Luận án tiến sĩ về tính chất điện tử và truyền dẫn điện tử trong hệ vật liệu ngũ giác

Nghiên cứu tính chất điện tử của hệ vật liệu ngũ giác qua mô phỏng, cung cấp cái nhìn sâu sắc về ứng dụng và tiềm năng trong công nghệ.

• Tác giả: Trần Yến Mi
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Thành Tiên
• Trường học: Trường Đại Học Cần Thơ
• Chuyên ngành: Vật Lý Lý Thuyết Và Vật Lý Toán
• Đề tài: Nghiên Cứu Tính Chất Điện Tử Và Hiện Tượng Truyền Dẫn Điện Tử Của Một Số Hệ Vật Liệu Dạng Ngũ Giác Bằng Phương Pháp Mô Phỏng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: Cần Thơ

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• MỤC LỤC
• Danh mục viết tắt
• Danh sách hình
• Danh sách bảng
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN LUẬN ÁN
• 1.1. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và nội dung nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 1.6. Cấu trúc của luận án
• 2. CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH VẬT LIỆU DẢI NANO NGŨ GIÁC PG-SS, P-SiC2-SS VÀ P-P2C-SS
• 2.1. Mô hình PG-SS
• 2.1.1. Mô hình PG
• 2.1.2. Mô hình PG-SS
• 2.2. Mô hình p-SiC2-SS
• 2.2.1. Mô hình p-SiC2
• 2.2.2. Mô hình p-SiC2-SS
• 2.3. Mô hình p-P2C-SS
• 3. CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG DFT VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG NEGF-DFT
• 3.1. MỤC A: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG DFT
• 3.1.1. Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử (DFT).1 Bài toán về hệ nhiều hạt.2 Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử (DFT).3 Mô hình Kohn-Sham
• 3.1.4. Phiếm hàm năng lượng tương quan trao đổi
• 3.1.5. Hiệu chỉnh tương tác Van der Waals
• 3.2. Phương pháp mô phỏng DFT
• 3.2.1. Bộ hàm cơ sở
• 3.2.4. Cách vận hành chương trình mô phỏng DFT
• 3.2.5. Ưu điểm và khuyết điểm của phương pháp mô phỏng DFT
• 3.3. MỤC B: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG NEGF-DFT
• 3.3.1. Cách tiếp cận của Landauer trong vấn đề truyền dẫn điện tử
• 3.3.2. Năm giả định của Landauer
• 3.3.3. Ưu điểm và khuyết điểm của cách tiếp cận Landauer
• 3.3.4. Định lượng lý thuyết Landauer – Hệ số truyền qua T(E)
• 3.4. Một số đặc trưng của mô hình
• 3.4.2. Xây dựng biểu thức Hệ số truyền qua
• 3.4.5. Biểu thức hệ số truyền qua biểu diễn theo hàm Green
• 3.5. Phương pháp hàm Green cho mô hình đơn hạt
• 3.6. Biểu thức hàm Green toàn linh kiện
• 3.7. Biểu diễn T(E) theo hàm Green toàn linh kiện
• 3.8. Phương pháp mô phỏng NEGF-DFT
• 3.8.1. Cấu hình linh kiện
• 3.8.2. Cách vận hành chương trình mô phỏng NEGF-DFT
• 4. CHƯƠNG 4: THẢO LUẬN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN ÁN
• 4.1. MỤC A: KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA MÔ HÌNH P-SiC2-SS
• 4.1.1. Mô hình p-SiC2
• 4.1.2. Các thông số quan trọng dùng mô phỏng các dải nano ngũ giác p-SiC2
• 4.1.3. Các mô hình dải nano ngũ giác p-SiC2
• 4.2. Mô hình p-SiC2-SS
• 4.2.1. Mức độ ổn định và bền vững của mô hình p-SiC2-SS
• 4.2.2. Tính chất điện tử của mô hình p-SiC2-SS được phân tích theo cấu trúc vùng năng lượng
• 4.2.3. Tính chất điện tử của mô hình p-SiC2-SS được phân tích theo mật độ trạng thái
• 4.2.4. Tính chất điện tử của mô hình p-SiC2-SS được phân tích theo mật độ trạng thái hướng đối tượng
• 4.2.5. Trực quan hóa trạng thái điện tử của mô hình p-SiC2-SS
• 4.2.6. Một số kết luận quan trọng từ hướng nghiên cứu mô hình p-SiC2-SS
