学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

XC_6H_4X分子输运性质的第一性原理研究

作　者: 朱志峰
导　师: 何晓雄
学　校: 合肥工业大学
专　业: 课程与教学论
关键词: 第一性原理 密度泛函 局域密度近似 广义梯度近似 态密度 透射系数 谐振隧穿
分类号: O488
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 50次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


密度泛函理论（DFT）给多电子体系电子结构的理论研究提供了一种有效的方法,它在物理和化学等领域都有广泛的应用,特别是成功用于研究分子和团簇的性质,20世纪90年代,交换关联能的引入使密度泛函理论的计算结果更加趋近于实验结果,密度泛函理论是目前多种领域中较成功的电子结构计算方法。随着计算机性能的快速提高,由于密度泛函理论计算量适中、计算精度较高,目前已开发出ATK、ADF等多种DFT计算软件。团簇由于尺寸在原子和宏观体系之间,属于微纳尺度或介观物理范畴,其性质具有多样性和奇异性,因此成为研究的重点和热点。本论文研究的对象是一种新的XC6H4X分子,由苯分子中两个对称的H原子分别被S、Se、Te三种原子替换形成。我们用ATK和VNL软件对XC6H4X分子进行了模拟和结构优化。之后,将XC6H4X分子置于一对Co（001）电极之间,形成两电极系统Co-XC6H4X-Co,结合分子电子学,用密度泛函理论和非平衡态格林函数相结合的第一性原理计算方法,对该系统的输运性质进行了详细研究。论文的工作主要包括以下几方面:用拟牛顿法对XC6H4X分子进行了结构优化计算,根据能量最低时的分子结构,得到了稳定状态X原子和C原子的成键距离,并且,新的XC6H4X分子结构发生了不同程度的变化。在考察XC6H4X分子的X原子连接到Co电极（001）面的位置中,分别对空位、桥位和顶位进行了计算,发现在Co电极（001）面的空位处连接能量最低,结构最稳定。同时比较了空位处连接能量的局域密度近似和广义梯度近似之间计算结果的差别。还计算了电极自旋极化情况下空位处X原子的连接情况,发现自旋极化引起了成键距离的增大。计算了非极化情况下两电极系统Co-XC6H4X-Co的态密度和透射系数,根据计算结果,Co-SC6H4S-Co、Co-SeC6H4Se-Co和Co-TeC6H4Te-Co的态密度有微小变化,这说明不同的X原子及其成键距离引起了成键能级的变化;对透射系数的研究表明,两电极系统Co-XC6H4X-Co存在不同程度的谐振隧穿现象,其中Co-SC6H4S-Co的电子透射性最强。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-8
致谢  8-15
第一章 绪论  15-23
  1.1 器件的微型化和纳米科技的发展  15-16
    1.1.1 制造工艺的瓶颈  15-16
    1.1.2 纳米科技的发展  16
  1.2 介观体系  16-18
    1.2.1 介观物理  16
    1.2.2 介观体系的定义  16-17
    1.2.3 介观体系的输运特性  17-18
  1.3 分子电子学  18-21
    1.3.1 分子器件的发展  18-19
    1.3.2 分子导体的实验方法  19-21
  1.4 理论基础  21-22
  1.5 研究的意义  22-23
第二章 理论计算方法  23-41
  2.1 分子体系的理论分析思路  23
  2.2 理论基础  23-29
    2.2.1 分子体系  23-25
    2.2.2 Born-Oppenheimer 近似  25
    2.2.3 求解定态薛定谔方程的微扰方法  25-26
    2.2.4 变分原理与薛定谔方程  26-27
    2.2.5 单电子薛定谔方程的变分方法  27-28
    2.2.6 能量量的表示式  28-29
  2.3 HARTREE-FOCK 方法  29-32
    2.3.1 Hartree-Fock 方法  29-31
    2.3.2 Hartree-Fock 方程的自洽解法  31-32
  2.4 密度泛函理论  32-35
    2.4.1 Hohenberg-Kohn 定理  32-33
    2.4.2 Kohn-Sham 方法  33-35
  2.5 计算中的基函数  35-37
    2.5.1 Slater 型轨道STO 基  35-36
    2.5.2 Gauss 原子轨道GTO 基  36
    2.5.3 最小基组  36
    2.5.4 分裂价键基组  36-37
    2.5.5 极化函数  37
    2.5.6 弥散函数  37
  2.6 交换关联势  37-41
    2.6.1 局域密度近似(LDA)  37-38
    2.6.2 广义梯度近似(GGA)  38-41
第三章 密度泛函计算软件  41-46
  3.1 ATK 的发展  41-42
    3.1.1 SIESTA  41
    3.1.2 TranSIESTA  41
    3.1.3 TranSIESTAC  41-42
  3.2 ATK 和VNL  42-43
    3.2.1 ATK 的理论计算功能  42
    3.2.2 VNL 功能  42-43
  3.3 其他计算软件  43-46
    3.3.1 ADF  43
    3.3.2 Molpro  43-44
    3.3.3 VASP  44
    3.3.4 Gaussian  44
    3.3.5 Material Studio  44
    3.3.6 WIEN  44-46
第四章 XC_6H_4X 分子输运性质的理论计算  46-63
  4.1 XC_6H_4X 分子的构造  46-49
    4.1.1 XC_6H_4X 分子的建立  46-47
    4.1.2 XC_6H_4X 分子结构的优化  47-49
  4.2 X 原子在钴(001)面的位置  49-52
    4.2.1 钴电极的选取  49-51
    4.2.2 X 原子在钴电极表面的位置  51-52
  4.3 X 原子与钴(001)电极的连接距离  52-59
    4.3.1 空位  52-53
    4.3.2 桥位  53-55
    4.3.3 顶位  55-56
    4.3.4 空位LDA 近似和GGA 近似的结果比较  56-57
    4.3.5 空位自旋极化X 原子与钴电极的距离  57-59
  4.4 非极化情况下两电极系统CO-XC_6H_4X-CO 的输运性质  59-63
    4.4.1 两电极系统Co-XC_6H_4X-Co  59
    4.4.2 Co-XC_6H_4X-Co 的态密度分析  59-60
    4.4.3 Co-XC_6H_4X-Co 的透射系数分析  60-63
第五章 总结与展望  63-65
  5.1 论文总结  63
    5.1.1 XC_6H_4X 分子的建立  63
    5.1.2 X 原子与钴(001)电极的位置和连接距离  63
    5.1.3 两电极系统Co-XC_6H_4X-Co 的输运特性  63
  5.2 论文展望  63-65
    5.2.1 自旋输运  64
    5.2.2 半导体电极  64-65
参考文献  65-67
攻读硕士学位期间发表的论文  67-68

