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文献类型

266 篇 学位论文
130 篇 期刊文献
9 篇 会议

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313 篇 理学
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259 篇 工学
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- 53 篇 化学工程与技术
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- 4 篇 计算机科学与技术...
- 3 篇 电气工程
- 1 篇 仪器科学与技术
- 1 篇 控制科学与工程
- 1 篇 软件工程
1 篇 管理学
- 1 篇 管理科学与工程(可...

主题

405 篇 非平衡格林函数
157 篇 密度泛函理论
85 篇 电子输运
32 篇 第一性原理
32 篇 量子点
30 篇 石墨烯
29 篇 分子器件
27 篇 石墨烯纳米带
25 篇 碳纳米管
18 篇 量子输运
16 篇 负微分电阻
16 篇 分子电子学
15 篇 密度泛函
13 篇 输运性质
12 篇 电子结构
11 篇 自旋极化
11 篇 输运特性
9 篇 自旋轨道耦合
9 篇 自旋极化输运
8 篇 自旋输运

机构

36 篇 南京邮电大学
23 篇 北京大学
19 篇 湖南大学
17 篇 山东大学
17 篇 宜宾学院
13 篇 山西大学
11 篇 江南大学
9 篇 长沙理工大学
9 篇 西安电子科技大学
9 篇 湘潭大学
7 篇 黑龙江工程学院
7 篇 中国科学院研究生...
7 篇 四川大学
7 篇 西安工程大学
7 篇 南京航空航天大学
7 篇 中国科学技术大学
7 篇 湖南师范大学
6 篇 华中科技大学
6 篇 东南大学
6 篇 中南林业科技大学

作者

17 篇 柳福提
14 篇 程晓洪
10 篇 王伟
8 篇 liu futi
8 篇 wang wei
8 篇 王利光
7 篇 贺泽龙
7 篇 cheng xiaohong
6 篇 周亚鑫
6 篇 程艳
6 篇 he ze-long
6 篇 霍新霞
6 篇 陈向荣
6 篇 liu fu-ti
6 篇 cheng xiao-hong
5 篇 侯士敏
5 篇 肖广然
5 篇 刘德胜
5 篇 张淑华
5 篇 cheng yan

语言

397 篇 中文
8 篇 英文

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石墨烯/氮化硼范德瓦尔斯异质结的能带调控和输运性质

石墨烯/氮化硼范德瓦尔斯异质结的能带调控和输运性质

引用

作者：高云飞新疆大学

学位级别：硕士

随着人们对微观尺度的研究越来越精细，很多的新型人工合成材料被制备出来。其中，由原子级的二维材料堆叠形成的范德瓦尔斯异质结材料是近年来研究最热的合成材料之一。这种材料的出现拓宽了二维材料的应用范围，简单地堆叠就可以使二... 详细信息

