检索结果-内蒙古大学图书馆

科技与创新 2017年第12期 40-40页

作者：王玺皓王丽华山西大同大学物理与电子科学学院山西大同037009

采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法,模拟了4-二硫代羧基-联苯-4'-硫醇基(4-dithiocarboxylatebiphenyl-4'-thiolate,简称"TBDT")分子中2个苯环之间存在扭转角时的电子输运性质。计算结果表明,扭转角的改变极... 详细信息

采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法,模拟了4-二硫代羧基-联苯-4'-硫醇基(4-dithiocarboxylatebiphenyl-4'-thiolate,简称"TBDT")分子中2个苯环之间存在扭转角时的电子输运性质。计算结果表明,扭转角的改变极大地影响了TBDT的分子整流特性。当扭转角较小时,苯环间的相互作用较强,TBDT分子的导电性随扭转角增大而减小,相同偏压下的整流比随扭转角增大而增强;当扭转角增大到90°时,苯环间的相互作用最弱,TBDT分子的导电性最差,整流比曲线表现出不同于较小扭转角时的变化趋势。

关键词：密度泛函理论非平衡格林函数方法扭转角整流特性

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氮化铝链分子器件的负微分电阻效应性质的理论研究

氮化铝链分子器件的负微分电阻效应性质的理论研究

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中国物理学会2016年秋季会议

作者：温世正徐冬蕾阚玉和淮阴师范学院物理与电子电气工程学院淮安 223300

利用第一性原理方法系统研究了不同链长氮化铝链的几何结构和电子性质，并结合非平衡格林函数方法对其传输机理进行了理论预测与分析，模拟结果表明单碳化铝链也具有明显的负微分电阻特性1.在本工作中，我们在理论上设计和研究了不同链... 详细信息

利用第一性原理方法系统研究了不同链长氮化铝链的几何结构和电子性质，并结合非平衡格林函数方法对其传输机理进行了理论预测与分析，模拟结果表明单碳化铝链也具有明显的负微分电阻特性1.在本工作中，我们在理论上设计和研究了不同链长单氮化铝链的电子性质，对于有限长度的氮化铝链，由于电极与分子界面的影响，对其电子性质产生了较大的影响，计算发现两端的键长影响大于中间区，对比不同的锚点原子与电极作用时发现对分子节的结构影响较大，因而得到了不同的电子传输性质特征.

关键词：单氮化铝链负微分电阻非平衡格林函数方法分子器件

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芳香性单分子器件整流与开关性能的理论研究

芳香性单分子器件整流与开关性能的理论研究

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作者：宋阳山东师范大学

学位级别：博士

随着电子器件进入了22纳米尺寸的时代，进一步跨入10纳米以内指日可待。届时，传统的理论将不再适用，人们需要采用量子理论寻找纳米量级的器件来实现小型化的工艺处理。作为纳电子学的重要研究领域，分子电子学主要探究多种多样功能性... 详细信息