• 4.3. MỤC B: SO SÁNH TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA CÁC MÔ HÌNH PG-SS, P-P2C-SS VÀ P-SiC2-SS
• 4.3.1. Mô hình p-P2C và mô hình p-P2C-SS
• 4.3.2. Một số thông số quan trọng dùng mô phỏng mô hình p-P2C-SS
• 4.3.3. Cấu trúc và mức độ ổn định của mô hình p-P2C-SS
• 4.3.4. Tính chất điện tử và từ tính của mô hình p-P2C-SS có W = 10
• 4.4. Các thông số quan trọng dùng mô phỏng các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS
• 4.4.1. Các thông số dùng mô phỏng cấu trúc hình học, độ ổn định và tính chất điện tử
• 4.4.2. Các thông số dùng mô phỏng tính chất truyền dẫn điện tử
• 4.5. Một số đặc tính của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS
• 4.5.1. Cấu trúc hình học của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS
• 4.5.2. Khả năng bền vững của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS
• 4.6. Tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS
• 4.6.1. Tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS được phân tích theo cấu trúc vùng năng lượng
• 4.6.2. Tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS được phân tích theo mật độ trạng thái
• 4.6.3. Tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS được phân tích theo mật độ trạng thái hướng đối tượng
• 4.6.4. Trực quan hóa tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p- SiC2-SS
• 4.7. Tính chất truyền dẫn điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2- SS
• 4.7.1. Các mô hình linh kiện
• 4.7.2. Hệ số truyền qua T(E) của các mô hình linh kiện
• 4.7.3. So sánh sự phân bố mật độ điện tử cộng hóa trị của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS trong hai tình huống: cấu trúc tuần hoàn và vùng trung tâm của linh kiện
• 4.8. Một số kết luận quan trọng từ hướng nghiên cứu nhóm mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS
• 4.9. MỤC C: ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG HẤP PHỤ LÊN TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MÔ HÌNH PG-SS
• 4.9.1. Vấn đề hấp phụ phân tử khí
• 4.9.2. Tổng quan về hiện tượng hấp phụ phân tử trên các vật liệu thấp chiều
• 4.10. Cảm biến khí
• 4.10.2. Lý do lựa chọn mô hình và loại phân tử khí
• 4.11. Các bước nghiên cứu chính
• 4.12. Các thông số mô phỏng quan trọng của chương trình
• 4.12.1. Các thông số dùng mô phỏng cấu trúc hình học và tính chất điện tử
• 4.12.2. Các thông số dùng mô phỏng tính chất truyền dẫn điện tử
• 4.13. Cấu trúc hình học và tính chất điện tử của mô hình PG-SS
• 4.14. Một số vị trí hấp phụ tối ưu của CO, CO2 và NH3 trên PG-SS
• 4.15. Ảnh hưởng của sự hấp phụ lên tính chất điện tử của mô hình PG-SS
• 4.15.1. Phân tích theo điện tử trao đổi
• 4.15.2. Phân tích theo cấu trúc vùng năng lượng
• 4.15.3. Phân tích theo mật độ trạng thái
• 4.15.4. Trực quan hóa sự phân bố trạng thái điện tử trong không gian
• 4.16. Ảnh hưởng của sự hấp phụ lên tính chất truyền dẫn điện tử của mô hình PG-SS
• 4.16.1. Cấu hình linh kiện
• 4.16.2. Sự thay đổi của hệ số truyền qua T(E) của mô hình linh kiện do hiện tượng hấp phụ
• 4.17. Một số kết luận quan trọng từ hướng nghiên cứu hiện tượng hấp phụ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG ĐỀ XUẤT
• 5.1. Các kết luận quan trọng của luận án
• 5.2. Vấn đề tồn đọng trong nghiên cứu
• 5.3. Một số hướng nghiên cứu tiếp theo
• Tài liệu tham khảo
• Danh mục các bài báo đã công bố

