TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ GIÀU ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU GERMANENE NANORIBBONS DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA THAY THẾ NGUYÊN TỬ BORON Mã số: DT.2-045/HĐ-NCKHPTCN Chủ nhiệm đề tài: TS. Hoàng Văn Ngọc Bình Dương, 2/2023 i TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT VIỆN PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ GIÀU ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU GERMANENE NANORIBBONS DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA THAY THẾ NGUYÊN TỬ BORON Mã số: DT.2-045/HĐ-NCKHPTCN Xác nhận của đơn vị chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài (chữ ký, họ và tên) (chữ ký, họ và tên) TS. Nguyễn Thị Liên Thương Hoàng Văn Ngọc Bình Dương, 2/2023 ii MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ .v DANH MỤC BẢNG BIỂU .vii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .viii LỜI MỞ ĐẦU .10 Chương 1: LÝ THUYẾT PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ (DFT) VÀ PHÂN MỀM VASP. Lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT)………………………………………………………. Lý thuyết phiếm hàm mật độ……………………………………………………………. Mật độ điện tử……………………………………………………………………………… . Gần đúng Thomas – Fermi………………………………………………………………. Định lý Hohenberg – Kohn………………………………………………………………. Phương trình Kohn – Sham………………………………………………………………. Năng lượng tương quan trao đổi………………………………………………………… . Phần mềm VASP[25]………………………………………………………… .Chức năng của các file nhập trong VASP……………………………………………….21 Chương 2: VẬT LIỆU GERMANENE VÀ CÁC BĂNG NANO GERMANENE MỘT CHIỀU . Vật liệu germanene……………………………………………………………………….Các tính toán lý thuyết về vật liệu germanene…………………………………………. Tổng hợp germanene……………………………………………………………………… . Các băng nano germanene một chiều……………………………………………………. 30 Chương 3: GERMANENE NANORIBBONS PHA TẠP BORON . Đặc tính cấu trúc…………………………………………………………………………. Tính chất điện từ…………………………………………………………………………. Cấu trúc vùng năng lượng và các lai hóa……………………………………………… . Sự phân bố điện tích và sự chênh lệch mật độ điện tích……………………………… .41 Chương 4: GERMANENE NANORIBBONS PHA TẠP BORON TRONG ĐIỆN TRƯỜNG . Cấu trúc hình học của các cấu hình………………………………………………………. Cấu trúc vùng năng lượng và mật độ trạng thái…………………………………………. Mật độ điện tích không gian……………………………………………………………….56 TÀI LIỆU THAM KHẢO .57 iv DANH MỤC HÌNH VẼ Hình vẽ Trang Hình 2. Cấu hình của germanene đơn lớp 24 Hình 2. (a): Cấu trúc xếp chồng AA của germanene; (b): Cấu trúc xếp 27 chồng AB của germanene. Cấu trúc aGeNRs (a) và zGeNRs (b) 31 Hình 2. Phần ảo của hàm điện môi với loại 3P 31 Hình 2. Phần ảo của hàm điện môi với loại 3P+1 32 Hình 2. Phần ảo của hàm điện môi với loại 3P+2 33 Hình 2.7 Kích thước vùng cấm của aGeNRs cho các chiều rộng khác nhau 33 của băng n = 9, 10 và 11, thuộc về các loại 3P, 3P+1 và 3P+2 như là một hàm của biến dạng nén và kéo đơn trục Hình 2. Phần ảo của hàm điện môi cho loại aGeNR 3P+2 với chiều