氨基酸分子修飾的Ge-Si核-殼結(jié)構(gòu)的量子輸運(yùn)特性研究.pdf

1、準(zhǔn)一維（1D）半導(dǎo)體納米線與體材性質(zhì)不同，其獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)、電子、輸運(yùn)以及大的表面積與體積比等特性在納米電子學(xué)、光電子學(xué)等領(lǐng)域引起了人們的關(guān)注，其中，核/殼納米線（CSNWS）在一維納米材料中占有重要地位。目前，許多CSNWS已經(jīng)被制造出來(lái)，Ge/Si核/殼納米線就是其中之一。由于其與目前硅基半導(dǎo)體工藝相兼容更是引起了人們的重視，很多這方面研究已被報(bào)道出來(lái)。眾多研究表明，一維納米線是很好的傳感器材料，但是，關(guān)于Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)傳感器

2、研究鮮有報(bào)道。因此，本文利用密度泛函理論和非平衡格林函數(shù)相結(jié)合的方法，計(jì)算研究了氨基酸修飾Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)的量子輸運(yùn)特性，并探討其作為傳感器或分子開(kāi)關(guān)的可能性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對(duì)無(wú)氨基酸修飾 Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)的量子輸運(yùn)特性進(jìn)行了研究。通過(guò)計(jì)算并分析四種不同長(zhǎng)度Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)的I-V曲線、透射譜以及態(tài)密度，結(jié)果顯示長(zhǎng)度M=1和2的Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為金屬特性；而M=3和4的核/殼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)半導(dǎo)體二極管正

3、向?qū)ㄌ匦?，表現(xiàn)為半導(dǎo)體特性。另外，四種長(zhǎng)度 Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)均能將電子限制在核區(qū)域進(jìn)行輸運(yùn)，由于載流子在Ge材料中（核區(qū)域）的遷移率大于Si材料（殼區(qū)域）中遷移率，這對(duì)未來(lái)高速器件研究十分有利。⑵計(jì)算并研究了小偏壓（0.1V）下20種不同氨基酸修飾的Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)量子輸運(yùn)特性。對(duì)比不同模型的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小偏壓下所有模型的I-V曲線均為直線，但是電導(dǎo)卻各不相同，說(shuō)明氨基酸可以調(diào)控 Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)電導(dǎo)，且調(diào)控幅度不盡相同

4、。這意味著在較低偏壓下，Ge/Si核/殼結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了對(duì)氨基酸敏感特性，換句話說(shuō)這種結(jié)構(gòu)可以用于高靈敏度氨基酸傳感器的研究。⑶研究了氨基酸的-NH2吸附H離子后結(jié)構(gòu)輸運(yùn)特性的變化情況。以甘氨酸(Gly)和絲氨酸(Ser)為例，結(jié)果表明：氨基酸吸附H離子前后，體系的輸運(yùn)性質(zhì)發(fā)生了顯著的變化，均表現(xiàn)出了開(kāi)關(guān)特性。這種器件伴隨著氧化-還原反應(yīng)出現(xiàn)的―導(dǎo)通、―截止?fàn)顟B(tài)，可以用于分子邏輯電路中。此外，該種器件結(jié)構(gòu)對(duì)環(huán)境PH值敏感，說(shuō)明其可以作為H離