随着电子器件进入了22纳米尺寸的时代，进一步跨入10纳米以内指日可待。届时，传统的理论将不再适用，人们需要采用量子理论寻找纳米量级的器件来实现小型化的工艺处理。作为纳电子学的重要研究领域，分子电子学主要探究多种多样功能性分子器件的工作原理。其中，分子二极管和分子开关作为未来逻辑电路的基本组成单元，得到了特别的关注。本文采用基于密度泛函的非平衡格林函数方法，计算了多种分子二极管与分子开关的电输运性质，着重研究了石墨烯纳米带电极边缘结构、纳米带电极掺杂、末端碳原子链链长、分子与电极接触构型、溶液酸碱性、分子内氢键构型等因素与电荷输运之间的关系。阐明了实验中单分子结电输运现象产生的内部机制，并在此基础上，设计了几种具有更高性能的功能性分子器件。本论文的研究内容和结果如下：（1）基于石墨烯纳米带的双嵌段共聚物分子整流器件通过碳原子链将二苯二嘧啶分子连接到石墨烯纳米带上，构建了分子二极管，采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法计算其导电特性。结果表明末端基团碳原子链中原子个数的奇偶性决定了分子骨架平面与电极平面间的夹角大小。当电极采用对称锯齿形石墨烯纳米带时，该器件整流比远高于相应金电极构建的分子二极管。然而当电极改为对称的扶手椅型石墨烯纳米带时，该器件的整流比却很小。当电极采用非对称石墨烯纳米带时，分子二极管的整流方向在较大偏压下会发生反转。（2）基于掺杂石墨烯纳米带的薁类分子整流器件利用电子在波函数空间对称性相反的能带间不导通的性质，通过将薁类分子由碳原子链连接到掺杂石墨烯电极上，设计了高整流比的分子二极管。研究发现，采用非对称石墨烯纳米带电极构建的分子器件的整流比远大于对称电极构建的分子器件。而且，当向一侧电极中掺入Ⅲ族元素B或者Al时，器件的整流性能要比掺入Ⅴ族元素N或者P时更为显著。除此以外，我们探究了掺杂浓度对薁类分子二极管整流效果的调控。结果表明，在保证电极波函数具有镜面对称性的前提下，Ⅲ族元素的掺杂浓度越高，器件的整流效果越好。（3）基于同分异构末端基团的分子整流器件不同的末端基团会影响分子与电极间的耦合强弱，从而影响器件的电输运性质。因此探究末端基团种类以及分子与电极间的接触构型是一项十分重要的研究内容。基于2009年Luping Yu小组做的关于异腈基与硫醇基调控分子二极管整流特性的实验工作，我们采用同分异构末端基团异腈基和腈基分别设计了相应的分子器件。结果表明异腈基相对于腈基而言，它与电极具有更强的耦合作用，使得不同末端基团的分子展现出不同的前线分子轨道能级和波函数空间分布，导致异腈基表现出比腈基更好的调控整流方向的能力。并且研究工作表明，分子二极管整流性质与末端基团的相对位置或者电极表面的构型密切相关。（4）基于分子内氢键的高效分子开关通过研究2011年Luping Yu小组合成的两种具有α-羟基苯-吡啶基团的分子二极管的电输运性质，发现当分子内存在氢键作用时，相邻芳香性圆环间会呈现平面结构，减小电子输运的阻碍，致使电流显著增大，而且分子-电极接触构型对体系导电能力的调控十分显著。除此以外，通过计算分析氢键的几何构型，发现分子内氢键可以形成双稳态结构，并且两种结构的导电效果差异很大，因此可以用于制备由氢键调控的分子开关。通过分析透射谱、前线分子轨道空间分布等，解释了分子整流及分子开关现象产生的内部机制。并在此基础上，通过向分子内引入多个氢键设计了性能较好的单分子结开关。（5）受质子化和去质子化效应调控的丁烷分子开关 2006年Nongjian Tao小组从实验上合成了末端为氨根或者羧酸根的丁烷单分子结，并探究了溶液酸碱度对其电输运性质的影响。这类单分子结在不同酸碱度的溶液中会发生质子化或去质子化作用。我们发展数值方法，实现了对质子化的处理。当采用氨根作为末端基团时，若将溶液调整为酸性溶液，氨根会发生质子化，导致分子与电极间耦合作用减弱，引起单分子结导电能力降低；当采用羧酸根作为末端基团时，如果将器件置于碱性溶液中，羧基会被去质子化，从而增大分子与电极间的接触耦合能，引起单分子结电导增大。从而获得了受溶液酸碱度调控的分子开关。（6）芳香性与单分子结导电性能的关系 2014年Latha Venkataraman实验小组合成了三种含有不同程度芳香性的五元环分子：环戊二烯衍生物、呋喃以及噻吩。实验发现单分子器件电导与其芳香性之间呈现出反比关系。为探究该实验现象，我们计算了不同分子-电极接触构型下这三类分子的伏安特性。结果表明，当分子吸附于平面构型的电极表面上时，单分子结导电效果与其芳香性成正比。而当分子吸附于突起构型的电极表面上时，如金字塔突起电极或单原子突起电极，单分子结电导与其芳香性成反比。分析表明，末端基团的不同杂化方式影