rộng 34 n=11. Ô đơn vị của các cấu hình: (a) Nguyên sơ; (b) 1-2(1); (c) 1-2(2); 36 (d) 1-3(1); (e) 1-3(2) Hình 3. Cấu trúc dải và mật độ trạng thái của các cấu hình: (a) nguyên 38 sơ; (c) 1-2(1); (d) 1-2(2); (e) 1-3(1); (f) 1-3(2). ( b ) Đóng góp của một phần trạng thái của cấu hình nguyên sơ Hình 3. Các trạng thái riêng phần Ge(s) (vạch đỏ), Ge(p) (vạch xanh 39 lam), B(s) (vạch vàng đậm), B(p) (vạch rượu vang) trong các cấu hình: (a) 1- 2(1); (b) 1-2(2); (c) 1-3(1); (d) 1-3(2) Hình 3. Sự phân bố điện tích trong các cấu hình: (a) 1-2(1); (b) 1-2(2); 41 v (c) 1-(1); (d) 1-3(2). Sự khác biệt về mật độ điện tích trong các cấu hình: (a) 1-2(1); 42 (b) 1-2(2); (c) 1-3(1); (d) 1-3(2). (a) Cấu trúc vùng năng lượng và mật độ trạng thái của cấu trúc 46 nguyên sơ không có điện trường và (b) cấu trúc đỉnh, (c) cấu trúc thung lũng, (d) cấu trúc ortho, (e) cấu trúc meta, (f) cấu trúc para trong điện trường dọc có độ lớn 0,5 V/m. (a) Cấu trúc 1-1 với Ez=0,5 V/m; (b) Cấu trúc 1-1 với E=0; (c) 48 Cấu trúc 1-1 với Ex=0,5 V/m; (d) Cấu trúc 1-1 với Ey=0,5 V/ Hình 4. (a) Cấu trúc nguyên sơ với: Ex=0,4 V/m; (b) Ey=0,4 V/m; (c) 49 Ez=0,4 V/m và (d) sự phụ thuộc của tổng năng lượng của cấu trúc 1-1 vào điện trường ngoài. Các trạng thái riêng phần của cấu trúc 1-1 với: (a) E=0; (b) Ví dụ 50 = 0,4 V/m; (c) Ey=0,4 V/m; (d) Ez=0,4 V/m. Lai hóa sp trong cấu hình 1-1 với các hướng khác nhau của điện 50 trường ngoài: (a) E=0; (b) E=Ex=0,4 V/m; (c) E=Ey=0,4 V/m; (d) E=Ez=0,4 V/m. Mật độ điện tích của liên kết trong: Cấu trúc nguyên sơ (a), cấu 52 trúc đỉnh (b), cấu trúc thung lũng (c), cấu trúc ortho (d), cấu trúc meta (e), cấu trúc para (f). Mật độ điện tích của một liên kết trong cấu trúc 1-1 với: (g) E=Ex=0,4V/m, (h) E=Ey=0,4 V/m, (i) E=Ez=0,4 V/m. Chênh lệch mật độ điện tích của cấu trúc 1-1 với: (a) E=0; (b) 53 E=Ex=0,4 V/m; (c) E=Ey=0,4 V/m; (d) E=Ez=0,4 V/m. Điện tích của các ion trong cấu hình 1-1 với: (a) E=0; (b) 54 E=Ex=0,4V/Å; (c) E=Ey=0,4V/Å; (d) E=Ez=0,4V/Å. vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Trang Bảng 3.Cấu trúc hình học và năng lượng hình thành 37 Bảng 4. Cấu trúc hình học của các cấu hình 45 Bảng 4. Cấu trúc hình học của cấu hình 1-1 trong điện trường với các 45 hướng khác nhau vii TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦ DẦU MỘT Đơn vị: Viện Phát triển Ứng dụng THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Các tính chất vật lý giàu đặc tính của vật liệu germanene nanoribbons dưới ảnh hưởng của thay thế nguyên tử boron - Mã số: DT.2-045/HĐ-NCKHPTCN - Chủ nhiệm: TS. Hoàng Văn Ngọc - Đơn vị chủ trì: Viện Phát triển Ứng dụng - Thời gian thực hiện: 18 tháng 2. Mục tiêu: - Sử dụng các tính toán lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) để phân tích đặc tính cấu trúc và tính chất điện của vật liệu GNRs khi được pha tạp Boron trong một điện trường ngoài. - Trong tương lai có thể ứng dụng tạo ra các vật liệu mới, điều khiển tính điện vật liệu nhờ trường ngoài, áp