有機分子器件電子輸運性質(zhì)的第一性原理研究.pdf

1、本論文詳細討論了分子器件的第一性原理計算的理論方法，并以此方法為基礎結合具體的量子化學程序包，研究了分子器件中的幾個具體的問題。在我們的計算方法中使用到了密度泛函理論及非平衡態(tài)格林函數(shù)，其中，密度泛函理論使用來具體描述體系的電子結構，而使用非平衡態(tài)格林函數(shù)，可以得到我們所研究體系的輸運性質(zhì)。在具體的計算過程中，電子結構的計算是通過使用量子化學程序包來實現(xiàn)的。由于普通的量子化學程序包主要是用來計算孤立體系的，而在我們的計算中，由于分子與導

2、線相連，加上偏壓后，會有電子流人或流出，因而是一個開放的體系。因此，普通的量子化學程序包并不能直接用來研究，必須對其進行適當?shù)男薷?，使之對于開放的體系依然適用。由此計算可得到開放體系的電子結構，并將其帶入非平衡態(tài)格林函數(shù)中，求得我們所關心的分子的電導及I-V曲線。
　　 本論文包括以下幾部分內(nèi)容：
　　 第一章簡要介紹了分子電子學發(fā)展的背景同時也介紹了實驗中經(jīng)常用到的幾種測量方法。
　　 第二章對密度泛函理論做了

3、相應的介紹。密度泛函理論是我們計算電子結構最主要的方法，由它得到的結構較為精確，同時，計算的成本又不是太高。密度泛函理論本身在形式上是嚴格的，但是，由于交換關聯(lián)勢的具體形式未知，因而需要引入不同的近似形式。常用的近似有局域密度近似(LDA)，廣義梯度近似(GGA)等。同時，電子結構的計算需要使用自恰迭代的方法來求解Kohn-Sham方程。
　　 第三章介紹了非平衡態(tài)格林函數(shù)的理論基礎及其在輸運問題中的應用。非平衡態(tài)格林函數(shù)比平衡

4、態(tài)格林函數(shù)略微復雜，但是平衡態(tài)格林函數(shù)所具有的一些性質(zhì)，如可以做微擾展開，展開式可以寫為Dyson方程等仍然適用。同時討論了非平衡態(tài)格林函數(shù)在介觀體系輸運問題中的應用，得到了描寫體系輸運性質(zhì)的方程。
　　 第四章主要介紹了如何使用量子化學程序?qū)崿F(xiàn)開放體系的電子結構計算，闡述了計算方法的建立及其相關的細節(jié)問題。
　　 第五章中我們使用前幾章中的計算方法，具體計算了棒狀分子，并將計算的結果與實驗結果作了比較。同時解釋了實驗中