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第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 分子电子学与纳米器件的发展 4

1.2.1 分子电子学的发展 4

1.2.2 纳米器件的发展 5

1.3 分子器件的理论和试验方法 6

1.3.1 理论方法 6

1.3.2 实验方法 9

1.4 新型功能分子器件电极材料 11

1.4.1 富勒烯、碳纳米管和石墨烯纳米条带 12

1.4.2 碳单原子链的制备、结构与特性 18

1.4.3 硼氮纳米条带 21

1.5 几种典型的分子器件效应 24

1.5.1 分子开关效应 25

1.5.2 分子整流效应 28

1.5.3 负微分电阻效应 32

1.5.4 自旋过滤效应 35

1.6 本书的主要研究内容、方法和意义 37

第2章 理论计算与研究方法 38

2.1 第一性原理计算方法简介 39

2.1.1 波恩-奥本海默绝热近似 39

2.1.2 Hartree-Fock方法 41

2.1.3 密度泛函理论 42

2.2 格林函数方法 49

2.2.1 平衡格林函数 49

2.2.2 非平衡格林函数 50

2.2.3 分子器件中的电流计算 53

2.3 相关计算程序简介 61

第3章 苯分子器件开关、双自旋过滤和负微分电阻效应 64

3.1 引言 64

3.2 模型与方法 66

3.3 结果与讨论 71

3.3.1 苯环-电极不同取向自旋相关伏安特性 71

3.3.2 不同偏压下自旋输运谱与局域态密度 73

3.3.3 零偏压下苯环-电极不同取向的自旋输运谱 78

3.4 本章小结 80

第4章 含侧基团OPE分子器件双电导、负微分电阻和整流效应 81

4.1 引言 81

4.2 模型与方法 84

4.3 结果与讨论 85

4.3.1 ZGNR-OPE-C7-ZGNR分子器件伏安特性 85

4.3.2 零偏压ZGNR-OPE-C7-ZGNR输运谱与分子轨道 86

4.3.3 有限偏压ZGNR-OPE-C7-ZGNR输运谱与分子轨道 89

4.4 本章小结 93

第5章 Z形硼氮纳米条带自旋过滤和整流效应 95

5.1 引言 95

5.2 模型与方法 98

5.3 结果与讨论 99

5.3.1 不同边缘钝化自旋的相关伏安特性 99

5.3.2 零偏压输运谱与投影态密度图 101

5.3.3 有限偏压输运谱与分子轨道 103

5.4 本章小结 107

第6章 总结和展望 108

6.1 本书总结 108

6.2 本书主要创新点 110

6.3 后续工作展望 111

参考文献 116