摘要：单分子自旋逻辑门是分子自旋电子学中重要的功能器件之一.本文将两个二苯并四氮杂[14]轮烯钴配合物分子通过碳原子链相连然后再通过碳原子链连接到(4,4)单壁碳纳米管电极以构成单分子自旋逻辑门器件.利用第一性原理方法研究了周围空气分子吸附对所设计单分子自旋逻辑门器件功能性的影响.理论计算结果表明,所设计的单分子器件根据对输入和输出信号定义的不同可以实现AND、NOR或XNOR逻辑运算功能.将其置于空气中时,CO_(2)气体分子的吸附不影响器件的逻辑运算功能.相反,当O_(2)、N_(2)或H_(2)O分子吸附时,器件不再具有上述逻辑运算功能.进一步分析发现,二苯并四氮杂[14]轮烯钴配合物分子与吸附CO_(2)气体分子间相互作用很.弱,分子器件费米能级附近的电子态几乎不受影响.然而,二苯并四氮杂[14]轮烯钴配合物分子与O_(2)、N_(2)或H_(2)O分子间相互作用较强,导致分子器件费米能级附近的导电态远离费米能级,从而使自旋向上和自旋向下的电子都不导通,进而使逻辑运算功能失效.研究工作表明,周围空气中的气体分子吸附对单分子器件功能性具有重要影响.

摘要：运用密度泛函理论和非平衡格林函数结合的方法,研究中心散射区长度对右电极中心N掺杂的扶手椅型石墨烯纳米带电子输运特性的影响。研究表明:在正向偏压下,不同中心散射区长度的扶手椅型石墨烯纳米带电流随着电压的增加而增大;而在负向偏压下,随着中心散射区长度的增加,偏压窗内的透射系数逐渐减小,电流不随电压的变化而变化,电流值接近为零,器件呈现出明显的整流特性。所以,在一定长度范围内,随着中心散射区长度的增加,器件的整流特性逐渐增强。出现该现象的原因可能是负向偏压下偏压窗内没有透射峰引起的,该研究结果对未来石墨烯整流器件的设计具有重要的意义。

摘要：运用密度泛函理论和非平衡格林函数结合的方法,研究电极区N掺杂对扶手椅型石墨烯纳米带电子输运特性的影响.结果表明,与本征扶手椅型石墨烯纳米带电流-电压曲线相比,宽度为7的石墨烯纳米带电流-电压曲线表现出明显的不对称性,其中心N掺杂表现强烈的整流特性,整流系数达到10^(2)数量级,且将N原子从电极区中心位置移动到边缘,整流特性减弱.研究结果表明宽度为7的扶手椅型石墨烯纳米带出现强整流现象的原因主要是负向偏压下能量窗内没有透射峰引起的,该研究结果对将来石墨烯整流器件的设计具有重要的意义.

摘要：构建了由扶手椅型石墨烯和六方氮化硼(石墨烯/h-BN)杂化纳米带组成的异质结,利用密度泛函理论结合非平衡格林函数方法研究了异质结的电流整流特性。计算结果表明,具有较小(大)带宽的异质结出现了新奇的反向(正向)整流行为,而整流方向与异质结的界面类型无关。研究表明,可通过控制石墨烯/h-BN异质结的宽度设计出具有反转整流特性的纳米器件。

摘要：采用基于密度泛函理论的非平衡格林函数方法,模拟了4-二硫代羧基-联苯-4'-硫醇基(4-dithiocarboxylatebiphenyl-4'-thiolate,简称"TBDT")分子中2个苯环之间存在扭转角时的电子输运性质。计算结果表明,扭转角的改变极大地影响了TBDT的分子整流特性。当扭转角较小时,苯环间的相互作用较强,TBDT分子的导电性随扭转角增大而减小,相同偏压下的整流比随扭转角增大而增强;当扭转角增大到90°时,苯环间的相互作用最弱,TBDT分子的导电性最差,整流比曲线表现出不同于较小扭转角时的变化趋势。