Mg、Na原子的嵌入对富勒烯C_(50)的电子传输特性与负微分电阻效应的影响

采用基于密度泛涵理论的第一性原理和非平衡格林函数方法研究了Mg、Na原子的嵌入对于C50分子的电子传输特性与负微分电阻效应的影响.结果显示Mg、Na原子的嵌入明显改变了C50分子的负微分电阻效应,且大大增强了C50分子的电子传输性能.分析认为,由于Mg、Na原子的嵌入,使得电子输运系数发生偏移而改变了C50分子的电子传输性能和负微分电阻效应.

GNRFET输运特性中的负微分电阻效应研究

利用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的数值分析方法,以均匀型和十字型两种不同类型的石墨烯纳米带作为沟道,研究了石墨烯纳米带场效应管(GNRFET)的负微分电阻效应。分析了不同类型GNRFET的端口输运性质:均匀型GNRFET具有良好的输运特性;十字型GNRFET由于中间的干破坏了原来两边缘的输运路径,其传输系数均不超过1。十字型GNRFET的输出特性具有明显的负微分电阻效应,且栅电压对此有调控作用。从传输谱的角度给出了GNRFET负微分电阻特性的理论解释和栅压调控的能量图,为微纳器件负微分电阻效应的研究提供了一定的理论依据。

B原子的掺杂对富勒烯C_(32)的电子传输特性与负微分电阻效应的影响

采用基于密度泛涵理论的第一性原理和非平衡格林函数方法研究了硼原子的掺杂对于富勒稀C32分子的电子传输特性与负微分电阻效应的影响.结果显示硼原子的掺杂明显降低了C32分子的电子传输特性,却增强了分子的负微分电阻效应.分析认为,硼原子的掺杂减少了核外电子是导致分子的电子传输性能降低和负微分电阻效应增强的主要原因.本文还研究了掺杂的硼原子的个数多少对C32分子的影响.

基于ATK的一维分子链负微分电阻效应计算

利用应用第一性原理计算软件Atomistix ToolKit(ATK)计算了由一维线性分子链(CpFeCpV)n和镍电极组成的两电极体系的负微分电阻效应.该计算方法基于电子密度泛函和非平衡态格林函数理论.通过对于不同结构下的伏安特性曲线的计算,我们预测了该体系中的负微分电阻效应,并讨论了末端基团和吸附位置对负微分电阻效应开始电压的有效调控.

硼氮原子取代掺杂对分子器件负微分电阻效应的影响

利用基于非平衡格林函数和密度泛函理论相结合的第一性原理计算方法,研究了硼氮原子取代掺杂对三并苯分子电子输运性质的影响.计算结果表明,三并苯分子器件的电流在特定偏压区间内随电压的增加而减小呈现出负微分电阻效应,电流的峰谷之比高达5.12.用硼原子或者氮原子取代分子的中心原子后,器件0.8 V以内的电流明显增加,但是负微分电阻效应减弱,相应的电流峰谷比分别降至3.83和3.61.分析认为,输运系数在特定偏压下的移动是器件负微分电阻效应的主要成因.核外电子数的差异导致硼氮原子掺杂取代可以使器件轨道及其透射峰分别向高能方向或者低能方向移动从而有效地调控了器件的低偏压下的电子传输能力和负微分电阻效应.

含氮-空位缺陷锯齿状石墨烯纳米条带中负微分电阻和自旋过滤效应

采用第一性原理和非平衡格林函数方法，系统研究了含氮空位缺陷锯齿状石墨烯纳米条带的自旋极化输运特性．理论计算结果表明边界非对称的这类石墨纳米条带的基态具有铁磁性，由其构建的分子结中负微分电阻效应具有鲁棒性，是电极局域的态密度及依赖偏压的散射区-电极耦合作用结果．此外，在特定偏压区域还观察到几乎完美的自旋过滤效应．

含过渡金属分子器件中的单自旋负微分热电阻效应

基于密度泛函理论和非平衡格林函数方法,研究了由锯齿型石墨烯纳米带(ZGNR)与含过渡金属(Tm)(=Cr,Mn,Fe和Ru)分子构成的器件的自旋过滤输运性质.研究结果表明单自旋的波函数失配使其在费米能级附近具有完美的自旋过滤特性,并在温度梯度下,由于费米能级附近的单自旋透射峰的Fano不对称性,导致含Ru的分子器件中的单自旋电流表现出明显的负微分热电阻效应(NDTR).

