聚噻吩有机分子导线的理论模拟

论文摘要

随着传统硅基电子器件的尺寸不断缩小,当它们的尺寸逼近纳米数量级时,将面临因量子效应（如隧穿,散射和电子干涉等）而产生的一系列难以逾越的挑战。解决上述问题的出路之一在于发展分子尺度的电子器件（分子电子器件）。扫面探针显微术和量子化学计算的发展为研究分子电子器件提供了强有力的工具。尽管目前对分子电子器件的研究已经取得了一些重要进展,但关于功能分子在器件中的行为、分子的电子输运机理等一些最基本的问题还缺乏全面深入的认识。因此研究分子的这些性质对分子电子器件的设计和优化具有非常重要的意义。本文利用Hartree-Fock方法在引入外电场的条件下对典型的分子导线聚噻吩体系进行了理论模拟。结果证明共轭分子导线的几何与电子结构都对外电场比较敏感。当电场强度增加,碳碳单键缩短同时碳碳双键增长,表现出了增大的共轭特性。HOMO-LUMO能隙随着电场的增强减小,而体系的偶极矩表现出增大的现象。模型的分子轨道电子云分布也进行了一定的分析。所研究的所有的特性都随电场的线性增加而指数性明显变化,并且讨论了其中一部分性质变化与电场的定量关系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 工作的理论背景
• 1.2.1 Born—Oppenheimer近似
• 1.2.2 轨道近似（单电子近似）
• 1.2.3 Hartree-Fock方程和Self-Consistent Field 方法
• 1.2.4 电子相关和M?ller –Plesset 微扰论方法
• 1.2.5 密度泛函理论（Density Functional Theory）
• 1.3 分子导线的研究进展
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 计算方法与模型
• 2.1 计算模型
• 2.2 计算方法
• 2.3 本章小结
• 第三章 计算结果与讨论
• 3.1 四噻吩部分数据的特殊讨论
• 3.1.1 几何性质
• 3.1.2 电荷性质
• 3.2 四到九噻吩数据的全面分析
• 3.2.1 电场对几何结构的影响
• 3.2.2 电场对偶极和自洽场能量的影响
• 3.2.3 电场对模型电子结构的影响
• 3.3 其它共轭分子导线的对比研究
• 3.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