碳链输运对基团吸附的敏感性分析

邱明; 张振华; 邓小清

doi:10.7498/aps.59.4162

摘要

基于局域原子轨道的密度泛函理论和非平衡格林函数方法，研究了碳链输运特性对分别吸附7种常见官能团NO2, CN, CHO, Br, C6H5, C5H4N和NH2时的敏感性. 计算表明，电流对C6H5和CHO的吸附最为敏感，其次是对CN和C5H4N的吸附，在某些偏压下电流有大幅度的下降，其值

关键词:

Based on the local atomic-orbital density functional theory plus the nonequilibrium Green’s function approach, we study the transport sensitivities of a carbon atomic wire attached, respectively with seven kinds of commonly seen side-groups NO2, CN, CHO, Br, C6H5, C5H4N, NH2. The calculated results show that the transport current is most sensitive to attached C6H5 and CHO groups, less sensitive to attached CN and C5H4N groups. Under certain bias values, the currents have a substantial decline and would reached to 1/2, or even 1/3 the magnitude as the unattached system C6. But the transport of the carbon atomic wire is little influenced by the attached NO2, NH2, and Br. The intrinsic origins of side-group effects on the transport current in the wire are the suppression of the transmission eigen-channel, change of the Mulliken population, diminution of the delocalization of highest occupied molecular orbital or lowest unoccupied molecular orbital, and alteration of the resonant molecular orbital.

Keywords:

作者及机构信息

1.
长沙理工大学物理与电子科学学院，长沙 410114

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：60771059）、湖南省教育厅科研基金（批准号：08A005, 08C110）和长沙理工大学重点学科建设计划资助的课题.

Authors and contacts

1.
长沙理工大学物理与电子科学学院，长沙 410114

参考文献

[1]	［1］Lang N D, Avouris P 1999 Phys. Rev. Lett. 84 358
[2]	［2］Senapati L, Pati R, Mailman M, Nayak S K 2005 Phys. Rev. B 72 064416
[3]	［3］Ravagnan L, Piseri P, Bruzzi M, Miglio S, Bongiorno G, Baserga A, Casari C S, Li Bassi A, Lenardi C, Yamaguchi Y, Wakabayashi T, Bottani C E, Milani P 2007 Phys. Rev. Lett. 98 216103
[4]	［4］Chen W, Andreev A V, Bertsch G F 2009 Phys. Rev. B 80 085410
[5]	［5］Ravagnan L, Manini N, Cinquanta E, Onida G, Sangalli D, Motta C, Devetta M, Bordoni A, Piseri P, Milani P 2009 Phys. Rev. Lett. 102 245502
[6]	［6］Li G Q, Cai J2009 Acta Phys. Sin. 58 6453 (in Chinese) ［李桂琴、蔡军2009 58 6453］
[7]	［7］Zhang Y B, Joshua P, William V, Philip K 2005 Appl. Phys. Lett. 86 73104
[8]	［8］Standley B, Bao W Z, Zhang H, Bruck J, Lau C N, Bockrath M 2008 Nano Lett. 8 3345
[9]	［9］Lin Y M, Jenkins K A, Valdes-Garcia A, Small J P, Farmer D B, Avouris P 2009 Nano Lett. 9 422
[10]	］Zhang Z H, Peng J C, Zhang H 2001 Appl. Phys. Lett. 79 3515
[11]	］Zhang Z H, Peng J C, Huang X Y, Zhang H 2002 Phys. Rev. B 66 085405
[12]	］Zhang Z H, Peng J C, Chen X H, Zhang H 2001 Acta Phys. Sin. 50 1150 (in Chinese)［张振华、彭景翠、陈小华、张华 2001 50 1150］
[13]	］Mei L W, Zhang Z H, Ding K H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1971 (in Chinese)［梅龙伟、张振华、丁开和 2009 58 1971］
[14]	］Li X F, Chen K Q, Wang L L, Long M Q, Zou B S 2007 Appl. Phys. Lett. 91 133511
[15]	］Dionne M, Coulombe S, Meunier J L 2009 Phys. Rev. B 80 085429
[16]	］Berber S, Tomanek D 2009 Phys. Rev. B 80 075427
[17]	］Santos H, Chico L, Brey L 2009 Phys. Rev. Lett. 103 086801
[18]	］Lang N D, Avouris P 2000 Phys. Rev. B 62 7325
[19]	］Pati R, Mailman M, Senapati L, Ajayan P M, Mahanti S D, Nayak S K 2003 Phys. Rev. B 68 014412
[20]	］Khoo K H, Neaton J B, Son Y W, Cohen M L, Louie S G2008 Nano Lett. 8 2900
[21]	］Wang B, Yu Y J, Zhang L, Wei Y D, Wang J2009 Phys. Rev. B 79 155117
[22]	］Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865
[23]	］Brandbyge M, Sorensen M R, Jacobsen K W 1997 Phys. Rev. B 56 014956

