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2模型和计算模拟参数计算

在本文中，主要以讨论两端情况的分子节结构。在模拟中分子节可分为三个部分：左电极，中间区，右电极，见图1。中间区通常也叫扩展分子（extended molecule, EM），包含了4和3层的金原子层，这些金原子分子层主要是为了屏蔽分子对电极中电子性质的影响。我们也检查了更多的原子层时模型的势分布，验证了选择这些层对结果的较小影响，也反映了这些分子层的引入可有效的保证电极单元的性质。在本工作中，电极采用由沿z轴每层金原子数5,4,5,4···周期性排列的纳米线结构[6-9]，因此一个电极单元主要由18个金原子构成。其中Au-Au键长为2。85 Å（由金的实验晶体结构参数确定）。为了减少结构与其镜像分子之间的不必要相互作用，在垂直传输方向的维度上我们选取了较大的真空层（对x和y的维度选择为30 Å）。

 分子节示意图，电极为Au( 100)有限截面模型。

本文中所采用的密度泛函计算主要是SIESTA程序包[10-14]。在SIESTA程序中，价电子由线性组合有限的数值原子轨道来描述，原子核区采用模守恒Troullier-Martin赝势。Au原子采用SZP基组来描述，Al和N原子采用DZP基组。这样处理可有效地减少所需的计算时间和资源而不降低计算精度。另对于交换相关泛函，我们采用GGA-PBE形式。定义等效实空间格点的对应能量的截断值取为250 Ry。

对于传输性质的计算，我们采用SMEAGOL程序[15-17]，该程序是基于SIESTA的平台。因此在计算模拟中，采用了相同的方法，赝势和交换相关泛函。在本章中，金电极的Fermi能级计算的结果为-4。51 eV。在SMEAGOL程序中，为了提高收敛，采用了300 K电子温度，96实和48个复能量点来求解格林函数。更多的细节可以参考SMEAGOL程序的相关文献[14-17]。对于分子节的电流计算公式，根据Landauer- Büttiker定义形式[18]，有：

其中 为在能量 和电压 的透射系数； 和 为对应左右电极的Fermi-Dirac分布函数。在SMEAGOL程序中，定义的正电压方式为：左边电极的Fermi能级上移V/2，右边电极的Fermi能级下移V/2，这样就形成了1 V的电势差。来*自-优=尔,论:文+网www.youerw.com

3 结果与讨论

3。1分子的电子结构和电子性质

对于Aln+1Nn(n >=3)的选择，我们先优化周期性的(…Al-N-Al-N…)，利用SIESTA程序取z轴方向为周期性边界，对x和y的维度选择为20 Å。我们采用了完全放开晶格参数方法，这样可以取得理论最优结构。其中总力收敛小于的0。02 eV/Å，优化得到Al-N键长为1。795 Å。通过分析发现，理想的单AlN链为半导体材料，在Gamma上能隙值为1。92 eV。图2给出了其能带结构图和对应的态密度图。这里需要注意，单链结构的能隙与固态结构的能隙值（约6 eV）有较大差距。其他研究人员在理论分析AlN纳米管时也发现其能隙也是出现较大的降低。公认的，限制其维数对能带结构由较大影响，也是调制材料能隙大小的一个重要方法。