Tính chất vận chuyển trong hệ hai chiều và graphene

Luận án tiến sĩ nghiên cứu vật lý tính chất vận chuyển trong hệ hai chiều và graphene, phát triển phương pháp mới, đánh giá hiệu quả ứng dụng trong lĩnh vực vật lý tại Việt Nam.

• Tác giả: Trương Văn Tuấn
• Người hướng dẫn: GS. Nguyễn Quốc Khánh
• Trường học: Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM
• Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán
• Đề tài: Tính chất vận chuyền trong hệ hai chiều và graphene
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: MỘT SỐ HỆ HAI CHIỀU VÀ GRAPHENE
• 1.1. Giếng lượng tử
• 1.1.1. Giếng lượng tử vuông
• 1.1.2. Thừa số cấu trúc cho giếng lượng tử vuông
• 1.2. Tổng quan về graphene
• 1.2.1. Cấu trúc lớp AG
• 1.2.2. Cấu trúc lớp đôi BLG-Q2DEG
• 1.2.3. Cấu trúc lớp đôi BLG-BLG
• 1.3. Hàm phân cực
• 1.3.1. Hàm phân cực của Q2DEG
• 1.3.2. Hàm phân cực của BLG
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT VẬN CHUYỂN BOLTZMANN CHO HỆ HAI CHIỀU
• 2.1. Phương trình vận chuyển Boltzmann
• 2.2. Số hạng va chạm và thời gian hồi phục
• 2.2.1. Tán xạ thế tĩnh
• 2.2.2. Tán xạ phi đàn hồi
• 2.2.3. Tán xạ tạp chất ion hóa xa
• 2.2.4. Tán xạ tạp chất ion hóa nền
• 2.2.5. Tán xạ bề mặt nhám
• 2.2.6. Tán xạ hợp kim
• 2.2.7. Tán xạ thế biến dạng
• 2.2.8. Tán xạ áp điện nhám
• 2.2.9. Tán xạ lệch mạng thế Coulomb
• 2.2.10. Tán xạ lệch mạng thế biến dạng
• 2.2.11. Tán xạ phonon
• 2.2.11.1. Tán xạ phonon âm thế biến dạng
• 2.2.11.2. Tán xạ phonon âm thế áp điện
• 2.2.11.3. Tán xạ phonon quang phân cực dọc
• 2.3. Hệ điện tử hai chiều trong từ trường
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ TÍNH CHẤT VẬN CHUYỂN CỦA HỆ HAI CHIỀU
• 3.1. Độ linh động
• 3.2. Thời gian hồi phục đơn hạt
• 3.3. Hệ số Seebeck
• 3.4. Kết quả và thảo luận
• 3.5. Kết luận chương 3
• 4. CHƯƠNG 4: HỆ SỐ SEEBECK PHONON DRAG CỦA BLG VÀ CẤU TRÚC LỚP ĐÔI
• 4.1. Hệ số Seebeck phonon drag của BLG
• 4.2. Hệ số Seebeck phonon drag của lớp đôi BLG-BLG
• 4.3. Hệ số Seebeck phonon drag của lớp đôi BLG-Q2DEG
• 4.4. Kết quả và thảo luận
• 4.5. Kết luận chương 4
• KẾT LUẬN CHUNG
• PHỤ LỤC
• A. Công thức thừa số cấu trúc cho giếng lượng tử vuông hữu hạn đối với tán xạ tạp chất ion hóa xa
• B. Công thức thừa số cấu trúc cho giếng lượng tử vuông hữu hạn đối với tán xạ tạp chất ion hóa nền
• C. Lý thuyết về suất nhiệt điện
• C.1. Suất nhiệt điện của Q2DEG
• C.2. Suất nhiệt điện phonon drag của BLG
• D. Tính hàm phân cực và hóa thế của BLG
• E. Thế tương tác Coulomb nội lớp và xuyên lớp của các lớp đôi
• E.1. Lớp đôi Q2DEG-Q2DEG khác nhau
• E.2. Thế tương tác Coulomb nội lớp
• E.3. Thế tương tác Coulomb xuyên lớp Lớp đôi BLG-Q2DEG
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Tính Chất Vận Chuyển Hệ Hai Chiều Graphene

