Linear optical response of current-carrying molecular junction: A nonequilibrium Green's function-time-dependent density functional theory approach

Journal of Chemical Physics

Volumn 128, Issue 12, 2008, Pages

  Galperin, Michael ^a   Tretiak, Sergei ^a  

^a LOS ALAMOS NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRON TUNNELING; GREEN'S FUNCTION;

CURRENT-CARRYING MOLECULAR JUNCTIONS; NONEQUILIBRIUM GREEN'S FUNCTION (NEGF); TIME-DEPENDENT DENSITY FUNCTIONAL THEORY (TDDFT);

SEMICONDUCTOR JUNCTIONS;

EID: 41549090896     PISSN: 00219606     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1063/1.2876011     Document Type: Article

References (94)

1. A. Nitzan and M. A. Ratner, Science 300, 1384 (2003).
2. B. C. Stipe, M. A. Rezaei, and W. Ho, Phys. Rev. Lett. 82, 1724 (1999).
3. N. B. Zhitenev, H. Meng, and Z. Bao, Phys. Rev. Lett. 88, 226801 (2002).
4. B. C. Stipe, M. A. Rezaei, and W. Ho, Science 279, 1907 (1998).
5. J. Chen, M. A. Reed, A. M. Rawlett, and J. M. Tour, Science 286, 1550 (1999).
6. C. Li, D. Zhang, X. Liu, S. Han, T. Tang, C. Zhou, W. Fan, J. Koehne, J. Han, M. Meyyappan, A. M. Rawlett, D. W. Price, and J. M. Tour, Appl. Phys. Lett. 82, 645 (2003).
7. A. S. Blum, J. G. Kushmerick, D. P. Long, C. H. Patterson, J. C. Yang, J. C. Henderson, Y. Yao, J. M. Tour, R. Shashidhar, and B. R. Ratna, Nat. Mater. 4, 167 (2005).
8. D. Djukic and J. M. van Ruitenbeek, Nano Lett. 6, 789 (2006).
9. S. Kubatkin, A. Danilov, M. Hjort, J. Cornil, J.-L. Bŕdas, N. Stuhr-Hansen, P. Hedegrd, and T. Bjørnholm, Nature (London) 425, 698 (2003).
10. J. Park, A. N. Pasupathy, J. I. Goldsmith, C. Chang, Y. Yaish, J. R. Petta, M. Rinkoski, J. P. Sethna, H. D. Abrua, P. L. McEuen, and D. C. Ralph, Nature (London) 417, 722 (2002).
11. L. H. Yu, Z. K. Keane, J. W. Ciszek, L. Cheng, M. P. Stewart, J. M. Tour, and D. Natelson, Phys. Rev. Lett. 93, 266802 (2004).
12. A. Nitzan, Science 317, 759 (2007).
13. Z. Wang, J. A. Carter, A. Lagutchev, Y. K. Koh, N.-H. Seong, D. G. Cahill, and D. D. Dlott, Science 317, 787 (2007).
14. J. Lehmann, S. Camalet, S. Kohler, and P. Hanggi, Chem. Phys. Lett. 0009-2614 10.1016/S0009-2614(02)01860-2 368, 282 (2003); S. Kohler, S. Camalet, M. Strass, J. Lehmann, G.-L. Ingold, and P. Hanggi, Chem. Phys. 296, 243 (2004).
15. J.-H. Tian, B. Liu, X. Li, Z.-L. Yang, B. Ren, S.-T. Wu, N. Tao, and Z.-Q. Tian, J. Am. Chem. Soc. 128, 14748 (2006).
16. D. R. Ward, N. K. Grady, C. S. Levin, N. J. Halas, Y. Wu, P. Nordlander, and D. Natelson, Nano Lett. 7, 1396 (2007).
17. D. Dulic, S. J. van der Molen, T. Kudemac, H. T. Jonkman, J. J. D. de Jong, T. N. Bowden, J. van Esch, B. L. Feringa, and B. J. van Wees, Phys. Rev. Lett. 91, 207402 (2003).
18. Y. Wakayama, K. Ogawa, T. Kubota, H. Suzuki, T. Kamikado, and S. Mashiko, Appl. Phys. Lett. 85, 329 (2004).
19. S. Yasutomi, T. Morita, Y. Imanishi, and S. Kimura, Science 304, 1944 (2004).
20. A. J. Gesquiere, S.-J. Park, and P. F. Barbara, J. Phys. Chem. B 108, 10301 (2004).
21. M. Moskovitz, Rev. Mod. Phys. 57, 783 (1985).
22. S. Nie and S. R. Emory, Science 275, 1102 (1997).
23. K. Kneipp, Y. Wang, H. Kneipp, L. T. Perelman, I. Itzkan, R. R. Dasari, and M. S. Feld, Phys. Rev. Lett. 78, 1667 (1997).
24. J. Jiang, K. Bosnik, M. Maillard, and L. Brus, J. Phys. Chem. B 107, 9964 (2003).
25. J. Buker and G. Kirczenow, Phys. Rev. B 66, 245306 (2002).
