C20F20分子电子输运性质的第一性原理研究

利用第一性原理密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了C₂₀F₂₀分子的电子输运性质. 计算得到了C₂₀F₂₀分子的平衡电导为0385 G₀ 其I-V曲线表现出较好的线性特性. 在有限偏压范围内具有较稳定的电导值, 可以用于制备稳恒电阻分子器件. 关键词： 20F₂₀分子')" href="#">C₂₀F₂₀分子 电子输运 分子器件     

富勒烯C20分子器件的电子结构和传导特性

运用基于密度泛函理论和基于非平衡格林函数的第一性原理方法研究了富勒烯C₂₀分子及连接电极构成的C₂₀分子器件的电子结构及电子输运性质.构建了三个基于C₂₀分子的嵌入K和Si原子的电子输运系统,并得到了电子透射谱和分子轨道分布.分析了三种器件的电子结构和输运性质的产生原因,说明C₂₀分子器件的电子传导主要集中在外壳.在C₂₀分子空笼中嵌入K和Si原子后,其电子输运仍然主要集中于富勒烯C₂₀的外壳. 关键词： 20分子')" href="#">富勒烯C₂₀分子 电子结构 电子传导     

C60分子电子性质的理论研究

根据C₆₀分子的结构特征,构造了电子的局域波函数,在该函数表象下计算了电子格点之间的跳跃能量.对不等性sp³杂化,通过优化计算,当有效核电荷数Z=1.112时,得到的能隙(最低未占据轨道(LUMO)与最高占据轨道(HOMO)之间的能量差)、能带宽度以及电离能阈值分别为1.70eV,12.19eV和8.13eV.这与实验结果符合得较好.与之相应的电子跳跃能量是：最近邻分别为-2.299eV,-2.113eV;次近邻分别为0.103eV,0.170eV;三近邻分别为 关键词：     

(CH3)2和(NH2)2基团修饰的齐聚苯乙炔分子电子输运性质研究

采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的方法研究了S原子作为单、双端基的(CH₃)₂-OPE (齐聚苯乙炔)和(NH₂)₂-OPE分子在金电极间的电子输运性质. 通过第一性原理优化计算获得分子部分稳定结构, 再置于Au电极之间构成两极系统, 然后再优化整个两极系统获得稳定结构. 另外, 通过非平衡格林函数方法计算了两极系统的电子输运性质. 计算结果表明, 不同的修饰基团和桥接方式可以导致两极系统的开关效应、负微分电阻行为和整流行为等不同的电子输运性质. 通过计算不同偏压下的分子体系投影轨道电子分布、透射谱、态密度, 对这些新异的电输运性质出现的机理进行了解释.     

二价金属元素掺杂对LiCoO2体系电子输运性质的影响

为了解释Ca掺杂与Mg掺杂在影响锂离子二次电池正极材料LiCoO₂体系电子输运性质方面的不同效应，采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了该体系的电子结构.计算结果表明，虽然在LiCoO₂体系中用Ca或Mg替代Co都会在费米能级附近产生部分占据的受主带，但两者对应的电子态都具有明显的局域化特征；此外，与Mg掺杂体系明显不同的是，Ca掺杂体系的受主带与价带之间存在清晰的带隙.这一带隙的存在正是Ca掺杂不能明显提高LiCoO₂体系电导率的主要原因.此外，Ca²⁺与Mg²⁺离子半径的较大差别也是造成这两个掺杂体系的电导率存在明显差异的一个重要因素.     

分子链长对烷烃硫醇分子电输运性质的影响

在杂化密度泛函理论的基础上,利用弹性散射格林函数方法研究了烷烃硫醇系列分子的电输运性质,并同实验结果进行了比较。研究结果表明,在低的外加偏压下,烷烃硫醇分子电流值随着分子链长度的增加而指数减小,其衰减常数约为1.41/CH2,且衰减常数基本上与外加偏压值的大小无关。分子末端原子与探针的距离具有较大地自由度,不同的接触距离导致了分子的电流值有较大地差别。     

p型Na掺杂各向异性ZnO的电子性质与热电输运性质

采用密度泛函理论的第一性原理计算研究了p型Na掺杂各向异性ZnO的能带结构、光学性质、介电性质、总态密度和不同原子的分态密度,并系统分析了其热电输运性质。计算分析结果表明,p型Na掺杂ZnO为p型直接带隙半导体,其带隙增大到1.3eV,其对于光子的吸收限向低能量光子移动,体系费米能级附近的态密度大幅度提高,这主要是p态电子贡献的;在费米能级附近的导带和价带中都出现了新的能级,这些新的能级主要由Nas、Nap、Znp、Znd和Op电子形成,且他们之间存在着强耦合相互作用。Na掺杂ZnO的电输运性质具有各向异性;其价带和导带中的载流子有效质量均较大;载流子输运主要由Nas、Nap、Znp和Op电子完成。     