Tóm tắt

I. Giới thiệu về tính chất điện tử của hệ vật liệu ngũ giác

Nghiên cứu tính chất điện tử của các hệ vật liệu ngũ giác là một lĩnh vực đang thu hút sự quan tâm của cộng đồng khoa học. Các vật liệu này thường được sử dụng trong các ứng dụng công nghệ cao, đặc biệt là trong lĩnh vực cảm biến khí. Việc áp dụng phương pháp mô phỏng, đặc biệt là mô phỏng vật liệu bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử (DFT) và NEGF-DFT, cho phép phân tích chi tiết về tính chất điện tử của các vật liệu này. Thông qua nghiên cứu, có thể thấy rằng các vật liệu ngũ giác, như PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS, đều có những đặc điểm điện tử tương đối khác nhau mặc dù có độ rộng tương đương nhau. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu và hiểu biết sâu về tính chất điện tử của chúng.

1.1. Tính chất điện tử và truyền dẫn điện tử

Các nghiên cứu cho thấy rằng tính chất điện tử của các vật liệu ngũ giác này không chỉ phụ thuộc vào cấu trúc mà còn vào sự phân bố trạng thái điện tử. Mức năng lượng cực đại trong vùng hóa trị (VBM) và mức năng lượng cực tiểu trong vùng dẫn (CBM) đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khả năng dẫn điện của vật liệu. Cụ thể, các trạng thái điện tử ứng với mức năng lượng CBM thường xuất hiện đáng kể tại vùng giữa của mỗi dải nano ngũ giác, chủ yếu từ các orbital p của các nguyên tử lai hóa sp2. Điều này cho thấy rằng tính chất điện tử và truyền dẫn điện tử của các vật liệu này chủ yếu được quyết định bởi các trạng thái điện tử của các nguyên tử nằm ở lớp ngoài cùng của cấu trúc.

II. Phương pháp mô phỏng và ứng dụng trong nghiên cứu

Phương pháp mô phỏng là một công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu vật liệu, cho phép các nhà khoa học dự đoán và phân tích các tính chất của vật liệu mà không cần thử nghiệm thực tế. Mô phỏng vật liệu bằng DFT và NEGF-DFT đã được áp dụng để khảo sát tính chất điện tử và truyền dẫn của các mẫu vật liệu ngũ giác. Các kết quả từ mô phỏng cho thấy rằng các mô hình này có thể được sử dụng để phát triển các thiết bị cảm biến khí hiệu quả. Việc xác định các thông số như độ bền, tính ổn định và khả năng hồi phục của các mô hình là rất quan trọng để đánh giá tiềm năng ứng dụng của chúng trong thực tế.

2.1. Ứng dụng trong cảm biến khí

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng các mô hình vật liệu ngũ giác có khả năng cảm biến tốt đối với các phân tử khí như CO và NH3. Đặc biệt, mô hình PG-SS cho thấy khả năng hồi phục tốt khi tiếp xúc với NH3, do liên kết giữa PG-SS và NH3 chỉ là liên kết vật lý. Điều này mở ra hướng đi mới trong việc phát triển cảm biến khí có hiệu suất cao và khả năng phục hồi tốt. Các nghiên cứu này không chỉ đóng góp vào lý thuyết về tính chất điện tử mà còn có giá trị thực tiễn trong việc chế tạo các thiết bị cảm biến khí hiện đại.

