摘要：本文以并五苯分子为基础，以单金原子取代为出发点，在理论上设计四个模型（纯 并五苯及金原子依次从最端到中间分别取得并五苯上的氢原子），采用密度泛函结合非平 衡格林函数方法对其传输性质进行分析。计算结果表明，并五苯分子的电子传输性质受到 金原子取代的影响较小，四种模型的伏安曲线总的趋势和变化相近。对于金原子取代氢原 子后的各分子节，其电导值均有一定程度下降，三个模型中苯环最边上的金取代对传输性 质影响最小。结合透射系数和能级分析，分子的传输通道主要是并五苯分子的苯环共轭部 分的分子轨道起作用。这些结果对于理解金原子取代的并五苯分子的传输性质具有重要帮 助。72653

毕业论文关键词：并五苯，分子器件，非平衡格林函数，透射系数通道

Abstract: In this work, the pentacene molecule was taken as the basis element with the single Au atom substitution to investigate the transport properties。 The transmission properties are analyzed by using the density functional theory combined with the Non-equilibrium Green’s Function method。 The results show that the substituted Au atom has little effect on the transport properties of pentacene。 The simulated voltage-current curves exhibit the same trends for all the models。 The substitution of the edge H of phenyl ring has the least influence on the transmission properties。 With the help of the transmission coefficient plotting and energy level analysis, we confirm that the molecular orbital of pentacene plays the main role in molecular transport。 These results are of great help in understanding the transport properties of Au atom substituted pentacene molecular device。

Keywords: Pentacene, Molecular device, Nonequilibrium Green Function, Transmission channel

目 录

1 前言 4

2 模型和计算模拟参数计算 4

3 结果与讨论 6

3。1 分子节的电流-电压性质 6

3。2 分子的轨道性质 7

结 论 10

参考文献 11

致 谢 12

1 前言

分子电子学是电子纳米科学的一个重要分支，属于一个多学科交叉领域，主要以研究 分子为对象，或者说在分子水平上研究分子在电子学方面的应用。近年来，得益于实验技 术的不断革新和量子输运理论的发展和完善，分子电子学领域得到了飞速发展。在开始研 究分子电学时，人们主要聚焦于有机分子，而随着对分子器件性质的认识深入和实验技术 手段上的进步，为弥补器件中的缺点和不断完善器件的性能，探索新型分子在分子电子学 中的潜在应用已成为人们发展的重要组成部分，其中研究的对象包括有机小分子，无机化 合物，甚至生物蛋白分子等，研究范围已得到极大丰富。运用量子输运理论方法在分子尺 度上进行数值计算模拟，可加深认识电子传输的基本物理过程。通过不断探索器件的性质 和分子结构之间的关系，有助于寻找性能更优异、功能更丰富的分子电子学元件[1]。

作为空穴传输的明星材料——并五苯，一直是理论和应用方面的研究热点，其在有机 发光二极管，有机场效应管等有重要的应用[2]。如在有机场效应晶体管中并五苯常与作源、 漏电极的金原子相连，因此极易被金原子修饰。苏忠民课题在并五苯与金原子相互作用方 面做了系列工作，研究了金与并五苯的相互作用，非线性光学性质以及电荷传输性质等[3-5]。 我们主要以并五苯分子为基础，以单金原子取代作为出发点，在理论上设计了四个模型来 分析讨论其金原子对并五苯的电子传输性质影响。在分子节模型中，构建时需要考虑与电 极的触点原子，即与电极的结合难易，这里我们选择硫原子取得的并五苯，以硫原子为接 触原子。文献综述