分子结点电子输运性质的理论研究

采用基于密度泛函理论的非平衡态格林函数方法,研究了Pt-H₂微结点在平衡态和低偏压下的电子输运行为,考察了电极-分子耦合形貌对结点输运性质的影响,并采用费曼路径概念从结点局域轨道出发分析了其输运特性. 发现H₂分子的反键轨道可以参与结点的低偏压电子输运,偏压可以通过改变系统局域分子轨道来影响其输运性质. 关键词： 分子结点 电子输运 非平衡态格林函数方法 透射谱     

硼氮原子取代掺杂对分子器件负微分电阻效应的影响

利用基于非平衡格林函数和密度泛函理论相结合的第一性原理计算方法,研究了硼氮原子取代掺杂对三并苯分子电子输运性质的影响.计算结果表明,三并苯分子器件的电流在特定偏压区间内随电压的增加而减小呈现出负微分电阻效应,电流的峰谷之比高达5.12.用硼原子或者氮原子取代分子的中心原子后,器件0.8V以内的电流明显增加,但是负微分电阻效应减弱,相应的电流峰谷比分别降至3.83和3.61.分析认为,输运系数在特定偏压下的移动是器件负微分电阻效应的主要成因.核外电子数的差异导致硼氮原子掺杂取代可以使器件轨道及其透射峰分别向高能方向或者低能方向移动从而有效地调控了器件的低偏压下的电子传输能力和负微分电阻效应.     

C60分子电子激发态结构的理论研究

C₆₀分子有较丰富的分子键轨道,同时C₆₀分子离子是稳定存在的,因此预期C₆₀分子的里德伯轨道也是稳定存在的。本文在独立电子近似的基础上,应用多重散射自洽场方法,从理论上统一自洽地探讨了C₆₀分子的分子键轨道和分子里德伯轨道的能级结构。这些轨道能级结构在独立电子近似的层次上模拟了C₆₀分子的电子结构。所得结果和已有的理论和实验结果进行了比较和分析,说明本文结果是自洽合理的,并和已有的实验值符合良好 关键词：     

Ab initio study of transport properties of an all-carbon molecular switch based on C20 molecule

Choosing closed-ended armchair (5, 5) single-wall carbon nanotubes (CCNTs) as electrodes, we have investigated the electron transport properties across a carbon molecular junction consisting of a C₂₀ molecule sandwiched between two semi-infinite carbon nanotubes. It is shown that the Landauer conductance of this carbon hybrid system can be tuned within several orders of magnitude not only by varying the tube-C₂₀ distance, but more importantly by changing the orientation of the C₂₀ molecule and rotating the C₂₀ molecule or one of the tubes around the symmetry axis of the system at fixed distances. This fact could make this all-carbon molecular system a possible candidate for a nano-electronic switching device. Moreover, our study also reveals that molecular configuration selection and structural relaxation would play an important role in the design of such devices.      

Orientation effect on the electronic transport properties of C24 fullerene molecule

The transport properties of the cage-like molecule depend on its orientation between the electrodes, but the investigation on the mechanism has not been found. Using first-principle density-functional theory (DFT) and non-equilibrium Green’s function (NEGF) formalism for quantum transport calculation, we study the electronic transport properties of C₂₄ fullerene molecule with different orientations in Au–C₂₄–Au two-probe system. The effects of k-point sampling on the Brillouin zone are explored. Our results show that the negative differential resistance of C₂₄ molecule is found in such a system and can be tuned by the molecule's orientation in the two-probe system. We also proposed a mechanism for it. The I–V characteristic under bias voltage is determined. The present findings could be helpful for the application of the C₂₄ molecule in the field of single molecular devices or nanometer electronics.     

