Na掺杂对C20H20分子的电子输运性质影响

程霞; 杨传路; 童小菲; 王美山; 马晓光

doi:10.7498/aps.60.017302

摘要

利用第一性原理密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了Na@C20H20分子的电子输运性质. 计算结果显示它的I-V曲线在偏圧 V范围内表现出了较好的线性特性, 出现了明显的负微分电阻现象, 并得到其平衡电导为0.0101G0. 通过与Li@C20H20分子对比分析, 发现掺杂Na不仅能提高C20H20分子的电子输运能力, 而且

关键词:

Using first-principles density functional theory and non-equilibrium Green’s function method, we investigate the electronic transport properties of Na@C20H20 molecule. The calculational results show that the I-V curve exhibits good linear characteristic in the range of bias V, and shows obvious negative differential resistance (NDR) characteristics. The equilibrium conductance of Na@C20H20 molecule is 0.0101 G0. Comparing the results with those of Li@C20H20 molecule, we find that doping Na can improve both the electronic transport capacity and the chemistry stability of C20H20 molecule, which makes it more suitable as candidate of molecular device.

Keywords:

作者及机构信息

1.
鲁东大学物理学院,烟台 264025

基金项目: 国家自然科学基金(批准号:10674114, 10974078 )资助的课题.

Authors and contacts

1.
School of Physics, Ludong University, Yantai 264025 China

参考文献

[1]	Kroto H W, Heatch J R, O’Brien S C , Curl R F, Smalley R E 1985 Nature 318 162
[2]	Kroto H W 1987 Nature 329 529
[3]	Achiba Y, Kikuchi K , Aihara Y, Wakabayashi T, Miyake Y, Kainosho M 1996 The Chemical Physics of Fullerenes 10 (and 5) Years Later: The Far-Reaching Impact of the DiscoVery of C60 (Dordrecht : Andreoni W) p139
[4]	Minami T, Miyake Y, Kikuchi K, Achiba Y 2000 The 18th Fullerene General Symposium (Okazaki: Osawa) 1B02 p42
[5]	Setton R, Bernier P, Lefrant S 2002 Carbon Molecules and Materials (New York: Taylor & Francis , Inc.)
[6]	Joachim C, Gimzewski J K, Schlittler R R, Chavy C, 1995 Phys. Rev. Lett. 74 2102
[7]	Morita T, Lindsay S, 2008 J. Phys. Chem. B 112 10563
[8]	Martin C A, Ding D P, Srensen J K, Bjrnholm T, van Ruitenbeek J M, van der Zant Herre S J, 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 13198
[9]	Brandbyge M, Mozos J L, Ordejon P, Taylor J, Stokbro K 2002 Phys. Rev. B 65 165401
[10]	Xue Y Q, Datta S, Ratner M A 2002 Chem. Phys. 281 151
[11]	Yin Y Q, Li H, Ma J N, He Z L, Wang X Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 4162(in Chinese)[尹永琦、李华、马佳宁、贺泽龙、王选章 2009 58 4162]
[12]	Ma Y, Zou B, Li Z L, Wang C K, Luo Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 1974(in Chinese)[马勇、邹斌、李宗良、王传奎、罗毅2006 55 1974]
[13]	Rocha A R, Rossi M, Fazzio A, daSilva A J R 2008 Phys. Rev. Lett. 100 176803
[14]	Prinzbach H, Weller A, Landenberger P, Wahl F, Wrth J, Scott L T, Gelmont M, Olevano D, v Issendorff B 2000 Nature 407 60
[15]	Moran D, Stahl F, Jemmis E D, Schaefer H F, Schleyer P von R 2002 J. Phys. Chem. A 106 5144
[16]	Chen Z F, Jiao H J, Moran D, Hirsch A, Thiel W, Schleyer P von R 2003 J. Phys. Chem. A 107 2075
[17]	An Y P, Yang C L, Wang M S, Ma X G, Wang D H 2010 Curr. Appl. Phys. 10 260
[18]	Y An Y P, Yang C L, Wang M S, Ma X G, Wang D H 2009 J. Chem. Phys. 131 024311
[19]	An Y P, Yang C L, Wang M S, Ma X G, Wang D H 2010 Acta Phys. Sin. 59 2010(in Chinese) [安义鹏、杨传路、王美山、马晓光、王德华 2010 59 2010]
[20]	An Y P, Yang C L, Wang M S, Ma X G, Wang D H 2009 J. Phys. Chem. C 113 15756
[21]	Taylor J, Guo H, Wang J 2001 Phys. Rev. B 63 121104
[22]	Xia C J, Fang C F, Hu G C, Li D M, Liu D S, Xie S J, Zhao M W 2008 Acta Phys. Sin. 57 3148 (in Chinese)[夏蔡娟、房常峰、胡贵超、李冬梅、刘德胜、解士杰、赵明文 2008 57 3148]
[23]	Chen X C, Yang J, Zhou Y H, Xu Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 3064(in Chinese)[陈小春、杨君、周艳红、许英 2009 58 3064]
[24]	Troullier N, Martins J L 1991 Phys. Rev. B 43 1993
[25]	Büttiker M, Imry Y, Landauer R, Pinhas S 1985 Phys. Rev. B 31 6207
[26]	Brandbyge M, Srensen M R, Jacobsen K W 1997 Phys. Rev. B 56 14956
[27]	Brandbyge M, Mozos J L, Ordejon P, Taylor J, Stokbro K 2002 Phys. Rev. B 65 165401
[28]	Delley B 1990 J. Chem. Phys. 92 508
[29]	Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H, Jackson K A, Pederson M R, Singh D J, Fiolhais C 1992 Phys. Rev. B 46 6671
[30]	Perdew J P 1991 Physica B 172 1
[31]	Zhang C Y, Wu H S, Jiao H J 2007 J. Mol. Model. 13 499