关键词：非平衡格林函数方法密度泛函理论分子二极管分子开关

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准一维纳米结构热电转换机理及其性能调控

准一维纳米结构热电转换机理及其性能调控

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作者：周五星湖南大学

学位级别：博士

随着能源短缺、环境污染问题日益严重,开发高性能热电材料和高效热电转换技术引起了世界各国的高度重视。准一维纳米结构材料一方面可以利用强烈的声子-边界散射来降低晶格热导率,另一方面可以利用量子限制效应提高功率因子,从而提高其... 详细信息

随着能源短缺、环境污染问题日益严重,开发高性能热电材料和高效热电转换技术引起了世界各国的高度重视。准一维纳米结构材料一方面可以利用强烈的声子-边界散射来降低晶格热导率,另一方面可以利用量子限制效应提高功率因子,从而提高其热电性能。本论文运用第一性原理结合玻尔兹曼输运方程和非平衡格林函数方法,以及分子动力学方法系统研究了准一维纳米体系（纳米带,纳米管和纳米线）中的热输运和热电性质,并得到一些有意义的结果。首先,我们利用非平衡分子动力学方法研究了不同尺寸和不同生长方向的砷化铟纳米线的声子热输运性质。计算结果表明砷化铟纳米线的热导率具有显著的各向异性特征。并且发现其沿着[110]方向生长的纳米线热导率要比沿着[100]和[111]方向生长的纳米线热导率大三倍左右。随着温度的升高,沿着[110]方向生长的纳米线热导率会迅速下降。然而,其他两个方向上的热导率对温度变化不太敏感。另外,我们还发现随着砷化铟纳米线长度的增加,会出现从弹道热输运到弹道-扩散混合热输运的转变,并且对这些结果给出了简要的物理分析。我们还推测出具有闪锌矿结构纳米线的热导率都有各向异性特征。其次,运用非平衡格林函数方法,我们研究了砷化铟纳米管的热电性质。研究结果表明,由于量子限制效应的增强而导致功率因子的增加,使得具有某一特定内径的砷化铟纳米管比砷化铟纳米线具有更高的热电优值。砷化铟纳米管的热电优值可以达到1.74,这一数值相当于砷化铟纳米线热电优值的三倍左右。另外,我们还发现砷化铟纳米管的热电优值随着内径的增加而急剧减少,这是由于低频率光学声子模的“红移”导致声子热导急剧增加而造成的。接着,运用非平衡格林函数方法和分子动力学模拟方法,我们研究了多重核壳纳米线的热电性能。结果表明:与单一成分的纳米线比较,多重核壳纳米线的热电性能随着壳层数的增加而显著提高,这是因为其声子热导能够明显减小。在室温下,Ga Sb/In As多重核壳纳米线的热电优值是单一成分的Ga Sb纳米线的三倍。另外,我们还发现核壳纳米线和单一成分纳米线的热电优值都随着温度升高而增大,但是核壳纳米线热电优值的增加速度要比单一成分纳米线的热电优值增大的缓慢。这些结果表明单一成分纳米线更适合做高温度下的热电材料,而多重核壳纳米线更合适做室温下的热电材料。然后,运用非平衡格林函数方法,我们系统地研究了四种典型的石墨炔纳米带的热电性质。结果表明:由于高的功率因子和低的声子热导,β-,γ-和（6,6,12）-石墨炔纳米带表现出优异的热电性能,他们的热电优值可以达到石墨烯纳米带热电优值的10倍。另外,我们也研究了引入缺陷对β-型石墨炔热电性质的影响。我们发现含有缺陷的β-型石墨炔纳米带具有比理想β-型石墨炔更高的热电优值。含有缺陷的β-型石墨炔的热电优值可达1.64,是理想β-型石墨炔纳米带热电优值的六倍左右,这是由于缺陷所产生的声子局域态对声子产生强烈的散射,导致声子热导急剧减少,而与此同时时功率因子并没有恶化引起的。最后,运用第一性原理计算结合声子玻尔兹曼输运方程,我们系统地研究了单层WSe2的声子输运。跟其他二维材料比较,发现单层WSe2具有超低热导率,这是由于超低的德拜频率和重的原子质量导致的。在室温下,1μm典型样本的热导率是3.98W/m K,比Mo S2要低一个数量级,10nm大小样本的热导率可以进一步降低大约95%。并且,我们发现ZA声子模对热导率起主导作用,在室温下的相对贡献几乎达到80%,明显比单层Mo S2要高。这是因为在单层WSe2中,ZA声子模比LA声子模和TA声子模具有更长的声子寿命。