Bài viết này trình bày tổng quan về tính chất vận chuyển trong hệ hai chiều và graphene. Nghiên cứu tập trung vào các hệ như giếng lượng tử và graphene lớp kép (BLG), bao gồm các cấu trúc dị thể van der Waals. Luận án gốc được sử dụng làm tài liệu tham khảo, cung cấp các kết quả nghiên cứu chi tiết và chuyên sâu về chủ đề này. Các tính chất điện tử và quang học của vật liệu hai chiều như MoS2 và WS2 cũng được đề cập gián tiếp. Tính chất điện tử hệ hai chiều và các yếu tố ảnh hưởng đến chúng là trọng tâm của nghiên cứu này. GS. Nguyễn Quốc Khánh đóng vai trò là người hướng dẫn chính trong quá trình nghiên cứu này. Mục tiêu là làm sáng tỏ cơ chế vận chuyển và ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến hiệu suất của các thiết bị dựa trên vật liệu 2D.

1.1. Giới thiệu chung về Vật Liệu Hai Chiều và Graphene

Graphene là một lớp đơn nguyên tử của carbon, nổi tiếng với độ dẫn điện và độ bền cơ học vượt trội. Vật liệu hai chiều khác, như MoS2 và WS2, cũng thu hút sự chú ý lớn do tính chất độc đáo của chúng. Các hệ dị cấu trúc hai chiều (van der Waals heterostructures) được tạo ra bằng cách xếp chồng các lớp vật liệu 2D khác nhau, mở ra khả năng thiết kế các thiết bị điện tử và quang học với các tính chất tùy chỉnh. Nghiên cứu này sẽ khám phá các tính chất quang học hệ hai chiều và điện tử này sâu hơn.

1.2. Cấu Trúc và Ứng Dụng Tiềm Năng của Graphene

Cấu trúc của graphene bao gồm một mạng lưới lục giác các nguyên tử carbon. Ứng dụng graphene rất đa dạng, từ cảm biến và pin đến các thiết bị điện tử tốc độ cao. Việc điều chỉnh các tính dẫn điện graphene thông qua doping hoặc chức năng hóa bề mặt mở ra nhiều khả năng ứng dụng hơn nữa. Cần nghiên cứu sâu hơn về cấu trúc vùng năng lượng graphene để tối ưu hóa hiệu suất.

II. Thách Thức Nghiên Cứu Vận Chuyển Điện Tử Trong Hệ Hai Chiều

Nghiên cứu vận chuyển điện tử trong hệ hai chiều đặt ra nhiều thách thức. Các yếu tố như tạp chất, khuyết tật và phonon có thể ảnh hưởng đáng kể đến mobiliti điện tử graphene và các vật liệu 2D khác. Hiểu rõ các cơ chế tán xạ khác nhau là rất quan trọng để cải thiện hiệu suất của các thiết bị. Việc kiểm soát và giảm thiểu các yếu tố này đòi hỏi các phương pháp chế tạo và xử lý vật liệu tiên tiến. Các nghiên cứu về hiệu ứng lượng tử Hall có thể cung cấp thêm thông tin về các tính chất vận chuyển điện tử của các hệ này.

2.1. Ảnh Hưởng của Tạp Chất và Khuyết Tật lên Tính Chất Điện Tử

Tạp chất và khuyết tật có thể tạo ra các trạng thái cục bộ trong cấu trúc vùng năng lượng graphene và các vật liệu 2D khác, làm giảm độ dẫn điện và độ linh động. Việc kiểm soát nồng độ và phân bố của tạp chất là rất quan trọng để đạt được hiệu suất cao. Cần phải có nhiều kỹ thuật phân tích tiên tiến để xác định đặc điểm và định lượng các khuyết tật này.

