含苯巰基分子電子輸運(yùn)性質(zhì)的研究.pdf

1、研究分子和團(tuán)簇的性質(zhì),尤其是電子輸運(yùn)特征,密度泛函理論(DFT)特別成功適用于這一領(lǐng)域,成為多電子的兩極系統(tǒng)的電子特性的理論研究的十分有效和精確的理論,以它為理論依據(jù)的方法和軟件,非常普遍的應(yīng)用在理論研究和實(shí)驗(yàn)研究中,它涉及的領(lǐng)域包括物理領(lǐng)域和化學(xué)領(lǐng)域等。20世紀(jì)90年代開始,密度泛函理論在交換關(guān)聯(lián)能的加入后,密度泛函理論(DFT)的計(jì)算結(jié)果更加符合于實(shí)驗(yàn)結(jié)果,目前多種領(lǐng)域中較成功的電子結(jié)構(gòu)計(jì)算方法都基于密度泛函理論。因?yàn)槊芏确汉碚撚?jì)

2、算量適中、計(jì)算精度較高,隨著計(jì)算機(jī)性能的突飛猛進(jìn),目前已開發(fā)出ATK(ATOMISTIXTOOLKIT)等多種密度泛函理論(DFT)計(jì)算軟件。團(tuán)簇,因?yàn)樗某叽缃橛谠雍秃暧^體系之間,屬于介觀物理的研究范疇。特別是兩極系統(tǒng),由于其電子輸運(yùn)性質(zhì)具有宏觀物理和經(jīng)典理論相區(qū)別的多樣性和奇異性,所以目前已經(jīng)逐漸發(fā)展成為許多科學(xué)家研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)領(lǐng)域。
　　 五種含有苯環(huán)的巰基分子被選來作為本論文研究的對(duì)象,按苯環(huán)數(shù)目增加的順序分為兩組,

3、在Z方向分子中兩個(gè)對(duì)稱的H原子被S原子替換形成。我們用ATK(ATOMISTIXTOOLKIT)和VNL(VIRTUALNANOLAB)軟件進(jìn)行模擬各分子。然后,將它們分別置于一對(duì)Au(111)電極之間,構(gòu)成兩電極系統(tǒng),利用分子電子學(xué),對(duì)這些系統(tǒng)的輸運(yùn)性質(zhì)進(jìn)行分析研究時(shí),我們采用用第一性原理計(jì)算方法,即用密度泛函理論和非平衡態(tài)格林函數(shù)相結(jié)合的方法。我們主要做了以下幾方面的工作:
　　 在考察各分子的S原子空位連接時(shí)到Au電極(1

4、11)面的位置不同距離時(shí),計(jì)算體系能量,發(fā)現(xiàn)在Au電極(111)面的空位處連接能量最低,結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。
　　 我們對(duì)含苯環(huán)的巰基乙炔分子和含苯環(huán)的巰基苯醚分子與金電極組成兩電極系統(tǒng)進(jìn)行重點(diǎn)研究,根據(jù)第一性原理計(jì)算得到體系透射系數(shù),對(duì)兩電極系統(tǒng)透射系數(shù)的數(shù)據(jù)做出的圖可以看到不同數(shù)目的透射峰,據(jù)此我們發(fā)現(xiàn)兩組兩電極系統(tǒng)存在不同程度的諧振隧穿現(xiàn)象,這一特點(diǎn)正是分子電子器件研究的要點(diǎn)。
　　 選取了含有苯環(huán)的兩組五種巰基分子作為分