用來計算體系電子結(jié)構(gòu)和輸運性質(zhì)的幾個計算軟件進行了簡介。第三章,我們側(cè)重研究了鐵基單分子磁體的電子結(jié)構(gòu)和輸運特性。作為最有潛力的構(gòu)建單元,由于其高自旋和低自旋雙穩(wěn)態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換的特性,近年來,鐵基單分子磁體(尤其是6N配位化合物)的合成、表征和應用引起了人們廣泛的研究興趣。基于第一性原理計算和非平衡態(tài)格林函數(shù)方法,我們重點研究了 一種少見的鐵基單分子磁體(即Fe-N4S2)夾在Au(111)電極之間的輸運特性。理論計算結(jié)果表明,此類磁體分子結(jié)處于低自旋態(tài)時,其輸運能力不及高自旋態(tài)的分子結(jié)。對高自旋態(tài)分子結(jié)而言,根據(jù)自旋極化計算出來的隧穿譜和伏安曲線,我們觀測到顯著的自旋過濾效應,小偏壓條件下,通過體系的電流主要由自旋向下的電子決定。此外,我們還計算了兩種自旋態(tài)之間的翻轉(zhuǎn)能壘:從低自旋態(tài)向高自旋態(tài)翻轉(zhuǎn)能壘為1.73 eV,而反向翻轉(zhuǎn)的能壘約為O.71 eV,理論預測結(jié)果與實驗吻合。這些理論結(jié)果表明此類鐵基單分子磁體有潛力用來構(gòu)建分子自旋電子學器件。第四章,我們嘗試揭示鐵基單分子磁體的場致開關(guān)機理。近期實驗研究發(fā)現(xiàn),在配體中成功引入電偶極矩功能團之后,外加電場能有效調(diào)控磁芯周圍的幾何構(gòu)型,即有效調(diào)控晶體場的強度,從而觀測到雙向自旋翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象。采用與上一章類似的理論研究方案,我們優(yōu)化出不同外電場下Fe-N6磁體的幾何構(gòu)型,搭建出多個界面構(gòu)型不同的分子結(jié)模型,并計算它們的隧穿譜和伏安曲線。遺憾的是,我們未能成功地解釋實驗觀測結(jié)果。
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O641.4

【參考文獻】

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本文編號：1329743