2.2. Vai trò của Tán Xạ Phonon trong Giới Hạn Độ Linh Động Điện Tử

Phonon, dao động mạng, có thể tán xạ các điện tử, giới hạn độ linh động. Ở nhiệt độ cao, tán xạ phonon trở nên chiếm ưu thế, ảnh hưởng đáng kể đến tính chất điện tử của các hệ hai chiều. Việc hiểu rõ các cơ chế tán xạ phonon khác nhau là rất quan trọng để phát triển các thiết bị hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ cao.

2.3. Những Khó Khăn trong Chế Tạo Vật Liệu Hai Chiều Chất Lượng Cao

Chế tạo vật liệu hai chiều chất lượng cao với độ tinh khiết cao và số lượng khuyết tật tối thiểu là một thách thức đáng kể. Các phương pháp như bóc tách cơ học, lắng đọng hóa học pha hơi (CVD) và epitaxy chùm phân tử (MBE) đang được sử dụng, nhưng mỗi phương pháp đều có những hạn chế riêng. Cần phải nghiên cứu và phát triển các kỹ thuật chế tạo mới để vượt qua những hạn chế này.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Tính Chất Vận Chuyển Trong Graphene

Nghiên cứu sử dụng lý thuyết vận chuyển Boltzmann để mô tả vận chuyển điện tử trong hệ hai chiều và graphene. Các phương pháp tính toán như lý thuyết hàm mật độ (DFT) được sử dụng để tính toán cấu trúc điện tử và các tính chất liên quan. Các kết quả lý thuyết được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để xác thực các mô hình và hiểu rõ các cơ chế vật lý. Việc sử dụng các phương pháp này giúp giải thích các tính chất khác nhau, bao gồm cả hiệu ứng Meissner trong một số vật liệu.

3.1. Ứng Dụng Lý Thuyết Vận Chuyển Boltzmann

Lý thuyết vận chuyển Boltzmann cung cấp một khuôn khổ để mô tả sự vận chuyển điện tử trong các vật liệu dưới tác động của các trường điện và từ. Lý thuyết này xem xét các cơ chế tán xạ khác nhau ảnh hưởng đến sự vận chuyển của các điện tử. Việc giải phương trình Boltzmann có thể cung cấp thông tin về độ dẫn điện, độ linh động và các tính chất vận chuyển khác.

3.2. Mô Phỏng Cấu Trúc Điện Tử Bằng Lý Thuyết Hàm Mật Độ DFT

Lý thuyết hàm mật độ (DFT) là một phương pháp tính toán mạnh mẽ được sử dụng để tính toán cấu trúc điện tử của vật liệu. DFT có thể dự đoán các tính chất như cấu trúc vùng năng lượng, mật độ trạng thái và hàm sóng. Các tính toán DFT có thể cung cấp thông tin chi tiết về các tính chất điện tử của graphene và các vật liệu hai chiều khác.

3.3. Phân Tích Các Hiệu Ứng Nhiều Hạt Trong Hệ Hai Chiều

Tương tác giữa các điện tử trong hệ hai chiều có thể ảnh hưởng đáng kể đến các tính chất vận chuyển. Các hiệu ứng như tương quan trao đổi và chắn điện có thể được mô tả bằng các phương pháp lý thuyết nhiều hạt. Việc xem xét các hiệu ứng này là rất quan trọng để hiểu rõ các tính chất của vật liệu hai chiều.

IV. Ứng Dụng Thực Tế Tính Chất Vận Chuyển của Vật Liệu Hai Chiều

Tính chất vận chuyển độc đáo của vật liệu hai chiều mở ra nhiều ứng dụng thực tế. Các thiết bị điện tử, cảm biến và thiết bị lưu trữ năng lượng dựa trên graphene và các vật liệu 2D khác đang được phát triển. Các nghiên cứu về nhiệt điện graphene cho thấy tiềm năng của nó trong các ứng dụng thu hồi năng lượng. Ngoài ra, các nghiên cứu về spintronics 2D materials (vật liệu 2D trong điện tử học spin) hứa hẹn cho các thiết bị thế hệ mới.

