分子尺度器件输运性质与调控的理论研究

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自1947年晶体管发明以来，半导体技术迅猛发展，晶体管尺寸越来越小，集成度不断提高，但是当硅片绝缘层的厚度小于一定厚度时，量子隧穿效应将导致绝缘失效。因此，为寻求替代者，人们提出了利用分子或低维纳米材料来制备电子器件，并且通过科研工作者的不断努力，无论在理论还是实验上都取得了巨大进步。然而，该领域的研究仍处于探索的初级阶段，远未达到成熟应用的程度，还有很多问题亟待解决，还有很多的实验结果与理论相差甚远且重复性差，还有很多有趣现象的产生机理不明确。特别是分子尺度器件，由于电子除了带有电荷的特性，还具有另一个内禀属性，即电子自旋。电子自旋的存在使得对电子的描述又增加了一个自由度，这使得电子输运性质机理更为复杂，影响的因素更为精细。因此，有必要进一步深入研究分子器件中电子输运性质的操纵及利用，使得分子尺度电子器件拥有更多的功能，本书详细介绍了几位作者近年来的研究成果，供读者参考，并期待来自各方面的建议和指正，同时也期待我们共同努力实现电子器件的一场新的信息科学革命。

内容简介

本书利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，紧紧围绕分子尺度器件输运性质与调控等问题进行阐述和诠释，深入研究了若干分子器件的自旋极化输运性质，探索了锚定基团、边缘修饰、电极与分子的接触方式、电极材料以及分子间的相互作用等调控方法对分子尺度器件输运性质的影响，研究结果可以为制备分子尺度自旋电路及其器件提供理论参考。

目录

1 绪论

1.1 自旋电子学

1.2 自旋电子器件简介

1.3 单分子自旋电子器件的研究现状及磁电阻效应

1.4 研究分子器件输运性质的目的与意义

2 理论基础与计算方法

2.1 第一性原理计算

2.2 格林函数方法

2.3 非平衡态格林函数在分子器件中的应用

2.4 计算软件介绍

3 分子器件自旋极化输运的性质与调控

3.1 分子器件自旋注入与自旋输运的研究

3.2 锚定基团对自旋极化输运的影响

3.3 磁性电极对自旋极化输运的影响

4 石墨烯纳米带自旋极化输运与调控的研究

4.1 边缘Fe取代的锯齿形石墨烯纳米带自旋输运性质

4.2 锯齿形石墨烯纳米带结的自旋输运性质的研究

5 类石墨烯二维纳米材料输运性质与调控的研究

5.1 锯齿形边缘石墨炔纳米带分子纳米结中的自旋输运性质

5.2 磷化碳纳米衍生物电子结构性质的调控研究

5.3 低维氮化镓纳米衍生物电子结构和输运性质研究

5.4 空位缺陷和应变工程对二维PtSe₂电子结构特性的影响

6 基于长度无关五-四-五边形碳基分子多功能器件

6.1 计算模型和方法

6.2 结果与讨论

6.3 研究结论

参考文献