随着人们对微观尺度的研究越来越精细，很多的新型人工合成材料被制备出来。其中，由原子级的二维材料堆叠形成的范德瓦尔斯异质结材料是近年来研究最热的合成材料之一。这种材料的出现拓宽了二维材料的应用范围，简单地堆叠就可以使二维材料出现更多的电子性质。由于其很多独特的物理化学性质，范德瓦尔斯异质结材料被广泛研究，并被认为是在未来的电子器件中取代硅材料的理想材料之一。在二维材料中实现稳定且可调控的高自旋极化输运甚至完全自旋极化输运，成为了二维材料研究中的重要问题。锯齿型石墨烯纳米带和锯齿型氮化硼纳米带堆叠形成的范德瓦尔斯异质结材料因其具有特殊的边缘态，成为实现这一目标的候选材料之一。本文利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结的能带调控和电子输运性质。主要研究内容如下:　　(1)利用横向门电压和局域垂直电压实现了锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结的能带调控。我们发现，在锯齿型氮化硼纳米带衬底的内部电荷极化作用下，锯齿形石墨烯纳米带变为拥有自旋分裂能带的半导体，其中AA堆叠构型的锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结的能带自旋分裂带隙最大。无论施加横向门电压还是施加局域垂直电压，AA堆叠的锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结都能实现半导体-半金属-半导体的相变。这些结果表明了锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结在自旋电子学中具有良好的应用潜力。　　(2)利用锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结构建了两种自旋极化输运器件。在以异质结为电极的输运器件中，一种自旋的透射能隙较小，另一种自旋的透射能隙较大。在合适的偏压下，该器件只允许一种自旋方向的电子透过，故而此器件为完全自旋极化输运器件。在以异质结为中心散射区材料的输运器件中，虽然两种自旋方向电子的透射能隙相同，但一种自旋方向的电子透射系数较大，另一种自旋方向的电子透射系数较小，在较大的偏压范围内，器件的自旋极化率大于60％。这些发现表明了锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结在自旋极化输运器件设计中具有潜在应用。　　(3)以锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结自旋极化输运器件为基础，设计了两种在电极区域具有局域垂直电压的磁隧道结。利用局域垂直电压对锯齿型石墨烯纳米带和锯齿型石墨烯/氮化硼纳米带范德瓦尔斯异质结的能带进行调控，使得电极变为只允许一种自旋方向的电子通过的半金属。变化局域垂直电压的施加方向可以实现对体系自旋平行态和自旋反平行态的控制。我们发现,这种磁隧道结能得到较高的隧穿磁阻，量级达到104。这些发现可以为制作性能良好的磁隧道结提供参考。

关键词：范德瓦尔斯异质结材料石墨烯氮化硼能带调控电子输运性质密度泛函理论非平衡格林函数

来源：评论

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过渡金属硫化物纳米结磁阻研究

过渡金属硫化物纳米结磁阻研究

引用

作者：严坤哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

制备小尺度、低功耗的新型器件是集成电路设计的核心问题,例如芯片、晶体管的设计等。利用电子的自旋自由度作为逻辑门具有诱人的前景,研究自旋相关的电子输运问题是一个热门的领域。本文从第一性原理出发,结合非平衡格林函数输运方法... 详细信息

制备小尺度、低功耗的新型器件是集成电路设计的核心问题,例如芯片、晶体管的设计等。利用电子的自旋自由度作为逻辑门具有诱人的前景,研究自旋相关的电子输运问题是一个热门的领域。本文从第一性原理出发,结合非平衡格林函数输运方法较为系统地研究了基于过渡金属硫化物(Transition Metal Dichalcogenides,TMD)的纳米结的电子自旋输运性质。我们建立了自旋阀器件Fe/MoS/Fe、Ni/WSe/Ni,讨论了接触方式对电子传输性质的影响。我们还研究了异质结MoS/WSe的输运性质,得到了反常的透射谱分布。通过进一步分析,我们指出这种反常可能是由Ni原子与Se原子以及S原子电子态耦合情况不同所造成。我们的研究结果表明,可以通过改变TMD材料与电极接触的方式来调控器件的磁阻大小。我们还讨论了中间区大小对输运性质的影响。计算表明,随着中间WSe层数的增加,Ni/WSe/Ni磁阻基本不变。导致这种情况的原因可以归结为:界面相互作用诱导的间隔层磁矩随着层数的增加趋向于一个稳定值。我们的计算表明,间隔层磁矩的大小对磁阻大小起着决定性作用。最后,我们研究了以VSe为铁磁电极的异质结(VSe/WSe/VSe)。通过计算,预测了三种大磁阻结构,其磁阻量级高达10%～10%。如此大的磁阻出现可归因于在磁化方向反平行配置时上、下自旋电子的动量不匹配——这导致了几乎完美的自旋过滤。进一步分析VSe的电子结构,我们发现在电子传输过程中起决定作用的主要是V原子的(9、(92、(92轨道电子。我们的工作对实验上外延生长异质结的叠放顺序具有指导意义,也为开发基于二维磁性范德瓦尔斯材料的新型自旋电子器件提供了理论指导。