基于阳极弱反型层消除负阻效应的新型SOI LIGBT

在SOI衬底上,制作了一种基于阳极弱反型层消除负阻效应的新型横向绝缘栅双极晶体管(SOI AWIL-LIGBT)。利用反型所形成的高阻值电阻来使PN结阳极快速导通,阳极P+区中的空穴可以更快地注入漂移区,从而消除负阻效应。仿真结果表明,该新型LTGBT在保证关断速度不变的情况下,击穿电压为307V(漂移区长度为18μm)比,比常规SA-LIGBT提升了56%,并消除了负阻效应。

新型整平剂对电镀铜填通孔的影响及机制探究

针对目前国内电子电镀专用化学品瓶颈问题,合成了一种由含氮杂环与含氧碳链组成的新型整平剂分子SC-21。通过哈林槽实验、循环伏安法(CV)、计时电位法(CP&CPCR)和电化学交流阻抗谱(EIS)对比,研究了常见整平剂健那绿(JGB)、聚乙烯亚胺烷基盐(PN)与新型整平剂SC-21在电镀铜填充通孔过程中的作用差异。结果表明:以一定浓度SC-21为整平剂时可出现“蝴蝶填充”现象,进而实现对深径比2∶1通孔的无空洞填充;与JGB和PN相比,此浓度下的SC-21在较宽的电流密度范围内具有动态吸附行为,可产生“负微分电阻效应”,使得通孔内呈现与“蝴蝶填充”形状相匹配的沉铜速率梯度,最终实现对通孔的无空洞填充。

金纳米线接触构型相关的双重负微分电阻与整流效应

运用第一性原理密度泛函理论(DFT)和非平衡格林函数(NEGF)方法,研究了[111]Au纳米线与1,4-二硫苯酚(DTB)构成的分子结的电子输运性质.构建并优化不同的Au-DTB接触构型,计算发现:尖端顶位构型最利于电流输运;非对称构型大多具有很好的整流特性(最大整流比为25.6);部分结构出现双重负微分电阻(NDR)效应.分析表明,整流效应主要源于非对称接触构型两端S-Au键的稳定性差别;尖端金原子与硫原子的耦合能级中,近费米面的能级对低压区电子传输起主要作用;电压增大,离费米面较远的能级对输运起主导作用,DTB的本征能级也逐渐参与,这一转变致使电流出现两峰一谷的双重NDR效应.

双苯环分子自旋过滤效应第一性原理的研究

分子电子学是近十年来发展起来的一门新兴学科,当器件的尺寸进一步缩小到纳米尺度时,分子电子学有望成为传统电子学的补充甚至替代.利用密度泛函理论与非平衡态格林函数相结合的方法,研究了嵌于石墨烯纳米带电极间的双苯环分子器件的自旋输运性质.研究发现两电极磁矩平行和反平行时,器件有不同的输运性质.电极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.

Se与Te替位掺杂对WS_(2)-MoS_(2)纳米器件电子输运性质的影响

基于密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的第一性原理计算方法,研究了Se与Te原子替位掺杂对WS_(2)-MoS_(2)纳米器件电子输运性质的影响.结果表明,WS_(2)-MoS_(2)纳米器件为间接带隙半导体,器件电流在[+0.7 V,+1.0 V]与[-1.0 V,-0.9 V]偏压范围内随着偏压的增大逐渐减小,呈现显著的负微分电阻效应;Se与Te原子对WS_(2)-MoS_(2)纳米器件进行替位掺杂后均呈现有趣的负微分电阻效应,器件两端电流的隧穿也显著改善;Se原子对WS_(2)-MoS_(2)纳米器件中S原子进行替位掺杂时,器件转化为p型半导体;Te原子对WS_(2)-MoS_(2)纳米器件中S原子进行替位掺杂时,器件转化为p型半导体甚至金属,且导电性能大幅提升.

