基于單分子異質(zhì)結(jié)的設(shè)計(jì)與整流調(diào)控理論研究
發(fā)布時(shí)間：2020-12-13 14:31
隨著單分子控制技術(shù)和微觀體系電輸運(yùn)理論的不斷完善與發(fā)展,分子尺度器件的設(shè)計(jì)與研究已成為各國(guó)追求科技制高點(diǎn)的重要研究課題。單分子P-N結(jié)的設(shè)計(jì)思想最初是由Aviram和Ratner于1974年從理論上提出來(lái)的,由于受到實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制,這一課題直到近二十年才再次引起研究者的關(guān)注。為了使分子整流器件走向應(yīng)用,從最基本的物理角度全面深入地理解分子整流器件工作機(jī)理具有十分重要的意義,特別是分析清楚影響其整流性能的關(guān)鍵因素,例如分子與電極間的界面構(gòu)型、分子與電極之間的耦合、分子前線軌道與電極費(fèi)米能級(jí)之間的相對(duì)位置等,為進(jìn)一步設(shè)計(jì)具有理想整流性質(zhì)的分子整流器件提供新思路。由于存在著許多影響分子器件整流性質(zhì)的不同因素,為了更好的理解分子整流器件的整流機(jī)理,設(shè)計(jì)出具有理想整流性質(zhì)的分子整流器件,論文系統(tǒng)研究了含有側(cè)枝門控基團(tuán)的三苯二嘧啶分子（Pyridinoparacyclophane,PPC）的整流性質(zhì)。通過(guò)改變側(cè)枝中的官能團(tuán)以及電極與分子的連接界面,研究了電負(fù)性不同的側(cè)枝門控基團(tuán)和不同電極界面構(gòu)型對(duì)PPC分子整流的影響,分析了影響其整流的內(nèi)在機(jī)理。研究不僅發(fā)現(xiàn)了電極界面的改變可以引起顯著的整流翻轉(zhuǎn)現(xiàn)...
【文章來(lái)源】：山東師范大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
(a)用OWL刻蝕的具有3 nm間隙的SEM圖像。(b)金屬異質(zhì)結(jié)I-V特性曲線。(c)金屬異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖[53]。
圖1-2(a)用OWL刻蝕的具有3 nm間隙的SEM圖像。(b)金屬異質(zhì)結(jié)I-V特性曲線。(c)金屬異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖[53]。2013年Fu等人從理論上研究了低聚亞苯基亞乙炔分子金屬異質(zhì)結(jié)的整流特性[54],她們考慮了功能分子的長(zhǎng)度和側(cè)基對(duì)低聚亞苯基亞乙炔分子金屬異質(zhì)結(jié)整流性質(zhì)的影響。計(jì)算結(jié)果表明,整流比隨著分子長(zhǎng)度的變化呈現(xiàn)非線性變化:當(dāng)分子變長(zhǎng)時(shí),電流首先減小,然后增大,整流比先增大后減小。
2009年Deng等人利用非平衡格林函數(shù)方法結(jié)合密度泛函理論研究了碳鏈連接到兩個(gè)金電極上的傳輸特性[56]。計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)純碳鏈連接兩個(gè)不對(duì)稱金電極時(shí),可以明顯觀察到負(fù)微分電阻和整流現(xiàn)象。產(chǎn)生負(fù)微分電阻行為的主要根源是在一定的偏壓下抑制了最高的分子軌道共振。結(jié)果還顯示,僅通過(guò)向碳鏈中添加側(cè)基,就有可能使負(fù)微分電阻消失并削弱整流性能。2010年Fan等人基于密度泛函理論研究了萉基分子器件中的電荷輸運(yùn)性質(zhì)[57]。結(jié)果表明,電子在分子內(nèi)傳輸性能在很大程度上取決于接觸幾何形狀。當(dāng)分子通過(guò)一個(gè)第二最近點(diǎn)和一個(gè)第三最近點(diǎn)與Au電極接觸時(shí),體系表現(xiàn)出較好的整流現(xiàn)象。這一整流現(xiàn)象的產(chǎn)生歸因于費(fèi)米能級(jí)附近的最高占據(jù)軌道(The Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)和最低未占據(jù)軌道(The Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)的不對(duì)稱分布。當(dāng)分子通過(guò)兩個(gè)第二最近點(diǎn)與Au電極接觸或者兩個(gè)第三最近點(diǎn)與Au電極接觸時(shí),體系表現(xiàn)出比較好的負(fù)微分電阻現(xiàn)象。負(fù)微分電阻行為的產(chǎn)生是因?yàn)樵谝欢ǖ钠珘合掠幸徊糠智熬�軌道進(jìn)入了偏壓窗,但是波函數(shù)空間分布不對(duì)稱。(三)不同的分子末端基團(tuán)與電極接觸
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Towards single-molecule optoelectronic devices[J]. Lijue Chen,Anni Feng,Maoning Wang,Junyang Liu,Wenjing Hong,Xuefeng Guo,Dong Xiang. Science China(Chemistry). 2018(11)