关键词：纳米线纳米带电子输运声子输运热输运非平衡格林函数方法分子动力学玻耳兹曼输运方程

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基于二维材料碳化硅及硅烯纳米带的热自旋输运性质的研究

基于二维材料碳化硅及硅烯纳米带的热自旋输运性质的研究

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作者：吴丹丹华中科技大学

学位级别：硕士

基于自旋电子学及热电子学相结合的热自旋电子学在未来的的信息科学中有着广泛的应用,为未来开发出多功能材料和器件,特别是未来热电转换和低能耗器件的设计指明了新的方向,打破了传统电子学和自旋电子学的局限。本文采用基于密度泛函... 详细信息

基于自旋电子学及热电子学相结合的热自旋电子学在未来的的信息科学中有着广泛的应用,为未来开发出多功能材料和器件,特别是未来热电转换和低能耗器件的设计指明了新的方向,打破了传统电子学和自旋电子学的局限。本文采用基于密度泛函理论并结合非平衡态格林函数的方法,分别研究了锯齿型碳化硅及低翘曲结构硅烯纳米带构建的异质结器件的热自旋电流输运性质,具体开展了如下两个方面的工作:(1)我们设计了一个基于锯齿型边缘碳化硅纳米带异质结的两极器件,并研究了其温度差诱导的热自旋电流输运性质。该器件是由左电极的硅原子边缘用两个氢原子钝化和碳原子边缘用一个氢原子钝化,同时右电极的硅原子和碳原子边缘都用一个氢原子钝化,异质结的宽度由四个原子组成。通过计算它的热自旋电流输运的结果显示:热自旋极化电流随温度及温差变化曲线在超过一定的温度,大约300K处,它的热自旋向下的电流急剧增长,同时它的热自旋向上的电流几乎为零,表现了由温差诱导的完美的自旋过滤效应和效率极高的温控自旋开关效应。除此之外,热自旋电流随温度变化曲线还表现出热致负微分电阻效应并伴随有量子震荡现象。因此,我们预测锯齿型碳化硅纳米带可以用来设计出具有多功能的热激发自旋电子学器件。(2)我们构造了硅烯纳米带(N-ZSiNRs)异质结器件,研究了锯齿型边缘硅烯纳米带的热自旋输运性质。我们同样构造了一款左半无限长硅烯纳米带单边用一个氢原子钝化,右半无限长双边缘都由一个氢原子钝化的异质结。首先研究了(4-ZSi NR-H)/(4-ZSiNR-H2)器件的热电输运,研究结果表明通过源极和漏极间温差的调控,该器件的热自旋电流自旋向上和自旋向下的电流分别向着相反方向流动,净电荷流几乎为零,表现出了完美的自旋塞贝克效应。我们通过调控外加磁场实现巨磁阻效应。同时我们计算了不同宽度的硅烯纳米带(N-ZSiNR-H)/(N-ZSiNR-H2)(其中N表示垂直于ZSiNRs的armchair方向Si原子个数)器件的热电输运,研究结果显示偶数N的硅烯纳米带其自旋向上的电流和自旋向下的电流数量级相当,电流曲线几乎完全对称,并在某些温度处其总的电荷流为零,即只有纯净的自旋流,大大减少了器件的能量耗散,从而更有利于热激发自旋电子学的应用。而奇数N的纳米带破坏了热自旋流的对称性,具有较大的总电荷流,并且总的电荷流呈现出了丰富的物理性质。另外我们也能通过门电压来调控奇数宽度的硅烯纳米带,寻找到了一种可靠的调节实现纯净自旋流的方法,且通过门电压可以调节总的电荷流实现负微分电阻效应和整流效应。最后通过固定一端左电极温度,我们改变温差的方向,同时发现了自旋塞贝克二极管效应,从而为构造多功能高效的热电子学器件开辟了方向。

