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随着计算机集成度的不断提高,器件尺寸减小,量子效应明显,带来极大的发展机遇。因此,对分子器件的研究成为涉及物理、化学、材料等多个学科的研究热点。
本论文选取环形聚乙炔作为分子桥,在Landauer-Buttiker输运理论框架下,采用紧束缚近似,用求解散射波函数法,对该分子桥在多个端口连接导线模型的电子输运性质进行了比较系统的研究,并得出了一些重要的结论,对分子器件的设计提供了重要的理论指导。
首先,在两端模型中,我们介绍了当导线与聚乙炔环间的耦合较弱时,电导随能量的突变明显,电子的遂穿效应显得更为显著。而当耦合增强时,电导随能量的振荡减弱了,电导峰趋于平坦;随着聚乙炔环体系的增大,电导的振荡加剧了,透射峰增多;电导峰处的能量与电子局域密度出现尖峰处的能量是一一对应的,电导与电子的局域密度有关等物理性质,并分别给出了相应的分析和解释。随后本文还讨论了在给定能量下,聚乙炔环上各格点的电子几率幅,比较了出射端口位置上格点的几率幅与其余位置处几率幅的关系。接着又发现导线不同连接方式时的电导峰值很不一样,因此对分子器件的设计有一定的意义。
然后对三端模型进行了研究,将得出的一些物理性质与两端情况时进行了比较,着重讨论了端口的对称性与电导和电子局域密度的影响,当三个端口满足旋转对称性时,两出射端的电导相同,而电子局域密度则有区别。当不满足旋转对称性时,不同位置的端口电导出现峰值的能量相近,但大小很不相同,这个性质有助于多端分子器件的设计。
在对四端和五端模型的研究中,进一步证实了体系几何结构的不同对端口电子的局域密度以及各端电导的影响,得出了多端体系潜在的应用价值。
最后,本文对所做的研究进行了总结和展望。