有機(jī)金屬苯環(huán)復(fù)合物的自旋輸運(yùn)性質(zhì).pdf

1、隨著超大規(guī)模集成電路的發(fā)展逼近極限，摩爾定律已經(jīng)開始逐步失效。為了應(yīng)對這一世界性問題，考慮了量子效應(yīng)的分子電子學(xué)得到了蓬勃發(fā)展，對分子材料的開發(fā)和理論研究吸引了科學(xué)家們的興趣。尤其是以石墨烯為首的拓?fù)浣^緣體材料的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，低維材料得到了人們廣泛的關(guān)注。石墨烯、錫烯等二維材料，以及碳鏈、多層茂環(huán)復(fù)合物等一維材料已經(jīng)有了許多實驗和理論上的研究。
　　作為低維分子材料，有機(jī)金屬苯環(huán)復(fù)合物具有豐富的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，雖然早已在實驗中制備出來，

2、但是還缺乏足夠的理論研究。本文運(yùn)用非平衡格林函數(shù)結(jié)合密度泛函理論的第一性原理方法研究了有機(jī)金屬苯環(huán)復(fù)合物的電、磁和熱電性質(zhì)?？紤]從鈧到鈷七種過渡金屬與苯環(huán)的復(fù)合物（M(Bz)2，M=Sc~Co），并將它們與金納米線連接，形成分子結(jié)。按照復(fù)合物與納米線的不同接觸方式，我們將分子結(jié)分為T型和H型兩種接觸構(gòu)型。我們利用 GAMESS軟件計算了獨(dú)立分子的性質(zhì)，分子結(jié)的性質(zhì)則用Atomistix ToolKit（ATK）軟件包進(jìn)行計算。
　

3、　首先我們研究了Fe(Bz)2與金納米線接觸形成的分子結(jié)。Fe(Bz)2具有高低兩種自旋態(tài)，兩種自旋態(tài)之間的能量差較大。通過接觸金電極納米線，發(fā)現(xiàn)T型接觸依舊存在兩種自旋態(tài)，而 H型接觸則只有一種低自旋態(tài)。研究兩種接觸在不同自旋態(tài)下的輸運(yùn)性質(zhì)發(fā)現(xiàn)，H型接觸的I/V曲線是自旋無關(guān)的，而T型接觸的I/V曲線則與分子本身的自旋態(tài)有關(guān)。同時對于T型接觸，在高自旋態(tài)下，分子結(jié)具有良好的自旋過濾效應(yīng)以及熱電效應(yīng)。對比T型接觸高自旋態(tài)和低自旋態(tài)的電流

4、曲線，我們發(fā)現(xiàn)，低自旋態(tài)下的電流要明顯大于高自旋態(tài)下的電流。通過深入分析，我們發(fā)現(xiàn)Fe原子的dxz和dyz電子在輸運(yùn)過程中起了主導(dǎo)性地位，影響了不同接觸和不同自旋態(tài)的輸運(yùn)性質(zhì)。
　　然后，我們研究了從鈧到鈷全部過渡金屬與苯環(huán)構(gòu)成的復(fù)合物性質(zhì)。首先計算了這些有機(jī)金屬復(fù)合物的磁性，發(fā)現(xiàn)分子磁性是隨著配位金屬原子序數(shù)的增加交替出現(xiàn)的。為了驗證苯環(huán)對磁性的影響，我們以Cr(Bz)2為例，計算了苯環(huán)間距對磁矩的影響，發(fā)現(xiàn)在分子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)附近的

5、苯環(huán)間距改變不會對分子磁性產(chǎn)生影響。接下來研究了所有金屬苯環(huán)復(fù)合物在兩種接觸下形成的分子結(jié)的輸運(yùn)性質(zhì)，其中 H型接觸具有較高的結(jié)構(gòu)對稱性，H型接觸中自旋過濾效應(yīng)的出現(xiàn)和分子磁性的出現(xiàn)相一致，同時具有自旋過濾效應(yīng)的分子結(jié)也展現(xiàn)了不同程度的塞貝克效應(yīng)。計算還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)配位金屬原子序數(shù)小于錳的序數(shù)時，對應(yīng)的金屬復(fù)合物的兩種結(jié)構(gòu)都出現(xiàn)了負(fù)微分電阻效應(yīng)。
　　綜上，我們研究了一系列有機(jī)金屬苯環(huán)復(fù)合物的輸運(yùn)性質(zhì)，并討論其多種輸運(yùn)特性的成因。利用