硕士论文-含苯巯基分子电子输运性质的研究

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1、学校代码10345研究类型硕士学位论文题目:含苯巯基分子电子输运性质的研究学科专业:理论物理年级:08学号:2008210501研究生:指导教师:中图分类号:O481.1论文提交时间:年月日含苯巯基分子电子输运性质的研究Thestudyofelectronictransportpropertiesofmercaptogroupcontainingbenzenemolecules作者姓名：学位类别：理学硕士专业：理论物理指导教师：培养单位：浙江师范大学提交日期：2010年4月7日含苯巯基分子电子输运性质的研究摘要研究分子和团簇的性质，密度泛函理论(DFT)特别是成功用于这一领域，成为多电子

2、体系电子结构的理论研究的非常有效的工具，在物理领域和化学领域等领域的应用都非常普遍，20世纪90年代开始，密度泛函理论在交换关联能的加入后，密度泛函理论(DFT)的计算结果更加符合于实验结果，目前多种领域中较成功的电子结构计算方法都基于密度泛函理论。因为密度泛函理论计算量适中、计算精度较高，随着计算机性能的突飞猛进，目前已开发出ATK(ATOMISTIXTOOLKIT)、ADF等多种密度泛函理论(DFT)计算软件。团簇，因为它的尺寸介于原子和宏观体系之间，属于微纳尺度或介观物理的范畴，它的性质具有多样性和奇异性，所以逐渐发展成为科学家研究的重点和热点领域。五种含有苯环的巯基分子被选来作为

3、本论文研究的对象，按苯环数目增加的顺序分为两组，在Z方向分子中两个对称的H原子被S原子替换形成。我们用ATK(ATOMISTIXTOOLKIT)和VNL(VIRTUALNANOLAB)软件进行模拟各分子。然后，将它们分别置于一对Au(111)电极之间，构成两电极系统，利用分子电子学，对这些系统的输运性质进行分析研究时，我们采用用第一性原理计算方法，即用密度泛函理论和非平衡态格林函数相结合的方法，。我们主要做了以下几方面的工作：在考察各分子的S原子空位连接时到Au电极(111)面的位置不同距离时，计算体系能量，发现在Au电极(111)面的空位处连接能量最低，结构最稳定。我们对含苯环的巯基乙

4、炔分子和含苯环的巯基苯醚分子与金电极组成两电极系统进行重点研究，根据第一性原理计算得到体系透射系数，对两电极系统透射系数的数据的研究表明，两组两电极系统存在不同程度的谐振隧穿现象，这一发现为分子学器件的发展提供了很好的参考。计算了非极化情况下两电极系统的态密度和透射系数，根据计算结果，态密度有变化，这说明能级的变化；对透射系数的研究表明，两电极系统存在不同程度的谐振隧穿现象。52选取了含有苯环的两组五种巯基分子作为分子桥，利用第一性原理计算方法和非平衡格林函数理论，研究了含不同苯环数目的巯基分子的电子输运性质。计算结果表明：随着外加偏压的增加，电导出现台阶状变化，即呈量子化特性；随着巯基

5、分子所含苯环数的增加,电导变化规律相似，但其值随苯环数增加而减小，并且能量较低的电子与能量较高的电子相比更难通过含有苯环的巯基分子桥。关键词:含苯巯基分子；电子输运；第一性原理52THESTUDYOFELECTRONICTRANSPORTPROPERTIESOFMERCAPTOGROUPCONTAININGBENZENEMOLECULESABSTRACTDensityFunctionalTheory(DFT)isaneffectivewayofstudyingtheelectronstructureofmany-electronsystem.Withthehelpofthistheory

6、,wecandeterminethepropertiesofamany-electronsystembyusingfunctionals,whichisdependentonelectrondensitywithregardtospaceinthiscase.Sincethe1990’s,theexchangeandcorrelationinteractionswereusedintheapproximation,andtheresultsofDFTcalculationsofsolid-statesystemsagreedmoresatisfactorilywithdatafromex

7、periment.NowDFTisaverysuccessfulmethodforelectronicstructurecalculationsinchemistryandsolid-statephysics.Withthedevelopmentofcomputerhardwareandsoftware,avarietyofDFTcalculationsoftwarehasbeendeveloped,suchasATK(ATOMIS