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二茂铁基聚合物的电子结构与输运性能关系研究

作　者: 秦悦
导　师: 张桂玲
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 二茂铁基聚合物输运性能电子结构
分类号: O634
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 57次
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内容摘要

二茂铁基聚合物是一类新型的功能聚合物,在光、电、磁方面表现出独特的性能,具有广泛的应用前景和重要的基础理论研究价值,成为当前材料学领域的前沿课题。本课题的研究工作目的是寻找到此类导电材料性能渐变的基本规律,筛选出性能优良的可应用材料,同时希望能够为科学的发展及国民经济服务,为学科交叉作出有益的尝试。本文对主链含二茂铁的三种有机高分子聚合物,聚二茂铁、二茂铁基聚乙炔、二茂铁基聚硅烷的电子输运性能进行了理论研究,并通过对几何结构、透射谱和电子结构性能等几方面的进一步研究,分析说明了其与电子输运性能的内在联系,实验应用VASP和ATK程序包进行。研究发现,此三种含二茂铁基聚合物的导电性能以聚二茂铁>二茂铁基聚乙炔>二茂铁基聚硅烷的顺序排列。通过对透射谱的分析进一步验证了此结论。而且我们发现此三个体系的电子输运性能好坏并不能完全归因于带隙的不同,包含很多因素的影响。如几何结构、带宽、带隙、载流子有效质量、电子态密度等。尤其是在加入了桥基之后,使传导隧穿能力相应发生了不同的改变,铁与铁的相互作用,铁与茂环的相互作用,茂环-桥基-茂环的相互作用均受到影响,综合以上因素,使导电性能有上述排序。本论文工作在理论方面的研究结果与文献报道的实验结果取得了很好的一致性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题研究的背景及意义  9-10
  1.2 课题的实验研究概述  10-18
    1.2.1 主链型二茂铁基聚合物  11-14
    1.2.2 侧链型二茂铁基聚合物  14-15
    1.2.3 支化状二茂铁基聚合物  15-18
  1.3 课题的理论研究概述  18
  1.4 课题的来源和主要研究内容  18-19
第2章理论基础  19-29
  2.1 引言  19
  2.2 密度泛函理论  19-25
    2.2.1 Thomas-Fermi 模型  19-20
    2.2.2 Hohenberg-Kohn 定理  20-22
    2.2.3 Kohn-Sham 方法  22-23
    2.2.4 交换关联能泛函  23-25
  2.3 非平衡格林函数法  25-28
    2.3.1 格林函数法简介  25
    2.3.2 平衡格林函数法  25-26
    2.3.3 非平衡格林函数法  26-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章计算模型与方法  29-34
  3.1 引言  29
  3.2 计算模型  29-30
  3.3 计算方法  30-33
    3.3.1 VASP 部分的计算  30-32
    3.3.2 ATK 部分的计算  32-33
  3.4 本章小结  33-34
第4章二茂铁基聚合物的输运机理研究  34-55
  4.1 引言  34-35
  4.2 聚二茂铁的电子结构与输运性能研究  35-43
    4.2.1 电子输运性能讨论  35-37
    4.2.2 几何结构讨论  37-39
    4.2.3 能带结构讨论  39-41
    4.2.4 成键性能讨论  41-43
  4.3 二茂铁基聚乙炔的电子结构与输运性能研究  43-50
    4.3.1 电子输运性能讨论  43-45
    4.3.2 几何结构讨论  45-46
    4.3.3 能带结构讨论  46-47
    4.3.4 成键性能能讨论  47-50
  4.4 二茂铁基聚硅烷的电子结构与输运性能研究  50-54
    4.4.1 电子输运性能讨论  50-51
    4.4.2 几何结构讨论  51-52
    4.4.3 能带结构讨论  52-53
    4.4.4 成键性能能讨论  53-54
  4.5 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-63
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  63-64
致谢  64

二茂铁基聚合物的电子结构与输运性能关系研究

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