链型有机分子电子输运性质的研究

【摘要】随着电子器件尺度的不断减小，分子电子元件的研究迅速发展。但是实验技术还不完善，实验方法和外界条件对结论有强烈的影响，对实验结果的理解和解释还有困难。通过理论模拟和实验测量相结合，能够更加有效的探究分子电子器件的输运性质。本文采用密度泛函结合非平衡格林函数方法对双嘧啶联苯分子在不同接触位置、四嘧啶分子不同接触基团的电子输运性质进行了计算研究，揭示有机分子与电极耦合对其电输运的影响，对已有实验结果进行了合理解释。首先，我们研究了双嘧啶联苯分子与金电极的不同接触位置对其电子输运性质。用密度泛函理论中DMol3优化得到分子的稳定结构。然后用ATK对所得到的稳定的结构进行电子输运性质的计算。在计算时我们考虑了末端H对电子输运的影响，对6种接触位置的12种情况进行了模拟。确定了与实验上相一致的接触位置。不接触位置相同电压电流的大小变化明显，但不改变电输运特性。末端H影响电子输运的特性。DDH表现出了NDR效应揭示了四嘧啶有机分子在分子电子器件上应用的隐藏价值。利用有限偏压下的透射谱和前线分子轨道对结果深入的解释。为了进一步理解分子与电极的耦合对电子输运性质的影响，我们选取了四嘧啶分子进行进一步的研究。对分子与电极接触的S桥键进行了修饰，提出了5种不同的模型。通过优化得到分子的稳定结构，计算了零偏压下的透射谱，得到其平衡电导。同时计算了有限偏压下的透射谱，获得电流电压曲线。分析了分子的电流电压曲线表现出的各种特点。发现用H修饰末端的S桥键时，分子表现出开关效应，用N，O修饰末端S桥键时，分子表现出负微分电阻现象。这对实际的分子器件制造提供理论指导。
【作者】马洁；
【导师】杨传路；
【作者基本信息】鲁东大学，原子与分子物理，2014，硕士
【关键词】双嘧啶联苯分子；四嘧啶分子；接触位置；S桥键修饰；电子输运特性；

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