俎凤霞 张盼盼 熊伦†殷勇 刘敏敏 高国营

1)(武汉工程大学理学院,武汉 430205)2)(华中科技大学物理学院,武汉 430074)

以石墨烯为电极的有机噻吩分子整流器的设计及电输运特性研究∗

俎凤霞1)张盼盼1)熊伦1)†殷勇1)刘敏敏1)高国营2)

1)(武汉工程大学理学院,武汉 430205)2)(华中科技大学物理学院,武汉 430074)

(2016年10月29日收到;2017年1月20日收到修改稿)

传统硅基半导体器件受到了量子尺寸效应的限制,发展分子电子学器件有可能解决这一难题.本文提出了由石墨烯电极和有机噻吩分子相结合构造分子器件的思想,建构了“石墨烯-噻吩分子-石墨烯”结构的分子器件,并运用非平衡态格林函数结合密度泛函理论的方法研究了其电输运特性.系统地分析了电子给体“氨基”和电子受体“硝基”两种取代基的位置对有机噻吩分子电输运的影响.计算表明,有机噻吩二聚物被“氨基”和“硝基”取代后会产生明显的负微分电阻效应和整流效应.进一步对产生这些效应的物理机制进行分析,发现氨基的位置可以调整负微分电阻的强弱,硝基的位置可以改变整流的方向.

分子电子学,非平衡格林函数,石墨烯,噻吩

1 引 言

近年来,随着科技的进步,基于单分子级别的分子电子学器件,比如分子开关、分子二极管、分子场效应管等,成为当前的研究热点之一［1−4].这些具有逻辑功能和运算功能的分子电子学研究成果有望推动计算机技术突破传统硅器件的限制,制作出高性能小体积的电子器件.其中……