[2]Gas-sensor property of single-molecule device:F2 adsorbing effect[J]. 李宗良,畢俊杰,劉然,衣曉華,傅煥儼,孫峰,魏明志,王傳奎. Chinese Physics B. 2017(09)
[3]Length dependence of rectification in organic co-oligomer spin rectifiers[J]. 胡貴超,張朝,李營(yíng),任俊峰,王傳奎. Chinese Physics B. 2016(05)
博士論文
[1]雙嵌段共聚物分子器件整流特性研究[D]. 張廣平.山東師范大學(xué) 2013
本文編號(hào)：2914694
【文章來(lái)源】：山東師范大學(xué)山東省
【文章頁(yè)數(shù)】：70 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
(a)用OWL刻蝕的具有3 nm間隙的SEM圖像。(b)金屬異質(zhì)結(jié)I-V特性曲線。(c)金屬異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖[53]。
圖1-2(a)用OWL刻蝕的具有3 nm間隙的SEM圖像。(b)金屬異質(zhì)結(jié)I-V特性曲線。(c)金屬異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)示意圖[53]。2013年Fu等人從理論上研究了低聚亞苯基亞乙炔分子金屬異質(zhì)結(jié)的整流特性[54],她們考慮了功能分子的長(zhǎng)度和側(cè)基對(duì)低聚亞苯基亞乙炔分子金屬異質(zhì)結(jié)整流性質(zhì)的影響。計(jì)算結(jié)果表明,整流比隨著分子長(zhǎng)度的變化呈現(xiàn)非線性變化:當(dāng)分子變長(zhǎng)時(shí),電流首先減小,然后增大,整流比先增大后減小。
2009年Deng等人利用非平衡格林函數(shù)方法結(jié)合密度泛函理論研究了碳鏈連接到兩個(gè)金電極上的傳輸特性[56]。計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)純碳鏈連接兩個(gè)不對(duì)稱金電極時(shí),可以明顯觀察到負(fù)微分電阻和整流現(xiàn)象。產(chǎn)生負(fù)微分電阻行為的主要根源是在一定的偏壓下抑制了最高的分子軌道共振。結(jié)果還顯示,僅通過(guò)向碳鏈中添加側(cè)基,就有可能使負(fù)微分電阻消失并削弱整流性能。2010年Fan等人基于密度泛函理論研究了萉基分子器件中的電荷輸運(yùn)性質(zhì)[57]。結(jié)果表明,電子在分子內(nèi)傳輸性能在很大程度上取決于接觸幾何形狀。當(dāng)分子通過(guò)一個(gè)第二最近點(diǎn)和一個(gè)第三最近點(diǎn)與Au電極接觸時(shí),體系表現(xiàn)出較好的整流現(xiàn)象。這一整流現(xiàn)象的產(chǎn)生歸因于費(fèi)米能級(jí)附近的最高占據(jù)軌道(The Highest Occupied Molecular Orbital,HOMO)和最低未占據(jù)軌道(The Lowest Unoccupied Molecular Orbital,LUMO)的不對(duì)稱分布。當(dāng)分子通過(guò)兩個(gè)第二最近點(diǎn)與Au電極接觸或者兩個(gè)第三最近點(diǎn)與Au電極接觸時(shí),體系表現(xiàn)出比較好的負(fù)微分電阻現(xiàn)象。負(fù)微分電阻行為的產(chǎn)生是因?yàn)樵谝欢ǖ钠珘合掠幸徊糠智熬�軌道進(jìn)入了偏壓窗,但是波函數(shù)空間分布不對(duì)稱。(三)不同的分子末端基團(tuán)與電極接觸
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Towards single-molecule optoelectronic devices[J]. Lijue Chen,Anni Feng,Maoning Wang,Junyang Liu,Wenjing Hong,Xuefeng Guo,Dong Xiang. Science China(Chemistry). 2018(11)
[2]Gas-sensor property of single-molecule device:F2 adsorbing effect[J]. 李宗良,畢俊杰,劉然,衣曉華,傅煥儼,孫峰,魏明志,王傳奎. Chinese Physics B. 2017(09)
[3]Length dependence of rectification in organic co-oligomer spin rectifiers[J]. 胡貴超,張朝,李營(yíng),任俊峰,王傳奎. Chinese Physics B. 2016(05)
博士論文
[1]雙嵌段共聚物分子器件整流特性研究[D]. 張廣平.山東師范大學(xué) 2013
本文編號(hào)：2914694
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