【摘 要】
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分子电子学要比传统的固体电子学有着更大的优势。一般来说,分子电子学是纳米技术的一个分支,研究人员的目标之一是寻找更小的基于分子的器件去代替传统器件。人们已经做了许多与分子器件相关的工作。理论工作的发展有助于理解分子器件的基本工作原理。分子器件中的负微分电阻现象因其可作为逻辑器件和记忆器件而受到广泛关注。除此之外,科学家们已经设计出了许多不同功能的分子器件并发现了许多新的物理性质。本文基于密度泛函理
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分子电子学要比传统的固体电子学有着更大的优势。一般来说,分子电子学是纳米技术的一个分支,研究人员的目标之一是寻找更小的基于分子的器件去代替传统器件。人们已经做了许多与分子器件相关的工作。理论工作的发展有助于理解分子器件的基本工作原理。分子器件中的负微分电阻现象因其可作为逻辑器件和记忆器件而受到广泛关注。除此之外,科学家们已经设计出了许多不同功能的分子器件并发现了许多新的物理性质。本文基于密度泛函理论与非平衡态格林函数相结合（DFT-NEGF）的第一性原理的方法,研究双苯环分子器件和双铁酞菁分子器件的自旋输运性质及扭转对以上分子器件自旋输运性质产生的影响。主要内容有:1.介绍了分子电子学的研究进展及研究的意义,并对研究输运性质所用到的原理方法和主流软件进行简要介绍。2.计算了双苯环分子器件的自旋输运性质,利用的方法是DFT-NEGF。研究发现,当电极磁矩平行和反平行时,器件有不同的输运性质;磁矩平行时出现完美的自旋过滤效应和明显的负微分电阻效应;器件中有非常大的磁阻现象,在平衡态时,分子器件的磁阻值最大,约为600。3.利用DFT-NEGF的方法,研究了扭转对双苯环分子器件自旋输运性质产生的影响。通过不同扭转角度下的I-V曲线能够发现,两苯环共面模型的电流最大,且都是自旋向上电流贡献;其中一苯环扭转90o模型（垂直模型）的电流最小,自旋向上电流和自旋向下电流都几乎为零,有较大的开关比。利用0.3 V下电流和SFE随角度的变化曲线分析了扭转对自旋输运性质产生的影响。4.利用DFT-NEGF的方法,研究了扭转对双铁酞菁分子器件输运性质产生的影响。研究发现,在一定范围内的扭转角度会对电流产生抑制作用,未扭转时的电流最大,扭转45°时的电流最小,有较大的开关比。利用不同扭转角度的平衡态下投影态密度和透射谱分析了该结构中产生开关功能的机理。
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