Optoelectronic and Thermoelectric Properties of Nano Molecular Junctions

الموضوعات

علوم تطبيقية وتكنولوجية

الملخص

The field of nanotechnology aims to make electronic components smaller and smaller, eventually achieving length scales of less than 2 nanometers. This thesis, aims to contribute to the understanding of these components by investigating the structural, electronic, optical and thermoelectric properties of a system containing metallic threads that are joined by a single molecule. The theoretical approach used is a combination of density functional theory and Greene's equilibrium dispersion theory of functions.The structural properties of two groups of Binzodicollagenatphenon (BDC), using the strategy of increasing the molecular length of both groups,were investigated.Group (B) the molecular length was increased by repeating the base unit for five times, from which we obtained five molecules of (BDCB) compounds. As for group (N), the length was increased by repeating the base unit, as well as the number of carbon atoms that form the backbone of the molecule from two to four carbon atoms.Electronic, optical and electrical properties such as the distribution of molecular orbitals, highest occupied molecular orbitals (HOMO)-lowest unoccupied molecular orbitals (LUMO)gaps, transport coefficient, oscillator strength, UV spectrum, and thermoelectric properties. The electronic calculations have demonstrated that the transport mechanism of charge carriers in this type of molecule is the transport mechanism dominated by HOMO. Importantly the molecular length not only affected the transport coefficient and electrical conductivity but also created the quantum size effect, which affected the HOMO-LUMO gap. The shortest molecular length (1 N) has the highest electrical conductivity (0.27) and the widest HOMO-LUMO gap (2.51 eV). Whereas, the lowest conductivity (0.07) and the narrowest gap (1.241 eV) are presented by the longest molecular junction (5N(.The researcher also notice for the two groups (BDCN) and (BDCB) that with the increase in the molecular length, the oscillator strength increased and this is due to the effect of quantitative size.For the group's thermoelectric properties (BDCN), The researcher studied the Seebeck's coefficient S and the figure of merit (ZT). The results showed that the sign of Seebeck's coefficient S for all compounds is positive. These results supported the initial prediction that the transport mechanism is HOMO-controlled transport. Moreover, these results provided an excellent idea for the design of thermo-molecular devices. The results of this work presented an interesting strategy to enhance the ZT by increasing the number of carbon atoms and base unit frequency. When comparing the two groups (BDCB) and (BDCN), The researcher found that group (N) is better in terms of optical properties, as it has a higher oscillator strength than group (B), and this made it a promising candidate for using it as an effective laser medium.Finally, based on the results presented in this thesis, the structures and molecules studied in this work can be promising candidates for wide application such as light-emitting diodes (LEDs), field-effect transistors (FETs), solar cells, and touch screens and laser active medium

روابط وملفات

التعريف والنوع

رقم الوثيقة

04aaf73f-f04d-4590-a392-61032d22a268

رقم العقد

0

نوع الوسائط

Crawler

نوع المحتوى

الرسائل العلمية

صيغة المصدر

رسائل دكتوراة

نوع الملف

pdf text

أسماء الملفات

993913_1.pdf

بيانات النشر

ترجمة العنوان

الخصائص الالكتروضوئية والحرارية للوصلات الجزيئية النانوية

ألقاب المؤلفين

[{"name_ar":"ايناس محمد الربيعي","title_ar":"اشراف","title_en":"Supervision"},{"name_ar":"زينب عبد الزهرة عبد الحسن","title_ar":"اعداد","title_en":"Preparation"}]

