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(diǎn).隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)的不斷進(jìn)步與理論的不斷改進(jìn),人們對(duì)其研究取得了很大進(jìn)展,但也仍然存在許多問(wèn)題.利用不同實(shí)驗(yàn)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(gè)難以控制,難以確定的因素.此外,分子間相互作用也是一個(gè)重要因素.理解、控制分子水平上的電子輸運(yùn)性質(zhì)是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱苦的工作.實(shí)驗(yàn)工作者發(fā)展了

2、各種技術(shù)來(lái)制備、研究分子器件,理論工作者也發(fā)展各種理論來(lái)解釋、模擬相關(guān)實(shí)驗(yàn).
　　非彈性電子隧穿譜以其高度的靈敏性,顯示出在探測(cè)分子結(jié)構(gòu)型方面的巨大優(yōu)勢(shì).其譜峰對(duì)應(yīng)有機(jī)分子的振動(dòng)模式,在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)難以提供足夠的信息來(lái)確定分子結(jié)構(gòu)型,這就需要理論工作來(lái)指認(rèn)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(xì)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(duì)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(dòng)模式對(duì)分子結(jié)構(gòu)型非常敏感.當(dāng)兩分子完全重疊時(shí),面外振動(dòng)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(shí),面外振動(dòng)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(shí)驗(yàn)工作者更好的理解實(shí)驗(yàn)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(gè)平行的Pt(111)面模擬金屬電極與有機(jī)分子的相互作用,Pt-Pt鍵長(zhǎng)固定為0.277 nm,先對(duì)甲基異腈分子的幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,然后選取不同構(gòu)型的Pt原子團(tuán)簇來(lái)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(shí)了分子非彈性電子隧穿譜的取向擇優(yōu)性,為實(shí)驗(yàn)上確定分子器件的分子取向提供了一個(gè)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(duì)于襯底的傾角影響

5、較大.不同電極接觸構(gòu)型下譜峰強(qiáng)度和位置都有較大差別,某些振動(dòng)模式只出現(xiàn)在特定的接觸構(gòu)型中,這為實(shí)驗(yàn)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(jiǎn)介,簡(jiǎn)單介紹分子器件研究背景及研究現(xiàn)狀,目前存在的問(wèn)題以及本文主要工作.第二章為理論基礎(chǔ),介紹了怎樣計(jì)算電子結(jié)構(gòu),密度泛函理論,計(jì)算中怎樣選取基函數(shù),分子的振動(dòng)表示及振動(dòng)分析以及亞甲基與苯分子的振動(dòng)模式及圖像表示.第三章為分子器件非彈性電子輸運(yùn)的理論方法,第四章研究了OP