26. M. Galperin and A. Nitzan, Phys. Rev. Lett. 0031-9007 10.1103/PhysRevLett.95.206802 95, 206802 (2005); M. Galperin and A. Nitzan, J. Chem. Phys. 124, 234709 (2006).
27. U. Harbola, J. B. Maddox, and S. Mukamel, Phys. Rev. B 73, 075211 (2006).
28. J. K. Viljas and J. C. Cuevas, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.75.075406 75, 075406 (2007); J. K. Viljas, F. Pauly, and J. C. Cuevas, Phys. Rev. B 76, 033403 (2007).
29. L. P. Kadanoff and G. Baym, Quantum Statistical Mechanics (Benjamin, New York, 1962).
30. L. V. Keldysh, Sov. Phys. JETP 20, 1018 (1965).
31. C. Caroli, R. Combescot, D. Lederer, P. Nozieres, and D. Saint-James, J. Phys. C 5, 21 (1971).
32. S. Datta, J. Phys.: Condens. Matter 0953-8984 10.1088/0953-8984/2/40/004 2, 8023 (1990); G. Neofotistos, R. Lake, and S. Datta, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.43.2442 43, 2442 (1991); G. Neofotistos, R. Lake, and S. Datta, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.45.6670 45, 6670 (1992); G. Neofotistos, R. Lake, and S. Datta, Phys. Rev. B 46, 4757 (1992).
33. S. Tikhodeev, M. Natario, K. Makoshi, T. Mii, and H. Ueba, Surf. Sci. 0039-6028 10.1016/S0039-6028(01)01190-6 493, 63 (2001); T. Mii, S. Tikhodeev, and H. Ueba, Surf. Sci. 0039-6028 502-503, 26 (2002); T. Mii, S. Tikhodeev, and H. Ueba, Phys. Rev. B 68, 205406 (2003).
34. M. Galperin, M. A. Ratner, and A. Nitzan, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.1814076 121, 11965 (2004); M. Galperin, A. Nitzan, and M. A. Ratner, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.73.045314 73, 045314 (2006); M. Galperin and A. Nitzan, J. Chem. Phys. 124, 234709 (2006).
35. P. Hohenberg and W. Kohn, Physica B 136, B864 (1964).
36. W. Kohn and L. Sham, Phys. Rev. 140, A1133 (1965).
37. R. Parr and W. Yang, Density-Functional Theory of Atoms and Molecules (Oxford University Press, New York, 1989).
38. K. Burke, The ABC of DFT (unpublished).
39. Y. Q. Xue, S. Datta, and M. A. Ratner, Chem. Phys. 281, 151 (2002).
40. P. Damle, A. W. Ghosh, and S. Datta, Chem. Phys. 281, 171 (2002).
41. M. Brandbyge, J.-L. Moroz, P. Ordejón, J. Taylor, and K. Stokbro, Phys. Rev. B 65, 165401 (2002).
42. N. Lorente and M. Persson, Phys. Rev. Lett. 85, 2997 (2000).
43. T. Frederiksen, M. Brandbyge, N. Lorente, and A.-P. Jauho, Phys. Rev. Lett. 93, 256601 (2004).
44. A. Pecchia, A. Di Carlo, A. Gagliardi, S. Sanna, T. Frauenheim, and R. Gutierez, Nano Lett. 4, 2109 (2004).
45. G. C. Solomon, A. Gagliardi, A. Pecchia, T. Frauenheim, A. Di Carlo, J. R. Reimers, and N. S. Hush, J. Chem. Phys. 124, 094704 (2006).
46. N. Sergueev, A. A. Demkov, and H. Guo, Phys. Rev. B 75, 233418 (2007).
47. M. Galperin, M. A. Ratner, and A. Nitzan, J. Phys.: Condens. Matter 19, 103201 (2007).
48. D. Waldron, V. Timoshevskii, Y. Hu, K. Xia, and H. Guo, Phys. Rev. Lett. 97, 226802 (2006).
49. K. H. Behvan, F. Zahid, D. Kienle, and H. Guo, Phys. Rev. B 76, 045325 (2007).
50. K. Stokbro, J. Taylor, M. Brandbyge, J.-L. Moroz, and P. Ordejón, Comput. Mater. Sci. 27, 151 (2003).
51. H. J. Choi, M. L. Cohen, and S. G. Louie, Phys. Rev. B 76, 155420 (2007).
52. A. M. Bratkovsky and P. E. Kornilovich, Phys. Rev. B 67, 115307 (2003).
53. J. Nara, W. T. Geng, H. Kino, N. Kobayashi, and T. Ohno, J. Chem. Phys. 121, 6485 (2004).
54. Y. Selzer, L. Cai, M. A. Cabassi, Y. Yao, J. M. Tour, T. S. Mayer, and D. L. Allara, Nano Lett. 5, 61 (2005).
