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研究生：	李欣翰 Lee, Hsin-Han
論文名稱：	對奈米碳管電極間的分子結之第一原理研究 An ab initio study on the system of molecular junction in between armchair SWCNT(single wall Carbon Nano-Tube)
指導教授：	陳穎叡 Chen, Yiing-Rei
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	物理學系 Department of Physics
論文出版年：	2009
畢業學年度：	97
語文別：	中文
論文頁數：	35
中文關鍵詞：	第一原理、緊密束縛模型、量子傳輸、格林函數、奈米碳管
英文關鍵詞：	ab initio, Tight binding, Quantum Transport, Green's function, CNT
論文種類：	學術論文
相關次數：	點閱：215 下載：6
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早期傳統上探討穿透係數Transmission(電子在特定能量的傳輸效應)或電導率Conductivity(電子在整體能量的傳輸效應)大多針對以電極夾接塊材元件的系統是以電極間夾入塊材的系統，整體上，元件及電極仍維持晶體的性質。1980年代之後因製成技術的突破，而漸漸發展出奈米元件，或甚至是電極間以單一分子結 (single molecule junction銜接的系統)，這探討這些尺度小於電子平均自由徑的元件系統，必須考慮量子傳輸(quantum transport)的模型。
由於實驗上的方便，起初研究單一分子結多是以金屬當做電極。在之後有實驗做出以奈米碳管為電極的single molecule junction [1,2]，這樣的系統有別於在許多junction裡，金屬與分子間定義不清的鍵結，及不確定的幾何形狀，奈米碳管與分子間形成共價鍵的系統比較牢固，加上奈米碳管特有的quasi 1-dimension特性，使之更有研究價值。近年來對分子電子元件中量子傳輸的探討，是很受注目的課題，
本篇論文使用第一原理計算(ab-initio)探討奈米碳管電極間分子結的穿透係數，我們使用以密度泛函理論DFT(Density Function Theory)為架構的McDCAL(McGill-Device-CALculator)進行一系列的模擬分析。我們計算在chiral vector 為 (8,8) 的單層奈米碳管SWCNT(single wall Carbon Nano-Tube)之間以兩個等長的聚烯(polyene)分子構成的分子，然後和Tight binding理論計算的結果進行比對。而穿透係數是重要的基本特性之一，對分子電子元件的電流能有所了解，可用於I-V curve 的計算。

圖目錄                                                        2
第一章 緊密束縛模型Tight-binding model在量子傳輸Quantum
       Transport系統上的計算方法                              4
1-1 格林函數GF (Green's function)                  4
1-2 電流以及穿透係數Transmission                         5
1-3 表面格林函數計算                                     5
第二章 第一原理(ab-initio)相關知識                            7
2-1 第一原理概論                                               7
2-2 密度泛函理論DFT (Density Function Theory)          7
2-3 贗勢 Pseudopotential                                 8
2-5-1贗勢之條件                                              8
2-5-2 PAW (Projector Augmented-Wave Method)           8
2-4 處理交換關聯泛函exchange-correction energy之方法     9
2-4-1 LDA (Local Density Approximation)                 9
2-4-2 BLYP(Becke,Lee,Yang,Parr) function         10
2-5 基底Basis set                                 10
2-5-1 LCAO (linear combination of atomic orbital)    10
2-5-2 6-31g**                                         10
第三章 用第一原理在量子傳輸系統上的計算方法                  12
3-1 概述                                                        12
3-2 邊界條件                                               12
3-3 電極的位勢                                               13
3-4 開放式系統元件的密度矩陣                             14
第四章 奈米碳管電極間的分子結之計算與分析                    16
4-1 結構介紹                                                16
4-2 ab-initio計算流程                                       16
4-3 Tight-binding model理論計算流程                    18
4-4 結果與討論                                                20
第五章 結論                                                31
                                

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