THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
– Tên luận án: Khảo sát tính chất nhiệt điện của một số vật liệu cấu trúc hai chiều, graphene và tựa graphene.
– Ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán
– Mã số: 9440103
– Họ tên nghiên cứu sinh: Nguyễn Thị Kim Quyên
– Khóa: 2019
– Người hướng dẫn khoa học: PGS. TS. Vũ Thanh Trà
– Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Cần Thơ
1. Tóm tắt nội dung luận án
– Bằng việc sử dụng phương pháp gần đúng liên kết mạnh (TB) và phương pháp luận hàm Green, đề tài thực hiện khảo sát cấu trúc vùng năng lượng, tính chất điện tửvà tính chất nhiệt điện của một số vật liệu cấu trúc hai chiều. Trong đó, tập trung khảo sát hai vật liệu cụ thể là penta graphene và dài nano silicene ở trạng thái nhấp nhô (BSiNRs) – đây là hai vật liệu đại diện cho hai cấu trúc vòng năm và vòng sáu tương ứng tựa graphene. Đặc biệt, đề tài đã tiến hành khảo sát và so sánh hệ số Seebeck S của chúng với graphene khi có tác dụng của kích thích bên ngoài, từ đó đưa ra những dự đoán trong việc ứng dụng vào công nghiệp nhiệt điện, hướng đến giải quyết vấn đề cấp thiết về nguồn năng lượng xanh hiện nay. Bên cạnh đó, việc xây dựng mô hình tính toán và khảo sát bài toán cấu trúc vùng năng lượng của cấu trúc vòng sáu chromium nitride (h-CrN) và dài nano hai lớp armchair graphene (BL-AGNRs) khi có kích thích bên ngoài cũng được thực hiện, làm tiền đề cho những nghiên cứu tiếp theo về tính chất nhiệt điện của vật liệu này.
2. Những kết quả mới của luận án
Luận án đã đạt được các kết quả như sau:
– Xây dựng mô hình tính toán tính chất điện tử và tính chất nhiệt điện của các vật liệu bằng phương pháp TB, cụ thể như sau: (i) mô hình tính toán cấu trúc vùng năng lượng của BL-AGNRs dưới tác động đồng thời của khuyết một nguyên tử và điện trường ngoài; (ii) mô hình tính toán cấu trúc vùng năng lượng và hệ số S của penta graphene và BSiNRs khi chưa có và có tác động của điện trường ngoài; (iii) mô hình tính toán cấu trúc vùng của h-CrN theo các quỹ đạo nguyên tử.
– Đánh giá được ảnh hưởng của từng loại điện trường (điện trường vuông góc và điện trường song song) lên việc điều khiển độ rộng vùng cấm cũng như trạng thái dẫn của vật liệu.
– Sử dụng điện trường ngoài để điều khiển hệ số S của vật liệu, cụ thể: (i) đối với vật liệu penta graphene: hệ số S của penta graphene khi chưa chịu tác động của điện trường vuông góc là 5361 µV / K và lớn gấp 67 lần so với graphene; dưới tác động của điện trường vuông góc, hệ số S của vật liệu giảm dần lần lượt là 4883 µV / K và 3760 µV / K tương ứng với các giá trị V₁ = 0.5 V và V₁ = 1.5 V ; (ii) đối với BSiNRs: khi chưa có tác động của điện trường ngoài, hệ số S của vật liệu vào khoảng 0.06 mV/K, với các giá trị điện thế áp vào lần lượt là V₁ = 0.5 V và V₁ = 0.5 V, hệ số này sẽ tăng lần lượt là 0.37 mV / K và 0.7 mV/K, đặc biệt, với sự kết hợp của cả hai điện trường thì hệ số S của vật liệu được tăng lên một cách mạnh mẽ và đạt giá trị vào khoảng 1.05 mV/K
3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
– Về mặt thực tiễn, các kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần đưa ra một bức tranh đầy đủ hơn về cấu trúc vùng năng lượng cũng như trạng thái dẫn của vật liệu khi không có và khi có tác động của điện trường ngoài. Đồng thời, dựa trên đánh giá về tác động của điện trường, bài toán về hệ số nhiệt điện của vật liệu cũng được thể hiện rõ ràng hơn. Từ đó góp phần cung cấp các thông tin hữu ích cho việc lựa chọn tác nhân kích thích ứng với từng loại vật liệu trong nhóm khảo sát để nâng cao hệ số chuyển đổi nhiệt của vật liệu, hướng đến ứng dụng trong công nghiệp nhiệt điện cũng như công nghiệp bán dẫn – bóng bán dẫn trong tương lai.
– Định hướng nghiên cứu: Để hoàn thiện và phát triển đề tài, đề tài tiếp tục tính toán tính chất nhiệt điện cho BL-AGNRs dưới tác dụng đồng thời của khuyết một nguyên tửvà điện trường; đồng thời mở rộng tính toán cho nhóm các vật liệu tựa graphene khác. Từ đó tìm ra tác nhân kích thích thuận lợi nhất để có thể đưa vào ứng dụng thực tế, tận dụng được các đặc tính nổi trội vốn có của nhóm vật liệu này.