55. F. Evers, F. Weigend, and M. Koentopp, Phys. Rev. B 69, 235411 (2004).
56. C. Toher, A. Filippetti, S. Sanvito, and K. Burke, Phys. Rev. Lett. 95, 146402 (2005).
57. M. Koentopp, K. Burke, and F. Evers, Phys. Rev. B 73, 121403 (R) (2006).
58. F. Evers and K. Burke, Pride, prejudice, and penury of ab initio transport calculations for single molecules in Nano and Molecular Electronics Handbook. edited by, S. E. Lyshevski, (CRC Press, 2007).
59. M. Koentopp, C. Chang, K. Burke, and R. Car, J. Phys.: Condens. Matter 20, 083203 (2008).
60. R. Gebauer, K. Burke, and R. Car, Lect. Notes Phys. 706, 463 (2006).
61. G. Stefanucci, C.-O. Almbladh, S. Kurth, E. K. U. Gross, A. Rubio, R. van Leeuwen, N. E. Dahlen, and U. von Barth, Lect. Notes Phys. 706, 479 (2006).
62. M. Rohlfing and S. G. Louie, Phys. Rev. Lett. 82, 1959 (1999).
63. J.-W. van der Horst, P. A. Bobbert, M. A. J. Michels, G. Brocks, and P. J. Kelly, Phys. Rev. Lett. 83, 4413 (1999).
64. A. Ruini, M. J. Caldas, G. Bussi, and E. Molinari, Phys. Rev. Lett. 88, 206403 (2002).
65. G. Onida, L. Reining, and A. Rubio, Rev. Mod. Phys. 74, 601 (2002).
66. E. Runge and E. K. U. Gross, Phys. Rev. Lett. 52, 997 (1984).
67. E. K. U. Gross and W. Kohn, Phys. Rev. Lett. 55, 2850 (1985).
68. M. E. Casida, F. Gutierrez, and J. Guan, J. Chem. Phys. 0021-9606 10.1063/1.1313558 113, 7062 (2000); M. E. Casida and D. R. Salahub, J. Chem. Phys. 113, 8918 (2000).
69. V. Chernyak and S. Mukamel, J. Chem. Phys. 104, 444 (1996).
70. V. Chernyak and S. Mukamel, J. Chem. Phys. 112, 3572 (2000).
71. S. Tretiak and V. Chernyak, J. Chem. Phys. 119, 8809 (2003).
72. S. Tretiak, K. Igumenshchev, and V. Chernyak, Phys. Rev. B 71, 033201 (2005).
73. S. Tretiak, S. Kilina, A. Piryatinski, A. Saxena, R. L. Martin, and A. Bishop, Nano Lett. 7, 86 (2007).
74. S. Tretiak, Nano Lett. 7, 2201 (2007).
75. A. Piryatinski, S. Tretiak, and V. Chernyak (unpublished).
76. N. T. Maitra and M. van Faassen, J. Chem. Phys. 126, 191106 (2007).
77. G. Stefanucci and C.-O. Almbladh, Europhys. Lett. 67, 14 (2004).
78. G. Stefanucci and C.-O. Almbladh, Phys. Rev. B 69, 195318 (2004).
79. S. Kurth, G. Stefanucci, C.-O. Almbladh, A. Rubio, and E. K. U. Gross, Phys. Rev. B 72, 035308 (2005).
80. R. Gaudoin and K. Burke, Phys. Rev. Lett. 93, 173001 (2004).
81. R. Baer, J. Chem. Phys., 128, 044103 (2008).
82. A.-P. Jauho, N. S. Wingreen, and Y. Meir, Phys. Rev. B 50, 5528 (1994).
83. M. Cini, Phys. Rev. B 22, 5887 (1980).
84. R. van Leeuwen, Phys. Rev. Lett. 80, 1280 (1998).
85. F. Furche, J. Chem. Phys. 114, 5982 (2001).
86. N. N. Lathiotakis, N. Helbig, and E. K. U. Gross, Phys. Rev. A 72, 030501 (R) (2005).
87. K. Pernal, O. Gritsenko, and E. J. Baerends, Phys. Rev. A 75, 012506 (2007).
88. H. Haug and A.-P. Jauho, Quantum Kinetics in Transport and Optics of Semiconductors (Springer-Verlag, Berlin, 1996).
89. D. N. Zubarev, Nonequilibrium Statistical Thermodynamics (Springer, New York, 1995).
90. S. Hershfield, Phys. Rev. Lett. 70, 2134 (1993).
91. J. E. Han, Phys. Rev. B 0163-1829 10.1103/PhysRevB.73.125319 73, 125319 (2006); J. E. Han, Phys. Rev. B 75, 125122 (2007).
92. R. van Leeuwen, Phys. Rev. Lett. 76, 3610 (1996).
93. M. E. Casida, Recent Advances in Density-Functional Methods, edited by, D. A. Chong, (World Scientific, Singapore, 1995), Pt., Vol. 3.
94. M. Galperin, M. A. Ratner, and A. Nitzan (unpublished).