关键词：热自旋电子学碳化硅纳米带非平衡格林函数方法第一性原理密度泛函理论热自旋过滤效应热致负微分电阻效应自旋塞贝克效应硅烯自旋塞贝克二极管效应

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分子间距及洞位占据对碳双原子链电子输运性质的影响

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山西大同大学学报（自然科学版） 2015年第2期31卷 17-20页

作者：王丽华丁秉钧山西大同大学物理与电子科学学院山西大同037009 西安交通大学理学院陕西西安710049

模拟了两条平行碳原子链通过硫原子连接在一对半无限大的金电极(111)面之间组成的双分子器件的电子输运特性。计算结果表明,当原子链间距比较小时,原子链之间的距离是决定双分子器件电子输运性质的关键因素。随着原子链的间距增大到一... 详细信息

模拟了两条平行碳原子链通过硫原子连接在一对半无限大的金电极(111)面之间组成的双分子器件的电子输运特性。计算结果表明,当原子链间距比较小时,原子链之间的距离是决定双分子器件电子输运性质的关键因素。随着原子链的间距增大到一定数值时,硫原子在金电极上的洞位占据类型在整个双分子结系统的电子输运过程中起决定作用。

关键词：分子电子学密度泛函理论非平衡格林函数方法量子干涉

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双嵌段共聚物分子器件整流特性调控的理论研究

双嵌段共聚物分子器件整流特性调控的理论研究

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中国物理学会2015年秋季会议

作者：张广平胡贵超王传奎山东师范大学物理与电子科学学院济南 250014

对具有整流特性的功能分子器件的研究一直是分子电子学领域的研究热点之一.我们利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法，研究了双嵌段共聚物苯环-嘧啶分子结的整流特性.研究发现，在该分子结中存在两种决定整流的机制1：1.分子能级... 详细信息

对具有整流特性的功能分子器件的研究一直是分子电子学领域的研究热点之一.我们利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法，研究了双嵌段共聚物苯环-嘧啶分子结的整流特性.研究发现，在该分子结中存在两种决定整流的机制1：1.分子能级在正负偏压下的不对称演化;2.分子轨道波函数的空间分布在正负偏压下的不对称演化.

关键词：双嵌段共聚物分子分子整流器件非平衡格林函数方法

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低聚苯亚乙炔基分子结电输运性质的理论研究

低聚苯亚乙炔基分子结电输运性质的理论研究

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作者：林晓那山东师范大学

学位级别：硕士

随着电子器件不断微型化发展，分子器件的研究受到人们越来越多的关注。除了分子器件自身性质以外，外界条件，如压力、温度、电场、光场以及溶液酸碱度等因素均对分子器件结构及电输运性质产生影响。通过改变溶液的pH值来操控分子器件... 详细信息

随着电子器件不断微型化发展，分子器件的研究受到人们越来越多的关注。除了分子器件自身性质以外，外界条件，如压力、温度、电场、光场以及溶液酸碱度等因素均对分子器件结构及电输运性质产生影响。通过改变溶液的pH值来操控分子器件的电荷输运性质已成为行之有效的化学手段之一。同时，许多研究表明分子线的侧基在决定分子器件电输运性质的因素中起着至关重要的作用。氨基和羧基是一对特别的基团，在酸性环境下氨基容易被质子化，而在碱性环境下羧基容易去质子化。到目前为止，虽然人们对带有氨基和羧基分子的电荷输运性质已经开展了部分研究，但是pH值调控含有氨基和羧基基团分子结的电荷输运性质的机理还需要进一步的理解。本文以低聚苯亚乙炔基（Oligophenyleneethynylene，OPE）分子结为例，利用密度泛函理论与非平衡格林函数方法相结合，研究了氨基和羧基取代的OPE分子结的电输运特性，讨论了酸性和碱性溶液环境对其导电性能和整流特性的影响。酸性和碱性溶液对分子结构的影响通过质子化和去质子化模拟。计算结果表明，中性环境下分子器件具有良好的导电性和微弱的整流效应;碱性溶液羧基去质子化后，分子器件电流值增长近一倍，但整流效应变化不明显;酸性溶液氨基质子化后，分子器件正向偏压导电性能略微降低，但整流方向发生明显反转，且与中性环境下的情况相比，整流比提高了近三倍。通过进一步分析可知，质子化和去质子化改变了前线分子轨道的能级和波函数的空间分布，进而影响了分子结偏压下的电荷输运性质。本文提出了一种利用化学手段来控制分子结的导电能力和整流性能的方法。