施引文献

[1]	Kroto H W, Heatch J R, O’Brien S C , Curl R F, Smalley R E 1985 Nature 318 162
[2]	Kroto H W 1987 Nature 329 529
[3]	Achiba Y, Kikuchi K , Aihara Y, Wakabayashi T, Miyake Y, Kainosho M 1996 The Chemical Physics of Fullerenes 10 (and 5) Years Later: The Far-Reaching Impact of the DiscoVery of C60 (Dordrecht : Andreoni W) p139
[4]	Minami T, Miyake Y, Kikuchi K, Achiba Y 2000 The 18th Fullerene General Symposium (Okazaki: Osawa) 1B02 p42
[5]	Setton R, Bernier P, Lefrant S 2002 Carbon Molecules and Materials (New York: Taylor & Francis , Inc.)
[6]	Joachim C, Gimzewski J K, Schlittler R R, Chavy C, 1995 Phys. Rev. Lett. 74 2102
[7]	Morita T, Lindsay S, 2008 J. Phys. Chem. B 112 10563
[8]	Martin C A, Ding D P, Srensen J K, Bjrnholm T, van Ruitenbeek J M, van der Zant Herre S J, 2008 J. Am. Chem. Soc. 130 13198
[9]	Brandbyge M, Mozos J L, Ordejon P, Taylor J, Stokbro K 2002 Phys. Rev. B 65 165401
[10]	Xue Y Q, Datta S, Ratner M A 2002 Chem. Phys. 281 151
[11]	Yin Y Q, Li H, Ma J N, He Z L, Wang X Z 2009 Acta Phys. Sin. 58 4162(in Chinese)[尹永琦、李华、马佳宁、贺泽龙、王选章 2009 58 4162]
[12]	Ma Y, Zou B, Li Z L, Wang C K, Luo Y 2006 Acta Phys. Sin. 55 1974(in Chinese)[马勇、邹斌、李宗良、王传奎、罗毅2006 55 1974]
[13]	Rocha A R, Rossi M, Fazzio A, daSilva A J R 2008 Phys. Rev. Lett. 100 176803
[14]	Prinzbach H, Weller A, Landenberger P, Wahl F, Wrth J, Scott L T, Gelmont M, Olevano D, v Issendorff B 2000 Nature 407 60
[15]	Moran D, Stahl F, Jemmis E D, Schaefer H F, Schleyer P von R 2002 J. Phys. Chem. A 106 5144
[16]	Chen Z F, Jiao H J, Moran D, Hirsch A, Thiel W, Schleyer P von R 2003 J. Phys. Chem. A 107 2075
[17]	An Y P, Yang C L, Wang M S, Ma X G, Wang D H 2010 Curr. Appl. Phys. 10 260
[18]	Y An Y P, Yang C L, Wang M S, Ma X G, Wang D H 2009 J. Chem. Phys. 131 024311
[19]	An Y P, Yang C L, Wang M S, Ma X G, Wang D H 2010 Acta Phys. Sin. 59 2010(in Chinese) [安义鹏、杨传路、王美山、马晓光、王德华 2010 59 2010]
[20]	An Y P, Yang C L, Wang M S, Ma X G, Wang D H 2009 J. Phys. Chem. C 113 15756
[21]	Taylor J, Guo H, Wang J 2001 Phys. Rev. B 63 121104
[22]	Xia C J, Fang C F, Hu G C, Li D M, Liu D S, Xie S J, Zhao M W 2008 Acta Phys. Sin. 57 3148 (in Chinese)[夏蔡娟、房常峰、胡贵超、李冬梅、刘德胜、解士杰、赵明文 2008 57 3148]
[23]	Chen X C, Yang J, Zhou Y H, Xu Y 2009 Acta Phys. Sin. 58 3064(in Chinese)[陈小春、杨君、周艳红、许英 2009 58 3064]
[24]	Troullier N, Martins J L 1991 Phys. Rev. B 43 1993
[25]	Büttiker M, Imry Y, Landauer R, Pinhas S 1985 Phys. Rev. B 31 6207
[26]	Brandbyge M, Srensen M R, Jacobsen K W 1997 Phys. Rev. B 56 14956
[27]	Brandbyge M, Mozos J L, Ordejon P, Taylor J, Stokbro K 2002 Phys. Rev. B 65 165401
[28]	Delley B 1990 J. Chem. Phys. 92 508
[29]	Perdew J P, Chevary J A, Vosko S H, Jackson K A, Pederson M R, Singh D J, Fiolhais C 1992 Phys. Rev. B 46 6671
[30]	Perdew J P 1991 Physica B 172 1
[31]	Zhang C Y, Wu H S, Jiao H J 2007 J. Mol. Model. 13 499

