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(yùn)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(qiáng)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(fèi)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(fèi)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(fèi)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(qiáng)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，