电极维度对单分子器件伏-安特性的影响

关键词：     

接触构型及电极距离对4,4’-二巯基二苯醚分子电输运性质的影响

利用从头计算方法和弹性散射格林函数的方法,对4,4'-二巯基二苯醚分子电输运特性的研究结果显示,分子与电极之间接触点的构型以及两电极之间的距离对4,4'-二巯基二苯醚分子的电输运性质都有很大影响.电流随电极距离的变化与耦合系数的变化存在着密切关系.分子末端硫原子处于金原子的顶位上时电流的开启电压很小,而处在金(111)面的空位上时约有1.0V左右电流禁区.与实验结果相比,硫原子更可能处在金(111)面的空位上方.     

官能团对分子器件电输运特性的影响

以4,4′-二巯基联苯分子为研究对象,利用第一性原理计算方法和非平衡格林函数理论,研究了官能团氨基和硝基对分子的电子结构以及分子结电输运性质的影响. 计算结果表明,在分子的不同位置添加同一类官能团氨基会使分子的电子结构发生变化,从而影响分子结的电输运性质. 而在分子的同一位置添加不同类型的官能团氨基和硝基则对分子间的相互作用有着显著影响,会使分子发生转动,从而改变分子的几何结构和电子结构,影响分子结的电输运特性. 并且发现随着分子的转动,添加官能团硝基时分子会呈现出记忆功能. 关键词： 官能团 电子输运 分子电子学     

分子的位置取向对分子器件电输运特性的影响

以1,4-二硫酚(DTB)分子为研究对象，利用第一性原理计算方法和非平衡格林函数理论，研究了分子的位置取向对分子电子结构以及分子结电输运性质的影响.计算结果表明，分子位置取向的改变会影响分子的电子结构，从而影响分子体系的电输运特性，扩展分子的平衡态不是电子输运的最佳状态，适当调节分子的位置取向可以提高分子的电输运特性. 关键词： 位置取向 电子输运 分子电子学     

分子构型对分子器件伏-安特性的影响

本文以4，4’-二巯基联苯分子为研究对象，利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论，研究了苯环之间的不同位置取向对分子的电子结构以度该分子结的伏安特性的影响．计算结果表明苯环扭转角不同会改变分子的电子结构。扭转角的增大会导致分子轨道的扩展性变差，从而使体系的导电性能降低．     

分子构型对分子器件伏-安特性的影响

本文以4,4'-二巯基联苯分子为研究对象,利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论,研究了苯环之间的不同位置取向对分子的电子结构以及该分子结的伏安特性的影响.计算结果表明苯环扭转角不同会改变分子的电子结构,扭转角的增大会导致分子轨道的扩展性变差,从而使体系的导电性能降低.     

外加电压对分子器件电子输运特性的影响：非线性输运性质

根据第一性原理计算了由外电场引起的分子的几何结构和电子结构的变化，并利用弹性格林函数的方法计算了分子器件的电输运特性，从而研究了外电场对1,4-苯二硫酚分子电子输运特性的影响。计算结果表明，对于前线分子轨道，能级的移动和分子末端格点的展开系数在低电压范围内随外电压基本成线性变化。外电场对分子器件的伏安特性有很明显的影响，特别是对电导曲线的形状。考虑电场后的理论结果与实验结果符合得较好。     

电场对1,4-苯二甲氰分子电输运特性的影响

用从头算理论和弹性散射格林函数的方法,计算电场作用下的1,4-苯二甲氰分子体系的电子结构及其电导和电流.结果表明:电场使体系在分子和电极间存在电荷转移和重新分布,分子与电极接触面附近出现电子积聚区和电子耗散区,从而产生附加电偶极子,对分子的电导和电流产生抑制.此外,对分子轨道能级和分子与电极的耦合系数的影响也比较明显,导致分子的伏-安特性在考虑电场作用前后有一定的差异.     

1,4-丁二硫醇分子器件电输运性质的力敏特性研究

基于杂化密度泛函理论,研究了1,4-丁二硫醇分子体系的结构随电极作用力的变化及拉断过程;并利用弹性散射格林函数方法进一步计算了不同电极作用力下分子体系的电输运特性.结果显示,界面结构不同,拉断分子体系所用的拉力也不同:分子末端硫原子处于Au(111)面的空位上方时,拉断分子体系需约1.75 nN的拉力;若金电极表面存在孤立金原子与1,4-丁二硫醇分子末端的硫原子相连,拉断分子体系只需约1.0 nN的力,且伴有孤立金原子被拉出.两种情况分别与不同实验测量相符合.分子在压缩过程中发生扭曲并引起表面金原子滑移,然而压缩扭曲过程与拉伸回复过程不可逆.电极拉力约为0.7—0.8 nN时,分子体系在不同界面构型下以及在不同扭转状态下,电导都出现极小值,这与实验结论一致.分子的末端原子与电极间耦合强度随电极作用力的变化是引起分子体系电导变化的主要因素.实验在0.8 nN附近同时测得较小概率的高电导值与双分子导电有关.     