dụng phù hợp trong các ứng dụng khác nhau. - Viết bài báo khoa học đăng ở Tạp chí Quốc tế và tạp chí trong nước. Tính mới và sáng tạo: Công trình nghiên cứu về vật liệu một chiều GeNRs, đây là môt dạng vật liệu mới chỉ được nghiên cứu lý thuyết, việc pha tạp nguyên tử boron trong GeNRs hứa hẹn sẽ tạo ra một dạng vật liệu với nhiều tính chất khác biệt. Hơn nữa có thể áp một điện trường ngoài vào hệ giúp tạo ra các ứng dụng đa dạng hơn. Kết quả nghiên cứu:Sau thời gian thực hiền đề tài, các kết quả chính đạt được bao gồm: 1) Thiết lập được các mô hình tính toán mô phỏng cấu trúc của vật liệu GeNRs khi được pha tạp B với các cấu hình khác nhau. 2) Tìm hiểu được các tính chất điện từ đặc trưng của hệ GeNRs khi được pha tạp B với các cấu hình khác nhau. Sản phẩm: viii - Thuyết minh đề cương chi tiết được duyệt - Báo cáo tổng kết và báo cáo tóm tắt đề tài KHCN - Hai bài báo khoa học:01 bài báo trong nước (thang điểm 0.75) và 01 bài báo ISI (Q3 theo Scimago). - Hướng dẫn thành công một học viên Air Xayyadeth bảo vệ thành công luận văn thạc sĩ. Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng: Các kết quả nghiên cứu là bước khởi đầu cho việc nghiên cứu về vật liệu GeNRs cho những ứng dụng trong tương lai. Các kết quả nghiên cứu góp một phần nhỏ bé vào sự phát triển của khoa học nghiên cứu về hệ thấp chiều và công nghệ nano. Năm 2023 Đơn vị chủ trì Chủ nhiệm đề tài (chữ ký, họ và tên) (chữ ký, họ và tên) TS. Nguyễn Thị Liên Thương Hoàng Văn Ngọc XÁC NHẬN CỦA CƠ QUAN ix LỜI MỞ ĐẦU Khoa học - công nghệ hiện nay đang phát triển mạnh mẽ, mà ưu tiên phát triển trong 03 lĩnh vực then chốt như: Kĩ thuật số, Công nghệ sinh học và Vật lí học. Vật lý tính toán đóng vai trò quan trọng trong phát triển khoa học vật liệu hiện đại. Thứ nhất là tính tiên phong trong việc tìm ra các tính chất cơ bản của vật liệu, là cơ sở giải thích các hiện tượng một cách hệ thống và dự đoán các tính chất mới của vật liệu; thứ hai là việc tiết kiệm nguồn tài chính có hạn do các thiết bị thực nghiệm đắt đỏ, đặc biệt là đối với những nơi có nền kinh tế chưa phát triển. Do vậy nhu cầu của vật lí điện tử mong muốn là tăng tốc độ xử lí của các linh kiện nhưng đồng thời là phải giảm được kích thước của các linh kiện. Ngoài việc cải thiện tính chất của các linh kiện điện tử, thì công cuộc tìm kiếm các vật liệu mới thay thế cho các vật liệu điện tử truyền thống luôn là đòi hỏi cần thiết và cấp bách của mọi thời đại. Germanene là một vật liệu hai chiều ra đời sau graphene [1], và các nghiên cứu về graphene đã tạo tiền đề cho các nhà khoa học tạo ra germanene. Germanene là vật liệu được tạo thành từ một lớp nguyên tử germanium. Vật liệu được tạo ra trong một quá trình tương tự như silicene và graphene, trong đó chân không cao và nhiệt độ cao được sử dụng để lắng đọng một lớp nguyên tử germani trên chất nền [2]. Màng mỏng chất lượng cao của germanene đã tiết lộ cấu trúc hai chiều bất thường với các đặc tính điện tử mới phù hợp cho các ứng dụng