4.1. Phát Triển Thiết Bị Điện Tử Dựa Trên Graphene

Graphene đang được khám phá cho nhiều ứng dụng điện tử, bao gồm bóng bán dẫn, bộ khuếch đại và mạch tích hợp. Độ linh động điện tử cao của graphene cho phép các thiết bị hoạt động ở tần số cao. Việc phát triển các kỹ thuật chế tạo quy mô lớn là rất quan trọng để thương mại hóa các thiết bị dựa trên graphene.

4.2. Ứng Dụng Cảm Biến Sử Dụng Vật Liệu Hai Chiều

Vật liệu hai chiều có độ nhạy cao với sự thay đổi của môi trường, làm cho chúng phù hợp để ứng dụng trong cảm biến. Cảm biến dựa trên graphene và các vật liệu 2D khác có thể phát hiện các phân tử khí, hóa chất và các chất sinh học với độ chính xác cao. Các ứng dụng tiềm năng bao gồm giám sát môi trường, chẩn đoán y tế và an ninh.

4.3. Vật Liệu Hai Chiều Trong Lưu Trữ Năng Lượng và Thu Hoạch Năng Lượng

Vật liệu hai chiều đang được nghiên cứu để ứng dụng trong pin, siêu tụ điện và các thiết bị thu hoạch năng lượng. Diện tích bề mặt cao và độ dẫn điện tốt của graphene làm cho nó trở thành một vật liệu hứa hẹn cho các điện cực pin. Các nghiên cứu về nhiệt điện graphene cho thấy tiềm năng của nó trong các ứng dụng thu hồi năng lượng, chuyển đổi nhiệt thành điện năng.

V. Nghiên Cứu Suất Nhiệt Điện Phonon Drag Cấu Trúc Lớp Graphene

Luận án này cũng tập trung vào nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng chắn lên hệ số nhiệt điện phonon drag của BLG và các lớp đôi BLG-BLG, BLG-Q2DEG. Kết quả cho thấy hiệu ứng chắn làm giảm đáng kể suất nhiệt điện của BLG và các lớp đôi. Hiệu ứng chắn của lớp thứ hai lên tương tác điện tử-phonon ở lớp còn lại là đáng kể đối với khoảng cách nhỏ giữa hai lớp. Những kết quả này góp phần làm sáng tỏ các tương tác nhiều hạt trong các cấu trúc lớp graphene.

5.1. Hiệu Ứng Chắn Điện Lên Suất Nhiệt Điện trong BLG

Hiệu ứng chắn điện, do sự hiện diện của các điện tích tự do, có thể làm giảm tương tác điện tử-phonon, dẫn đến giảm suất nhiệt điện phonon drag. Nghiên cứu này định lượng ảnh hưởng của hiệu ứng chắn lên các tính chất nhiệt điện của BLG và các cấu trúc liên quan.

5.2. Tương Tác Điện Tử Phonon Trong Cấu Trúc Lớp Đôi Graphene

Trong các cấu trúc lớp đôi, các điện tử trong một lớp có thể tương tác với phonon trong lớp khác, ảnh hưởng đến tính chất vận chuyển nhiệt. Nghiên cứu này khám phá các tương tác này và vai trò của chúng trong việc xác định suất nhiệt điện của các cấu trúc lớp đôi.