分子旋转对分子器件电子输运性质的影响

利用基于非平衡格林函数和密度泛函理论相结合的第一性原理计算方法,研究了一种可旋转分子跨接在金电极上的电子输运性质。计算结果表明:分子中的转子与定子间的旋转角度可以有效调控分子器件的电子输运性质。当夹角从30°变化到150°,分子器件的导电性呈现出增强、减弱的震荡变化。此外,当夹角变化到90°,分子器件的电流电压曲线打破其他角度呈现的线性变化特性,其电流值在2.4 V以后随着电压的增大而减小,表现出强烈的负微分电阻效应。

Mg原子的嵌入对富勒烯C_(36)的电子结构与传导特性的影响

采用基于密度泛涵理论的第一性原理和非平衡格林函数方法研究了Mg原子的嵌入对于C3 6分子的电子结构及传导特性的影响.结果显示Mg原子的嵌入明显改变了C3 6分子的负微分电阻效应,且大大增强了C3 6分子的电子传输性能.

异甘草素分子器件输运性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论和非平衡格林函数相结合的计算方法,研究了异甘草素分子以不同方式耦合到金电极上时,其耦合程度与结构的伏安特性关系。研究表明,异甘草素分子能够与金电极形成良好的耦合;无论以何种方式耦合,所构成分子器件的电流随电压的增大先增大后减小,即存在负微分电阻效应。分子两端分别通过碳和氧原子与金电极耦合的分子结出现负微分电阻效应所需的电压小于两端分别通过硫原子和探针与金电极耦合的分子结;通过对比发现,在电压小于1.56 V时,分子两端分别通过碳和氧原子直接与金电极耦合的分子结的电阻较小,导电能力强。

石墨烯纳米带异质结的热自旋输运性质的研究

石墨烯纳米带及其异质结因其丰富而优异的物理性质,引起了人们的广泛关注。基于密度泛函理论结合非平衡态格林函数方法研究了不同宽度碳链N(N=6、8、10)的单氢钝化和双氢钝化的石墨烯纳米带所构成的异质结的热自旋输运特征,在N=6体系中发现了热自旋过滤效应;N=8体系中发现了自旋塞贝克效应;N=10体系中发现了自旋塞贝克效应、负微分自旋塞贝克效应以及热负微分电阻效应,为热自旋纳米电子学器件的研究提供了理论指导。

不对称石墨烯纳米带的热自旋输运性质研究

采用非平衡态格林函数方法结合密度泛函理论的第一性原理,研究了非对称结构石墨烯纳米带的热自旋输运性质。发现在源极,漏极之间施加温度场,在带宽N=4,6,8,10,12的石墨烯纳米带中可以获得方向相反、大小几乎相同的不同自旋极化取向电流,即体系中存在自旋赛贝克效应。对比不同宽度纳米带运输性质,发现带宽对自旋赛贝克效应具有调制作用,即随着带宽N增大,热激发自旋流增大,自旋赛贝克效应增强,而热激发净电流从正向变为负向。此外,当纳米带带宽为4,6,8和12时,体系中还同时存在热负微分电阻效应,这些发现对制备低能耗的热自旋电子学器件具有指导意义。

引入H原子对游离碱萘酞菁传输特性的影响

采用密度泛函理论与非平衡格林函数相结合的方法,研究了游离碱萘酞菁(H_(2)Nc)及其衍生物H_(4)Nc的分子几何结构和传输特性。研究发现,H原子的引入增强了H_(4)Nc中央空腔的空间位阻效应,导致其从平面结构转变为马鞍形结构。电流-电压(I-V)曲线的分析表明,H_(2)Nc和H_(4)Nc分子结对偏压的反应截然不同。具体来说,在0.0~0.8 V范围内,通过H_(2)Nc分子结的电流始终很低,而在0.3~0.5 V范围内,H_(4)Nc分子结显示出明显的负微分电阻(NDR)效应。