关键词：自旋阀磁阻非平衡格林函数 MoS2 WSe2 VSe2

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耦合量子点环的输运特性及其动力学

耦合量子点环的输运特性及其动力学

引用

作者：夏俊杰山西大学

学位级别：硕士

介观系统量子输运是当前凝聚态物理学非常活跃的研究领域之一,量子点系统作为一种重要的介观体系,其输运特性在理论和实验上受到广泛关注。本文基于非平衡格林函数方法和Floquet理论对外场驱动的耦合量子点环系统的输运性质进行了理论研... 详细信息

介观系统量子输运是当前凝聚态物理学非常活跃的研究领域之一,量子点系统作为一种重要的介观体系,其输运特性在理论和实验上受到广泛关注。本文基于非平衡格林函数方法和Floquet理论对外场驱动的耦合量子点环系统的输运性质进行了理论研究,揭示耦合量子点环系统中动力学局域化效应与准能塌缩之间的关系,以及环上量子点数与量子点-电极之间的耦合对动力学局域化的影响,为设计和实现新的量子点纳米器件提供理论依据。首先,本文简要介绍了量子点的主要特性及其应用,并较为详细的介绍了本文所用到的非平衡格林函数方法和Floquet理论。接着,运用非平衡格林函数方法研究了交流磁场驱动的耦合量子点环的动力学局域化效应。研究发现当交变磁通与系统的总量子点数之比为零阶贝赛尔函数的根时,系统的准能谱发生塌缩,平均电流达到极小值,初始局域的电子发生动力学局域化；并且动力学局域化效应随着系统量子点数目的增加而增强,随着量子点与电极的耦合强度增加而减弱。最后,采用量子率方程方法研究了交流电场与直流磁场驱动的耦合三量子点环的输运性质,研究表明：交流电场能够控制量子点间的有效耦合强度,进而控制系统的输运电流。

关键词：耦合量子点环动力学局域化量子输运非平衡格林函数

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双层石墨烯纳米带的第一性研究

双层石墨烯纳米带的第一性研究

引用

作者：刘华浙江师范大学

学位级别：硕士

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数理论的计算模拟方法研究了双层石墨烯纳米带的电子能带和输运性质。文章中重点计算了不同宽度的错层叠加锯齿边缘型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子输运性质,得到了一些如负微分电阻等... 详细信息

本文采用基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数理论的计算模拟方法研究了双层石墨烯纳米带的电子能带和输运性质。文章中重点计算了不同宽度的错层叠加锯齿边缘型石墨烯纳米带(ZGNRs)的电子输运性质,得到了一些如负微分电阻等有意义的结果。论文首先综述了石墨烯的发现、制备、物理性质和独特的电子结构,然后简述了石墨烯纳米带的制备和电子特性,接着介绍了基于第一性原理的密度泛函理论和非平衡格林函数电子输运理论。在此基础上我们详述了硕士期间完成的以下研究工作。 (一)双层石墨烯纳米带的电子能带结构。双层石墨烯纳米带有两种不同的叠加方式—α型叠加和β型叠加。忽略自旋的影响时,双层纳米带的能带结构与单层纳米带的能带类似,zigzag边界的纳米带体系呈现金属性,armchair型边界纳米带体系则呈半金属性。自旋的贡献使zigzag边界的双层纳米带的能带在费米面打开,形成带隙。纳米带也呈现半金属性。 (二)双层石墨烯纳米带的量子电输运性质。与单层ZGNRs相比,错层叠加ZGNRs中存在层间界面,因而在该系统中能够实现更加丰富的电学特性。因此我们研究了这样一个双电极系统的电子输运性质：左右电极为单层zigzag边界石墨烯纳米带,中间区域为两错层石墨烯α型叠加。在电输运的计算模拟中,我们主要考虑了两个因素对输运结果的影响：一是纳米带宽度对体系输运性质的影响；二是中间区域叠加长度影响。结果表明：(1)当纳米带的宽度小于1nm时,体系的电流会出现较多的小振荡；而当大于1nm时,振荡数量减少而振荡幅度增加。在许多情形下会出现负微分电阻(Negative Differential Resistance)现象。(2)中间区石墨烯叠加区域越长,电流的变化区间也就越大,同时负微分电阻现象也越明显。

