STM图像的理论模拟

本文简要综述了STM基本理论和模拟方法 ,着重介绍了我们的一些工作 ,构造团簇模型和采用第一性原理方法 (DV LDF) ,模拟出不同取向C60 和它吸附在金属和半导体表面的STM图像 ,理论模拟结果都反映出了STM实验图像的主要特征     

第一过渡金属酞菁分子的电子结构的第一性原理计算

对第一过渡金属酞菁化合物(Metal Phthalocyanine,MPc,M=Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni和Cu)的电子结构和基本物理化学性质进行了第一性原理计算.理论模拟出来的STM图像表现出亚分子结构,与已有的实验观察结果相当吻合,且跟金属原子的d电子组态明显有关.在小偏压条件下,第一过渡金属首尾端ScPc,NiPc和CuPc分子的中央金属离子在STM图像表现为空洞,其他所有金属酞菁分子的中央金属离子均为亮斑.同时还研究了ScPc和NiPc分子的STM图像与偏压的关系,当针尖偏压分别 关键词： STM图像模拟 金属酞菁 电子结构     

单分子器件电子输运性质的理论研究

对当前单分子器件的理论和实验的研究进展作了简短评述,并简要介绍电子输运理论,最后给出一个基于非平衡态格林函数电子输运理论的全自洽方法,研究单个水分子在Au(111)电极之间的输运性质的计算实例.研究结果表明由于水分子与电极之间存在较强的杂化作用,水分子的分立能级间距大,在小偏压范围内,水分子的特征已经被淹没在杂化能级之中.体系的电势变化主要发生在水分子局域区间,其电子输运行为主要是一个单通道过程.     

六配位FeN_6自旋翻转化合物的自旋输运特性（英文）

本文采用第一性原理计算和非平衡格林函数方法,研究了六配位FeN_6的自旋输运特性.理论计算结果表明在外场(如光辐射)作用下通过改变配体与磁芯间键长来实现磁体的高低自旋之间的转换.基于计算得到的透射谱和伏安曲线,发现通过高自旋态分子结的电流显著大于低自旋态磁体,且通过高自旋态分子结的输运特性由自旋向下的电子提供主要贡献.理论预测出来的分子开关和自旋过滤效应表明此类铁基六配体自旋翻转化合物可用于分子自旋电子学器件设计.     

Fe（II）-NH(a1Δ)N4S2自旋翻转单分子磁体的电子输运性质

Spin-crossover (SCO) magnets can act as one of the most possible building blocks in molecular spintronics due to their magnetic bistability between the high-spin (HS) and low-spin (LS) states. Here, the electronic structures and transport properties through SCO magnet Fe(II)-N₄S₂ complexes sandwiched between gold electrodes are explored by performing extensive density functional theory calculations combined with non-equilibrium Green''s function formalism. The optimized Fe-N and Fe-S distances and predicted magnetic moment of the SCO magnet Fe(II)-N₄S₂ complexes agree well with the experimental results. The reversed spin transition between the HS and LS states can be realized by visible light irradiation according to the estimated SCO energy barriers. Based on the obtained transport results, we observe nearly perfect spin- filtering effect in this SCO magnet Fe(II)-N₄S₂ junction with the HS state, and the corresponding current under small bias voltage is mainly contributed by the spin-down electrons, which is obviously larger than that of the LS case. Clearly, these theoretical findings suggest that SCO magnet Fe(II)-N₄S₂ complexes hold potential applications in molecular spintronics.     

g-C3N4/SnS2异质结构:一类有潜力的光解水催化剂

采用第一性原理方法研究了层间耦合作用对g-C₃N₄/SnS₂异质结构的电子结构和吸光性质的影响.发现g-C₃N₄/SnS₂是一类典型的范德瓦异质结构,能有效吸收可见光,其价带顶和导带底与水的氧化还原势匹配,且由于电荷转移而导致的界面处极化场有利于光生载流子的分离.这些理论研究结果表明g-C₃N₄/SnS₂异质结构是一类非常有潜力的光解水催化材料.     

含氮-空位缺陷锯齿状石墨烯纳米条带中负微分电阻和自旋过滤效应

采用第一性原理和非平衡格林函数方法,系统研究了含氮空位缺陷锯齿状石墨烯纳米条带的自旋极化输运特性．理论计算结果表明边界非对称的这类石墨纳米条带的基态具有铁磁性,由其构建的分子结中负微分电阻效应具有鲁棒性,是电极局域的态密度及依赖偏压的散射区-电极耦合作用结果．此外,在特定偏压区域还观察到几乎完美的自旋过滤效应．     

磷烯基二维范德瓦尔斯异质结的理论表征

本文基于单层黑磷和蓝磷,理论设计出二维范德瓦尔斯异质结、能带结构、态密度、Bader电荷布局、电荷密度差分图及光吸收谱等,计算结果表明它是典型的第二型异质结,有利于光生载流子分离,且可见光捕获能力显著增强.内禀的界面极化电场能有效阻止光生电子-空穴的复合.表明磷烯基二维范德瓦尔斯异质结是一类性能优异的光解水催化剂.     

SnPc在Ag(111)表面吸附特性的第一性原理研究

采用第一性原理研究了SnPc分子在Ag(111)表面的吸附构型和电子结构. Sn-up和Sn-down两种优化的吸附构型与实验测量结果非常吻合,SnPc以Sn-down构型吸附在Ag(111)表面显得更稳定. Sn原子在两种吸附构型之间转换所需要能量与转换方向有关,由Sn-up向Sn-down构型转换时需翻越一个1.68 eV的能垒,反之需要2.17 eV. 扫描隧道显微镜理论模拟图像给出实验观测结果的主要特征,Sn-up分子的中心处为一个亮斑,而Sn-down分子中心为一个空洞. 计算结果验证了实验提出的Sn原子吸附位置的转换机理.     

外电场下STM钨针尖电子结构的理论研究

采用离散变分局域密度泛函方法，研究了外电场对钨(111)面针尖电子结构的影响.详细计算和分析了在不同偏压和距离条件下，钨针尖的隧道激活轨道和电荷分布.研究结果表明：隧道激活轨道中针尖原子的成分对外偏压的极性、大小以及针尖与样品之间的距离都较敏感.与过去理论计算结果不同，钨针尖原子的5d_z²轨道对隧道激活轨道有一定贡献，但并不是最主要的.在加正偏压时对隧道激活轨道贡献最大的为5d_xz和5d_yz轨道，而在加负偏压时则为包括 关键词：