施引文献

[1]	［1］Lang N D, Avouris P 1999 Phys. Rev. Lett. 84 358
[2]	［2］Senapati L, Pati R, Mailman M, Nayak S K 2005 Phys. Rev. B 72 064416
[3]	［3］Ravagnan L, Piseri P, Bruzzi M, Miglio S, Bongiorno G, Baserga A, Casari C S, Li Bassi A, Lenardi C, Yamaguchi Y, Wakabayashi T, Bottani C E, Milani P 2007 Phys. Rev. Lett. 98 216103
[4]	［4］Chen W, Andreev A V, Bertsch G F 2009 Phys. Rev. B 80 085410
[5]	［5］Ravagnan L, Manini N, Cinquanta E, Onida G, Sangalli D, Motta C, Devetta M, Bordoni A, Piseri P, Milani P 2009 Phys. Rev. Lett. 102 245502
[6]	［6］Li G Q, Cai J2009 Acta Phys. Sin. 58 6453 (in Chinese) ［李桂琴、蔡军2009 58 6453］
[7]	［7］Zhang Y B, Joshua P, William V, Philip K 2005 Appl. Phys. Lett. 86 73104
[8]	［8］Standley B, Bao W Z, Zhang H, Bruck J, Lau C N, Bockrath M 2008 Nano Lett. 8 3345
[9]	［9］Lin Y M, Jenkins K A, Valdes-Garcia A, Small J P, Farmer D B, Avouris P 2009 Nano Lett. 9 422
[10]	］Zhang Z H, Peng J C, Zhang H 2001 Appl. Phys. Lett. 79 3515
[11]	］Zhang Z H, Peng J C, Huang X Y, Zhang H 2002 Phys. Rev. B 66 085405
[12]	］Zhang Z H, Peng J C, Chen X H, Zhang H 2001 Acta Phys. Sin. 50 1150 (in Chinese)［张振华、彭景翠、陈小华、张华 2001 50 1150］
[13]	］Mei L W, Zhang Z H, Ding K H 2009 Acta Phys. Sin. 58 1971 (in Chinese)［梅龙伟、张振华、丁开和 2009 58 1971］
[14]	］Li X F, Chen K Q, Wang L L, Long M Q, Zou B S 2007 Appl. Phys. Lett. 91 133511
[15]	］Dionne M, Coulombe S, Meunier J L 2009 Phys. Rev. B 80 085429
[16]	］Berber S, Tomanek D 2009 Phys. Rev. B 80 075427
[17]	］Santos H, Chico L, Brey L 2009 Phys. Rev. Lett. 103 086801
[18]	］Lang N D, Avouris P 2000 Phys. Rev. B 62 7325
[19]	］Pati R, Mailman M, Senapati L, Ajayan P M, Mahanti S D, Nayak S K 2003 Phys. Rev. B 68 014412
[20]	］Khoo K H, Neaton J B, Son Y W, Cohen M L, Louie S G2008 Nano Lett. 8 2900
[21]	］Wang B, Yu Y J, Zhang L, Wei Y D, Wang J2009 Phys. Rev. B 79 155117
[22]	］Perdew J P, Burke K, Ernzerhof M 1996 Phys. Rev. Lett. 77 3865
[23]	］Brandbyge M, Sorensen M R, Jacobsen K W 1997 Phys. Rev. B 56 014956

