《納米整流器電子輸運分析及理論設計》是依託長沙理工大學，由張振華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：納米整流器電子輸運分析及理論設計
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張振華
- 依託單位：長沙理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電子器件的發展，目前正以更小，更快，更冷為目標，這意味著Moor定律正走向物理原理及工藝技術的極限。納米電子學為突破這一極限、並尋求電子學的新發展提供了契機。本研究以在納米元器件中占有舉足輕重地位的納米整流器為研究對象，著眼於研究前沿，深入探討其輸運性質、設計方法及性能最佳化。主要研究內容包括：器件內非對稱勢降的整流性質分析；非對稱電極整流性質分析；納米導體幾何構型的不同方向電場非對稱回響整流性質分析；複合型納米導體中兩個弱耦合電活性單元P-N結效應的整流性質分析，等，並多方位探尋其性能最佳化途徑。研究方法採用基於非平衡態Green函式與密度泛函理論的第一原理方法，同時充分計入電極的影響、輸運電子的非彈性散射效應及相應的非相干電流，以完善和發展相關理論，深入探索納米整流器輸運的內在規律、變化依據及關鍵調控因素，力圖構建低閾電壓、高整流比、高工作電流、大整流偏壓窗的新型納米整流器的理論模型。
結題摘要
電子學已經歷了真空電子學、固體電子學及以超大規模積體電路為代表的微電子學三個階段，目前電子器件的發展，正以“更小，更快，更冷”為目標，這意味著Moor定律正走向物理原理及工藝技術的極限，分子納電子學為突破這一極限、並尋求電子學的新發展提供了契機。本項目以在納米元器件中占有舉足輕重地位的納米整流器為研究對象，著眼於研究前沿，深入探討其輸運性質、設計方法及性能最佳化。主要研究內容包括：器件內非對稱勢降的整流性質分析；非對稱電極整流性質分析；納米導體幾何構型的變化的整流性質分析；複合型納米導體中兩個弱耦合電活性單元P-N結效應的整流性質分析，等，並多方位探尋其性能最佳化途徑，內容包括：引入有效邊基的最佳化方法的研究；引入有效端基的最佳化方法的研究；局部有效摻雜的最佳化方法的研究；引入合適的配對電極的最佳化方法的研究，等。研究方法採用基於非平衡態Green函式與密度泛函理論的第一原理方法，並充分計入電極的影響，旨在探索納米整流器輸運特性的變化規律、內在依據及關鍵調控因素。本項目重點研究了有著類似於P-N結效應的給體-受體型有機分子的整流特性，我們的計算預言簡單的給體-受體型有機分子存在新的整流機制—反向整流，整流比約為10左右，這一結論很快被美國勞倫斯伯克利國家實驗室（Lawrence Berkeley National Laboratory）新合成的給體-受體型分子的實驗測量所證實。為提高給體-受體型有機分子的整流特性，首先，我們提出給體-受體型有機分子與碳鏈的新型雜化結構，研究發現其整流比能提升到10**2，且整流的偏壓範圍也有一定的增大。為進一步提高其整流特性，此後，我們提出給體-受體型有機分子與石墨烯納米帶的新型雜化結構，研究發現對於半導體石墨烯納米帶其整流比能提升到10**3，並隨帶隙的增大而增大。最近，我們利用周期性摻雜石墨烯納米帶作為電極構建有機分子納米整流器，研究發現它的整流比可達到10**9-10**12，並保持在大的偏壓範圍內。
