《金屬電極-團簇-金屬電極納米體系電子輸運的理論研究》是依託四川大學，由程艷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：金屬電極-團簇-金屬電極納米體系電子輸運的理論研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：程艷
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
團簇在設計新型的納米電子結構與納米電子器件中具有廣闊而重要的套用前景。目前，國內外學者僅對少數Ⅳ主族團簇的電子輸運進行過研究，對其它團簇（如非金屬團簇，金屬團簇和二元團簇）的電子輸運則鮮有報導，這種情況制約了人們全面了解團簇的電子輸運及其機理。本項目擬對典型的非金屬團簇-硫團簇S_n，金屬團簇-金團簇Au_n和二元團簇-氮化鎵團簇Ga_nN_n （2≤n≤10），從原子分子尺度上，對金屬電極-團簇-金屬電極形成的納米體系的電子輸運特性進行詳細的第一性原理研究。我們首先利用第一性原理分子動力學方法模擬得到這些團簇的基態構型，然後利用第一性原理和非平衡格林函式相結合的方法，研究這些團簇與金屬電極形成的納米分子結的結構，進而研究其電子輸運機理。本項目為我們深刻和全面了解團簇的電子輸運特徵，設計以團簇為基本單元的分子器件提供重要的理論依據。
結題摘要
目前，國內外描述分子導體電子輸運的理論已日漸成熟，對以單分子為基本單元的分子器件的研究較多，而對以團簇為基本單元的分子器件研究很少，從而制約了人們全面了解團簇的電子輸運及其機理。因此，對團簇的電子輸運進行深入研究具有重要的理論意義和實際意義。本項目對硫團簇和氮化鎵分子形成的金屬電極-團簇-金屬電極納米體系以及石墨烯耦合量子體系的電子輸運性質進行了較詳細的研究。 （1）對S2團簇，S3團簇與Au(100)面連線體系的電子輸運性質進行了研究。主要考慮了S2團簇與Au(100)面相對於輸運方向的四種結點構型，包括：對頂位平行、對頂位垂直、空位-對頂位、空位-空位。結果顯示，S2有較大的電導，S3則有較小的電導，它們的I-V曲線均顯示線性特徵。我們還研究了硫原子鏈和Au(100)面對頂位平行連線時的輸運性質，發現經最佳化後的所有鏈均為線性且以鏈中心對稱，硫原子間的鍵長和原子數的奇偶性相關。原子鏈的電導隨鏈長的增加以四個原子為周期振盪；在較小的電壓下，電導保持四原子周期振盪；隨著電壓的增大，電導表現出越來越明顯的奇偶振盪特徵。 （2）對GaN分子與Au(100)面以頂位對頂位、頂位對空位、空位對頂位、空位對空位等四種不同構型形成的Au-GaN-Au納米結點的電子輸運性質進行了研究。結果表明：在研究的電壓範圍內，四種構型分子結的I-V 曲線均顯示為非線性，具有類似半導體結點的特性；在所有鍵中Ga-N鍵是最強的； （3）詳細研究了耦合鐵磁電極的石墨烯吸附單雜質原子和水平量子線的自旋極化輸運特性。結果顯示，由於雜質原子與石墨烯平面的直接耦合作用，傳導電子在石墨烯平面與耦合原子之間都可以傳輸，可能導致電子的傳輸存在直接的或間接的傳輸通道，導致雜質的態密度及系統的線性電導隨著雜質原子能級的改變而呈現出良好的Fano線型結構；隨著石墨烯-量子線耦合強度的增加，石墨烯襯底的狄拉克點輸運性質對量子線的輸運電流產生了比較大的抑制。這些研究結果為豐富介觀Fano效應提供較好的參考，也為從實驗上研究分子自旋閥器件提供了非常好的模型。
