Al-C60-Al分子结电子输运特性的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的格林函数方法, 计算了Al-C60-Al分子结的电子输运特性. 考虑了C60分子在铝电极表面的原子结构弛豫, 计算结果表明共振传导是Al-C60-Al分子结电子输运的主要特征, 在费米能级附近的电导约为1.14G0 (G0=2e2/h). 投影态密度(PDOS)分析表明, Al-C60-Al分子结的电子输运主要通过C60分子的最低空分子轨道(LUMO)和次低空分子轨道(LUMO+1)进行. 讨论了C60分子和铝电极之间距离的变化对其电子输运特性的影响.     

扩展苯基衍生物分子器件的电子输运的理论研究

通过结合杂化密度泛函和前线轨道理论与弹性散射格林函数方法研究了三种苯基衍生物分子器件的电子输运性质. 基于杂化密度泛函方法计算扩展分子电子结构的基础上, 计算了苯基衍生物三分子结的输运性质. 计算结果表明, 在低偏压下, 电流与电压呈线性变化; 分子结的电阻的对数与苯环的数目呈线性增加关系.     

量化方法研究分子结BEMP和TEMP的电子输运特性

通过结合杂化密度泛函和前线轨道理论与弹性散射格林函数方法研究了BE- MP(benzene-1,4-di-ethynyl-4-mercaptophenyl)和TEMP(thiophene-2,5-di-ethynyl-4- mercaptophenyl)两分子结的输运性质。基于杂化密度泛函方法计算两扩展分子电子结构的基础上,计算了两分子的输运性质．计算结果显示:电流增加来源于电极和分子轨道的共振;电导曲线呈现出平台特征．在此基础上从扩展分子A(Au-BEMP-Au)中间的苯环的旋转而引起电流减小的角度解释了负微分电阻现象．     

Li掺杂ZnO的电子结构与电性能的研究

采用密度泛函理论平面波超软赝势方法研究了p型Li掺杂的纤锌矿结构ZnO的能带结构、态密度和电荷分布,并分析了Li掺杂ZnO的电输运性能.结果表明,Li掺杂ZnO具有1.6eV的直接带隙,且为p型半导体,体系费米能级附近的态密度大大提高,在导带和价带中都出现了由Li电子能级形成的能带,其费米能级附近的能带主要由Li的s态、Zn的p态、Zn的d态和O的p态电子构成,且他们之间存在着强相互作用.电输运参数和电输运性能分析结果表明,Li掺杂的ZnO氧化物价带和导带中的载流子有效质量均较大;其载流子输运主要由Li的s态、Zn的p态和O的p态电子完成;Li掺杂有望改善ZnO的电输运性能.     

受限于单壁碳纳米管中水分子结构、能量以及振动频率的密度泛函研究

利用密度泛函理论中的杂化泛函M06-2X研究了受限于不同管径单壁碳纳米管（SWCNT）内水分子团簇 （H₂O）_n=3～6的结构、能量以及振动频率. 结果显示由于SWCNT的限域效应,水分子团簇的几何构型与在真空相比发生了巨大变化,如受限（H₂O）₆能形成单链锯齿型水分子构型. 随着管直径的增大,纳米管与水之间的相互作用逐渐减弱,但水分子之间的氢键相互作用能变化不大. 对比受限和真空下水分子O-H振动频率发现,绝大部分O-H的振动频率由于碳纳米管与水的相互作用而发生了红移. AIM理论分析显示O-H振动频率的红移应归因于其电子密度的减小. 这也表明碳纳米管绝非简单的几何限制效应,而是与水分子之间存在弱电子相互作用,主要包括H…π氢键作用和O…π轨道作用,从而导致水分子的小部分电荷转移到了SWCNT上.     

共轭稠环中杂原子对电子输运行为的影响

以杂原子取代的共轭稠环分子[并四噻吩(Th4)、并四呋喃(Ox4)和并四吡咯(Py4)]为研究模型,利用密度泛函理论结合非平衡态格林函数方法,研究了杂原子取代和分子端基导电连接方式对电子输运行为的影响.结果表明,并四聚体中电子输运行为主要与电子传输路径和量子干涉效应有关.端基连接方式决定了分子中电子的主要传输路径.所考察的模型中存在2条电子传输通道:(1)单双键连接的共轭碳链;(2)由杂原子参与,同相邻碳原子构成的电子传输通道.杂原子的引入构筑了额外的电子传输通道,增强了分子的导电能力.由于并四聚体α-位连接的T-type体系中存在有效电子传递路径,杂原子仅起到修饰作用.而β-位连接的C-type体系中缺乏有效电子传输路径,但杂原子通过局域的量子干涉效应对电子传递效率产生显著影响.     

电极距离对4,4’-联苯二硫酚分子器件非弹性电子隧穿谱的影响

基于杂化密度泛函理论和格林函数方法, 计算了4,4’-联苯二硫酚分子器件的非弹性电子隧穿谱, 并研究了电极距离对该非弹性电子隧穿谱的影响. 计算结果表明, 非弹性电子隧穿谱随电极距离的改变呈明显不同的特征, 从而表明了分子的非弹性电子隧穿谱技术能够灵敏地反映出分子器件的微观结构. 研究结果显示, 垂直于电极表面的振动模式对非弹性电子隧穿谱具有较大的贡献.     

空气稳定的氮杂蔻电子传输材料分子设计及三氮杂蔻衍生物迁移率计算

采用密度泛函理论研究氮功能化对蒄类化合物几何构型、电子结构及载流子传输性质的影响. 结果表明, 引入杂N原子可以线性降低前线轨道能级, 增强电子注入能力与空气稳定性, 且邻位掺杂较迫位和均匀掺杂调节效果更为显著. 其中, 十二氮杂蒄（12ac）具有新颖的“碗状”构型和高的电子亲和势（3.45 eV）, 是潜在的空气稳定电子传输材料构筑单元. 理论预测室温下2,6,10-三对甲氧基苯基-3,4,7,8,11,12-六甲氧基三氮杂蒄（3b）晶体的电子迁移率为0.242 cm2/V s, 预计是良好的电子传输材料, 值得进一步器件化研究.     

空气稳定的氮杂蒄电子传输材料分子设计及三氮杂蒄衍生物迁移率计算

采用密度泛函理论研究氮功能化对蒄类化合物几何构型、电子结构及载流子传输性质的影响.结果表明,引入杂N原子可以线性降低前线轨道能级,增强电子注入能力与空气稳定性,且邻位掺杂较迫位和均匀掺杂调节效果更为显著.其中,十二氮杂蒄(12ac)具有新颖的"碗状"构型和高的电子亲和势(3.45 eV),是潜在的空气稳定电子传输材料构筑单元.理论预测室温下2,6,10-三对甲氧基苯基-3,4,7,8,11,12-六甲氧基三氮杂蒄(3b)晶体的电子迁移率为0.242 cm2/V s,预计是良好的电子传输材料,值得进一步器件化研究.     

强度调制光电流谱研究纳晶薄膜电极过程

用强度调制光电流谱研究半导体纳晶薄膜电极光生电荷的界面转移和输运动力学过程.从测量不同外加电压和不同硫化钠溶液浓度下CdSe纳晶薄膜电极的光电流响应得到了参数:归一化稳态光电流和表面态寿命,分析界面空穴的直接转移和通过表面态的间接转移过程.通过测量不同背景光强下TiO2纳晶薄膜电极的电子扩散系数研究电子输运过程.应用HCl化学处理方法明显增大了电子扩散系数,改善了电子在TiO2纳晶薄膜电极中的输运性能.