关键词：功能分子器件整流非平衡格林函数方法密度泛函理论

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B/N掺杂对于石墨烯纳米片电子输运的影响

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物理学报 2013年第18期62卷 332-339页

作者：邓小清杨昌虎张华林长沙理工大学物理与电子科学学院长沙410114

选用锯齿(zigzag)型石墨烯纳米片为研究对象,Au作为电极,分子平面与Au的(111)面垂直,并通过末端S原子化学吸附于金属表面,构成两种分子器件:一种是在纳米片的边缘掺杂N(B)原子,发现电流-电压具有非线性行为,但是整流系数较小,特别是掺... 详细信息

选用锯齿(zigzag)型石墨烯纳米片为研究对象,Au作为电极,分子平面与Au的(111)面垂直,并通过末端S原子化学吸附于金属表面,构成两种分子器件:一种是在纳米片的边缘掺杂N(B)原子,发现电流-电压具有非线性行为,但是整流系数较小,特别是掺杂较多时,整流具有不稳定性;另一种是用烷链把两个石墨烯片连接,在烷链附近和石墨烯片的边缘进行N(B)掺杂,发现在烷链附近掺杂具有较大的整流,但是掺杂的原子个数和位置会影响整流性能.研究表明:整流主要为正负电压下分子能级的移动方向和空间轨道分布不同导致.部分体系中的负微分电阻现象主要由于偏压导致能级移动和透射峰形态的改变,并且在某些偏压下主要透射通道被抑制而引起.

关键词：石墨烯纳米片电子输运整流行为非平衡格林函数方法

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双嵌段共聚物分子器件整流特性研究

双嵌段共聚物分子器件整流特性研究

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作者：张广平山东师范大学

学位级别：博士

随着传统电子器件小型化的发展，分子器件的研究越来越受到人们的关注。其中，分子整流器件作为最基本的功能分子器件，自从1974年被Aviram和Ratner提出以来吸引了大量科研工作者的注意。然而，最初利用D-σ-A分子来实现分子整流的方案... 详细信息

