DNA分子材料电子输运研究进展

由于DNA分子在纳米电子学、分子电子学中具有广泛的潜在应用,对DNA分子中电子输运特性的研究备受关注.然而,目前对DNA分子电子输运特性的研究还未形成统一认识.阐述了DNA分子中的电子输运理论、实验研究进展.实验方面,DNA分子呈现出绝缘体、半导体、导体的各种可能结果都有报道;理论方面,主要形成了2种方法,一种是第一原理计算,另一种是基于哈密顿量模型的计算.     

具有边缘缺陷石墨烯纳米结的自旋输运特性(英文)

利用第一性原理研究了两种具有边缘缺陷石墨烯纳米结的自旋输运,即边界氢原子饱和和未被饱和两种情况。结果表明:边缘缺陷改变了电子的输运行为。对于完整的石墨烯纳米带,两种自旋的电子在费米能级附近是完全简并的;对于含有边缘缺陷的石墨烯纳米结,两种自旋的电子在费米能级附近的很大能量范围内表现出自旋分离。电子局域态密度可进一步说明这种输运行为。这些纳米结可产生与自旋相关的极化电流。特别对于未饱和的缺陷结,在任何偏压下都有较高的自旋滤波效率。     

表面声波单电子输运器件中弱电流的测量

研究表面声波单电子输运（SAW/SET）器件中的量子化声电电流对于揭示表面声波驱动的单电子输运特性有重要意义,并且有可能应用于最子电流基准,从而把安培与基本电荷和频率联系起来。为此设计了一种高精度高智能测量系统用于测量表面声波单电子输运器件中的声电电流。通过采用高性能I—V转换器和小波去噪等措施,使系统的噪声峰峰值小于30fA;采用LabVIEW编写的测量程序和合适的硬件实现了智能化的自动测量。该系统已成功地应用到SAW／SET器件中弱电流的测量,为将来揭示表面声波驱动的单电子输运特性和量子电流基准的可能实现做了有益的探索。     

芳烃体系分子导线的理论研究

在第一性原理的基础上,对芳烃体系与金表面形成的分子线的电学特性进行了理论研究,利用密度泛函理论计算了分子及扩展分子的电子结构;定量计算了分子与金表面的相互作用能和电子跃迁谱;利用弹性散射格林函数法研究了分子线的伏-安特性.计算结果表明:HOMO和LUMO间的禁带宽度、π电子数目、分子与金表面的相互作用以及分子轨道的扩展性等因素都将影响电子在分子线内的输运特性.     

液态金属电子输运性质的理论研究

液体的许多重要物理性质及结构稳定性都直接或间接与价电子状态有关,电子输运性质的研究因较直接揭示液体中价电子的变化而倍受重视。主要介绍液态金属电阻率和电势的理论研究现状,分析了获得其中关键参数熔体结构因子及原子间作用势的途径。     

声表面波单电子输运器件的频率响应研究

为减少样品盒的电磁效应对声表面波单电子输运的影响,需要优化器件的样品盒结构.我们用全波法模拟不同样品盒的声表面波单电子输运器件的频率响应,同时测试该频率响应.模拟结果与测试结果较为一致.二者表明,电磁馈通效应对声表面波单电子输运器件的频率响应影响显著.通过适当改进器件的样品盒可以较有效地抑制电磁馈通效应.这将有助于提高量子化声电电流的精度.     

边缘裁剪石墨烯纳米带的电子输运性质研究

运用第一性原理的密度泛函理论,结合非平衡格林函数,研究了边缘裁剪对Zigzag石墨纳米带(ZGNRs)的电子结构与输运性能的影响。计算结果表明,对Zigzag石墨纳米带边缘的裁剪显著影响了体系的电子输运性能。其中,边缘裁剪使得金属型石墨纳米带的能隙打开,而且随着结构中的Zigzag边缘长度减少,能隙逐渐增大,使得体系由金属型向半导体型转变;同时,边缘裁剪使Zigzag金属型石墨烯纳米带的输运性能降低,电流-电压呈非线性变化,尤其对于M3体系而言,边缘的裁剪使体系表现出很好的开关特性.     

合金纳米线电子输运性质的理论计算研究

采用分子动力学模拟纳米管中合金纳米线的结构演化以及纳米线电学特性的变化规律。量子效应导致纳米线的电流电压曲线呈现出非线性特点,且在低电压区会出现电导隙,其宽度是由最高分子占据轨道和最低分子未被占据轨道的差值决定。锡原子的掺杂削弱了原本硅锗合金材料内的电子穿透能力,当锡原子数目占整条纳米线原子数的百分之十甚至更多时,由于库仑阻塞效应,在电流电压曲线图的低电压区,电流随电压的变化甚微;当硅锗锡三者原子比例相同时,纳米线的库仑阻塞效应尤为明显。由于隧穿共振效应,电导随电压的增大出现许多共振峰,并且共振峰的数量也随锡原子比例的增加而增加。     

C60富勒烯分子的电子传输特性

采用扩展的Huckel方法与格林函数方法,分析了双Au电极作用下C60富勒烯分子的电子结构与电子输运特性。研究结果表明,C60富勒烯分子与Au电极“接触”后,其分子轨道能级发生了较大的变化,HOMO、LUMO间的能隙显著减小;C60与Au电极之间的结合既有共价键的成分,又有离子键的成分;C60富勒烯分子的电压-电导率曲线以及伏安曲线表现出了微妙的量子特性。     

黑磷烯制备与应用研究进展

黑磷烯因具有直接带隙和优异的电子迁移率等良好性能,成为一种备受关注的新型二维材料。概述了黑磷烯的制备方法,系统介绍了黑磷烯在场效应晶体管、光电元件、气体传感器及太阳能电池等领域的应用,分析了限制黑磷烯应用的主要因素。最后,展望了黑磷烯未来的发展趋势和应用前景。     

Highly conductive single molecular junctions by direct binding of π-conjugated molecule to metal electrodes

We have investigated electrical conductance of the single C₆₀ and benzene molecules bridging between metal electrodes. The single C₆₀ and benzene molecular junctions were prepared in ultra high vacuum. The single molecular junctions showed the high conductance values (around 0.1–1 G₀: G₀ = 2e²/h), which were comparable to that of the metal atomic contact. The highly conductive single molecular junctions could be prepared by direct binding of the π-conjugated organic molecule to the metal electrodes without the use of anchoring groups. For comparison, the single 1,4-benzenediamine molecular junction was investigated in solution. The benzene molecule was bound to the Au electrodes via amine (anchoring group) for the single 1,4-benzenediamine molecular junction. The conductance of the single 1,4-benzenediamine molecular junction was 8 × 10⁻³G_0. It was suggested that the anchoring groups acted as resistive spacers between the molecule and metal.