文档介绍：国博士学位论文中国科学技术大学几个磁性分子的自旋输运性质的理论研究作者姓名导师姓名学科专业完成时间徐可化学物理李群祥教授。一三年五月七日
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作者签名:蕖軁一签字嗍仂“立解醐:丛监卜日么弄刍玺签字日期:盐欤骸唬刍中国科学技术大学学位论文原创性声明中国科学技术大学学位论文授权使用声明本人声明所呈交的学位论文,是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作为申请学位的条件之一,学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权,即:学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口保密年作者签名:导师签名:一
献给我的父亲母亲谨以此文
摘要以信息技术的飞速发展和电子器件的小型化促使人们采用自下而上模式探索和寻找新一代信息技术的处理方法和候选材料。由于分子具有稳定的结构、分立的能级、丰富的电学特性,在原子/分子尺度构建器件的分子电子学已成为当前国内外的一个前沿研究领域,并成功地设计并制造出分子导线、分子开关、分子整流器、分子场效应管等各种特定功能的电子器件。而通过控制和操纵分子体系的电子自旋特性进行信息传输和存储,具有响应快、存储密度高、更节能等一系列优点,使得分子自旋电子学这门新型前沿交叉性学科近年来发展迅速。在分子电子学和分子自旋电子学领域中,得益于计算机科学和理论研究方法的不断提高和发展,理论模拟和设计已显得越来越重要,不仅可以解释相关实验结果,为实验和应用研究提供理论指导和依据,还可以理论上设计出具有特定功能的单分子器件。在本博士学位论文中,基于电子密度泛函理论头瞧胶飧窳趾方法,深入而系统地研究了几个磁性单分子的自旋极化输运特性。第一章主要介绍了密度泛函理论的基本概念,及常见各种交换关联泛函。在本章末,简要介绍了几个用于电子结构计算的计算软件。第二章简述分子电子学的发展状况、主要的实验手段和理论研究方之后,较详细介绍了目前分子电子学和分子自旋电子学领域最流行的理论计算方。在本章的最后,简要介绍了几个研究输运特性的计算软件,并交代了学位论文的研究动机。,有机金属夹心化合物是一类非常重要的体系,已引起了大量的实验和理论研究,研究表明一些一维有机金属夹心分子线具有半金属性,也有一些金属夹心分子可以用来构建自旋过滤器,但通常它们的自旋过滤效果强烈依赖于界面构型。为了设计出性能更优异的功能器件,我们系统研究了夹心化合物的磁学性质和自旋极化输运特性,我们发现一维—擅紫呤且恢痔判缘陌氲继澹珽夹心团簇的磁矩随着原子数目的增加而线性增长,和实验观测一致。,。第四章主要研究了小磁性富勒烯分子的电子结构和白旋输运特性。首先介绍
了富勒烯的研究进展,包括其应用于有机太阳能电池,场效应管,分子导线和自旋阀等。然后我们将侧重研究了虵礁龃判愿焕障┓肿拥牡缱咏峁和自旋极化输运特性。理论研究表明,肿泳哂№磁矩,它在两个电极之间表现出显著的输运自旋极化特征,在小偏压下,肿咏岬牡绲贾饕S自旋向下的电子决定,外加门电压能有效调控其自旋极化输运特性。通过模拟肿咏岬姆堑缘缱铀泶┢⑾諭卣骺捎美词侗鸾缑婀剐汀T剂心谇兜腇踊崞ɡ胩剂行模唤隹梢蕴岣叻肿拥奈榷ㄐ裕铱以使体系的磁矩局域化。在模拟在砻娴腟输运测量时,我们先寻找到其最稳定的吸附构型,再用单个原子吸附位作为尖。当爰庠独胩剂保現肿咏岬牡绲贾饕S勺孕蛳碌牡缱泳龆ǎ表现出明显的自旋极化输运特征。当爰饪拷凡⒂胩剂杉保礁自旋通道的透射率显著增大,自旋过滤效率反而减小。第五章主要对一些未完成的工作进行了一个总结,内容包含了团簇的自旋输运性质、基于卟啉分子设计的分子开关和自旋过滤器,以及分子器件中量子干涉效应的初步研究。关键词:分子电子学分子自旋电子学密度泛函理论非平衡格林函数输运非弹性电子遂穿谱摘要函数电子结构
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录目分子电子学⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第电子密度泛函的理论基础⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯密度泛函理论的基本概念⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