分子尺度器件輸運性質(zhì)與調(diào)控的理論研究

目錄 1緒論1 1．1自旋電子學(xué)1 1．1．1自旋電子學(xué)簡介1 1．1．2有機(jī)自旋電子學(xué)簡介2 1．2自旋電子器件簡介2 1．2．1無機(jī)自旋電子器件簡介2 1．2．2有機(jī)自旋電子器件簡介7 1．3單分子自旋電子器件的研究現(xiàn)狀及磁電阻效應(yīng)11 1．3．1單分子自旋電子器件的研究現(xiàn)狀11 1．3．2磁電阻效應(yīng)13 1．4研究分子器件輸運性質(zhì)的目的與意義15 2理論基礎(chǔ)與計算方法17 2．1第一性原理計算17 2．1．1絕熱近似17 2．1．2HartreeFock近似和自洽場方法18 2．1．3密度泛函理論202．2格林函數(shù)方法25 2．2．1平衡格林函數(shù)25 2．2．2非平衡格林函數(shù)26 2．3非平衡態(tài)格林函數(shù)在分子器件中的應(yīng)用28 2．3．1LandauerBüttiker公式29 2．3．2電流計算公式29 2．3．3分子器件中電流的計算32 2．4計算軟件介紹34 3分子器件自旋極化輸運的性質(zhì)與調(diào)控36 3．1分子器件自旋注入與自旋輸運的研究36 3．1．1計算模型和方法36 3．1．2結(jié)果分析及討論37 3．1．3研究結(jié)論42 3．2錨定基團(tuán)對自旋極化輸運的影響42 3．2．1計算模型的構(gòu)建43 3．2．2計算結(jié)果分析與討論443．2．3研究結(jié)論51 3．3磁性電極對自旋極化輸運的影響51 3．3．1計算模型的構(gòu)建和研究方法52 3．3．2計算結(jié)果分析與討論53 3．3．3研究結(jié)論59 4石墨烯納米帶自旋極化輸運與調(diào)控的研究60 4．1邊緣Fe取代的鋸齒形石墨烯納米帶自旋輸運性質(zhì)60 4．1．1計算模型的構(gòu)建和研究方法61 4．1．2計算結(jié)果討論與分析62 4．1．3研究結(jié)論68 4．2鋸齒形石墨烯納米帶結(jié)的自旋輸運性質(zhì)的研究68 4．2．1計算方法69 4．2．2計算結(jié)果討論與分析70 4．2．3研究結(jié)論78 5類石墨烯二維納米材料輸運性質(zhì)與調(diào)控的研究795．1鋸齒形邊緣石墨炔納米帶分子納米結(jié)中的自旋輸運性質(zhì)79 5．1．1石墨炔分子器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算模型的構(gòu)建80 5．1．2計算結(jié)果討論與分析82 5．1．3研究結(jié)論88 5．2磷化碳納米衍生物電子結(jié)構(gòu)性質(zhì)的調(diào)控研究89 5．2．1模型結(jié)構(gòu)和計算方法90 5．2．2結(jié)果與討論90 5．2．3研究結(jié)論97 5．3低維氮化鎵納米衍生物電子結(jié)構(gòu)和輸運性質(zhì)研究98 5．3．1模型結(jié)構(gòu)和計算方法99 5．3．2結(jié)果與討論100 5．3．3研究結(jié)論105 5．4空位缺陷和應(yīng)變工程對二維PtSe2電子結(jié)構(gòu)特性的影響1075．4．1計算細(xì)節(jié)108 5．4．2結(jié)果和討論108 5．4．3研究結(jié)論112 6基于長度無關(guān)五四五邊形碳基分子多功能器件 113 6．1計算模型和方法115 6．2結(jié)果與討論116 6．2．1共面PTP分子器的自旋分離和整流效應(yīng)研究117 6．2．2非共面PTP分子器件的自旋效應(yīng)研究120 6．2．3TPO納米帶電子結(jié)構(gòu)與輸運特性124 6．3研究結(jié)論129 參考文獻(xiàn)131