基于石墨烯纳米带电极的单分子纳米结热电性质的第一性原理量子输运研究
介观与纳米尺度物理
2012-04-19 v1
摘要
我们综述了非平衡格林函数结合密度泛函理论（NEGF-DFT）对纳米结中独立电子和声子输运的建模，重点应用于一类新型热电器件：单个分子通过高透明接触连接到两条金属性锯齿边石墨烯纳米带（ZGNR）。此类接触使得ZGNR中的衰逝波函数得以注入，其在分子区域的交叠产生电子透射峰。此外，ZGNR电极中横向传播态的空间对称性抑制了对热电功率的空穴型贡献。因此优化的热电功率，结合ZGNR/分子/ZGNR非均匀结构中降低的声子热导，使得室温下热电优值ZT~0.5，液氮温度以下0.5<ZT<2.5。对此类器件，依赖于衰逝模式输运和电极中传播态的对称性，电子输运决定的功率因子对足够短的共轭有机分子类型基本不敏感——我们通过证明ZGNR电极夹持的18-轮烯和C10分子产生相似热电功率来展示这一点。因此，可以寻找能进一步降低声子热导（ZT分母）同时保持电子功率因子（ZT分子）优化的分子。我们还展示了Brenner经验原子间势在描述单分子纳米结声子输运时的失效，并与NEGF-DFT方法得到的第一性原理结果进行了对比。
引用
@article{arxiv.1111.0106,
title = {First-principles quantum transport modeling of thermoelectricity in single-molecule nanojunctions with graphene nanoribbon electrodes},
author = {Branislav K. Nikolic and Kamal K. Saha and Troels Markussen and Kristian S. Thygesen},
journal= {arXiv preprint arXiv:1111.0106},
year = {2012}
}
备注
20 pages, 6 figures; mini-review article prepared for the special issue of the Journal of Computational Electronics on "Simulation of Thermal, Thermoelectric, and Electrothermal Phenomena in Nanostructures", edited by I. Knezevic and Z. Aksamija