低维碳、硫族纳米结构电输运性质研究.pdf

摘要

随着科技的不断进步，人们对器件提出了更高的要求，对纳米材料的研究更加深入。低

维碳、硫族纳米结构由于其特殊的结构，展现出优异的电学性质，例如电流开关、整流效应、

负微分电阻效应等。基于此，本文通过密度泛函理论结合非平衡格林函数的方法，研究了碳

基链状并苯分子、弯曲型过渡金属硫族化合物纳米带、3,4,9,10-苝四甲酸二酐分子的电子输运

性质，发现了微分电阻效应、自旋极化现象、自旋塞贝克效应等有趣的电子输运现象，并进

一步阐释了输运性质的物理机制。

首先，基于实验上成功合成的并苯聚合物，本文设计了不同尺寸的碳基链状并苯分子，

并且计算了其电子输运性质。研究发现，虽然分子长度不同，构成分子的并苯单体尺寸不同，

但是碳基链状并苯分子中均存在负微分电阻效应。通过深入分析，发现负微分电阻效应是碳

基链状并苯分子的本质特征。

其次，本文研究了不同边缘构型、弯曲形状、弯曲程度的过渡金属硫族化合物（MoS、

2

FeSe、NiTe）纳米带的电子输运性质。研究发现不同边缘构型的过渡金属硫族化合物纳米带

22

存在金属性和半导体性两种不同的性质。除此之外，过渡金属硫族化合物纳米带的弯曲程度

会导致体系自旋极化状态的变化以及“金属-半导体”转变。

最后，本文以3,4,9,10-苝四甲酸二酐分子为研究对象，研究了其耦合不同金属电极的电

子输运性质。研究发现体系呈现出自旋塞贝克效应，并且不受电极金属元素的影响，具有很

强的鲁棒性。除此之外，通过对器件施加栅压，发现可以通过电手段对自旋极化率进行精确

调控，这将有益于自旋电子器件的发展。

关键词:密度泛函理论，非平衡格林函数，负微分电阻，自旋极化，自旋塞贝克效应

Abstract

Withthecontinuousprogressofscienceandtechnology,peopleputforwardhigher

requirementsfordevices,andtheresearchofnanomaterialsismorein-depth.Lowdimensional

carbonchalcogenidenanostructuresexhibitexcellentelectricalpropertiesduetotheirspecial

structure,suchascurrentswitching,rectificationeffect,negativedifferentialresistanceeffect,etc.

Basedonthis,theauthorsusedensityfunctionaltheorycombinedwithnon-equilibriumGreens

functiontostudytheelectrontransportpropertiesofcarbon-basedchainbenzenemolecule,

corrugatedtransitionmetalchalcogenidesnanoribbonsand3,4,9,10-perylenetetracarbodic

anhydridemolecules,findinterestingelectrontransportpropertiessuchasdifferentialresistance

effect,spinpolarizationphenomenonandspinSebeckeffect,andelucidatethephysicalmechanism

oftransportproperties.

Firstly,basedonthesuccessfulsynthesisofben