K点取值对不同维度分子器件电荷输运性质的影响.docVIP

 n  K 点取值对不同维度分子器件电荷输运性 质的影响# 房常峰1，冀国敏1，徐玉庆1，刘德胜1,2** 5 10 （1. 山东大学物理学院，山东大学晶体材料国家重点实验室，山东 济南 250100； 2. 济宁学院物理系， 山东 曲阜 273155） 摘要：利用第一性原理计算方法和非平衡格林函数理论，研究了 K 取值大小分别为（1×1）、 （2×2）、（4×4）时三种不同维度分子器件的电荷输运特性。计算结果表明，对一维电极 一维分子，K 取值为（1×1）大小即可准确得到体系的电荷输运性质；而对于三维电极一维 分子和三维电极二维分子体系，K 取值需要相应增大，使用（2×2）大小即可准确反映体系 的电荷输运性质。 关键词：分子器件；电荷输运；非平衡格林函数 中图分类号：O469; O561.1 15 Effect of K sampling on the electronic transport properties of molecular devices with different dimension Fang Changfeng1, Ji Guomin1, Xu Yuqing1, Liu Desheng1,2 (1. School of Physics, State Key Laboratory of Crystal Materials, Shandong University, ShanDong 20 25 30 35 JiNan 250100, China; 2. Department of Physics, Jining University, ShanDong QuFu 273155) Abstract: By using first-principles method combined with non-equilibrium Greens function theory, the effect of K sampling on the electronic transport properties of molecular devices with different dimension has been investigated. It shows that the (1×1) K sampling can reflect the electronic transport properties for one dimensional system. While for three dimensional electrodes + one dimensional molecule and three dimensional electrodes + two dimensional molecule, (2×2) K sampling is accurate enough to obtain the electronic transport properties of the system. Key words: Molecular device; Electronic transport; Non-equilibrium Green’s function 0 引言 自从Aviram和Ratner理论提出分子整流器的模型之后，分子电子学领域得到人们越来越 多的关注[1]。在过去的几十年中，人们在实验上和理论上进行了大量针对分子器件的工作 [2-10] 一性原理计算方法和非平衡格林函数的应用得到飞速的发展，人们开始可以对分子体系输运 性质进行第一性原理研究，进而丰富了人们对分子器件中电荷输运现象的理解[11-15]。第一性 原理方法的优点在于无需过多的拟合参数，体系的电子结构性质可以通过分子的物理结构唯 一确定。基于以上优点，第一性原理方法被广泛用来理论解释相关实验结果或预测新材料的 性质和发现新现象。 在第一性原理的计算过程中，人们所关注的主要参数主要是（ⅰ）基函数的选取，即选 基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金(200804220005) 作者简介：房常峰（1984-），男，博士研究生，主要研究方向：分子器件中电荷输运特性的理论研究 通信联系人：刘德胜（1961-），男，教授，博导，主要研究方向：分子电子学和 DNA 分子导电性质研究. E-mail: liuds@sdu.edu.cn -1-  n  40 45 50 55 60 65 70  择恰当的基组展开 Kohn-Sham 波函数。基组应当选择完备或近似完备的一个集合，可以恰当 的描述所研究体系，计算收敛速度尽可能的快。在我们的计算过程中，使用数值原子轨道线 性组合的方法。首先对自由原子进行密度泛函计算，选择与真实体系