THÔNG TIN VỀ LUẬN ÁN
– Tên luận án: Khảo sát tính chất quang của các vật liệu graphene hai lớp và tựa graphene
– Ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán
– Mã số: 9440103
– Họ tên nghiên cứu sinh: Nguyễn Lâm Thùy Dương
– 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
Luận án đã khảo sát về những đặc trưng quang học trong mối tương quan với tính chất điện tử của các vật liệu bao gồm hai lớp graphene xếp chồng và các vật liệu tựa graphene ở dạng dải nano – bao gồm các dải nano đơn lớp graphene (SL-GNRs), dài nano hai lớp graphene (BL-GNRs) và các dải nano silicene cấu trúc nhấp nhô (BSiNRs). Trong đó, ảnh hưởng của các yếu tố kích thích ngoài như cổng điện thế, sai hỏng cấu trúc được sử dụng để điều khiển các tính chất vật lý của hệ vật liệu. Qua đó, luận án đã đưa ra những so sánh về tác động của hai loại điện thế (vuông góc hoặc song song), và chỉ ra những khoảng điện thế phù hợp trong việc điều khiển vị trí, số lượng và cường độ đỉnh phổ, cùng với gây ra những biến đổi trong cấu trúc vùng năng lượng và phổ mật độ trạng thái. Thêm vào đó, sai hỏng cấu trúc kết hợp với ảnh hưởng của các giá trị điện thế ngoài được sử dụng với mục đích điều chỉnh cấu trúc phổ ở vùng tần số thấp. Thông qua những kết quả này, luận án hướng tới việc nâng cao hiệu năng ứng dụng của các thiết bị quang điện dựa trên hai lớp graphene xếp chồng và silicene.
2. Những kết quả mới của luận án
Thông qua việc sử dụng phương pháp gần đúng liên kết mạnh kết hợp với phương pháp luận hàm Green, luận án đã khảo sát về cấu trúc vùng năng lượng và phổ mật độ trạng thái của SL-GNRs và BL-GNRs, dưới tác động lần lượt của hai loại điện thế ngoài. Kết quả cho thấy rằng điện thế vuông góc có tác động mạnh hơn điện thế song song trong việc điều khiển độ rộng vùng cấm, biến đổi cấu trúc vùng con và phân bố lại mật độ điện tử của vật liệu, đặc biệt là trên AB-stacking thì vai trò của điện thế này trên cả ba nhóm bán dẫn-điện môi và kim loại càng thể hiện rõ rệt hơn. Thú vị hơn, việc sử dụng các giá trị điện thế ngưỡng và trên ngưỡng gây ra những sự biến dạng đáng kể trong cấu trúc vùng con, chẳng hạn như hình thành trạng thái suy biến và tách đình tại các vùng con lân cận mức Fermi.
Thông qua việc sử dụng quy tắc vàng Fermi và phương pháp gần đúng gradient, luận án đã phân tích một cách chi tiết sự biến đổi của các đại lượng đặc trưng quang học như số lượng, vị trí và độ cao đình phổ của SL-GNRs và BL-GNRs (biên armchair) khi có sự hiện diện của điện thế vuông góc và song song. Kết quả cho thấy sự phong phú của cấu trúc đình phổ dưới tác động của điện thế ngoài, đồng thời, những biến đổi này là khác biệt khi so sánh các nhóm bán dẫn-điện môi với nhóm kim loại. Cụ thể, nếu như các đỉnh đầu tiên của hai nhóm 3p, 3p+1 có xu hướng dịch chuyển về điểm tần số không đồng thời cường độ đình giảm theo sự tăng độ lớn điện thế được áp thì điều này lại hoàn toàn trái ngược đối với nhóm 3p+2. Hơn nữa, vai trò của điện thế vuông góc là rõ rệt hơn điện thế song song trong việc điều khiển các đặc trưng quang học, cũng như gây ra những thay đổi đáng kể trong cấu trúc vùng năng lượng và sự phân bố mật độ điện tử.
Thông qua việc sử dụng quy tắc vàng Fermi và phương pháp gần đúng gradient, luận án cũng đã nghiên cứu về phổ hấp thụ quang của BSĩNRs khi chịu tác động đồng thời của điện thế ngoài và sai hỏng cấu trúc. Trong đó, tác động của điện thế vuông góc đối với BSINRs (biên zigzag) có những điểm tương đồng như đối với nhóm kim loại ở SL-GNRs và BL-GNRs (như đã phân tích ở trên), chẳng hạn như đều gây ra sự mở vùng cấm và sự dịch chuyển đỏ trong cấu trúc đình ở vùng tần số thấp. Tuy nhiên, tác động của điện thế song song đối với BSINRs là đáng kể hơn khi khảo sát trên BL-GNRs trong việc gây ra những biến đổi về độ cao và hình dạng đình hấp thụ ngưỡng, xuất phát từ sự biến dạng các vùng con tại trạng thái biên. Đặc biệt hơn, ảnh hưởng của sai hỏng hai nguyên tử liền kề kết hợp với điện thế ngoài dẫn đến việc xuất hiện thêm nhiều cấu trúc đình phổ mới cũng như tăng cường hiệu suất hấp thụ do việc chuyển dời điện tửgiữa các vùng con xung quanh E, =0.
3. Các ứng dụng/khả năng ứng dụng trong thực tiễn, các vấn đề cần tiếp tục nghiên cứu
Các kết quả thu được trong luận án đóng góp vào việc làm sáng tỏ mối tương quan giữa các tính chất quang học và điện tử của hai lớp graphene xếp chồng và các vật liệu tựa graphene, khi không có và khi có các kích thích ngoài. Các kết quả phân tích về tác động của điện thế và sai hỏng cấu trúc mở ra tiềm năng ứng dụng của hệ vật liệu này trong các thiết bị điều khiển quang học và các ứng dụng
