碳納米管分子器件中電荷輸運及功能性研究

《碳納米管分子器件中電荷輸運及功能性研究》是依託濟南大學，由趙朋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：碳納米管分子器件中電荷輸運及功能性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙朋
• 依託單位：濟南大學

項目摘要

隨著掃描隧道顯微鏡、自組裝膜等實驗技術的發展，開發具有電光磁等現象的分子器件成為目前的研究熱點。碳納米管由於其納米尺寸的幾何結構和豐富的電子性質，被當作製備分子器件的理想材料受到廣泛關注。一方面，研究表明摻雜是改變碳納米管自身特性的有效途徑；另一方面，實驗表明，相對於金屬材料，碳納米管更適合作為分子尺度的電極。本項目擬結合密度泛函和非平衡格林函式理論方法，在非平衡條件下研究：（1）摻雜濃度、摻雜構型、摻雜原子、單摻與共摻對碳納米管電荷輸運的影響，探討構建具有負微分電阻、分子場效應電晶體等功能特性碳納米管分子器件的途徑，給出最最佳化參數；（2）中間選取具有整流、開關、負微分電阻等效應的功能性分子，以不同結構的碳納米管作為電極，研究碳納米管電極的直徑、間距、手性、連線埠型貌、連線方式、連線端基、連線分子數目等因素對電荷輸運性質的影響。本研究將為研製和開發碳納米管分子器件提供理論基礎和指導。

結題摘要

因為優良的物理、化學和電學性質，低維碳納米結構，如碳納米管、富勒烯、石墨烯以及石墨烯納米帶，在分子電子學研究中引起了廣泛關注。在本項目中，我們利用密度泛函理論與非平衡格林函式相結合的方法，重點研究了摻雜、連線界面、納米管長度、手性、管間距離和兩管相對取向以及缺陷對碳納米管和碳納米管/氮化硼納米管異質結電子輸運性質的影響。研究表明，這些因素會強烈影響納米管體系的電子輸運性質；通過合適的調控，一些體系中出現了整流、開關以及負微分電阻現象。在此基礎上，我們進一步研究了富勒烯二聚體和石墨烯納米帶基分子器件的電子輸運性質。通過摻雜和門電壓調控，證明了其在分子電子學和自旋分子電子學中的套用。