VI. Kết Luận và Triển Vọng Nghiên Cứu Vật Liệu Hai Chiều Tương Lai

Nghiên cứu này cung cấp một cái nhìn tổng quan toàn diện về tính chất vận chuyển trong hệ hai chiều và graphene. Các kết quả thu được có thể giúp ích trong việc tìm hiểu sâu hơn về các cơ chế tán xạ và tìm kiếm các linh kiện, vật liệu mới. Các nghiên cứu trong tương lai có thể tập trung vào việc khám phá các hiệu ứng lượng tử tô pô (topological effects) và superconductivity in 2D materials(siêu dẫn trong vật liệu 2D) để phát triển các thiết bị tiên tiến. Việc nghiên cứu các topological insulators(chất cách điện tô pô) cũng rất hứa hẹn.

6.1. Hướng Nghiên Cứu Tương Lai Vật Liệu Tô Pô và Siêu Dẫn

Việc khám phá các hiệu ứng lượng tử tô pô và superconductivity in 2D materials có thể dẫn đến các thiết bị có tính chất độc đáo và chưa từng có. Topological insulators là một loại vật liệu có trạng thái dẫn điện trên bề mặt và trạng thái cách điện ở bên trong, hứa hẹn cho các ứng dụng trong điện tử học spin (spintronics) và điện toán lượng tử.

6.2. Ứng Dụng Spintronics Khám Phá Vật Liệu Hai Chiều

Điện tử học spin (Spintronics) là một lĩnh vực hứa hẹn sử dụng spin của điện tử để lưu trữ và xử lý thông tin. Spintronics 2D materials có tiềm năng cách mạng hóa các thiết bị điện tử bằng cách cung cấp các kích thước nhỏ hơn, tốc độ nhanh hơn và tiêu thụ điện năng thấp hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRƯƠNG VĂN TUẦN TÍNH CHAT VẬN CHUYEN TRONG HỆ HAI CHIEU VÀ GRAPHENE TP. Hồ Chí Minh — Năm 2024 ĐẠI HỌC QUÓC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TRƯƠNG VĂN TUẦN TÍNH CHAT VẬN CHUYEN TRONG HỆ HAI CHIEU VÀ GRAPHENE Ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số ngành: 62440103 Phản biện 1: PGS. Nguyễn Thành Tiên Phản biện 2: PGS. Huỳnh Vĩnh Phúc Phản biện 3: TS.

Cao Huy Thiện Phản biện độc lập 1: PGS. Võ Thành Lâm Phản biện độc lập 2: PGS. Định Thị Hạnh TP. Hồ Chí Minh — Năm 2024 Lời cam đoan Tôi cam đoan luận án tiến sĩ ngành Vật lý lý thuyết và Vật lý toán, với đề tài “Tính chất vận chuyền trong hệ hai chiều và graphene” là công trình khoa học do Tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.

Nguyễn Quốc Khánh. Những kết quả nghiên cứu của luận án hoàn toàn trung thực, chính xác và không trùng lắp với các công trình đã công bô trong và ngoai nước. Nghiên cứu sinh Trương Văn Tuấn Lời cám ơn Luận án được thực hiện với sự giúp đỡ động viên to lớn của gia đình, thầy cô, đồng nghiệp và lãnh đạo các cấp của trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh và trường Đại học Trần Đại Nghĩa, Bộ Quốc phòng. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, các đồng nghiệp, cũng như tất cả các thầy cô đã truyền đạt tri thức và kinh nghiệm cho tôi.

Tôi chân thành cảm ơn đến các thành viên Hội đồng đã bỏ nhiều thời gian quý báu để đọc, nhận xét và tham gia hội đồng cham luận án này. Đặc biệt, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Thay hướng dẫn khoa học: GS. Nguyễn Quốc Khánh — Người đã định hướng, tận tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và thực hiện luận án này. i Mục lục LOT CAM GOAN 0n.

1 Lời CAM ƠTI.- G c1 TH Họ Họ Họ Hà i A OC Ueeee lil TRANG THONG TIN LUAN AN 005. vii THESIS INFORMA TION. - - 1 1n TH TH nh TH HH nh 1X Danh sách hình vẽ.- (c1 TH TH TH HH HH HH xl Danh sách bảng. - 001112211111 11111 111190111 11g kg tk tk kg và XVI Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt.

