分子尺度器件输运性质与调控的理论研究

目录 1绪论1 1．1自旋电子学1 1．1．1自旋电子学简介1 1．1．2有机自旋电子学简介2 1．2自旋电子器件简介2 1．2．1无机自旋电子器件简介2 1．2．2有机自旋电子器件简介7 1．3单分子自旋电子器件的研究现状及磁电阻效应11 1．3．1单分子自旋电子器件的研究现状11 1．3．2磁电阻效应13 1．4研究分子器件输运性质的目的与意义15 2理论基础与计算方法17 2．1第一性原理计算17 2．1．1绝热近似17 2．1．2HartreeFock近似和自洽场方法18 2．1．3密度泛函理论202．2格林函数方法25 2．2．1平衡格林函数25 2．2．2非平衡格林函数26 2．3非平衡态格林函数在分子器件中的应用28 2．3．1LandauerBüttiker公式29 2．3．2电流计算公式29 2．3．3分子器件中电流的计算32 2．4计算软件介绍34 3分子器件自旋极化输运的性质与调控36 3．1分子器件自旋注入与自旋输运的研究36 3．1．1计算模型和方法36 3．1．2结果分析及讨论37 3．1．3研究结论42 3．2锚定基团对自旋极化输运的影响42 3．2．1计算模型的构建43 3．2．2计算结果分析与讨论443．2．3研究结论51 3．3磁性电极对自旋极化输运的影响51 3．3．1计算模型的构建和研究方法52 3．3．2计算结果分析与讨论53 3．3．3研究结论59 4石墨烯纳米带自旋极化输运与调控的研究60 4．1边缘Fe取代的锯齿形石墨烯纳米带自旋输运性质60 4．1．1计算模型的构建和研究方法61 4．1．2计算结果讨论与分析62 4．1．3研究结论68 4．2锯齿形石墨烯纳米带结的自旋输运性质的研究68 4．2．1计算方法69 4．2．2计算结果讨论与分析70 4．2．3研究结论78 5类石墨烯二维纳米材料输运性质与调控的研究795．1锯齿形边缘石墨炔纳米带分子纳米结中的自旋输运性质79 5．1．1石墨炔分子器件的结构设计和计算模型的构建80 5．1．2计算结果讨论与分析82 5．1．3研究结论88 5．2磷化碳纳米衍生物电子结构性质的调控研究89 5．2．1模型结构和计算方法90 5．2．2结果与讨论90 5．2．3研究结论97 5．3低维氮化镓纳米衍生物电子结构和输运性质研究98 5．3．1模型结构和计算方法99 5．3．2结果与讨论100 5．3．3研究结论105 5．4空位缺陷和应变工程对二维PtSe2电子结构特性的影响1075．4．1计算细节108 5．4．2结果和讨论108 5．4．3研究结论112 6基于长度无关五四五边形碳基分子多功能器件 113 6．1计算模型和方法115 6．2结果与讨论116 6．2．1共面PTP分子器的自旋分离和整流效应研究117 6．2．2非共面PTP分子器件的自旋效应研究120 6．2．3TPO纳米带电子结构与输运特性124 6．3研究结论129 参考文献131