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聚硅烷电子输运性质的理论研究

作　者: 袁洪亮
导　师: 张桂玲
学　校: 哈尔滨理工大学
专　业: 应用化学
关键词: 能隙理论研究输运性质 p-n节
分类号: O634.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 21次
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内容摘要

聚硅烷是以主链为Si-Si键组成的聚合物,Si-Si键充满σ分子轨道,这使得整个链形成了一个大的离域体系。另外,Si原子又有3d空轨道,容易发生3d轨道的跃迁,进而影响了聚硅烷的光电性质,例如:导电性、光致色变、紫外吸收和荧光发射等。但是目前对于聚硅烷的研究大多集中在实验合成上,而对于聚硅烷的基础理论研究非常少,因此,对σ共轭聚硅烷的理论研究是非常必要的,本文主要针对聚硅烷的导电性能讨论使用掺杂的方法提高导电性的机理,进而对实验上合成更加稳定,导电性更强的高分子材料提供理论依据。本文利用ATK结合Gaussian软件计算了四种σ共轭聚硅烷的传输机理,结果表明,电荷掺杂的Si12+与杂原子掺杂的Si5BSi6和Si5PSi6的传输性质有明显的不同,电荷掺杂几乎无导电性质,这可能是因为电荷掺杂破坏了空穴传输通道。相反,对Si5BSi6和Si5PSi6的研究表明,他们优良的半导体,并且观察到了NDR效应,通过传输谱、MPSH态、能隙和共轭效应等对其进行了解释。另外,本文还利用密度泛函理论和非平衡格林函数对B原子和P原子掺杂得到的p-n硅纳米线进行了电子输运性质的研究,观察到了比较满意的整流效果,通过MPSH态、传输谱、前线轨道和偶极矩对整流机理进行了分析。此外,在V=1.8~2.2 V处观测到了NDR效应,并用MPSH和传输谱图对其进行了解释。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题研究的背景及意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
    1.2.1 聚硅烷的实验研究  11-13
    1.2.2 聚硅烷的理论研究  13-14
  1.3 课题的来源和主要研究内容  14-15
第2章理论基础  15-25
  2.1 多原子体系的Schr(o|¨)dinger方程  15
  2.2 Born-Oppenheimer 近似  15-17
  2.3 轨道近似（单电子近似）  17
  2.4 密度泛函理论(DFT)  17-24
    2.4.1 Hoenberg-Kohn 定理  18
    2.4.2 Kohn-Sham 定理  18-21
    2.4.3 局域密度近似  21-22
    2.4.4 梯度校正法  22-23
    2.4.5 杂化方法  23
    2.4.6 Landauer-Bütiker 方程与Green 函数  23-24
  2.5 本章小结  24-25
第3章电荷参杂与杂原子参杂聚硅烷电子输运性质  25-41
  3.1 几何模型与计算方法  25-26
    3.1.1 几何模型  25-26
    3.1.2 计算方法  26
  3.2 结果与讨论  26-40
    3.2.1 I-V 曲线  26-28
    3.2.2 传输谱  28-30
    3.2.3 分子投影自洽哈密顿(MPSH)  30-32
    3.2.4 能隙  32-35
    3.2.5 共轭效应  35-36
    3.2.6 几何结构  36-38
    3.2.7 散射效应  38-40
  3.3 本章小结  40-41
第4章聚硅烷的p-n 节的整流效应  41-52
  4.1 引言  41-42
  4.2 几何模型与计算方法  42-43
    4.2.1 几何模型  42-43
    4.2.2 计算方法  43
  4.3 结果与讨论  43-51
    4.3.1 整流效应  43-46
    4.3.2 MPSH 态  46-47
    4.3.3 传输谱图  47-48
    4.3.4 前线轨道  48-49
    4.3.5 偶极矩  49-50
    4.3.6 NDR 效应  50-51
  4.4 本章小结  51-52
结论  52-53
参考文献  53-58
攻读硕士学位期间发表的学术论文  58-59
致谢  59

聚硅烷电子输运性质的理论研究

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