-- - 2 S22 2212212212121 xe XVil NA. -- - - - c1 HH Họ nh 5 Một số hệ hai chiều và øraphene.1 Giếng lượng tử. - ¿25c Sc22S12EE21212212121212121211212112121121211 212111121 re 5 1.1 Giéng lượng tử vuông .-----¿- + + St EEEE21EE121211212112121121 2111121111211 y0 5 1.2 Thừa số cấu trúc cho giếng lượng tử vuông.2 Tổng quan về graphene.-- 2H n TT vn ve 9 1.-- - - c1 1S TH ng ng kết lãi 1.3 Mat dO trang that 0.4 Cấu trúc lớp AG: .1 Cấu trúc lớp đôi BLG-Q2DEG. 2-2 S2+E9EE2E9EE2EE2121E212122212221 2e, 13 1.2 Cấu trúc lớp đôi BLG-BLG.5 Ham phan CUC 1 .1 Hàm phân cực của Q2DEG.2 Hàm phân cực của BÙÙ,.

- - -- c1 111kg vn vệp 17 1.6 Kết luận chương l. 18 Lý thuyết vận chuyển Boltzmann cho hệ hai Chieu .1 Phương trình vận chuyển Boltzmann.2 Số hạng va chạm và thời gian hồi pỤC.- Q HH HH ng vệ, 20 2.1 Tan xạ thé tĩnh. - is 11313535858 E8EE5EEEEE515151111111E5E111111111EEEEEEExxEE 23 2.2 Tán xạ thế dao [S[0091-ÊEHỖẳỖẦỖ.3 Tan xạ phi đàn hồi. - - ¿56s SE EEEE2EE21211121212111211111 11211121 x0 25 PAbNsiiaoaloioinaogaaaẳaẳẳăäảäaäa.1 Tan xạ tạp chất ion hóa xa (ÑÌ]).--- 2-5: 522SS22ESEE2EEEE2EE212E2221222E xe.2 Tan xạ tạp chất ion hóa nền (BÌI).- 5-2 22s 2E+SE2E£2E2£E£EE2EZEerxerxrrrrei 29 2.3 Tan xạ bề mặt nhám (SR).--- ¿+ + t2 3E SE 1E EEE1215111 111111111111 te 30 2.4 Tan xạ hợp kim (AD).

ác 1112111991111 11119111 9v ng ng ky 31 2.5 Tan xa thế biến dạng (DP).6 Tan xa áp điện nhám ( PE).7 Tán xạ lệch mạng thế Coulomb (DC). 1S S S2 S SH ng ru 34 2.8 Tan xạ lệch mạng thé biến dang (DS).9 Tar xạ phOnOH. 37 a) Tan xạ phonon âm thé biến dạng (aeDP).- ¿©2552 5s+ccc+ecczrerszea 37 b) Tan xa phonon âm thé áp điện (acPE).2 Tan xa phonon quang phân cực dọc (O).5 Hệ điện tử hai chiều trong từ trường.6 Kết luận chương 2. 6 --ddđđaaB Bố.

