分子器件电子输运性质的研究

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1、长沙理工大学硕士学位论文分子器件电子输运性质的研究姓名：邱明申请学位级别：硕士专业：凝聚态物理指导教师：张振华20100410摘要首先我们简要介绍了分子器件的发展概况、主要研究方法和理论基础。接着我们利用基于局域原子轨道的密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了碳链电子输运特性对分别吸附7种常见官能团N02，CN，CHO，Br，CsH5，CsHaN和NHz时的敏感性，这种边基对输运的影响是由于基团的吸附使本征通道被强烈抑制、碳链上布居数改变、HOMO及LUMO能级的离域性降低以及共振分子轨道的改变所造成的。然后，我们用相同的方法研究了由三个苯环夹

2、在两个金电极之间组成简单有机分子开关器件的电子输运特性。通过透射谱、透射系数在二维布里渊区的分布和HOMO传输本征态的分析可以看出，中间苯分子沿着X或Y轴的旋转引起的原子轨道的离域性增强是导致其显著开关行为的最根本原因；同时通过能量计算，我们的体系还能通过能量激励或微机械操作实现稳态和亚稳态的互相转换。我们的发现表明该分子开关具有潜在地应用前景，并为设计超小分子纳米器件提供了可能。最后，我们研究了由苯环、环丁烯和单原子夹在金电极中组成的简单共振隧穿系统的平衡电导性质。在有非金属杂质时，我们的系统显示出非常明显的电导性质。该系统对于实现分子电子器件

3、输运性质的调制具有潜在优势。我们还比较了该双分子器件在无杂质和杂质在不同位置处的整流特性。结果表明，不同位置的单原子杂质能加强、减弱或者反转其整流行为。关键词：第一性原理；密度泛函理论；非平衡格林函数方法；电流一电压特性ABSTRACTInthispaper，wepresenttherecentdevelopment，mainresearchmethods，andtheoreticbasisinthemolecularelectronicsfieldfirst．Then，westudythetransportsensitivitiesofacar

4、bonatomicwireattached，respectively，withsevenkindsofcommonlyseenside-groupsN02，CN，CHO，Br,C6H5，CsH4N，andNH2．Theintrinsicoriginsofside—groupeffectsonthetransportcurrentinthewirearesuppressionofthetransmissioneigen·channel，changeoftheMullikenpopulation，diminutionofthedelocalizati

5、onofHOMOorLUMO，andalternationoftheresonantmolecularorbital．Wealsouseasmallorganicmoleculetodesignasimplemolecularswitchandcomputeitsvoltage-current(I-功Curves．Theanalysisonthetransmissionspectrums，transmissioncoefficientsinthetwo-dimensionalBrillouinzoneandthetransmissioneigen

6、stateofeacheigenchannelattheHOMOlevelsdemonstratesthatallobviousincreaseofdelocalizationoftheatomicorbitalinducedbytherotationofamid—benzeneringabouttheXorYaxisistheintrinsicoriginofdistinctiveconductingswitchbehaviors．Meanwhile，suchaswitchhasbothexplicitlystablestateandmeta-

7、stablestatethatcanbeconvertedfromeachotherbyanenergystimulusormechanicaloperations．Thesefindingssuggestthatthissmallmolecularswitchhasobviouspotentialadvantagesforscalingdownadevicetoapossibleultra—smallsize．Atlast，weinvestigatetheequilibriumconductancepropertyofasimpleresona

8、nttunnelingstructure，comprisedofbenzeneandcofacialcyclobutadiene，wit