有限長懸掛端及其端口的分子吸附對單壁碳納米管電子輸運特性的影響.pdf

1、本文基于緊束縛近似(TBA)，利用Landauer公式和格林函數(shù)方法研究有限長懸掛端對碳納米管體系電子傳輸特性的影響，并且利用基于分子自洽場理論的Gaussian軟件模擬分子在碳納米管有限長懸掛端端口的吸附，之后同樣利用Landauer公式和格林函數(shù)方法研究有限長懸掛端端口的分子吸附對體系電導(dǎo)的影響。 針對上述研究內(nèi)容，本文分為四章，各章具體內(nèi)容簡介如下：第一章首先介紹碳納米管的結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電特性，然后總結(jié)前人對碳納米管分子吸附行為

2、的研究，最后介紹本文的研究目標(biāo)。 第二章是關(guān)于計算方法的介紹，主要分兩部分。一部分是關(guān)于絕熱近似和Hatree-Fock近似以及分子的自洽場計算的內(nèi)容。另一部分則是緊束縛近似以及使用格林函數(shù)計算準(zhǔn)一維體系電導(dǎo)的方法。 第三章利用Landauer公式和格林函數(shù)方法研究有限長懸掛端對碳納米管體系電子傳輸特性的影響。我們先對比了開、閉口有限長懸掛端和無限長懸掛端下碳納米管體系的電導(dǎo)，之后討論懸掛端長度對碳納米管電導(dǎo)的影響，最后

3、研究探針與碳納米管間的耦和強度對碳納米管電導(dǎo)的影響。結(jié)果表明，有限長和無限長懸掛端對碳納米管體系電導(dǎo)的影響截然不同：有限長懸掛端碳納米管體系的電導(dǎo)在費米能級附近隨能量的變化有明顯的周期性波動，而無限長碳納米管體系的電導(dǎo)則保持不變；此外，在同等的探針和碳原子耦和條件下，含有限長懸掛端的碳納米管體系的平均電導(dǎo)約是含無限長懸掛端的碳納米管體系平均電導(dǎo)的2倍。同時發(fā)現(xiàn)，在懸掛端有限長的情況中，(5,5)單壁碳納米管的G-E曲線在費米能級附近(±

4、1.5eV范圍內(nèi))存在快、慢兩種準(zhǔn)周期，而(9,0)單壁碳納米管的G-E曲線在費米能級附近則只存在一個周期。在探針與碳納米管保持單原子接觸條件下的計算結(jié)果表明，扶手椅型碳納米管的電導(dǎo)對懸掛端長度有很強的依賴性。第四章中我們利用Gaussian軟件分別模擬氣體分子在(5,5)碳納米管有限長開口和閉口懸掛端端口的吸附，并且用Landauer公式和格林函數(shù)方法研究分子的端口吸附對碳納米管體系電導(dǎo)的影響。結(jié)果表明，在開口懸掛端的A、B兩個吸附位

5、中，分子更趨向于吸附在B位上。A位上的分子吸附將改變體系G-E曲線的周期，同時在特定的能量點處產(chǎn)生不隨懸掛端長度而改變的特征峰。B位上的分子吸附不產(chǎn)生特征峰，僅在能量E＞OeV的區(qū)間內(nèi)改變G-E曲線的周期。閉口懸掛端末端碳帽上的分子吸附將使碳納米管體系的G-E曲線在特定的狹小能量區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)不隨懸掛端長度改變的特征峰，但并不是所用的吸附狀態(tài)都能改變碳納米管體系G-E曲線的周期。 本文研究的結(jié)果表明：由于體系電導(dǎo)對分子吸附的敏感性，