摘要：电子输运过程是核辐射探测器内形成电流的关键过程之一,相应的数值模拟是先进探测器设计与分析软件急需研发的功能。由于该过程的短平均自由程和高度前向峰等特点,确定论方法比蒙特卡罗方法的计算效率更高。本文采用多群形式的Boltzmann输运方程刻画电子输运过程;从EPICS2017中的电子截面数据EEDL出发,基于核数据处理软件NECP-Atlas编写了相应的电子截面处理模块,制作了多群截面数据库;利用Bamboo-Lattice程序中基于特征线方法的中子输运计算核心,构建了确定论电子输运计算程序。利用单核素均匀问题、化合物均匀问题和化合物非均匀问题等一系列算例,通过与蒙特卡罗程序的计算结果进行详细对比,对该确定论电子输运计算程序进行了定量数值验证与分析。结果表明,该程序可以正确模拟电子输运过程,且计算效率能比蒙特卡罗程序快80倍以上。

摘要：利用不同宽度的锯齿型黑磷烯纳米带构建了非对称结构的纳米器件.第一性原理计算结果表明,非对称结构器件Ⅰ-Ⅴ曲线展现表现出整流效应,最大整流比达到1.01×10^(6).器件的不同非对称结构导致了不同整流行为.我们通过传输谱和透射本征态讨论得到,器件中心区域和电极的耦合变化导致了本征态的变化,从而产生不同的电子输运性质.结果为基于黑磷烯二维材料异质结整流器件的设计提供了一种可行性方案.

摘要：本文建立了铁磁条和硬势垒共同调制下的石墨烯纳米结构模型,计算了铁磁条产生的磁场的大小和铁磁条的宽度对石墨烯中谷依赖的电子输运性质的影响,重点研究了该石墨烯纳米结构中电子的电导和谷极化特征.数值计算结果表明,该纳米结构中可实现显著的谷极化效应,且磁场的大小和铁磁条的宽度均会对其中的电子电导和谷极化产生较大的影响.因此,我们可以通过控制铁磁条的宽度和其产生的磁场的大小来获得实际需要的谷极化强度.这项研究有助于理解和设计谷电子学设备.

摘要：锯齿型硒化锗(ZGeSeNR)是准一维纳米结构的材料,由于其具有特殊的维度特性及优异的电子特性而成为研究热点.本研究使用密度泛函理论和非平衡格林函数结合的方法,系统地研究了边缘结构对锯齿形硒化锗纳米带的电子结构及输运性质的影响.能带结构图显示边缘裸露的ZGeSeNR、P和S原子钝化边缘的ZGeSeNR具有导电的金属性质,用F,Cl,H原子和OH-根离子钝化处理边缘后的ZGeSeNR则表现出半导体性质.基于不同边缘结构的ZGeSeNR构建金属-半导体界面的两电极器件模型,计算出的器件电压-电流曲线证实了边缘态对整流效应的调控作用.特别是裸露-H原子钝化的锯齿型GeSe纳米带(H-ZGeSeNR)器件中的整流比可达到8.7×10^(5).改变该器件结构中散射区内钝化原子的数目来调控整流特性,最高可得到1.1×10^(7)的整流比.研究结果对设计ZGeSeNR纳米整流器提供了重要参考.

摘要：一维非共轭烷烃链虽不具富电子或少电子特征,但常存在于单分子器件或多肽、蛋白质等生物分子中,对电子传输产生重要影响.为理解这类物质的电子输运特征,本研究设计了一维线性非共轭(CH2)n分子结模型,并利用密度泛函理论结合非平衡态格林函数的方法,对(CH2)n(n=1-12)线性分子链与两个石墨烯电极耦合而成的分子结进行了第一性原理计算.结果表明,CH2分子链随着n值的变化,其电导值表现出明显的奇偶振荡现象,并且随着链长的增加呈指数级的衰减,这一结果与实验研究取得了很好的一致性,为理解和设计性能更加优良的单分子器件提供了重要理论依据.