47 Một số tính chất vận chuyển của hệ hai chiều.1 DO Lith 07 eee .2 Độ linh động Hal .3 Thời gian hồi phục đơn hạtt. --- ¿2 St E2EE#EEE2E£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkrkerrree 50 3.4 Hệ số Seebeck.5 Kết quả và thảo luận.---- ¿2s S SE 3 EEE1111111111111111111111E1111 1111111 te.1 Giếng lượng tử vuông hữu han GaAs/InGaAs/GaAS .2 Giếng lượng tử vuông hữu han Si/Sii.:55- 525225 2ccc+zz+se2 59 3.3 Giéng lượng tử vuông vô hạn AlGaN/GaN/AIGAN .6 Kết luận chương 3. 81 Hệ số Seebeck phonon drag của BLG và cấu trúc lớp đồi.1 Hệ số Seebeck phonon drag của BLG.2 Hệ số Seebeck phonon drag của lớp đôi BLG-BLG.3 Hệ số Seebeck phonon drag của lớp đôi BLG-Q2DEG.4 Kết qua và thao luận.5 Kết luận chương 4.- ¿+ SE SE2E9EEE1212151 11 2121111212121211112121 110101111116 91 Kết luận chung. - - - cee cecscecesescscscsesecscssesscsvsvsecscsvssesscsvseseesssessacsesesseees 94 Các kết quả quan trọng của luận án.- ¿2-22 SE2E*E£EEEEEEEEEEEEEEEEEEEEEkrkerrrrrkes 94 Triển vọng nghiên €ứu.- -- ¿2s SE+S9SE2E£SE2E£EEEEEEE2EE11212112121121211112112121 1121 e6 95 Danh mục các công trình của tác giả.

97 PHU UC Anne.aaiI1 sa ah.1 Công thức thừa số cấu trúc cho giếng lượng tử vuông hữu hạn đối với tán xạ tạp chất ion hóa xa _RÌ.- - - 5c St EESE2E9E5E1212151E1111112111111111111111111111111 2111111 ng 109 A.2 Công thức thừa số cấu trúc cho giếng lượng tử vuông hữu hạn đối với tán xạ tạp chất ion hóa nền BÌ. tre 110 Lý thuyết về suất nhiệt điện.1 Suất nhiệt điện của Q2DEG.2 Suất nhiệt điện phonon drag của BLUC. -d4jliđl1BBB cee 126 Tinh d6 linh 0. 133 Tính hàm phân cực và hóa thế của BL,G.-- - 2 +S2+E+E2E£E£EeErxerrrrrees 133 bd ee -dđaAaAaãầáắá na.

137 Thế tương tác Coulomb nội lớp và xuyên lớp của các lớp đôi.1 Lớp đôi Q2DEG-Q2DEG khác nhau.1 Thế tương tác Coulomb nội lớp:.2 Thế tương tác Coulomb xuyên lớp. Lớp đôi BLG-Q2DEG.- --- (6 119119 11 1v vn nh nh ng như 143 600000088060. 146 Mái TRANG THÔNG TIN LUẬN ÁN Tên đề tài luận án: Tính chất vận chuyền trong hệ hai chiều và graphene Ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số ngành: 62440103 Họ tên nghiên cứu sinh: Trương Văn Tuấn Khóa dao tạo: 2017 Người hướng dẫn khoa học: GS. Nguyễn Quốc Khánh Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM 1.

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN ÁN: Luận án khảo sát tính chất vận chuyên trong hệ 2D và graphene (điện tử hoặc lỗ trống trong giếng lượng tử vuông hữu hạn, vô hạn và điện tử trong graphene lớp kép (BLG), các lớp đôi BLG-BLG, BLG-Q2DEG): - Với hệ khí điện tử chuẩn hai chiều - Q2DEG (trong giếng lượng tử vuông hữu hạn GaAs/InoaGao sAs/GaAs và vô han AlGaN/GaN/AIGaN): chúng tôi khảo sát tất cả các thế tương tác quan trọng từ thế tĩnh khả dĩ như: tán xạ tạp chat ion hóa xa RI, tạp chất ion hóa nền BI, bề mặt nhám SR, thế biến dạng DP, thế áp điện nhám PE, hợp kim AD, đến thé dao động phonon âm va phonon quang phân cực doc LO qua các đại lượng vật lý như thời gian hồi phục, điện trở suất, độ linh động. Từ đó, chúng ta có thể biết cơ chế tán xạ nào chiếm ưu thế trong các hiện tượng vật lý dé làm cơ sở cho các nhà thực nghiệm cải tiến thiết bị. - Với hệ chuân hai chiều là khí lỗ trống - Q2DHG (trong giếng lượng tử vuông hữu hạn S1/S1i.,Ge,/S1): chúng tôi đã xem xét hầu hết các cơ chế tán xạ trong thực tế như tán xạ tạp chất ion hóa xa RI, bề mặt nhám SR, lệch mạng thế Coulomb DC, lệch mạng thế biến dạng DS, hợp kim AD và tán xạ phonon âm qua hai đại lượng vật lý là độ linh động và suất nhiệt điện. Kết quả của chúng tôi có thé được sử dụng dé so sánh với dữ liệu thực nghiệm trong tương lai nhằm chỉ ra sự phụ thuộc của các đặc tính vận chuyền vào hiệu ứng chắn và sự xâm nhập của hàm sóng vào rào thé.

