分子結(jié)非彈性電子隧穿譜的理論研究.pdf

1、近幾年,隨著電子器件小型化的發(fā)展,分子器件逐漸成為研究的熱點.隨著實驗技術(shù)的不斷進步與理論的不斷改進,人們對其研究取得了很大進展,但也仍然存在許多問題.利用不同實驗方法制備的分子器件,其電學(xué)性質(zhì)有很大差異;不僅如此,利用同一方法制備的分子器件,其電學(xué)性質(zhì)也往往不同.究其原因,分子與電極的接觸構(gòu)型是一個難以控制,難以確定的因素.此外,分子間相互作用也是一個重要因素.理解、控制分子水平上的電子輸運性質(zhì)是一項長期而艱苦的工作.實驗工作者發(fā)展了

2、各種技術(shù)來制備、研究分子器件,理論工作者也發(fā)展各種理論來解釋、模擬相關(guān)實驗.
　　非彈性電子隧穿譜以其高度的靈敏性,顯示出在探測分子結(jié)構(gòu)型方面的巨大優(yōu)勢.其譜峰對應(yīng)有機分子的振動模式,在實驗上,非彈性電子隧穿譜能反應(yīng)分子結(jié)的成分,分子結(jié)接觸構(gòu)型等內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息,但是僅僅依靠實驗難以提供足夠的信息來確定分子結(jié)構(gòu)型,這就需要理論工作來指認和解釋非彈性電子隧穿譜的譜峰.本文在雜化密度泛函理論的基礎(chǔ)上,利用彈性散射格林函數(shù)方法,詳細討論了影

3、響非彈性電子隧穿譜的兩大因素:分子間相互作用與分子結(jié)構(gòu)型.
　　一、OPE分子間相互作用對非彈性電子隧穿譜的影響我們系統(tǒng)研究了不同構(gòu)型下OPE雙分子結(jié)的非彈性電子隧穿譜.結(jié)果表明:面外振動模式對分子結(jié)構(gòu)型非常敏感.當(dāng)兩分子完全重疊時,面外振動模式非?；钴S,這為電子提供了更多的隧穿通道.當(dāng)分子間距離較大時,面外振動模式消失.研究結(jié)果給出了OPE雙分子結(jié)構(gòu)型與非彈性電子隧穿譜譜線的直接關(guān)系,這有利于實驗工作者更好的理解實驗結(jié)果.

4、>　　二、甲基異腈分子非彈性電子隧穿譜的理論研究選取兩個平行的Pt(111)面模擬金屬電極與有機分子的相互作用,Pt-Pt鍵長固定為0.277 nm,先對甲基異腈分子的幾何結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化,然后選取不同構(gòu)型的Pt原子團簇來模擬分子與襯底以及掃描隧道顯微鏡探針的相互作用.
　　結(jié)果證實了分子非彈性電子隧穿譜的取向擇優(yōu)性,為實驗上確定分子器件的分子取向提供了一個很好的思路.甲基異腈分子的非彈性電子隧穿譜受電極構(gòu)型、分子相對于襯底的傾角影響

5、較大.不同電極接觸構(gòu)型下譜峰強度和位置都有較大差別,某些振動模式只出現(xiàn)在特定的接觸構(gòu)型中,這為實驗上確定分子器件的幾何構(gòu)型提供了理論依據(jù).
　　第一章為分子器件簡介,簡單介紹分子器件研究背景及研究現(xiàn)狀,目前存在的問題以及本文主要工作.第二章為理論基礎(chǔ),介紹了怎樣計算電子結(jié)構(gòu),密度泛函理論,計算中怎樣選取基函數(shù),分子的振動表示及振動分析以及亞甲基與苯分子的振動模式及圖像表示.第三章為分子器件非彈性電子輸運的理論方法,第四章研究了OP