相似论文

  1. 二甲醚在Pt低指数晶面吸附的密度泛函研究,O485
  2. 掺杂锐钛矿型二氧化钛光催化性能的第一性原理计算,O643.36
  3. 飞秒激光与Si3N4晶体相互作用的理论研究,O734
  4. 部分有机反应成环机理和反应选择性的理论研究,O643.12
  5. Ir表面上NH3催化分解与氧化反应机理的理论研究,X131.1
  6. 氢键复合物光化学性质的理论研究,O641.1
  7. WC/石墨烯复合体的电子结构及电子输运性质,O613.71
  8. 高压下碱金属（Li，Na，K）结构与光学性质的第一性原理研究,O521.2
  9. WnC0,±（n=1-6）团簇的密度泛函理论研究,O641.1
  10. (OsnN)0, ±（n=1-6）团簇结构与性能的理论研究,O641.1
  11. ZnO掺杂效应的第一性原理研究,O614.241
  12. 黄酮类药物的分子水化和抗氧化性的量子化学研究,TQ460.1
  13. 金红石二氧化钛磁性和光学性质的第一性原理研究,O614.411
  14. 改性矿石吸附剂脱除烟气中汞的研究,X773
  15. Si表面吸附及Si掺杂缺陷GaN磁性的研究,TN304.12
  16. 天然与人工体系中黄素类化合物激发态性质的理论研究,O629
  17. 星际分子SiC_4H的异构体及光谱的理论预测,O561.3
  18. 单壁碳纳米管的电子结构理论计算与分析,TB383.1
  19. 石油稠油降黏计算研究,TE624
  20. 高压下β-HMX晶体性质的研究,TQ560.1
  21. 邻菲咯啉及其衍生物金属配合物的晶体结构和性质,O621.13

中图分类: > 数理科学和化学 > 物理学 > 固体物理学 > 介观物理
© 2012 www.xueweilunwen.com