关键词：量子输运叠加石墨烯纳米带密度泛函理论非平衡格林函数负微分电阻

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单层二硫化钼场效应晶体管性能影响因素的研究

单层二硫化钼场效应晶体管性能影响因素的研究

引用

作者：宋贤江太原理工大学

学位级别：硕士

随着硅基器件纳米化过程日益逼近其工艺极限,二维纳米材料已然成为替代硅材料的研究重点。单层二硫化钼（MoS2）作为一种典型的过渡族金属二硫化物,不仅拥有类石墨烯的二维层状结构,且能带中有合适的直接带隙,已成为硅基器件沟道材料潜... 详细信息

随着硅基器件纳米化过程日益逼近其工艺极限,二维纳米材料已然成为替代硅材料的研究重点。单层二硫化钼（MoS2）作为一种典型的过渡族金属二硫化物,不仅拥有类石墨烯的二维层状结构,且能带中有合适的直接带隙,已成为硅基器件沟道材料潜在替代者之一。目前,单层MoS2已在场效应晶体管器件中展现出很大的应用潜质。在通往单层MoS2基纳米器件的商用道路中,诸如电极接触等与器件相关的基础问题仍待解决。源于纳米器件的尺度特性,晶体管结构中各个界面对晶体管性能的影响同样可能有别于传统晶体管相关物理学。本文从晶体管两个重要界面讨论了这些因素对MoS2基场效应晶体管性能的影响:一是金属电极和单层MoS2界面,系统研究了界面应力匹配对金属电极-MoS2界面特性的影响;二是讨论了栅极绝缘层和单层MoS2界面,研究了不同介电性能的栅极绝缘层对其输运性能的影响。两个重要界面的讨论对应了单层MoS2基场效应晶体管性能优化的两个重要方向,有利于加深对MoS2场效应晶体管基础问题的认识。在第一章中,本论文首先概述了常见的二维材料,详细介绍了MoS2的晶体结构、电子结构以及相关应用,指出了MoS2场效应晶体管中存在的金属接触问题和沟道散射问题,阐明了本课题的研究目的和意义。第二章简要介绍了计算过程中所用到的密度泛函理论和非平衡格林函数方法以及VASP、ATK软件。第三章和第四章详细介绍了我们针对MoS2场效应晶体管中存在的两类问题开展的研究工作。第三章系统阐述了MoS2场效应晶体管中金属电极接触的应力效应。利用密度泛函理论,我们厘清了界面失配应力对Au（111）/MoS2界面特性的影响,同时考虑将应力作为一种调控手段,分析了不同失配应力下Au（111）/MoS2界面特性的变化规律。我们的研究表明:（1）Au基底或单层MoS2处于压缩应变状态时,界面间距、界面隧穿势垒、肖特基势垒均比无应力体系大,且随着压缩程度的加剧逐渐增加;而界面电荷密度却比无应力体系小,且随着压缩程度的加剧逐渐降低。因此考虑两者接触时应避免使其处于压缩应变状态。（2）拉伸应变状态下,我们发现对Au基底施加较小的拉伸应力有利于获得更好的界面接触;对于单层MoS2来说,虽然更大的拉伸应变下能获得更优的界面接触,但是单层MoS2的带隙宽度是随着拉伸程度的增加而降低的,我们选择MoS2作为器件的沟道材料正是由于其具有合适的带隙。因此,对单层MoS2施加较小的拉伸应变,既能优化界面接触又能使其保持相当的带隙宽度。第四章是基于对栅极绝缘层-MoS2沟道界面的讨论。我们分析了不同介电性能的栅极绝缘层对MoS2场效应晶体管输运性能的影响。研究发现:在短沟道弹道输运条件下,栅极绝缘层的介电性能对器件的载流子迁移率无影响;但是,高介电常数的栅极绝缘层能有效提高器件的电流开关比,同时可以降低亚阈值摆幅。原因是高介电常数的栅极绝缘层能恰当地调节MoS2电子态在器件偏压窗口或偏压窗口附近的电子态密度分布。基于理论设计层面,本论文针对MoS2场效应晶体管中存在的金属接触问题和沟道散射问题,重点讨论了金半接触应力工程和栅极介电工程在单层MoS2中的具体表现,期望论文结论能够对MoS2场效应晶体管的设计和应用提供理论参考。

