几种3-甲基噻吩衍生物分子器件电学特性研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文几种3一甲基噻吩衍生物分子器件电学特性研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：周成李建昌教授东北大学机械工程与自动化学院硕士学科类别：工科流体机械及工程论文提交日期：2014年6月学位授予日期：2014年7月评阅人：舶舡论文答辩日期：2014年6月答辩委员会主席：Z乡删／东北大学2014年6月万方数据AThesisinVacuumandFluidEngineeringImHJIIIIPIIIIIIIIJJIIIrIIIlJlfllfY2995880Electrica

2、lCharacteristicsofSeveral3-MethylthiopheneDerivativesDevicesByZhouChengSupervisor：Prof．LiJianchangNortheasternUniversityJune2014万方数据论文资助说明本文获得中央高校基本科研业务费专项资金项目(N110403001)资特此致谢。万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下本人独立完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果

3、，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：洲竹．多，p莎学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年√学位论文作者签名：眨掖导师签名：

4、，彳爹鸽、签字日期：弘降6．％签字日期：20lUt．，．砀万方数据东北大学硕士学位论文摘要几种3一甲基噻吩衍生物分子器件电学特性研究摘要以硅为基础的无机半导体电子器件在最近二十几年内迅速朝着微型化的方向发展，并越来越接近其尺寸极限。而随着人类社会的发展，人们对电子产品的尺寸性能等要求越来越高，因此以分子电子器件和分子计算机为目标的分子电子学得到迅猛发展，利用单分子来构建具有特殊功能的电子器件己经成为当今微电子学领域的前沿课题之一。本文以此为基础，综述了分子电子学在新型分子器件方面的发现，如分子导线、分子开关、

5、分子整流以及负微分电阻(NegativeDifferentialResistance，NDR)等；在实验和制备技术方面的突破，如金属有机化学气相沉积、扫描微探针(SPM)、分子自组装合成及纳米压印刻蚀等技术；在理论等方面的研究进展，如半经验法和第一性原理法，后者常采用密度泛函理论(Densityfunctiontheory,DFT)与非平衡格林函数(Non．equilibriumGreen’Sfunction，NEGF)相结合的方法。通过研究者在实验和理论两方面的研究进展，了解到实验与理论研究各自的优缺点，认

6、识到实验研究与理论计算相辅相成的重要性。本文以3．甲基噻吩衍生物为研究对象，分别从实验和理论计算两方面进行了研究对比。采用模板印刷法制备了可寻址的十字交叉分子结，进而对比研究了两种长链3．甲基噻吩衍生物(TMTP和THPT)有机分子结的荷电输运特性。实验研究发现，二者都有电流曲线的非对称性、微分电导谱在黑暗条件下的温度分区、电流比值随着温度的增加而减小等电学特性，但T唧T分子结还具有明显的可逆光开关现象以及低温下的NDR效应。荷电输运机理分析表明，THPT分子结的输运机制由无温度依赖特性的直接隧穿和Fowle

7、r-Nordheim隧穿主导，而TMTP除此之外还与有温度依赖特性的Schottky和Poole．Frankel发射效应有关。这些差异的产生，一方面是两分子在结构上差异的必然结果，另一方面与温度和光照对两种分子结影响程度的不同有关。第一性原理辅助计算发现，理想的TMTP和THPT单分子结都有NDR效应，说明实验中THPT观察到的NDR效应不是由分子多出的一个侧枝产生的。经分析认为NDR效应的产生归因于分子与电极在不同偏压下耦合程度的改变导致的共振隧穿。为进一步从侧面研究实验中的长链TMTP分子，截取了分子的一

8、侧，构建了四种Au／有机分子／Au单分子结，采用基于DFT+NEGF法的第一性原理计算研究了不同3．甲基噻吩环数分子器件的电荷输运性质。四种不同3．甲基噻吩环数单分子结(TMTP．1～TMTP一4)计算结果表明，随3．甲基噻吩环数增加，体系的I．V曲线非对称性增强，即整II万方数据东北大学硕士学位论文摘要流效应加强，同时体系的NDR效应也越来越显著。分析发现，体系整流比的出现及极性的翻转，主要取决于