CNT與BNNT內(nèi)嵌Fen(Cp)n+1與C60-V的電子輸運性質(zhì)研究.pdf

1、近年來，微電子學(xué)的快速發(fā)展促使人們不斷追求電子器件的微型化，利用單分子以及分子團簇，納米管以及一些金屬配合物分子等來構(gòu)建各種功能性電子元器件已經(jīng)成為公認的且最潛力的發(fā)展趨勢。伴隨著精密加工技術(shù)和自組裝技術(shù)的飛速發(fā)展，使得設(shè)計納米量級的電子器件成為可能。隨著人們在材料原子量級上的操縱和修改技術(shù)的發(fā)展，納米器件獨特的輸運性質(zhì)引起了人們廣泛的興趣。因此，我們運用第一性原理方法研究了Fen(Cp)n+1化合物與C60-V鏈嵌入CNT和BNNT中

2、所形成豆莢式結(jié)構(gòu)的電子輸運性質(zhì)。
　　通過對內(nèi)嵌Fen(Cp)n+1豆莢式結(jié)構(gòu)的研究，我們發(fā)現(xiàn)體系的電子輸運性質(zhì)不能單一的從周期性結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)來預(yù)測，因為外部偏壓的施加會改變電荷的傳輸通道。結(jié)果表明：CNT管壁具有很強的金屬性，因此不論在CNT中嵌入Fe(Cp)2還是 Fe2(Cp)3，對傳輸性質(zhì)的影響非常?。粚τ?BNNT類構(gòu)型，嵌入Fe(Cp)2后使得電子可從 Fe(Cp)2躍遷至管壁，進而明顯增強了它的導(dǎo)電性，而嵌入Fe2

3、(Cp)3后因其本身產(chǎn)生的陷阱效應(yīng)不利于其導(dǎo)電性。
　　通過對內(nèi)嵌C60-V鏈豆莢式結(jié)構(gòu)的研究，我們發(fā)現(xiàn)由于V原子與相鄰富勒烯之間所形成的配位鍵，這使得此類豆莢式結(jié)構(gòu)的電子結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化：在(η6-C60-V)@CNT或(η6-C60-V)@BNNT結(jié)構(gòu)內(nèi)通過反鐵磁的交換關(guān)聯(lián)方式發(fā)生局域自旋耦合，且C60-V鏈在BNNT中形成了一個明確的自旋量子位。計算結(jié)果還表明：(η6-C60-V)@CNT呈金屬性，載流子源于 CNT， C6

4、0和 V；而(η6-C60-V)@BNNT具有一個較窄帶隙，呈現(xiàn)半導(dǎo)體性質(zhì)，此時載流子源于C60-V鏈，因此富勒烯分子兩側(cè)的V原子提高了豆莢式結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電性；C60富勒烯分子中五元環(huán)上α位的H原子進一步增強了C60-V間的相互作用。含H富勒烯豆莢式結(jié)構(gòu)的鐵磁態(tài)與反鐵磁態(tài)在能量上幾乎是簡并的，鐵磁態(tài)下每個單胞的磁矩高達3.0μB，這比V-C6H6或 V-C5H5之類的夾層化合物的磁矩高出3倍之多。H原子附著在C60富勒烯分子上使得C60富勒