III. Kết luận và triển vọng nghiên cứu

Nghiên cứu về tính chất điện tử và truyền dẫn điện tử của các hệ vật liệu ngũ giác đã mở ra nhiều cơ hội mới trong lĩnh vực vật liệu nano. Các kết quả cho thấy rằng nhóm vật liệu này không chỉ có những đặc điểm điện tử đặc biệt mà còn có khả năng ứng dụng cao trong các lĩnh vực công nghệ hiện đại. Việc tiếp tục nghiên cứu và phát triển các mô hình vật liệu này sẽ giúp tối ưu hóa các thiết bị cảm biến khí, từ đó nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của chúng. Tương lai của nghiên cứu này hứa hẹn sẽ mang lại nhiều ứng dụng thiết thực trong đời sống.

3.1. Triển vọng ứng dụng trong công nghệ cảm biến

Với những đặc điểm nổi bật về tính chất điện tử và khả năng dẫn điện, các mô hình vật liệu ngũ giác có thể được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ cảm biến. Việc phát triển các cảm biến khí dựa trên các vật liệu này sẽ không chỉ giúp cải thiện độ nhạy mà còn tăng cường khả năng phục hồi, mở ra nhiều cơ hội cho các ứng dụng trong các lĩnh vực như môi trường, y tế và công nghiệp. Sự kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng thực tiễn sẽ tạo ra những bước đột phá mới trong công nghệ cảm biến khí.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN LUẬN ÁN ……………………….1 Tính cấp thiết của đề tài…………………………………………………….2 Mục tiêu nghiên cứu……………………………………………………….3 Đối tượng và nội dung nghiên cứu………………………………………….4 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………….5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn……………………………………………… 4 1.6 Cấu trúc của luận án………………………………………………………. 4 Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH VẬT LIỆU DẢI NANO NGŨ GIÁC PG-SS, P-SiC2-SS VÀ P-P2C-SS……………………………….1 Mô hình PG-SS…………………………………………………………….1 Mô hình PG……………………………………………………………….2 Mô hình PG-SS………………………………………………………….2 Mô hình p-SiC2-SS………………………………………………………… 10 2.1 Mô hình p-SiC2………………………………………………………….2 Mô hình p-SiC2-SS……………………………………………………….3 Mô hình p-P2C-SS…………………………………………………………. 14 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG DFT VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG NEGF-DFT…………………………………………………………. 16 MỤC A: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG DFT………………………………… 16 3.1 Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử (DFT).1 Bài toán về hệ nhiều hạt.2 Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử (DFT).3 Mô hình Kohn-Sham…………………………………………………….4 Phiếm hàm năng lượng tương quan trao đổi……………………………… 18 3.5 Hiệu chỉnh tương tác Van der Waals…………………………………….

