超快非均质电子转移的优化控制研究(Ⅱ)

本文用优化控制理论,以分子的基态作为目标态,考虑了在不同条件下,从二萘嵌苯到TiO2超快电子转移的动力学过程.发现在此目标态的作用下,电子经过一个电子激发-回落的过程从分子的基态激发到与半导体导带耦合的第一电子激发态,然后在给定目标态的作用下回落至电子基态,从而实现了较高的目标态产生率.由于二萘嵌苯的电子激发态与半导体导带能级间的强电子转移耦合,这一控制任务较电子激发态为目标态而言,更适合于实验研究.     

基于石墨烯电极的蒽醌分子器件开关特性

研究了基于石墨烯电极的蒽醌分子器件的开关特性.分别选取了锯齿型和扶手椅型的石墨烯纳米带作为电极,考虑蒽醌基团在氧化还原反应下的两种构型,即氢醌(HQ)分子和蒽醌(AQ)分子,构建了双电极分子结,讨论了氧化还原反应和不同的电极结构对蒽醌分子器件开关特性的影响.研究发现,无论是锯齿型石墨烯电极还是扶手椅型石墨烯电极,HQ构型的电流都明显大于AQ构型的电流,即在氧化还原反应下蒽醌分子呈现出显著的开关特性.同时,当选用锯齿型石墨烯电极时其开关比最高能达到3125,选用扶手椅型石墨烯电极时开关比最高能达到1538.此外,当HQ构型以扶手椅型石墨烯为电极时,在0.7-0.75 V之间表现出明显的负微分电阻效应.因此该系统在未来分子开关器件领域具有潜在的应用价值.     

超快非均质电子转移的优化控制研究(Ⅰ)

本文用三能级的单振动模型,模拟了从二萘嵌苯到TiO2超快电子转移的动力学过程,发现在弱电子转移耦合下,电子在激光场的作用下激发至分子激发态转移然后到半导体导带,在强电子转移耦合下,电子直接由基态转移到半导体导带。在优化控制的理论模拟中以电子激发态的振动基态为目标态,考虑了不同注入位置条件下的电子转移的动力学过程,研究了优化激光场在给定时间内实现目标态的过程,由于从分子激发态到半导体的超快电子转移,只有当分子激发态能级与半导体导带底能级简并时,才能实现较高的目标态产生率。     

Effects of Contact Atomic Structure on Electronic Transport in Molecular Junction

Based on nonequilibrium Green＇s function and first-principles calculations, we investigate the change in molecular conductance caused by different adsorption sites with the presence of additional Au atom around the metal- molecule contact in the system that benzene sandwiched between two Au（111） leads. The motivation is the variable situations that may arise in break junction experiments. Numerical results show that the enhancement of conductance induced by the presence of additional Au is dependent on the adsorption sites of anchoring atom. When molecule is located on top site with the presence of additional Au atoms, it can increase molecular conductance remarkably and present negative differential resistance under applied bias which cannot be found in bridge and hollow sites. Furthermore, the effects of different distance between additional Au and sulfur atoms in these three adsorption sites are also discussed.     

F取代对二芳烯分子光开关性能的影响

以苯环连接二芳烯为研究对象,利用第一性原理计算方法和非平衡格林函数理论,研究了其开关机理及F取代对二芳烯分子开关的影响.计算结果表明,小偏压下通过闭环态体系的电流远大于通过开环态体系的电流,说明小偏压下二芳烯体系的开关行为是稳定的,而F取代会显著提高体系的开关性能. 关键词： 二芳烯 分子开关 取代     

Negative Differential Resistance and Rectifying Effects of Diblock Co-Oligomer Molecule Devices Sandwiched between C_2N-h2D Electrodes

Based on nonequilibrium Green's function method in combination with density functional theory, we study the electronic transport properties of dipyrimidinyl-diphenyl molecules embedded in a carbon atomic chain sandwiched between zigzag graphene nanoribbon and different edge geometries C_2N-h2D electrodes. Compared with the graphene electrodes, the C_2N-h2D electrode can cause rectifying and negative differential resistance effects.For C_2N-h2D with zigzag edges, a more remarkable negative differential resistance phenomenon appears, whereas armchair-edged C_2N-h2D can give rise to much better rectifying behavior. These results suggest that this system can be potentially useful for designs of logic and memory devices.     

Effect of Chemical Doping on the Electronic Transport Properties of Tailoring Graphene Nanoribbons

The electronic transport properties of a molecular junction based on doping tailoring armchair-type graphene nanoribbons(AGNRs)with different widths are investigated by applying the non-equilibrium Green's function formalism combined with first-principles density functional theory.The calculated results show that the width and doping play significant roles in the electronic transport properties of the molecular junction.A higher current can be obtained for the molecular junctions with the tailoring AGNRs with W=11.Furthermore,the current of boron-doped tailoring AGNRs with widths W=7 is nearly four times larger than that of the undoped one,which can be potentially useful for the design of high performance electronic devices.     

基于石墨烯电极的齐聚苯乙炔分子器件的整流特性

以齐聚苯乙炔分子为研究对象,采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理方法,对基于石墨烯电极的齐聚苯乙炔分子器件整流特性进行了研究,系统地分析了官能团对分子器件整流特性的影响.通过研究发现,官能团对齐聚苯乙炔分子器件整流特性影响显著,当添加失电子官能团氨基(NH_2)时出现正向整流,添加得电子官能团硝基(NO_2)时出现反向整流,当同时添加氨基和硝基官能团时,会出现正反向整流交替现象,研究结果表明通过添加不同类型的官能团能有效控制分子整流器的整流特性.     

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