外場控制下分子納米結的電荷輸運研究

《外場控制下分子納米結的電荷輸運研究》是依託北京科技大學，由王鹿霞擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：外場控制下分子納米結的電荷輸運研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：王鹿霞
• 項目類別：面上項目

項目摘要

分子納米結中的電荷輸運問題是分子電子學研究中的熱點問題。在外場作用下分子納米結的電荷輸運呈現許多新奇的特點，如電流開關效應等。本項目針對分子與兩個納米金屬電極相連線的結構，採用密度矩陣理論與分子的電子振動態相結合的理論方法對外場作用下分子納米結的順序電荷轉移過程展開研究，計算隨時間變化的外場作用下分子納米結中電流形成過程及其瞬間行為，分析不同外場激發下激子態的產生、電極表面的等離激元與傳導電荷的相互作用問題。探討電荷輸運與外場的回響過程以及光致電流開關過程中電極狀態的改變、電極表面等離激元的形成過程等，同時研究外場作用下分子內的非平衡態振動分布和能量轉移對電荷輸運的影響，進而揭示外場作用下分子納米結的電荷輸運和能量轉移的動力學規律，為研製和開發分子電流開關器件提供理論基礎和指導，推動分子電子學的發展。

結題摘要

本項目針對外場作用下的分子導電納米結系統、分子與半導體的異質結系統、分子與金屬納米粒子的耦合系統中的電荷輸運和能量輸運動力學過程做了理論研究，獲得了一系列有科學意義的結果。具體地，套用密度矩陣理論研究了光激發作用下分子納米結中非彈性電流的振動效應和瞬間電流，發現了電荷注入的特徵時間、振動馳豫時間以及光激發的開啟和關閉時間之間的關係，考慮金屬電極與分子單聚體的能級匹配研究了單聚體中的弗倫克爾激子態對分子納米結中非彈性電流的影響；套用緊束縛近似和偶極-偶極近似研究了分子中電荷注入到半導體過程中的等離激元增強效應，分析了金屬納米粒子的距離、位形、能級劈裂、共振態、外場的極化方向以及外場平均對增強效應的影響；項目的開展對提高染料太陽能電池的注入效率、研製和開發分子電流器件提供了理論基礎和參考。