21 viii luan an 3.2 Phương pháp mô phỏng DFT……………………………………………….1 Bộ hàm cơ sở…………………………………………………………….4 Cách vận hành chương trình mô phỏng DFT…………………………….5 Ưu điểm và khuyết điểm của phương pháp mô phỏng DFT……………… 29 MỤC B: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG NEGF-DFT……………………….3 Cách tiếp cận của Landauer trong vấn đề truyền dẫn điện tử……………….1 Năm giả định của Landauer……………………………………………….2 Ưu điểm và khuyết điểm của cách tiếp cận Landauer…………………….4 Định lượng lý thuyết Landauer – Hệ số truyền qua T(E)…………………… 35 3.1 Một số đặc trưng của mô hình…………………………………………….2 Xây dựng biểu thức Hệ số truyền qua…………………………………….5 Biểu thức hệ số truyền qua biểu diễn theo hàm Green……………………… 43 3.1 Phương pháp hàm Green cho mô hình đơn hạt…………………………… 43 3.2 Biểu thức hàm Green toàn linh kiện……………………………………… 44 3.3 Biểu diễn T(E) theo hàm Green toàn linh kiện…………………………… 47 3.6 Phương pháp mô phỏng NEGF-DFT……………………………………….1 Cấu hình linh kiện……………………………………………………….2 Cách vận hành chương trình mô phỏng NEGF-DFT……………………. 50 Chương 4: THẢO LUẬN CÁC KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CHÍNH CỦA LUẬN ÁN……………………………………………………………………. 52 MỤC A: KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ CỦA MÔ HÌNH P-SiC2-SS….1 Mô hình p-SiC2…………………………………………………………….2 Các thông số quan trọng dùng mô phỏng các dải nano ngũ giác p-SiC2…….3 Các mô hình dải nano ngũ giác p-SiC2…………….4 Mô hình p-SiC2-SS…………………………………………………….1 Mức độ ổn định và bền vững của mô hình p-SiC2-SS…………………….2 Tính chất điện tử của mô hình p-SiC2-SS được phân tích theo cấu trúc vùng năng lượng………………………………………………………………. 59 ix luan an 4.3 Tính chất điện tử của mô hình p-SiC2-SS được phân tích theo mật độ trạng thái……………………………………………………………………….4 Tính chất điện tử của mô hình p-SiC2-SS được phân tích theo mật độ trạng thái hướng đối tượng……….5 Trực quan hóa trạng thái điện tử của mô hình p-SiC2-SS………………….5 Một số kết luận quan trọng từ hướng nghiên cứu mô hình p-SiC2-SS ……… 66 MỤC B: SO SÁNH TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA CÁC MÔ HÌNH PG-SS, P-P2C-SS VÀ P-SiC2-SS……………………….6 Mô hình p-P2C và mô hình p-P2C-SS……………………………………….2 Một số thông số quan trọng dùng mô phỏng mô hình p-P2C-SS………….3 Cấu trúc và mức độ ổn định của mô hình p-P2C-SS……………………….4 Tính chất điện tử và từ tính của mô hình p-P2C-SS có W = 10………….7 Các thông số quan trọng dùng mô phỏng các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS…………………………………………………………………….1 Các thông số dùng mô phỏng cấu trúc hình học, độ ổn định và tính chất điện tử………………………………………………………………………….2 Các thông số dùng mô phỏng tính chất truyền dẫn điện tử……………….8 Một số đặc tính của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS………….1 Cấu trúc hình học của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS….2 Khả năng bền vững của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS….9 Tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS.1 Tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS được phân tích theo cấu trúc vùng năng lượng….2 Tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS được phân tích theo mật độ trạng thái……………………………………………….3 Tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS được phân tích theo mật độ trạng thái hướng đối tượng….4 Trực quan hóa tính chất điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p- SiC2-SS………………………………………………………………………… 82 4.10 Tính chất truyền dẫn điện tử của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2- SS……………………………………………………………………………… 83 x luan an 4.1 Các mô hình linh kiện………………………………………………….2 Hệ số truyền qua T(E) của các mô hình linh kiện……………………….3 So sánh sự phân bố mật độ điện tử cộng hóa trị của các mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS trong hai tình huống: cấu trúc tuần hoàn và vùng trung tâm của linh kiện……………………………………………………………….11 Một số kết luận quan trọng từ hướng nghiên cứu nhóm mô hình PG-SS, p-P2C-SS và p-SiC2-SS………………………………………………………… 87 MỤC C: ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆN TƯỢNG HẤP PHỤ LÊN TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MÔ HÌNH PG-SS…………….12 Vấn đề hấp phụ phân tử khí……………………………………………….1 Tổng quan về hiện tượng hấp phụ phân tử trên các vật liệu thấp chiều…………………………………………………………………………… 89 4.2 Cảm biến khí…………………………………………………………….3 Lý do lựa chọn mô hình và loại phân tử khí…………………………….13 Các bước nghiên cứu chính……………………………………………… 91 4.14 Các thông số mô phỏng quan trọng của chương trình…………………….1 Các thông số dùng mô phỏng cấu trúc hình học và tính chất điện tử…….2 Các thông số dùng mô phỏng tính chất truyền dẫn điện tử……………….15 Cấu trúc hình học và tính chất điện tử của mô hình PG-SS……………….16 Một số vị trí hấp phụ tối ưu của CO, CO2 và NH3 trên PG-SS…………….17 Ảnh hưởng của sự hấp phụ lên tính chất điện tử của mô hình PG-SS……… 95 4.1 Phân tích theo điện tử trao đổi………………………………………….2 Phân tích theo cấu trúc vùng năng lượng……………………………….3 Phân tích theo mật độ trạng thái………………………………………… 97 4.4 Trực quan hóa sự phân bố trạng thái điện tử trong không gian………….18 Ảnh hưởng của sự hấp phụ lên tính chất truyền dẫn điện tử của mô hình PG-SS………………………………………………………………………….1 Cấu hình linh kiện……………………………………………………….2 Sự thay đổi của hệ số truyền qua T(E) của mô hình linh kiện do hiện tượng hấp phụ………………………………………………………………….19 Một số kết luận quan trọng từ hướng nghiên cứu hiện tượng hấp phụ…….