اللغة

English

المصدر والدورية

اسم المصدر

Optoelectronic and Thermoelectric Properties of Nano Molecular Junctions

المحتوى والصفحات

عدد الصفحات

0

ترجمة الملخص

يهدف مجال تقنية النانو إلى جعل المكونات الإلكترونية أصغر وأصغر ، مما يؤدي في النهاية إلى تحقيق مقاييس طول أقل من 2 نانومتر. أهدف في هذه الأطروحة إلى المساهمة في فهم هذه المكونات من خلال التحقيق في الخصائص التركيبية والإلكترونية والبصرية والكهروحرارية لنظام يحتوي على خيوط معدنية مرتبطة بجزيء واحد. النهج النظري المستخدم هو مزيج من نظرية الكثافة الوظيفية ونظرية غرين للتوازن التشتت. لقد تحققت من الخصائص الهيكلية لمجموعتين من BDC ، باستخدام استراتيجية زيادة الطول الجزيئي لكلا المجموعتين.تمت زيادة الطول الجزيئي للمجموعة B بتكرار الوحدة الأساسية خمس مرات ، والتي حصلنا منها على خمسة جزيئات من BDCB.أما بالنسبة للمجموعة (N) فقد تمت زيادة الطول بتكرار الوحدة الأساسية وكذلك عدد ذرات الكربون التي تشكل العمود الفقري للجزيء من ذرتين إلى أربع ذرات كربون. كان أقصر طول جزيئي محسن (2 نانومتر) ، والذي تم توفيره بواسطة الجزيء (1N). كان لها أطول طول جزيئي (5.9 نانومتر) ، والذي تم توضيحه بواسطة الجزيء (5N). تم حساب جميع الجوانب الهيكلية الأخرى لجميع الجزيئات مثل الروابط أحادية الكربون والكربون (C – C = 0.135 نانومتر) ، وطول الرابطة (X = 0.21 نانومتر) ، وفصل القطب النظري (Z) ، في الطور الغازي وفي الوصلة. أظهرت هذه الأطروحة أن هناك تأثيرًا مهمًا للطول الجزيئي والجوانب الهيكلية الأخرى على الخواص الإلكترونية والبصرية والكهروحرارية.الخصائص الإلكترونية والبصرية والكهربائية مثل توزيع المدارات الجزيئية وفجوات HOMO-LUMO ومعامل النقل وقوة المذبذب وطيف الأشعة فوق البنفسجية والموصلية الكهربائية والطاقة الحرارية وما إلى ذلك. المدارات الجزيئية ، والتي تتمحور حول روابط (C≡C). بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الحسابات الإلكترونية أن آلية نقل حاملات الشحنة في هذا النوع من الجزيئات هي آلية النقل التي يهيمن عليها HOMO. يمكن رؤية نتيجة مهمة من الشكل 4.7 أن الطول الجزيئي لم يؤثر فقط على معامل النقل والتوصيل الكهربائي ولكن أيضًا خلق تأثير حجم الكم ، مما أثر على فجوة HOMO-LUMO. يحتوي أقصر طول جزيئي (1N) على أعلى موصلية كهربائية (0.27) وأوسع فجوة HOMO-LUMO (2.51 eV). حيث يتم تقديم أقل الموصلية (0.07) وأضيق فجوة (1.241 فولت) بواسطة أطول تقاطع جزيئي (5N).نلاحظ أيضًا من الشكل (4-5) و (4-13) للمجموعتين (BDCN) و (BDCB) أنه مع زيادة الطول الجزيئي تزداد قوة المذبذب وهذا يرجع إلى تأثير حجم الكم.بالنسبة للخصائص الكهروحرارية للمجموعة (BDCN) ، قمت بدراسة معامل سيبيك S وشكل الجدارة ZT. أظهرت النتائج أن علامة معامل سيبيك S لجميع المركبات موجبة. دعمت هذه النتائج التنبؤ الأولي بأن آلية النقل هي نقل يتحكم فيه HOMO. علاوة على ذلك ، قدمت هذه النتائج فكرة ممتازة لتصميم الأجهزة الحرارية الجزيئية. منذ ذلك الحين ، يعطي الطول الجزيئي الأطول (5N) أعلى قوة حرارية (0.25 * 10-3 VK-1). بينما يظهر الجزيء الأقصر (2N) أقل مقاومة حرارية (0.90 * 10-4VK-1)قدمت نتائج هذا العمل استراتيجية مثيرة للاهتمام لتعزيز رقم الجدارة (ZT) عن طريق زيادة عدد ذرات الكربون وتكرارات الوحدة الأساسية. منذ أن تم رفع ZT بعدة أوامر من حيث الحجم (من 0.3 إلى 4) بسبب الزيادة في الطول الجزيئي من 2N إلى 5N على التوالي.عند مقارنة المجموعتين (BDCB) و (BDCN) ، وجدنا أن المجموعة (N) لها خصائص بصرية أفضل ، ولها قوة تذبذب أعلى من المجموعة (B) ، وهذا يجعلها مرشحًا واعدًا لاستخدامها كوسيط ليزر فعال.أخيرًا ، استنادًا إلى النتائج المقدمة في هذه الأطروحة ، يمكن أن تكون الهياكل والجزيئات التي تمت دراستها في هذا العمل مرشحة واعدة للتطبيق الواسع مثل الثنائيات الباعثة للضوء (LED) ، والترانزستورات ذات التأثير الميداني (FETs) ، والخلايا الشمسية ، وشاشات اللمس و وسائل الإعلام. الليزر الفعال.

كلمات الباحثين

Nanotechnology, Molecular electronics, Molecular structure, Electronic properties, Optical properties, Thermoelectric properties, BDC structure, HOMO-LUMO gap, Transport coefficient, Laser device, Solar cells, LEDs, Transistors

إشراف وإعداد

الإشراف

ايناس محمد الربيعي

الإعداد

زينب عبد الزهرة عبد الحسن

الاقتباسات الببليوغرافية