不同电极材料对苯分子节电子传输性质的影响

摘要：在本文中，我们通过构建四种不同的模型（选取不同的电极结构），采用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法分析传输性质，探讨不同电极对分子电子传输性质的影响。分析发现，不同的电极模型对1,4-苯二硫醇分子的电子传输性质有影响较大。因此，对于1,4-苯二硫醇分子在分析时电极还是应该选择Au的(111)面电极结构，这个方法所模拟的结果与实验数据符合较好，也更好解释实验的结果。73144

毕业论文关键词：1,4-苯二硫醇，分子器件，非平衡格林函数，电子传输

Abstract: In this paper，we design four different models with different gold electrode structures。 The transport properties are analyzed by using the density functional theory combined with non-equilibrium Green's function method。 The effects of different electrodes on the properties of molecular electron transport were checked。 It was found that the electron transport properties of the 1,4-benzenedithiol molecules were greatly influenced using the different electrode models。 The results are in good agreement with the experimental data using the Au (111) electrode。 Therefore, for the 1,4-benzenedithiol molecules, the electrode should choose Au (111) electrode structure in theoretical modeling to get the appropriate results。

Keywords: 1,4-Benzenedithiol, molecular device, Nonequilibrium Green Function, electron transport

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电极结构和电子性质 6

3。2传输性质分析 8

结论 11

参考文献 12

致谢 13

1 前言

摩尔定律是半导体技术发展中一个重要的预示规律，在过去的半个世纪中摩尔定律较好展示了信息技术进步的速度。但是，随着晶体管电路逐渐接近性能极限，这一法则将会走到尽头。分子电子学就是在这个背景下而提出，比如，基于碳纳米管和石墨烯材料的分子电子学等都得到了快速的发展，在实验探索上也得到了重要进展。因此，人们对于分子电子学的研究存在积极乐观的前景期望。但是，分子电子学目前还处于初始阶段，离真正的应用还需要很长的路途。大量的实验和理论研究还需要展开，其中对于探索以单个分子作为基本单元的电子元件是目前分子电子学研究的一个主要任务[1]。

苯分子是最简单的芳环，由六个碳原子构成一个六元环，每个碳原子接一个基团，苯的6个基团都是氢原子。由于特殊的电子结构和热稳定性，1,4-苯二硫醇是分子电子学中最早用于实验研究的单分子材料，也是理论发展中重要的明星分子模型。1997年Reed等人利用机械可控断裂结技术(mechanically controllable break junction)首次在实验上分析了1,4-苯二硫醇分子节的电子传输性质，也是首次在实验室上定量测量单分子节的电导[2]。因此被人们称为分子电子学中的重要一步。郭宏教授课题组发展了基于非平衡格林函数结合密度泛函理论的方法对分子节的电子传输性质进行了模拟[3]，现在大部分的理论模拟都是基于该方法。目前主流的模拟软件是ATK计算模拟软件（商业软件），其它非商业开源的软件有TranSiesta, SMEAGOL, OPENMX等，另外不提供源代码的软件如Nanodcal和Gollum等。我们以开源软件SMEAGOL为主[4-6]，在理论上研究不同电极材料（主要是不同的金电极）对于1,4-苯二硫醇的电子传输性质的影响，试图从理论上进行分析和解释。文献综述不同电极材料对苯分子节电子传输性质的影响:http://www.youerw.com/wuli/lunwen_83301.html