thiết bị bán dẫn và nghiên cứu khoa học vật liệu [3,4]. Germanene khác với graphene vì nó có độ vênh, nhưng nó cũng có hình lục giác tổ ong giống như graphene, nơi các nguyên tử germanium nằm ở sáu đỉnh của một hình lục giác [5-12]. Nhiều nghiên cứu chỉ ra rằng việc pha tạp nguyên tử ngoài và sự xuất hiện của trường ngoài làm thay đổi độ rộng vùng cấm và cấu trúc vùng năng lượng của hệ [13-16]. Trong công trình này, chúng tôi quan tâm đến cấu trúc một chiều của germanene, cụ thể là các băng nano germanene (GNRs) [17, 18]. Lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) là một phương pháp đắc lực và hiệu quả để nghiên cứu những đặc tính cấu trúc của vật liệu. Ngày nay, nó đã và đang được áp dụng rộng rãi trong các nghiên cứu khoa học và công nghệ thuộc nhiều lĩnh vực như: Vật lý các chất cô đọng, hóa lý, lý sinh, vật lý nano. Nghiên cứu pha tạp 10 boron trong GeNRs hứa hẹn sẽ tạo ra những vật liệu mới có những ứng dụng phù hợp hơn trong các linh kiện điện tử. Đặc biệt việc áp một điện trường không đổi vào hệ sẽ làm thay đổi các đặc tính điện của hệ., việc kết hợp cả pha tạp và điện trường ngoài là một hướng đi mới, tạo ra nhiều ứng dụng phong phú.
CÁC TÍNH CHẤT VẬT LÝ GIÀU ĐẶC TÍNH CỦA VẬT LIỆU GERMANENE NANORIBBONS DƯỚI ẢNH HƯỞNG CỦA THAY ...
Nghiên cứu tính chất vật lý của germanene nanoribbons khi thay thế nguyên tử boron. Khám phá đặc tính vật liệu, ứng dụng tiềm năng trong công nghệ nano.
Phí lưu trữ
30 PointMục lục chi tiết
THÔNG TIN CHI TIẾT
Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Thị Liên Thương
Trường học: Trường Đại học Thủ Dầu Một
Chuyên ngành: Khoa học và Công nghệ
Đề tài: Các Tính Chất Vật Lý Giàu Đặc Tính Của Vật Liệu Germanene Nanoribbons Dưới Ảnh Hưởng Của Thay Thế Nguyên Tử Boron
Loại tài liệu: Báo cáo tổng kết đề tài khoa học và công nghệ cấp trường
Năm xuất bản: 2023
Địa điểm: Bình Dương
Tài liệu "Nghiên cứu Tính chất Vật lý Germanene Nanoribbons Pha Boron: Ứng dụng và Triển vọng" cung cấp cái nhìn sâu sắc về các đặc tính vật lý của germanene nanoribbons khi pha trộn với boron, cùng với những ứng dụng tiềm năng trong công nghệ nano và vật liệu mới. Nghiên cứu này không chỉ làm rõ các tính chất điện, quang và cơ học của germanene mà còn mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các thiết bị điện tử tiên tiến. Độc giả sẽ tìm thấy những thông tin quý giá về cách mà germanene có thể được ứng dụng trong các lĩnh vực như điện tử, quang học và năng lượng.
Để mở rộng kiến thức của bạn về các chủ đề liên quan, bạn có thể tham khảo tài liệu Luận văn tốt nghiệp trạng thái giả liên kết trong graphene, nơi cung cấp cái nhìn sâu sắc về trạng thái vật lý trong graphene, một vật liệu có nhiều điểm tương đồng với germanene. Những tài liệu này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về các khía cạnh khác nhau của vật liệu 2D và ứng dụng của chúng trong công nghệ hiện đại.
Trích đoạn nội dung tài liệu
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