题目以石墨烯作为电极的分子器件输运性质研究

《题目以石墨烯作为电极的分子器件输运性质研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、题目：以石墨烯作为电极的分子器件输运性质研究於晓明00804152导师：吴孝松研究背景：分子，是组成物质的基本单元。对分子各类性质的研究在近几十年来的纳米科技发展中占有相当一部分比重。由于分子结构的迥异，不同的分子往往拥有不同的性质，比如导电性、导热性、磁性、热电性等等。不仅如此，合成的分子器件还可以实现二极管、三极管以及涉及到电化学、光电、电子自旋和分子探测等功能的混合器件。在这里我主要研究分子的电学输运性质，因为分子器件被认为是后CMOS时代硅基器件的替代物，能够实现纳米尺度的集成电路，而另外一些器件也或多或少的与分子内部的电子运动有关，所以分子的电学输运性质就成为了分子器件研究中的核心问

2、题。然而这个系统是相当复杂的，器件整体表现出来的性质并不一定就是分子本身的性质，而是分子、电极、分子和电极的接触等诸多部分的综合贡献结果，将它们区分开来是比较具有挑战性的。而且不同的分子输运性质往往用不同的理论来解释，所以一种统一的普适的理论急需被提出。值得高兴的是，在过去几十年里，科学家们已经发展了诸多实验上的测量手段以及理论上的描述方法，并且很多已经在这两发面达成了一致，这都为我们后面的研究提供了技术和理论上的依据。研究目的：•学习搜索与阅读文献的方法，掌握纳米器件基本的表征与测量方法•探索所研究的分子器件具有怎样的电子输运性质，这种输运现象与什么条件有关，解释I-Vsource图像随温度

3、、门压和磁场的变化关系研究对象的特点：1、在单层石墨烯上割上锯齿形刻槽，将分子洒在上面，以石墨烯作为电极2、在衬底下面施加门电压，利用经典的场效应管研究方法测量分子在不同环境下的输运性质3、在非溶液环境测量，有效地消除了溶液中的分子运动使电路时通时断，进而测量结果带来的随机涨落器件效果图测量结果（两个器件的I-Vsource随温度、门压以及磁场强度的变化关系）：器件一：器件二：不同T下的I-Vsource曲线不同门压下的I-Vsource曲线不同磁场下的I-Vsource曲线已有的理论模型：（一）唯象模型：A、弹道输运——电子无阻碍输运，分子不对电子进行散射B、单隧道结隧穿——电子按照一定概率

4、隧穿，类似于单势垒经典模型C、共振隧穿——随着源漏电压之间的变化双隧道结两端能级位置发生相对移动，当能级匹配时发生共振隧穿D、库伦阻塞——库仑岛存在静电排斥能，使得充入电子变得比较困难E、跳跃俘获——当分子比较长时电子与分子耦合强度比较大，电子呈现出一种在分子的不同单元间跳跃输运的机制（一）理论计算模型A、平均场近似（自洽场方法）B、非平衡Green函数方法C、第一性原理（密度泛函）未来的方向：1、通过文献阅读来找出这种分子器件的电子究竟按照什么机制输运2、弄清楚这种输运机制与分子器件的什么因素有关（长度、电极性质、衬底和化学键的种类以及空间构型等）3、这种并联的结构对输运的结果有什么影响4、

5、可以考虑增加拉伸系统，将石墨烯拉开，测量场效应