Khóa Luận Tốt Nghiệp Về Năng Lượng Exciton Trong Đơn Lớp Phosphorus Đen Khi Có Mặt Của Từ Trường

• Tác giả: Lê Đỗ Đăng
• Người hướng dẫn: GS. TP Hỗ Chí Minh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Vật lý học
• Đề tài: Khóa Luận Tốt Nghiệp Vật Lý Năng Lượng Exciton Trong Đơn Lớp BP Bất Đẳng Hướng Khi Có Mặt Của Từ Trường
• Loại tài liệu: khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

• MỤC LỤC
• DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Lịch sử phát triển mô hình
• 1.2. Khái niệm
• 1.3. Phân loại
• 1.4. Vật liệu BP (Black phosphorus)
• 1.5. Exciton và khái niệm khối lượng hiệu dụng trong đơn lớp BP
• 1.6. Tương tác giữa điện tử và lỗ trống — thế năng Keldysh
• 2. CHƯƠNG 2: MÔ HÌNH TÍNH TOÁN
• 2.1. Hamiltonian cho hệ điện tử - lỗ trống
• 2.2. Xây dựng Hamiltonian cho chuyển động tương đối điện tử-lỗ trống
• 2.3. Vector giả động lượng và sự bảo toàn của vector giả động lượng
• 2.4. Giảm tính dị hướng trong Hamiltonian
• 2.5. Phương trình qua phép biến đổi Levi-Civita
• 2.6. Biểu diễn đại số qua các toán tử sinh, hủy
• 2.7. Lý thuyết nhiễu loạn có điều tiết với gần đúng bậc không
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Kết quả bài toán
• 3.2. Thảo luận
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• PHỤ LỤC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về khóa luận tốt nghiệp vật lý năng lượng exciton

Khóa luận tốt nghiệp về vật lý năng lượng exciton trong đơn lớp BP bất đẳng hướng khi có mặt của từ trường là một chủ đề nghiên cứu quan trọng. Nghiên cứu này không chỉ giúp hiểu rõ hơn về các tính chất của exciton mà còn mở ra hướng đi mới cho các ứng dụng trong công nghệ vật liệu hai chiều. Đặc biệt, phốt-pho đen (BP) là một trong những vật liệu 2D có tiềm năng lớn trong lĩnh vực quang điện tử.

1.1. Khái niệm về exciton và vai trò trong vật liệu 2D

Exciton là một chuẩn hạt được hình thành từ cặp điện tử và lỗ trống trong vật liệu. Trong các vật liệu 2D như BP, exciton có vai trò quan trọng trong việc xác định các tính chất quang học và điện tử của vật liệu.

1.2. Tại sao nghiên cứu đơn lớp BP là cần thiết

Nghiên cứu đơn lớp BP giúp khám phá các tính chất độc đáo của vật liệu này, đặc biệt là trong điều kiện bất đẳng hướng. Điều này có thể dẫn đến những ứng dụng mới trong công nghệ nano và điện tử.

II. Thách thức trong nghiên cứu năng lượng exciton trong BP

Nghiên cứu về năng lượng exciton trong đơn lớp BP đối mặt với nhiều thách thức. Một trong những vấn đề chính là tính bất đẳng hướng của vật liệu, điều này ảnh hưởng đến các tính toán và mô hình lý thuyết. Hơn nữa, sự tương tác giữa điện tử và lỗ trống trong môi trường từ trường cũng làm phức tạp thêm bài toán.

2.1. Tính bất đẳng hướng và ảnh hưởng đến năng lượng exciton

Tính bất đẳng hướng trong BP dẫn đến sự khác biệt trong khối lượng hiệu dụng của điện tử và lỗ trống. Điều này cần được xem xét kỹ lưỡng trong các mô hình tính toán năng lượng exciton.

2.2. Tác động của từ trường đến exciton trong BP

Sự hiện diện của từ trường có thể làm thay đổi các mức năng lượng của exciton trong BP. Nghiên cứu này cần phải sử dụng các phương pháp tính toán chính xác để dự đoán các hiệu ứng này.

III. Phương pháp nghiên cứu năng lượng exciton trong BP

Để nghiên cứu năng lượng exciton trong đơn lớp BP, các phương pháp lý thuyết và tính toán được áp dụng. Sử dụng Hamiltonian cho hệ điện tử-lỗ trống là một trong những phương pháp chính. Bên cạnh đó, lý thuyết nhiễu loạn có điều tiết cũng được áp dụng để đạt được độ chính xác cao trong các tính toán.

3.1. Xây dựng Hamiltonian cho hệ điện tử lỗ trống

Hamiltonian cho hệ điện tử-lỗ trống được xây dựng dựa trên các yếu tố như khối lượng hiệu dụng và tương tác Coulomb. Điều này giúp mô tả chính xác các trạng thái của exciton trong BP.

3.2. Ứng dụng lý thuyết nhiễu loạn có điều tiết

Lý thuyết nhiễu loạn có điều tiết cho phép tính toán các mức năng lượng exciton với độ chính xác cao. Phương pháp này đã được chứng minh là hiệu quả trong nhiều nghiên cứu trước đây.

IV. Kết quả nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu cho thấy năng lượng exciton trong đơn lớp BP thay đổi theo từ trường. Các mức năng lượng được tính toán cho thấy sự phù hợp với các kết quả thực nghiệm. Điều này mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng trong công nghệ quang điện tử và cảm biến.

4.1. So sánh kết quả với các nghiên cứu trước

Kết quả nghiên cứu được so sánh với các công trình trước đó, cho thấy sự nhất quán và độ tin cậy của phương pháp tính toán đã sử dụng.

4.2. Ứng dụng trong công nghệ quang điện tử

Năng lượng exciton trong BP có thể được ứng dụng trong các thiết bị quang điện tử, mở ra hướng đi mới cho công nghệ nano và điện tử.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai

Nghiên cứu về năng lượng exciton trong đơn lớp BP bất đẳng hướng khi có mặt của từ trường đã đạt được những kết quả đáng khích lệ. Tuy nhiên, vẫn còn nhiều vấn đề cần được nghiên cứu sâu hơn. Hướng phát triển tương lai có thể bao gồm việc tìm kiếm các giải pháp chính xác hơn cho bài toán này.

5.1. Tóm tắt kết quả chính

Kết quả nghiên cứu đã chỉ ra rằng năng lượng exciton trong BP có sự thay đổi đáng kể khi có mặt của từ trường, điều này cần được tiếp tục nghiên cứu.

5.2. Đề xuất hướng nghiên cứu tiếp theo

Hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc phát triển các mô hình tính toán chính xác hơn và mở rộng nghiên cứu sang các vật liệu 2D khác.