有機(jī)無(wú)機(jī)雜化分子的量子輸運(yùn)及器件設(shè)計(jì).pdf

1、分子電子學(xué)研究的是分子水平上的電子學(xué)。其目標(biāo)是用單分子、超分子和分子簇來(lái)代替硅基半導(dǎo)體晶體管等固體電子學(xué)元件組裝邏輯電路，乃至組裝成完整的計(jì)算機(jī)。由于傳統(tǒng)硅基電子器件正在接近物理和尺寸的極限，而分子電子學(xué)和分子自旋電子學(xué)方面的研究能解決上述困難，所以越來(lái)越受到人們的關(guān)注。分子電子學(xué)的研究?jī)?nèi)容包括各種分子電子器件的合成、性能測(cè)試以及如何將它們組裝在一起以實(shí)現(xiàn)一定的邏輯功能。人們預(yù)期下一代的納米電子（例如分子電子學(xué)）將可能超越CMOS技術(shù)而

2、達(dá)到新的器件式樣，這種新的式樣是基于像分子這樣的奇異納米材料或者是用自旋流代替電荷流的新穎的量子輸運(yùn)機(jī)制。自旋電子學(xué)是研究在固體系統(tǒng)中怎樣去控制和操縱自旋這個(gè)自由度的一門科學(xué)，其研究核心在固體系統(tǒng)中的自旋極化的和自旋流的量子輸運(yùn)機(jī)制。與只考慮電荷不考慮自旋的傳統(tǒng)半導(dǎo)體電子學(xué)相比，自旋電子學(xué)器件具有高密度，低功耗，高靈敏度等特點(diǎn)，具有不可估量的潛在應(yīng)用價(jià)值。磁隧道結(jié)已經(jīng)用于硬盤存儲(chǔ)，巨磁阻也已經(jīng)應(yīng)用與讀寫頭，全球產(chǎn)值達(dá)幾百億美元。

3、　　 本論文的研究主要集中在以下幾個(gè)方面。一, 利用石墨烯納米帶和其他有機(jī)分子設(shè)計(jì)和構(gòu)建器件(場(chǎng)效應(yīng)管，二極管等等)，應(yīng)用第一性原理的方法(非平衡態(tài)格林函數(shù)結(jié)合密度泛函理論)的理論模擬方法研究有機(jī)分子，有機(jī)無(wú)機(jī)雜化分子器件的輸運(yùn)過(guò)程。研究重點(diǎn)集中在電輸運(yùn)中出現(xiàn)的場(chǎng)效應(yīng)，整流效應(yīng)負(fù)微分電阻效應(yīng)的形成機(jī)理，為將來(lái)分子器件的實(shí)際應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。二, 研究了低維磁性材料，為低維自旋電子學(xué)器件的制造建議了一些理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。低維自旋電子學(xué)是結(jié)

4、合納米電子學(xué)和自旋電子學(xué)的交叉科學(xué)，他結(jié)合了兩者的優(yōu)勢(shì)。我們發(fā)現(xiàn)過(guò)渡金屬摻雜金納米顆粒被巰基鈍化后具有儲(chǔ)氫的功能。我們還發(fā)現(xiàn)了一維的由貴重金屬原子和過(guò)渡金屬原子構(gòu)成的半金屬鐵磁材料。特別的是這些半金屬材料全部有金屬原子組成。三, 利用過(guò)渡金屬摻雜的氮化硼納米管構(gòu)造了具有原子級(jí)別平滑的一維磁隧道結(jié)，發(fā)現(xiàn)了很高的隧道磁阻率。我們構(gòu)建了六方相的鈷/氮化硼/鈷磁隧道結(jié)，除了發(fā)現(xiàn)很高的隧道磁阻外，我們還發(fā)現(xiàn)了對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的鈷/氮化硼/鈷，氮化硼勢(shì)