101 Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG ĐỀ XUẤT…………………………. 104 xi luan an 5.1 Các kết luận quan trọng của luận án……………………………………….2 Vấn đề tồn đọng trong nghiên cứu….3 Một số hướng nghiên cứu tiếp theo………………………………………… 106 Tài liệu tham khảo……………………………………………………………. 107 Danh mục các bài báo đã công bố……………………………………………… 115 xii luan an DANH MỤC VIẾT TẮT TỪ VIẾT TẮT GIẢI THÍCH C Nguyên tử Carbon C2 Nguyên tử Carbon lai hóa sp2 C3 Nguyên tử Carbon lai hóa sp3 CBM Năng lượng cực tiểu trong vùng dẫn của cấu trúc vùng năng lượng DFT Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử DOS Mật độ trạng thái Ef Mức năng lượng Fermi H Nguyên tử Hydro KS Kohn-Sham NEGF-DFT Hàm Green không cân bằng kết hợp lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử P Nguyên tử Phosphorus PDOS Mật độ trạng thái hướng đối tượng PG Penta-graphene PGNR Dãy nanomet ngũ giác Penta-graphene nói chung PG-SS Dãy nanomet ngũ giác PGNR có hai biên dạng răng cưa p-P2C-SS Dãy nanomet ngũ giác p-P2C có hai biên dạng răng cưa p-SiC2 Penta-silicene dicarbide p-SiC2-NR Dãy nanomet ngũ giác Penta-silicene dicarbide nói chung p-SiC2-SS Dãy nanomet ngũ giác p-SiC2 có hai biên dạng răng cưa Si Nguyên tử Silicon VBM Năng lượng cực đại trong vùng hóa trị của cấu trúc vùng năng lượng VdW Van der Waals W Độ rộng của dãy, được tính bằng tổng số dãy nguyên tử dọc theo chiều tuần hoàn của mô hình xiii luan an DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1: Cấu trúc hình học của PG. Ô vuông đỏ đứt nét giới hạn một ô cơ sở.

Trong ô cơ sở, các quả cầu màu đen và màu vàng lần lượt đại diện cho các nguyên tử C2 và C1. Các hình ngũ giác với các màu khác nhau nhằm minh họa tính chất không đồng phẳng giữa chúng. Hình bên dưới thể hiện góc nhìn song song bề mặt của mẫu cho thấy PG là cấu trúc nhấp nhô có độ gồ ghề h [6]………………….2: Cấu hình điện tử của PG. Các hình (b) và (c) tương ứng với các trạng thái điện tử có các mức năng lượng ngay dưới mức Fermi.3: Các cấu trúc hình học của PGNR.

