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1,4-丁二硫醇分子器件电输运性质的力敏特性研究

刘然 包德亮 焦扬 万令文 李宗良 王传奎

1,4-丁二硫醇分子器件电输运性质的力敏特性研究

刘然, 包德亮, 焦扬, 万令文, 李宗良, 王传奎
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  • 基于杂化密度泛函理论,研究了1,4-丁二硫醇分子体系的结构随电极作用力的变化及拉断过程;并利用弹性散射格林函数方法进一步计算了不同电极作用力下分子体系的电输运特性. 结果显示,界面结构不同,拉断分子体系所用的拉力也不同:分子末端硫原子处于Au(111)面的空位上方时,拉断分子体系需约1.75 nN的拉力;若金电极表面存在孤立金原子与1,4-丁二硫醇分子末端的硫原子相连,拉断分子体系只需约1.0 nN的力,且伴有孤立金原子被拉出. 两种情况分别与不同实验测量相符合. 分子在压缩过程中发生扭曲并引起表面金原子滑移,然而压缩扭曲过程与拉伸回复过程不可逆. 电极拉力约为0.7–0.8 nN时,分子体系在不同界面构型下以及在不同扭转状态下,电导都出现极小值,这与实验结论一致. 分子的末端原子与电极间耦合强度随电极作用力的变化是引起分子体系电导变化的主要因素. 实验在0.8 nN附近同时测得较小概率的高电导值与双分子导电有关.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号:11374195,11304172)、山东省自然科学基金(批准号:ZR2013FM006)和山东省科技计划项目(批准号:J13LJ01,J12LJ04)资助的课题.
    [1]

    Xu Y, Fang C, Cui B, Ji G, Zhai Y, Liu D S 2011 Appl. Phys. Lett. 99 043304

    [2]

    Liu F T, Cheng Y, Yang F B, Cheng X H, Chen X R 2013 Acta Phys. Sin. 62 140504 (in Chinese) [柳福提, 程艳, 羊富彬, 程晓洪, 陈向荣 2013 物理学报 62 140504]

    [3]

    Parameswaran R, Widawsky J R, Vázquez H, Park Y S, Boardman B M, Nuckolls C, Steigerwald M L, Hybertsen M S, Venkataraman L 2010 J. Phys. Chem. Lett. 1 2114

    [4]

    Ma G, Shen X, Sun L, Zhang R, Wei P, Sanvito S, Hou S M 2010 Nanotechnology 21 495202

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    Zhang G P, Hu G C, Song Y, Li Z L, Wang C K 2012 J. Phys. Chem. C 116 22009

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    Li Z L, Zou B, Wang C K, Luo Y 2006 Phys. Rev. B 73 075326

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    Wang G, Kim T W, Lee T 2011 J. Mater. Chem. 21 18117

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    Li Z L, Fu X X, Zhang G P, Wang C K 2013 Chin. J. Chem. Phys. 26 185

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    Aradhya S V, Venkataraman L 2013 Nature Nanotech. 8 399

    [31]

    Xu B, Xiao X, Tao N J 2003 J. Am. Chem. Soc. 125 16164

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    [34]

    Frisch M J, Trucks G W, Schlegel H B et al 2004 Gaussian 03, Revision E.01, Caussian, Inc., Wallingford CT

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    Jiang J, Wang C K, Luo Y 2006 QCME-V1.1 (Quantum Chemistry for Molecular Electronics), Royal Institute of Technology, Sweden

  • [1]

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    Frei M, Aradhya S V, Koentopp M, Hybertsen M S, Venkataraman L 2011 Nano Lett. 11 1518

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    [3] 蓝康, 杜倩, 康丽莎, 姜露静, 林振宇, 张延惠. 基于量子点接触的开放双量子点系统电子转移特性的研究. 物理学报, 2020, 69(4): 1-11. doi: 10.7498/aps.69.20191718
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-11-24
  • 修回日期:  2013-12-01
  • 刊出日期:  2014-03-20

1,4-丁二硫醇分子器件电输运性质的力敏特性研究

  • 1. 山东师范大学物理与电子科学学院, 济南 250014
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号:11374195,11304172)、山东省自然科学基金(批准号:ZR2013FM006)和山东省科技计划项目(批准号:J13LJ01,J12LJ04)资助的课题.

摘要: 基于杂化密度泛函理论,研究了1,4-丁二硫醇分子体系的结构随电极作用力的变化及拉断过程;并利用弹性散射格林函数方法进一步计算了不同电极作用力下分子体系的电输运特性. 结果显示,界面结构不同,拉断分子体系所用的拉力也不同:分子末端硫原子处于Au(111)面的空位上方时,拉断分子体系需约1.75 nN的拉力;若金电极表面存在孤立金原子与1,4-丁二硫醇分子末端的硫原子相连,拉断分子体系只需约1.0 nN的力,且伴有孤立金原子被拉出. 两种情况分别与不同实验测量相符合. 分子在压缩过程中发生扭曲并引起表面金原子滑移,然而压缩扭曲过程与拉伸回复过程不可逆. 电极拉力约为0.7–0.8 nN时,分子体系在不同界面构型下以及在不同扭转状态下,电导都出现极小值,这与实验结论一致. 分子的末端原子与电极间耦合强度随电极作用力的变化是引起分子体系电导变化的主要因素. 实验在0.8 nN附近同时测得较小概率的高电导值与双分子导电有关.

English Abstract

参考文献 (35)

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