摘要：基于非共线磁序密度泛函/非平衡格林函数方法,研究了硼或氮掺杂的锯齿型石墨烯纳米带的非共线磁序与电子透射系数.未掺杂的石墨烯纳米带的计算结果表明磁化分布主要遵循类似于Neel磁畴壁的螺旋式磁化分布.相比于未掺杂的情况,硼/氮掺杂的石墨烯纳米带的磁化分布出现了双区域的特征,即杂质原子附近的磁化较小,杂质原子左(右)侧区域的磁化分布更接近于左(右)电极的磁化方向,这为通过掺杂手段在石墨烯纳米带边缘上构建不同磁畴壁提供了可能性.与未掺杂的透射系数不同的是,硼/氮掺杂的石墨烯纳米带的透射系数在费米面附近随着磁化偏转角增大而减小,表明非共线磁序引起的自旋翻转散射占据主导地位.而在E=±0.65 eV处,出现了一个较宽的dip结构,投影电子态密度的分析表明其来源于杂质原子形成的束缚态所引起的背散射.我们的研究结果对于理解石墨烯纳米带中的非共线磁序与杂质散射以及器件设计具有一定的意义.

摘要：一维共轭碳基材料以苯环为基本单元,具有优越的导电性,分子光电器件的发展要求其在高导电性的前提下兼具富电子或少电子特征.本工作设计了噻吩环取代掺杂一维共轭碳基材料的寡聚苯并[1,2-b:4,5-b']二噻吩(BmT)和寡聚噻吩(TnP)分子模型,利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了掺杂位置和掺杂程度对其输运行为的影响.噻吩环在一维共轭碳基材料上的取代掺杂有效提升了材料的电子输运效率.BmT和TnP分子的导电特性随分子长度的变化表明分子的共轭程度决定了电子输运效率.反式BmT和TnP分子具有多条电子传输路径,而顺式BmT和TnP分子随着分子长度增加,经历了由单条电子传输路径至多条电子传输路径的转变.该研究结果为开发高性能碳基分子电子材料提供了重要参考.

摘要：设计了几个由不等长、单巯基吸附的碳链构成的双分子结模型,并利用密度泛函理论和非平衡格林函数方法对其电子输运性质进行了系统的理论研究。结果显示,两分子中较短的分子对分子结电导性质有比较大的贡献。比较不同双分子结之间的传输性质发现,两分子长度的差异对分子结的整流效应有着较大的影响,体现了较短分子的调制作用。每个分子结都表现出了负微分电阻效应。针对这些整流和负微分电阻等现象,利用分子结的透射谱以及分子投影自洽哈密顿量对其进行了系统的分析。

摘要：基于紧束缚格林函数方法,研究了两半无限长锯齿型石墨纳米带叠层复合结的电子输运性质.结果表明,层间次近邻相互作用、叠层区长度及门电压对复合结的电子透射谱有重要调制作用.层问次近邻相互作用导致复合结的透射谱关于费米能呈现非对称性,与实验结果很好相符.低于费米能第一子能区内周期性出现透射系数为0和1的台阶,呈现全反射与透射现象.随散射结长度增加,透射系数在1内周期性振荡,呈现明显的量子干涉效应.在门电压调控下,低于费米能的透射系数出现了从1到0的转变,类似于开关效应.相关结果对基于石墨烯器件的设计与应用有指导意义.

摘要：考虑实际体系的梯度无序和结散射,发展格林函数矩阵分解消元方法,研究了准一维纳米线的电子输运性质.结果表明,由于结散射,电导随能量呈现振荡行为,无序的引入破坏了电子相干性,在低无序度区平均电导呈现异常增加,呈现一个新的电导峰.当表面存在无序但无梯度衰减时,体系的平均电导随无序度增强先减后增,出现类局域—退局域性转变.当表面无序线性衰减时,平均电导在强无序区稍有增加,而当表面无序高斯型衰减时,平均电导指数衰减,类局域—退局域性转变消失,不同于以前的理论预言.研究结果对准一维纳米线电子器件的结构设计和应用有指导作用.