分子构型对分子器件伏-安特性的影响

本文选取4,4′-二巯基联苯分子通过终端S原子化学吸附于两Au原子团簇形成分子结,利用从头计算方法和弹性散射格林函数理论研究了该分子两苯环之间不同位置取向对分子能级结构以及该分子结伏安特性的影响.计算结果表明苯环扭转角增加会使分子能级发生不同程度的移动,从而引起最高占据轨道(HOMO)与最低未占据轨道(LUMO)的间距增大.扭转角增大也会导致分子轨道的扩展性变差,从而使体系的导电性能降低.当扭转角为90度时,体系的导电性能最差.该工作有利于未来分子电子学器件的设计.     

分子电子器件的电性能测试方法

介绍了用于两端分子电子器件电性能测试的纳米孔技术、交叉线接触技术、导电原子力显微镜技术、扫描隧道显微镜技术、纳米间距电极技术以及机械可控断裂结技术．结合分子器件的电性能测试要求，对各类测试方法进行了分析评价，并简要指出了分子器件电性能测试研究的发展趋势。     

分子电子器件的电性能测试方法

介绍了用于两端分子电子器件电性能测试的纳米孔技术、交叉线接触技术、导电原子力显微镜技术、扫描隧道显微镜技术、纳米间距电极技术以及机械可控断裂结技术.结合分子器件的电性能测试要求,对各类测试方法进行了分析评价,并简要指出了分子器件电性能测试研究的发展趋势.     

以石墨烯为电极的有机噻吩分子整流器的设计及电输运特性研究

传统硅基半导体器件受到了量子尺寸效应的限制,发展分子电子学器件有可能解决这一难题.本文提出了由石墨烯电极和有机噻吩分子相结合构造分子器件的思想,建构了"石墨烯-噻吩分子-石墨烯"结构的分子器件,并运用非平衡态格林函数结合密度泛函理论的方法研究了其电输运特性.系统地分析了电子给体"氨基"和电子受体"硝基"两种取代基的位置对有机噻吩分子电输运的影响.计算表明,有机噻吩二聚物被"氨基"和"硝基"取代后会产生明显的负微分电阻效应和整流效应.进一步对产生这些效应的物理机制进行分析,发现氨基的位置可以调整负微分电阻的强弱,硝基的位置可以改变整流的方向.     

单电荷带电态对分子线输运特性的影响

利用Su-Schrieffer-Heeger(SSH)模型及平衡格林函数方法研究了一维分子线基态与带电态下的电子输运特性.研究发现,分子线基态对应较高的阻态,而带电态对应较低的阻态.分子线在带电态(低阻态)与基态(高阻态)之间转换,可使体系具有导电开关的功能,这与近来实验上观察到的一些现象相符.进一步讨论了链长对分子线输运特性的影响.     

Effect of crystallographic orientations on transport properties of methylthiol-terminated permethyloligosilane molecular junction

The understanding of the influence of electrode characteristics on charge transport is essential in the field of molecular electronics. In this work, we investigate the electronic transport properties of molecular junctions comprising methylthiol-terminated permethyloligosilanes and face-centered crystal Au/Ag electrodes with crystallographic orientations of (111) and (100), based on the ab initio quantum transport simulations. The calculations reveal that the molecular junction conductance is dominated by the electronic coupling between two interfacial metal-S bonding states, which can be tuned by varying the molecular length, metal material of the electrodes, and crystallographic orientation. As the permethyloligosilane backbone elongates, although the σ conjugation increases, the decreasing of coupling induced by the increasing number of central Si atoms reduces the junction conductance. The molecular junction conductance of methylthiol-terminated permethyloligosilanes with Au electrodes is higher than that with Ag electrodes with a crystallographic orientation of (111). However, the conductance trend is reversed when the electrode crystallographic orientation varies from (111) to (100), which can be ascribed to the reversal of interfacial coupling between two metal-S interfacial states. These findings are conducive to elucidating the mechanism of molecular junctions and improving the transport properties of molecular devices by adjusting the electrode characteristics.