探讨GW近似在分子器件电子输运特性计算中的应用

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本论文首先利用非平衡格林函数与密度泛函理论(NEGF+DFT)研究了Au/1,4对苯硫醇/Au的输运性质。计算结果表明,在费米能级附近此体系的透射几率接近于1,金电极的s轨道与1,4对苯硫醇的HOMO离域π轨道耦合而形成共振透射,而LUMO轨道由于是局域π轨道,与金电极的耦合很小。在外力作用下,随着电极间距的变化,透射几率变动不大,这点与实验一致。但是利用NEGF+DFT算法所得到的分子电导比实验值高两个数量级。 在意识到传统NEGF+DFT理论计算方面不足后,本文着重研究了Gw近似在分子器件电子输运计算中的应用。文中从格林函数定义出发,以Hedin方程组和GW近似关系式为基础,推导了GW近似在正交基函数及非正交基函数下的表达形式,并证明通过重新定义Green函数,两种表达形式一致。而且,屏蔽库仑相互作用W及极化函数P都为四中心函数,而自能则为二中心函数,这个性质不会随着库仑矩阵形式的改变而改变。随后在Keldysh路径上定义路径有序Green函数,得到了可以自洽求解的NEGF+GW方法。 在NEGF+GW方法中,可以通过定义有效库仑矩阵消除GW近似中的自相互作用。在算法实现中,要注意应用傅立叶变换时必须满足圆周卷积等于线性卷积的条件。利用NEGF+Gw算法计算Anderson模型时,可以发现Kondo效应;用NEGF+GW近似计算出的氢分子准粒子能级间距处于DFT算法及Hartree-Fock算法所得结果之间。通过与DFT算法结合,可以利用NEGF+GW算法计算开放体系下的电子输运特性,并给出计算流程。
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