[1]	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
[2]	辛建国, 杨传路, 王美山, 马晓光. (CH3)2和(NH2)2基团修饰的齐聚苯乙炔分子电子输运性质研究. , 2016, 65(7): 073102. doi: 10.7498/aps.65.073102
[3]	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
[4]	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
[5]	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
[6]	胡飞, 段玲, 丁建文. 锯齿型石墨纳米带叠层复合结的电子输运. , 2012, 61(7): 077201. doi: 10.7498/aps.61.077201
[7]	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
[8]	张迷, 陈元平, 张再兰, 欧阳滔, 钟建新. 堆叠石墨片对锯齿型石墨纳米带电子输运的影响. , 2011, 60(12): 127204. doi: 10.7498/aps.60.127204
[9]	郭风祥, 吕婷, 贾燕, 田学雷. 液态铅的电阻率计算. , 2011, 60(7): 077204. doi: 10.7498/aps.60.077204
[10]	赵佩, 郑继明, 陈有为, 郭平, 任兆玉. 单壁碳纳米管吸附氧分子的电子输运性质理论研究. , 2011, 60(6): 068501. doi: 10.7498/aps.60.068501
[11]	邓小清, 周继承, 张振华. 端基对分子器件整流性质的影响. , 2010, 59(4): 2714-2720. doi: 10.7498/aps.59.2714
[12]	安义鹏, 杨传路, 王美山, 马晓光, 王德华. C20F20分子电子输运性质的第一性原理研究. , 2010, 59(3): 2010-2015. doi: 10.7498/aps.59.2010
[13]	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
[14]	冯朝文, 蔡理, 李芹. 基于单电子器件的细胞神经网络实现及应用研究. , 2008, 57(4): 2462-2467. doi: 10.7498/aps.57.2462
[15]	夏蔡娟, 房常峰, 胡贵超, 李冬梅, 刘德胜, 解士杰, 赵明文. 官能团对分子器件电输运特性的影响. , 2008, 57(5): 3148-3154. doi: 10.7498/aps.57.3148
[16]	牛秀明, 齐元华. 分子结点电子输运性质的理论研究. , 2008, 57(11): 6926-6931. doi: 10.7498/aps.57.6926
[17]	夏蔡娟, 房常峰, 胡贵超, 李冬梅, 刘德胜, 解士杰. 分子的位置取向对分子器件电输运特性的影响. , 2007, 56(8): 4884-4890. doi: 10.7498/aps.56.4884
[18]	周艳红, 许英, 郑小宏. 水分子对碳链的输运性质影响的第一性原理研究. , 2007, 56(2): 1093-1098. doi: 10.7498/aps.56.1093
[19]	马勇, 邹斌, 李宗良, 王传奎, 罗毅. 六元杂环分子电学特性的理论研究. , 2006, 55(4): 1974-1978. doi: 10.7498/aps.55.1974
[20]	张志勇, 王太宏. 单电子晶体管-金属氧化物半导体场效应晶体管多峰值负微分电阻器件. , 2003, 52(7): 1766-1770. doi: 10.7498/aps.52.1766

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