Hình (a) minh họa các hướng cắt đối với PG. Các hình (b), (c), (d) và (e) lần lượt là các cấu trúc PG-ZZ, PG-ZA, PG-AA và PG-SS. Ký hiệu w đặc trưng cho độ rộng của mỗi dải. Các quả cầu màu xám và màu trắng lần lượt đại diện cho các nguyên tử C và H.

Các quả cầu với các màu sắc còn lại ở các dải nano tượng trưng cho các hướng cắt ở hình (a). Các hình chữ nhật màu đỏ đứt nét cho thấy một siêu ô cơ sở của mỗi dải nano [15]……………………………………………………… 8 Hình 2.4: Tính chất điện tử đặc trưng của PG-SS. Hình (a) là cấu trúc vùng năng lượng cho thấy PG-SS là chất bán dẫn có vùng cấm xiên, và sự phân bố trong không gian của các orbital ứng với các mức năng lượng lân cận mức Fermi.5: Cấu trúc hình học của p-SiC2. Hình (a) đại diện cho một ô cơ sở với giá trị của các góc liên kết.

Hình (b) cho thấy bề mặt của p- SiC2. Hình (c) minh hoạt độ gồ ghề h của mẫu khi được nhìn theo hướng song song bề mặt. Các quả cầu màu đen và màu vàng lần lượt đại diện cho các nguyên tử C và Si [25]……………………… 11 Hình 2.6: Đặc tính điện tử của p-SiC2. Hình (a) cho thấy cấu trúc vùng năng lượng.

Hình (b) và (c) thể hiện sự phân bố trạng thái (DOS) theo năng lượng. Các Hình (d) và (f) chỉ rõ sự phân bố của các trạng thái điện tử trong không gian (các quả bóng màu tím) lần lượt theo mức năng lượng CBM và VBM. Các quả cầu màu vàng và xám lần lượt đại diện cho các nguyên tử Si và C [26]…………………………………………….7: Một số cấu trúc hình học của dải nano được cắt ra từ p-SiC2. Trong đó, hình (a) là buckle-SiC2-pentagon-CH, hình (b) là buckled- SiC2-pentagon-CH2, hình (c) là buckled-SiC2-pentagon-SiH và hình (d) là buckled-SiC2-pentagon-SiH2.

Các quả cầu màu xám, màu vàng và màu trắng lần lượt đại diện cho các nguyên tử C, Si và H. Trong mỗi hình, từng mẫu được nhìn theo ba hướng khác nhau [26]………………………………………………………….8: Một số cấu trúc hình học của dải nano được cắt ra từ p-SiC2. Trong đó, (a) là SiC2-SS (luận án gọi là p-SiC2-SS), (b) là SiC2-AA và (c) là SiC2-ZZ. Các quả cầu màu xanh, màu tím và màu trắng lần lượt đại diện cho các nguyên tử C, Si và H.9: Cấu trúc hình học của mẫu p-P2C.

Hình (a) và (c) lần lượt là ảnh theo hướng vuông góc và song song bề mặt của vật liệu. Các ký hiệu α, β và γ đại diện cho các góc liên kết đặc trưng. Hình (b) minh hoạt cấu trúc của ô cơ sở. Các quả cầu màu tím và màu xanh lần lượt đại diện cho các nguyên tử C và P [34]…………………… 14 Hình 2.10: Cấu trúc điện tử của mẫu p-P2C.

Hình (b) cho thấy sự phân bố của DOS được tính theo HSE06. Các đường màu đỏ và màu xanh trong hình (b) lần lượt đại diện cho orbital s và p của loại nguyên tử P (hình trên) và loại nguyên tử C (hình dưới) [34]……………………………………………… 15 Hình 3.1: Vai trò quan trọng của bổ đính tương tác Van der Waals vào năng lượng tổng của hệ nhiều hạt.