Structure électronique et transport dans une jonction moléculaire - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Electronic structure and transport in a molecular junction

Structure électronique et transport dans une jonction moléculaire

Résumé

Important progress have been done in order to characterize the electronic transport in molecular junction. Numerous candidates of molecular diode or wire have been proposed. The main objective of this work is to improve the global understanding of the transport mechanism in a molecular junction and to give some guidelines for the fabrication of molecular devices. A quick and simple method to calculate the electronic transport in a molecular junction is given using the Landaeur approach in a non-equilibrium green function formalism. In order to calculate the electronic structure of the molecule in a self-consistent way, a tight binding approach has been developped. The importance to take into account the influence of the applied electric field on the electronic structure of the molecule has been demonstrated. We apply the various theoretical methods on two different molecules. The first one is a good candidate of molecular wire. The second one is the molecular diode C16H33Q-3CNQ. By calculating the electronic structure of the molecule, we show that the Aviram and Ratner could not be applied with the delocalization of the various state near the molecule band gap. We show that the presence of the aliphatic tail could be responsible of the rectification mechanism and the various technological issue (presence of oxyde, metal diffusion) are discussed. Finally, we analyse the influence of phonons on the inelastic transport for two type of molecular junctions.
D'importants progrès ont été réalisés au cours des dernières années pour caractériser le transport électronique dans une jonction constituée de une ou plusieurs molécules. De nombreux candidats de fils et de diodes moléculaires ont été proposés. L'objectif qui a guidé nos travaux est d'améliorer la compréhension des mécanismes de transport dans une jonction moléculaire et de guider la sélection des molécules capables de réaliser des composants électroniques. Nous proposons une méthode simple et rapide de calcul du courant dans une jonction moléculaire à l'aide de la théorie de Landauer exprimée dans un formalisme de fonctions de Green. Afin de calculer la structure électronique de la molécule, nous avons développé une méthode de calcul autocohérente basée sur les liaisons fortes. Nous montrons l'importance de prendre en compte l'influence du champ électrostatique sur la structure électronique de la molécule. Nous appliquons l'ensemble des méthodes que nous avons développées afin d'étudier le transport électronique sur deux types de molécules différentes. Le premier exemple est une famille de fils moléculaires, les thiénylènesvinylènes. Un bon accord a été obtenu entre les calculs de structures électroniques et les différentes caractérisations expérimentales. Nous calculons aussi les caractéristiques électriques de ces fils moléculaires entre deux électrodes d'aluminium et nous mettons en évidence la possibilité d'avoir un effet tunnel résonant. Le second exemple est la molécule C16H33-Q-3CNQ qui est un candidat de diode moléculaire selon le principe d'Aviram et Ratner. En calculant la structure électronique, nous avons montré que le principe d'Aviram et Ratner ne pouvait pas s'appliquer à cette molécule à cause de la délocalisation des états autour de la bande interdite. Nous montrons l'influence de la chaîne aliphatique de la molécule sur les phénomènes de rectification observés et nous discutons l'influence des différents problèmes technologiques (oxyde, diffusion du métal) sur les caractéristiques observées. Enfin, nous analysons l'influence des vibrations et du transport inélastique sur les deux types de jonction moléculaire que nous avons étudiées.
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Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-00600434 , version 1

Citer

Christophe Krzeminski. Structure électronique et transport dans une jonction moléculaire. Physique [physics]. Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00600434⟩
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