关键词：二硫化钼场效应晶体管密度泛函理论非平衡格林函数金属纳米接触

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含时量子点系统的量子输运研究

含时量子点系统的量子输运研究

引用

作者：李林山西大学

学位级别：硕士

电子通过介观系统的量子输运一直是一个活跃的研究领域,相关的电子输运理论和纳米器件的制备得到了广泛的应用,为设计和改进量子器件的性能提供了重要依据。随着对器件的精度要求越来越高,各种各样对输运性质产生影响的因素越来越受到... 详细信息

电子通过介观系统的量子输运一直是一个活跃的研究领域,相关的电子输运理论和纳米器件的制备得到了广泛的应用,为设计和改进量子器件的性能提供了重要依据。随着对器件的精度要求越来越高,各种各样对输运性质产生影响的因素越来越受到人们的重视,其中材料界面结构随时间的微小变化对系统的输运性质产生的影响受到了特别关注。本文考虑量子点与电极界面的结构变化,进一步研究量子点系统的量子输运特性。我们首先介绍基于非平衡格林函数的一种解决含时系统输运问题的理论方法。利用电子传输时间和界面震荡时间的快慢不同,该理论方法把时间分为质心时间和相对时间,将Wigner空间中的Kadanoff-Baym方程按对质心时间的导数展开,进而得到推迟(超前、小于)格林函数中包含对质心时间各阶求导项的解析表达式并由此计算出电导。接着,基于这种方法,在考虑量子点与电极界面发生振荡的情况下,我们研究一个与金属电极耦合的平行双量子点AB环系统的电子输运性质。假定量子点和电极之间的耦合强度线性地依赖于界面振荡幅度,研究结果表明量子点系统的电导会在界面未振荡时的基础上增加界面振荡引起的修正项。随着耦合强度与振荡幅度之间线性耦合参数的改变,电导随量子点能量的变化会由一个共振峰变为两个共振峰。两个量子点间的耦合可以引起电导的共振峰的位置改变,改变量与耦合强度的大小相关。进而在两个AB子环中施加大小相等方向相反的两个磁通,改变磁通的大小,当磁通引起的相位不等于π/2的整数倍时,零阶电导会有Fano效应出现,同时修正项也会增强这种效应,极大的改变系统的输运性能。

关键词：非平衡格林函数量子点 AB干涉仪 Fano效应

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耦合有Majorana束缚态的并联介观电路的输运特性

耦合有Majorana束缚态的并联介观电路的输运特性

引用

作者：张雅静东北大学

学位级别：硕士

近年来,由于Majorana费米子具有非阿贝尔统计的独特性质并且可以应用于拓扑量子信息运算,很多课题组已经对Majorana费米子与超导体异质结的输运性质进行探究,发现在Majorana费米子的边缘态产生的交叉Andreev反射处于受抑制状态等现象。... 详细信息