随着传统电子器件小型化的发展，分子器件的研究越来越受到人们的关注。其中，分子整流器件作为最基本的功能分子器件，自从1974年被Aviram和Ratner提出以来吸引了大量科研工作者的注意。然而，最初利用D-σ-A分子来实现分子整流的方案在后来的实验和理论验证中遇到了诸多问题。作为另一种选择，近些年，一系列由电子给体(D)和电子受体(A)组成的双嵌段共聚物分子在实验上被合成并研究。实验中观测到了可重复的明显整流现象，并且证明其整流来源于分子的内禀不对称。目前，对D-A双嵌段共聚物分子整流已经开展了一些实验和理论研究，但是还存在一些问题有待解决。例如，其整流机理还需要进一步讨论；一些实验上观测到的现象还需要做进一步的理论工作来理解；其整流性能有待进一步提高等等。本文利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法分别研究了分子和电极接触构型、质子化、分子的末端基团、分子长度以及拉伸和压缩分子结对D-A双嵌段共聚物分子结整流特性的影响。具体的研究内容和基本结果如下： 1.分子和电极接触构型对双嵌段共聚物分子结整流性质的影响分子和电极的接触构型直接影响分子能级和电极能带的匹配，进而影响分子器件的电荷输运特性。因此，分子和电极间接触构型对分子结电荷输运的影响是一个重要的研究课题。利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法，我们研究了分子和电极间接触构型对双苯环-双嘧啶共聚物分子结整流特性的影响。研究发现，不同的分子/电极接触构型对双苯环-双嘧啶共聚物分子结整流特性及电荷输运机制影响很大。与平面接触构型相比，三角形接触构型会提高分子结的整流性能；而采用四面体接触构型后，分子结在一定偏压范围内整流方向发生了反转，同时在稍大偏压范围内表现出负微分电阻的特性。进一步地分析发现，采用三角形接触构型时，双苯环-双嘧啶分子结的主要载流子是电子；采用平面接触构型时，空穴和电子均参与导电；而采用四面体接触构型时，分子结的电荷输运表现为空穴的输运。 2.质子化对双嵌段共聚物分子整流性质的影响 2005年，Morales等人从实验上观测到双苯环-双嘧啶共聚物分子的整流方向受到溶液PH值的调控，即分子处在HClO4溶液中时，分子的整流方向发生反转，并且该过程可以通过控制溶液的PH值进行可逆调控。实验猜测在酸性溶液中分子整流方向发生反转是由于嘧啶环上的N原子被质子化导致的。至今，该现象没有得到理论的成功解释。利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法，我们研究了酸性溶液中质子对双苯环-双嘧啶共聚物分子整流特性的影响。基于发展的处理质子效应的数值办法，我们对各种可能的质子化情况进行了系统地研究。计算结果表明，质子化有利于提高分子的电输运能力；分子的整流特性随着质子化数目和位置的变化而变化。外侧嘧啶环的质子化有利于提高分子的整流，而内侧嘧啶环的质子化有利于分子整流方向的反转。计算结果解释了实验中观测到的整流反转现象。 3.分子末端基团对双嵌段共聚物分子整流性质的影响作为分子的一部分，分子的末端基团影响着分子的电子结构。同时，在分子器件中作为分子和电极的连接桥梁，末端基团影响着分子和电极的耦合，因此不同的末端基团对于分子器件的电荷输运会产生不同的影响。此外，不对称的分子末端基团本身会造成分子结的不对称，使分子结在正负偏压下具有不对称的伏安特性，所以不对称的分子末端基团为调控整流分子结的整流特性提供了一个新途径。因此，我们研究了异氰基-硫醇基不对称末端基团对双苯环-双嘧啶共聚物分子整流特性的影响。异氰基末端基团的引入，使双苯环-双嘧啶共聚物分子的前线轨道尤其是轨道波函数空间分布发生了明显的变化，导致其在偏压下具有截然不同的演化行为。将分子末端其中一个硫醇基替换为异氰基明显改变了双苯环-双嘧啶分子的整流方向和整流特性。当与苯环相连的硫醇基替换为异氰基时，双苯环-双嘧啶共聚物分子的整流方向发生反转；而当异氰基连接到嘧啶环时，分子的整流特性得到大幅提高。然而，我们计算得到的数值结果与Lee等人在实验上的观测结果相差较大，而与Hihath等人的实验结果及Nakamura等人的计算结果却符合很好。当我们考虑了实验中可能存在的不对称分子/电极接触构型时，计算结果较好地符合了Lee的实验观测结果。 4.双嵌段共聚物分子整流器件的分子长度效应在共聚物分子中，分子的HOMO-LUMO能级间距随着分子长度的增长而逐渐变小。分子HOMO-LUMO能级间距的大小会影响分子器件电荷共振输运特性及器件的起始偏压。我们利用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法，选择苯环-嘧啶共聚物整流分子为具体研究对象，研究了分子长度对双嵌段共聚物分子整流特性的影响。在苯环-嘧啶双嵌段共聚物分子中存在两种决定整流的机制：偏压下分子能级的不对称移动和轨

关键词：分子整流器件双嵌段共聚物分子非平衡格林函数方法密度泛函理论

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