10326.卟啉基分子器件的電磁輸運性質(zhì)研究

1、蘇州大學學位論文獨創(chuàng)性聲明本入鄭重聲明：提交的學位論文是本入在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰篤過的研究成果，也不含為獲褥蘇州大學或其他教育機構(gòu)的學位證書麗使用過的材料。對本文的研究作出重要貢獻的個體和集體，均已在文中以明確方式標明。本入承擔本聲明的法律責任。論文份者簽名：盛亟圣Et期：壟堡：皇卟啉基分子器件的電磁輸運性質(zhì)研究中文摘要卟啉基分子器件的電磁輸運性質(zhì)

2、研究中文摘要分子電子學起源于諾貝爾物理學獎獲得者費恩曼(REFeynman)提出的“從單個分子甚至原子進行組裝”的偉大設想。1974年，Avriam和Ratner設計了具有非對稱結(jié)構(gòu)的分子，研究了給體受體分子橋的整流特性，成功預示了該分子呈現(xiàn)出分子整流器的功能。隨著實驗技術(shù)的完善，人們利用掃描隧道顯微鏡技術(shù)，力學可控劈裂法，納米電極技術(shù)等方法制備出各種具有特殊功能的分子器件，包括分子導線，分子開關(guān)，分子整流器，分子存儲器等。如何構(gòu)筑、表

3、征穩(wěn)定的分子結(jié)是分子器件實驗研究中面臨的最困難的問題，尤其是分子器件的特性對于分子與電極之間的界面非常靈敏，導致了不同研究小組的一些測量結(jié)果相差較多，甚至出現(xiàn)互相矛盾。而在實驗上要實現(xiàn)分子與電極之間的精確控制是非常困難的。因此，計算模擬方法在分子器件研究中起著越來越重要的作用。隨著計算機功能的急速增強，分子電子學的理論模擬計算對分子材料的開發(fā)和分子器件的設計逐漸成為研究熱點。近年來，由于卟啉分子高共軛的平面結(jié)構(gòu)，優(yōu)異的化學穩(wěn)定性以及獨特

4、的光電特性，可與多種金屬離子形成穩(wěn)定的金屬配合物等性質(zhì)受到國內(nèi)外各研究小組的普遍關(guān)注。由于分子的電磁輸運特性與金屬電極和有機分子接觸面的特性密切相關(guān)，本文利用非平衡格林函數(shù)與密度泛函理論相結(jié)合的第一性原理方法，應用AtomistixToolKit(ATK)計算軟件，詳細研究了苯環(huán)卟啉苯環(huán)分子(BPB)與電極間的耦合方式，中心配位金屬，功能性基團替代等因素對卟啉類分子器件輸運性質(zhì)的影響，得到了一些有意義的結(jié)論。主要研究內(nèi)容如下：(1)在無

5、限大平面金電極基礎上構(gòu)造尖端金字塔型電極結(jié)構(gòu)吸附BPB分子，并逐漸減少電極前端的Au原子個數(shù)，破壞金字塔尖端電極接觸方式，系統(tǒng)研究了分子與電極的接觸構(gòu)型對BPB分子結(jié)電輸運特性的影響。分子電極接觸構(gòu)型的不同導致了電流電壓(IV)特性曲線呈現(xiàn)出明顯不同的結(jié)果，特別是兩端金字塔電極的硫金(SAu)頂位接觸的BPB分子結(jié)，在外加電壓03V時出現(xiàn)了明顯的負微分電阻(NDR)現(xiàn)象。隨著尖端接觸對稱性被逐漸打破，在兩端都是大平面電極接觸構(gòu)型的BPB