近年来,由于Majorana费米子具有非阿贝尔统计的独特性质并且可以应用于拓扑量子信息运算,很多课题组已经对Majorana费米子与超导体异质结的输运性质进行探究,发现在Majorana费米子的边缘态产生的交叉Andreev反射处于受抑制状态等现象。同时在实验中,通过在半导体量子线或s-波超导体中施加磁场,在其两端可以得到Majorana束缚态,该束缚态与电子自旋—一轨道耦合作用、超导电性、Fano效应等有密切联系,因此探究Majorana束缚态在介观体系的运输特性变得更加重要。本文中,我们以非平衡格林函数法和散射矩阵法为基础,首先从理论上研究了 Majorana束缚态耦合到一个多量子点体系的电子运输性质,其中一维量子点链的终端点被置于Aharonov-Bohm(AB)干涉仪的两臂中。没引入Majorana束缚态的情况下,我们知道在奇数(偶数)点的结构中,它的所有偶数(奇数)分子态具有与引线退耦合的机会,该过程中,发生了与不具有末端点的子分子的奇数(偶数)数量的特征能量一致的反谐振。当引入Majorana零模式横向耦合到终端点时,反共振和退耦合现象仍然共存于量子传输过程中。接下来,我们进一步设计了三个Majorana-Fano干涉器来研究Majorana束缚态在介观电路中的输运性质。计算出这三个干涉器的交叉Andreev反射和局域Andreev反射电导表达式并进行了相应的数值计算。在研究局域磁通对输运性质的影响时,我们发现在低能激发态下,每种模型受Majorana束缚态驱动的交叉Andreev反射发生量子干涉相长,局域Andreev反射会被抑制发生量子干涉相消。我们发现每个电导谱也存在一些其他独特的性质,主要是体现在零偏压处的电导值。此外,我们通过调控Majorana束缚态之间的耦合强度和Majorana束缚态与电极之间的耦合强度分析Fano因子,发现该过程可以有效的调节体系的Andreev反射行为。至此,我们的探究目的基本实现,对于包含Majorana束缚态的AB环形体系,这样的结果有助于进一步认识Majorana束缚态对并联介观电路的电子传输性质的影响,为拓扑量子计算奠定新的基础。

关键词： Majorana束缚态 Andreev反射退耦合非平衡格林函数

来源：评论

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二维材料的光学和电学性质研究

二维材料的光学和电学性质研究

引用

作者：郭雅文杭州电子科技大学

学位级别：硕士

本文主要研究二维材料的光学和电学性质,通过分析二维材料的电输运和光学二次谐波方面的性质,进一步深入了解二维材料的研究方法和研究现状,达到对二维材料的研究既有整体的把握,又有侧重点的深入研究的目的。本文的第一章概括总结了二... 详细信息

本文主要研究二维材料的光学和电学性质,通过分析二维材料的电输运和光学二次谐波方面的性质,进一步深入了解二维材料的研究方法和研究现状,达到对二维材料的研究既有整体的把握,又有侧重点的深入研究的目的。本文的第一章概括总结了二维材料及其研究领域的相关进展,对石墨烯、层状过渡金属二硫化物进行了简单的举例说明,随后就二维材料在能带性质、谷极化、各项异性以及外场对二维材料作用方面的研究进行了概述。在第二章,本文介绍了二维材料的光学研究内容,简单介绍了非线性光学、二次谐波产生及其原理,并对二维材料中热门的光学研究手段做了介绍,比如磁光克尔效应（MOKE）技术实验,超快光谱,拉曼光谱等。第三章介绍了二维材料电学输运性质的理论研究方法,简单概述了非平衡格林函数（NEGF）和密度泛函理论（DFT）。接着,本文在第四章着重介绍了显微二次谐波产生（SHG）技术实验,描述了所搭建的显微SHG实验光路,利用所搭建光路对生长在SrTiO3上的BaTiO3薄膜样品进行SHG测试。显微SHG光路的优势在于可以有比较高的空间分辨率,能对微米级别的小样品进行实时观察和探测,显微物镜能把基频光聚焦得很小,所需要的采样范围更小,且比普通球面透镜有更高的SHG激发效率。本文通过实验证实了BaTiO3薄膜的对称性破缺,并探究不同入射光功率下样品的SHG信号。最后利用一种简单有效的方法对SHG信号的来源单一性进行了分析,指出进行SHG实验时可能出现的衬底对SHG信号强度的影响。在第五章,本文利用Matlab对硅烯进行能带及输运电导的数值计算,介绍硅烯纳米条带模型及计算方法,采用紧束缚模型和非平衡格林函数方法研究了不同几何结构下,硅烯窄缩型纳米条带输运性质电学调控方法,讨论了外部电场和势能影响下能带结构和输运特性。另外,我们研究了中心散射区的位置和宽度对体系电导的影响,发现位置和宽度在很大程度上能影响电导率。有趣的是,中心区域的对称结构可以引起共振效应,并显著增大硅烯异质结的电导率。因此,这是一种调节硅烯异质结输运性质的有效方法。由此,我们提出了一种新颖的双通道结构,该结构与同宽度的单通道结构相比,其电导几乎达到单通道电导的两倍。