Structure and electronic properties of Hn@C20 molecule

Density functional theory has been employed to optimize the structure of endohedral doped C₂₀ fullerene. We have also investigated electronic properties. We have found that C₂₀ cage can accommodate up to 8 hydrogen atoms. Some hydrogen atoms get chemisorbed on the inner surface of C₂₀ cage and form C-H bond. Structural deformation is found to increase with increase in H-atoms. From the analysis of electronic properties, we observe that due to endohedral doping of hydrogen atoms inside C₂₀, H-atoms acquire net negative charge by accepting electrons and fullerene molecules acquire positive charge by donating electrons to H-atoms. For endohedral complexes where H₃ triangular molecule formation takes place, the nature of net charge transfer changes, i.e. fractional electronic charge is transferred from H-atoms to fullerene. C₂₀ doped with odd number of H-atoms should be more reactive compared to the even number case. Most of the present results are similar to those of endohedral C₆₀.     

单硫醇分子结的几何结构和电输运性质:压力效应与末端基团效应

利用杂化密度泛函理论,研究了以甲基、醇基、羧基为末端基团的烷烃硫醇分子与金电极形成分子结的过程,得到了分子结的几何结构与外加压力的关系. 并在此基础上,利用弹性散射格林函数方法研究了烷烃硫醇分子的电输运性质. 研究结果表明,对于C₁₁S分子来说,当两电极距离大于2.1 nm时,该分子结断裂;对于C₁₁SOH和C₁₀SCOOH来说,相应的分子结断裂的电极距离基本相同(2.15 nm). 在相同的外加压力(4.0 nN)下,C_{11关键词： 压力 末端基团 烷烃硫醇分子 电输运性质}     

内掺过渡金属富勒烯衍生物Ni@C20H20几何结构、成键和电磁性质的密度泛函计算研究

采用密度泛函理论中的广义梯度近似对Ni@C₂₀H₂₀的几何结构、成键和电磁性质进行密度泛函计算研究.结构优化发现位于偏离笼子中心三种位置处的Ni原子优化之后均回到笼子中心.结合能和能隙分析表明C₂₀H₂₀的中心位置是Ni原子热力学和动力学最稳定的位置.成键分析表明：Ni原子位于C₂₀H₂₀中心时,和C原子之间几乎没有相互作用,保持自己的孤立状态.电磁分析表明：原子磁矩为2关键词： 20H₂₀')" href="#">C₂₀H₂₀ 20H₂₀')" href="#">Ni@C₂₀H₂₀ 几何结构 成键 电磁性质 密度泛函理论     

Ab initio investigations of the charge transport properties of endohedral M@C20（M=Na and K）metallofullerenes

Using density functional theory and quantum transport calculations based on nonequilibum Green’s function formalism,we investigate the charge transport properties of endohedral M@C 20 (M=Na and K) metallofullerenes.Our results show that the conductance of C 20 fullerene can be obviously improved by insertion of alkali atom at its centre.Both linear and nonlinear sections are found on the I-V curves of the Au-M@C 20-Au two-probe systems.The novel negative differential resistance behaviour is also observed in Na@C 20 molecule but not in K@C 20.     

C20分子与C20(1-)、C20(2-)离子的特性分析与比较

应用密度范函理论（DTF）的B3LYP方法,在6-31G*基组水平上对CI对称C20富勒烯分子及 C20(1-)、C20(2-)离子进行了几何结构的全局优化、频率以及自然键轨道分析计算（NBO）,然后对三者的几何构型、稳定性、振动光谱等做了分析和比较。研究表明：离子的键长普遍比分子的键长长, C20(1-)离子的稳定性最高。 C20(2-)离子的红外峰值较大,C20(1-)离子的拉曼光谱峰值较大,振动光谱可以用来作为区分三者的手段。     

六元杂环分子电学特性的理论研究

在第一性原理基础上，利用弹性散射格林函数方法，研究了六元杂环分子结2,5-哒嗪二硫酚 、2,5-吡嗪二硫酚和2,5-嘧啶二硫酚的电子输运特性，分析了终端原子的选取对杂环分子吡 啶电学特性的影响. 利用分子前线轨道理论和微扰方法定量地确定了分子与金属的相互作用 能参数. 计算结果表明，2,5-哒嗪二硫酚具有较好的电学特性，而2,5-嘧啶二硫酚在外加电 压较低时电导值比较小. 对于吡啶分子，选取硒原子作为终端原子时，其导电特性优于分别 以氧原子和硫原子作为终端原子的情况. 关键词： 六元杂环分子 伏安特性 电子输运 分子电子学