- Với cau trúc lớp dựa trên graphene, chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng chắn lên hệ số nhiệt điện phonon drag của BLG và của các lớp đôi BLG-BLG, BLG- Q2DEG. Kết quả của luận án cho chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc ghép đôi và ảnh hưởng của tương tác nhiều hạt lên các tính chất vận chuyền. NHỮNG KET QUA MỚI CUA LUẬN ÁN: Các kết quả về giếng lượng tử vuông hữu hạn GaAs/InoaGaosAs/GaAs với bốn cơ chế tán xa thé tĩnh RI, BI, SR và PE trong ba mô hình của G(q) ở nhiệt độ bằng không vil và hữu hạn qua tỉ số 7¿(E„)/+;(E„) (được công bồ trong bài báo Science & Technology Development Journal — Natural Sciences (2019), 3(3): 180-187, https://doi.638) va p(B,)/p(B =0) (được công bố trong bài báo Communications in Physics (2020), 30(2):123, https://doi.15625/0868- 3166/30/2/14446) cho thấy hiệu ứng tương quan trao đổi ảnh hưởng đáng kế ở mật độ thấp. Ở mật độ cao, tỉ số r¿(E„)/+;(E„) không phụ thuộc vào LFC va tăng theo sự tăng mật độ.

Sự phụ thuộc của điện trở suất vào từ trường, mật độ Ns, bề rộng giếng L, nhiệt độ 7 và LFC được trình bày trong luận án có thể được sử dụng kết hợp với thực nghiệm dé nhận được những thông tin về các cơ chế tán xạ và hiệu ứng nhiều hạt trong các QW. Các kết quả về giếng lượng tử vuông vô hạn AlGaN/GaN/AIGaN (được công bố trong bài báo Eur.1140/epjb/s10051-021-00111- 0) với các cơ chế tán xa thé tinh RI, BI, IR, DC, DS, tán xạ phonon 4m va tan xa phonon quang phân cực LO cho thấy những đóng góp từ các tán xa DC, IR va RI là quan trọng ở nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ tăng, tán xạ phonon âm bắt đầu chiếm ưu thế, và ở nhiệt độ phòng (7= 300 K), tan xa phonon quang phân cực dọc LO là cơ chế tán xạ chính đối với tất cả các giá trị của bề rộng giếng và nồng độ điện tử được xem xét. Các kết quả về khí lỗ trống - Q2DHG- trong giếng lượng tử vuông Si/Sii¿Ge/Si (được công bồ trong bài báo Indian J.1007/s12648-023- 02662-7) cho thấy hiệu ứng thâm nhập của hàm sóng vào rào thé ảnh hưởng đáng ké lên độ linh động toàn phần và suất nhiệt điện phonon drag S® đối với các QW hẹp, đặc biệt là ở nhiệt độ và mật độ cao.

Trong trường hợp QW hẹp ở nhiệt độ cao, hiệu ứng chắn ảnh hưởng lên cả suất nhiệt điện khuếch tán và phonon drag. Các kết quả về ảnh hưởng của hiệu ứng chắn lên hệ số Seebeck phonon drag của BLG và các cau trúc ghép đôi BLG-BLG (được công bồ trong bài báo Science & Technology Development Journal — Natural Sciences (2023), 7(4), 2763-2769, https://doi.