[1]	邢海英, 张子涵, 吴文静, 郭志英, 茹金豆. 石墨烯电极弯折对2-苯基吡啶分子器件负微分电阻特性的调控和机理. , 2023, 72(3): 038502. doi: 10.7498/aps.72.20221212
[2]	崔焱, 夏蔡娟, 苏耀恒, 张博群, 张婷婷, 刘洋, 胡振洋, 唐小洁. 基于石墨烯电极的蒽醌分子器件开关特性. , 2021, 70(3): 038501. doi: 10.7498/aps.70.20201095
[3]	贺艳斌, 白熙. 一维线性非共轭石墨烯基(CH₂)_n分子链的电子输运. , 2021, 70(4): 046201. doi: 10.7498/aps.70.20200953
[4]	梁锦涛, 颜晓红, 张影, 肖杨. 硼或氮掺杂的锯齿型石墨烯纳米带的非共线磁序与电子输运性质. , 2019, 68(2): 027101. doi: 10.7498/aps.68.20181754
[5]	吴宇, 蔡绍洪, 邓明森, 孙光宇, 刘文江. 聚噻吩单链量子热输运的第一性原理研究. , 2018, 67(2): 026501. doi: 10.7498/aps.67.20171198
[6]	牛书通, 潘鹏, 朱炳辉, 宋涵宇, 金屹磊, 禹楼飞, 韩承志, 邵剑雄, 陈熙萌. 30 keV H+在聚碳酸酯微孔膜中动态输运过程的实验和理论研究. , 2018, 67(20): 203401. doi: 10.7498/aps.67.20181062
[7]	崔焱, 夏蔡娟, 苏耀恒, 张博群, 陈爱民, 杨爱云, 张婷婷, 刘洋. 基于石墨烯电极的齐聚苯乙炔分子器件的整流特性. , 2018, 67(11): 118501. doi: 10.7498/aps.67.20180088
[8]	柳福提, 张淑华, 程艳, 陈向荣, 程晓洪. (GaAs)n(n=1-4)原子链电子输运性质的理论计算. , 2016, 65(10): 106201. doi: 10.7498/aps.65.106201
[9]	陈晓彬, 段文晖. 低维纳米材料量子热输运与自旋热电性质 ——非平衡格林函数方法的应用. , 2015, 64(18): 186302. doi: 10.7498/aps.64.186302
[10]	柳福提, 程艳, 陈向荣, 程晓洪, 曾志强. Au-Si60-Au分子结电子输运性质的理论计算. , 2014, 63(17): 177304. doi: 10.7498/aps.63.177304
[11]	黄耀清, 郝成红, 郑继明, 任兆玉. 硅团簇自旋电子器件的理论研究. , 2013, 62(8): 083601. doi: 10.7498/aps.62.083601
[12]	柳福提, 程艳, 羊富彬, 程晓洪, 陈向荣. Si4团簇电子输运性质的第一性原理计算. , 2013, 62(14): 140504. doi: 10.7498/aps.62.140504
[13]	柳福提, 程艳, 羊富彬, 程晓洪, 陈向荣. Au-Si-Au结点电子输运性质的第一性原理计算. , 2013, 62(10): 107401. doi: 10.7498/aps.62.107401
[14]	范志强, 谢芳. 硼氮原子取代掺杂对分子器件负微分电阻效应的影响. , 2012, 61(7): 077303. doi: 10.7498/aps.61.077303
[15]	潘金波, 张振华, 邱明, 郭超. 分子整流器整流特性的键桥调控效应. , 2011, 60(3): 037302. doi: 10.7498/aps.60.037302
[16]	郭超, 张振华, 潘金波, 张俊俊. D-B-A分子整流特性的端基效应. , 2011, 60(11): 117303. doi: 10.7498/aps.60.117303
[17]	曹荣根, 王音, 林正喆, 明辰, 庄军, 宁西京. 一种制备单原子碳链的方案. , 2010, 59(9): 6438-6442. doi: 10.7498/aps.59.6438
[18]	李桂琴. 硼-碳和硼-氮量子点器件的输运特性研究. , 2010, 59(7): 4985-4988. doi: 10.7498/aps.59.4985
[19]	郑新亮, 郑继明, 任兆玉, 郭平, 田进寿, 白晋涛. 钽硅团簇电子输运性质的第一性原理研究. , 2009, 58(8): 5709-5715. doi: 10.7498/aps.58.5709
[20]	叶贞成, 蔡钧, 张书令, 刘洪来, 胡英. 方阱链流体在固液界面分布的密度泛函理论研究. , 2005, 54(9): 4044-4052. doi: 10.7498/aps.54.4044

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