关键词：二维材料二次谐波产生非平衡格林函数密度泛函理论硅烯钛酸钡

来源：评论

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二维材料的电子结构和输运性质的调控

二维材料的电子结构和输运性质的调控

引用

作者：蔡卫山深圳大学

学位级别：硕士

近年来,随着二维材料的兴起,科研人员的关注在很大程度上从传统的三维材料转移到二维材料身上。由于本身的低维属性和独特的电子结构性质,人们普遍认为二维材料在新一代柔性纳米电子器件和光电器件领域具有广泛的应用前景。此外,由于层... 详细信息

近年来,随着二维材料的兴起,科研人员的关注在很大程度上从传统的三维材料转移到二维材料身上。由于本身的低维属性和独特的电子结构性质,人们普遍认为二维材料在新一代柔性纳米电子器件和光电器件领域具有广泛的应用前景。此外,由于层间结合方式是范德华力,人们可以基于已发现的二维材料,通过不同的堆垛或组合方式构建新型的有限层二维结构,并获得多种多样的新奇的物理现象。在本论文中,我们主要以磁性半导体二维材料Ni Br2和磁性金属二维材料VS2作为研究对象,采用第一性原理计算的方法,研究这两种二维材料的电子结构性质和基于这两种二维材料的纳米电子器件的量子输运性质。工作包括以下两方面:1.有限层磁性半导体材料Ni Br2在不同堆垛方式下的电子结构性质和量子输运性质。首先,我们对比不同堆垛方式下的双层Ni Br2和三层Ni Br2的形成能。结果显示,反铁磁态AA构型的双层Ni Br2和AAA构型的三层Ni Br2的形成能最低,表明这两种结构最稳定。进一步,我们对这两种结构用门电压进行调控,研究其电子结构的变化情况。我们发现,双层Ni Br2在正向门电压值达到35V时,自旋向上的能带出现导电性,该材料从磁性半导体转变成磁性半金属。而在负门电压值达到35V时,自旋向下的能带出现导电性。对于三层Ni Br2,正门电压和负门电压的调控结果是一致的。随着门电压值的增加,该材料由磁性半导体转变为磁性半金属,最后转变为磁性金属。最后,我们搭建了基于双层Ni Br2的纳米电子器件,研究其隧穿磁阻（TMR）和光电流性质。我们发现,该电子器件能得到超高的TMR,量级达到了10～9,而且在门电压为10V的条件下还可以得到纯自旋电流,表明Ni Br2可用于制作性能优良的自旋电子器件。***2/n-MoS2/VS2垂直异质结的量子输运性质研究,包括电子通道数、透射系数、隧穿磁阻的研究。VS2是一种新近发现的层状磁性金属材料。首先,我们研究了体相VS2的电子结构性质,发现在不同费米能级下,自旋向上和自旋向下的电子通道个数明显不同,这会导致基于VS2构造的磁滞隧穿结在两侧导线处于自旋平行态和自旋反平行态时自旋极化的透射系数明显不同。因此,我们构造了VS2/n-MoS2/VS2垂直磁滞隧穿结,并研究了该磁滞隧穿结的量子输运性质,其中n-MoS2表示散射区有n层MoS2。计算表明:（1）n从1变到3,VS2/n-MoS2/VS2磁滞隧穿结的自旋极化的透射系数逐渐减小,且两侧导线处于自旋平行态时的透射系数总是远大于处于自旋反平行态时的透射系数,导致体系的TMR大于1000%,且几乎不随着n的增加发生变化,表明少数层MoS2就是非常良好的绝缘层,有效减小了器件的尺寸。（2）通过门电压调控体系能量发生变化时,TMR也发生明显变化。尤其当体系能量等于1.66 e V时,隧穿磁阻可以达到10～8%的数量级,显示出卓越的磁滞隧穿现象。（3）在体系费米能等于0 e V时,TMR随着电极偏压的增加逐渐变大。研究显示,VS2/n-MoS2/VS2垂直异质结是潜在的具有良好应用前景的磁滞隧穿结。

