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本论文采用密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的第一性原理计算方法,研究了内掺杂对C60分子电子输运性质的影响,探讨了在碳笼中心掺入Si、Li、Au等单原子后对CNT-C60-CNT分子结电子输运性质的影响,以及掺杂后的内生富勒烯分子LiC60的电子输运性质。
第一章在概述电子器件发展趋势的基础上,介绍了分子导体的发展概况和实验方法,概括了富勒烯分子在纳米器件中的应用前景。最后阐述了本论文的主要内容和意义。
第二章在介绍第一性原理的基础上,详细介绍了密度泛函理论和格林函数方法。最后介绍了怎样将密度泛函理论和非平衡格林函数方法结合起来计算分子导体的性质。
第三章运用第一性原理非平衡格林函数的方法研究了在碳笼中心掺入Si、Li、Au等单原子后对CNT-C60-CNT分子结电子输运性质的影响,包括掺杂前后各体系在不同接触距离下输运性质的变化。计算结果表明:在C60中心,Li原子的存在显著增大了其平衡电导,而Si,Au等原子对体系电子输运性质的影响比较复杂。最后,研究并比较了各体系在非平衡态下的I-V特性。
第四章用基于第一性原理的非平衡格林函数方法计算了锯齿型单壁碳纳米管电极中的内生富勒烯分子LiC60的电子输运性质。其平衡电导不仅取决于接触距离,内掺杂原子Li对其平衡电导的影响更大。更为显著的是,Li@C60分子的平衡电导为0.80G0,与C60分子的0.02G0相比,起分子开关的作用。不仅如此,我们还研究了其非平衡电导的性质。