关键词：二维磁性材料磁滞隧穿结隧穿磁阻纯自旋光电流第一性原理计算非平衡格林函数

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基于硫醇与氨基的分子结二极管的理论设计

基于硫醇与氨基的分子结二极管的理论设计

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作者：岳晓龙齐鲁工业大学

学位级别：硕士

随着电子器件的微型化和集成度的不断提高,传统硅基半导体器件逐渐遇到了尺寸瓶颈和热效应等问题。在此背景下,分子器件因其具有体积小、功耗低和功能多样性等优势,被视为传统硅基半导体器件的理想替代者之一,在实验制备和理论设计等方... 详细信息

随着电子器件的微型化和集成度的不断提高,传统硅基半导体器件逐渐遇到了尺寸瓶颈和热效应等问题。在此背景下,分子器件因其具有体积小、功耗低和功能多样性等优势,被视为传统硅基半导体器件的理想替代者之一,在实验制备和理论设计等方面取得了突飞猛进的发展。分子器件的设计需要导电能力良好的电极材料和功能多样化的有机小分子。其中,石墨烯和金属材料因具有几何结构稳定、导电性较好、高迁移率和可调性等优点,常被用作电极材料。而有机小分子的末端共轭基团、分子结构的对称性、分子共轭性、分子链的长度等对分子器件的整流性能和电子输运性质有着重要影响。在本文中,我们分别利用硫醇类和氨基类分子设计了多种分子结二极管,采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的理论方法,探究了分子(非)对称性对分子结整流效果的影响,同时探究了不同电极材料对分子导电能力和整流效果的影响。本论文内容由六个章节组成:第一章先简要介绍了传统电子器件面临的困难,以及分子电子学诞生的背景;其次,阐明了石墨烯作为电极和分子器件所具备的优势条件,以及石墨烯电子器件最新的研究进展;再次,简要介绍了分子二极管的研究进展,总结了影响分子整流效果的因素;最后,结合上述介绍和分析,概括本论文拟开展的研究工作。第二章介绍了分子电子学的理论模拟方法。首先,简要阐述基于密度泛函理论(DFT)多电子体系电子结构的理论计算方法,包括Born-Oppenheimer绝热近似、Hohenberg-Kohn定理、Kohn-Sham方程;其次,阐述了用于计算电输运性质的非平衡格林函数理论方法,以及非平衡格林函数方法的自洽迭代过程。第三章介绍了以石墨烯作为电极,设计了多种硫醇类分子结二极管,并探究了(非)对称性对分子整流性能的影响。通过采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的理论方法,研究了硫醇分子结的整流性能,并比较了对称性和非对称性结构对整流性能的影响。研究结果表明,非对称性硫醇分子结二极管具有更好的整流性能。第四章介绍了以石墨烯作为电极,利用氨基作为末端的分子,设计了具有对称性或非对称性的分子结二极管,并研究了结构对称性对氨基分子结二极管的整流性能的影响。研究结果显示,非对称氨基分子结的整流性能优于对称性氨基分子结,进一步验证了之前研究硫醇分子结整流特性所得出的结论。然而,由于氮原子的电负性较硫原子较低,其吸电子能力较弱,电荷传输能力较差,电子透射的机会较少。同时,计算得到的I/V特性曲线结果显示,随着电压的增加,电流值的增加不稳定,相应的整流比也呈现起伏不定的现象。第五章介绍了利用不同的电极材料(金、银、铜),设计了多种硫醇类分子和氨基类分子分子器件,并探究了分子结电输运性能以及整流效应的影响。结果显示,金、银、铜作为电极的分子结电导能力较强。同时,不管是硫醇类分子,还是氨基类分子,对称性分子均无整流效果。尽管非对称性分子表现出一定的整流能力,但是整流比较小,且随着电压的增大,起伏不定。第六章系统的总结了本文的全部研究工作,并且对后续的研究进行了规划。

关键词：分子器件石墨烯非平衡格林函数密度泛函理论

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