Bài viết Kỹ thuật điều chỉnh các đặc tính điện tử của đơn lớp ZnGeN2 hai chiều bằng điện trường và biến dạng nghiên cứu các đặc tính cấu trúc và điện tử của vật liệu hai chiều đơn lớp ZnGeN2 và ảnh hưởng của biến dạng và điện trường đến các tính chất đó. Đơn lớp ZnGeN2 là một cấu trúc ổn định về mặt động lực học ở nhiệt độ phòng. Mời các bạn cùng tham khảo!
Kỹ thuật điều chỉnh đặc tính điện tử đơn lớp ZnGeN2 hai chiều điện trường biến dạng Pham Dinh Khang1, Hoang Van Ngoc1 Viện Phát triển Ứng dụng, Đại học Thủ Dầu Một, Binh Duong Province, Vietnam E-mail: ngochv@tdmu.edu.vn TÓM TẮT: Trong nghiên cứu này, phép tính ngun tắc đầu tiên, chúng tơi nghiên cứu đặc tính cấu trúc điện tử vật liệu hai chiều đơn lớp ZnGeN2 ảnh hưởng biến dạng điện trường đến tính chất Đơn lớp ZnGeN2 cấu trúc ổn định mặt động lực học nhiệt độ phòng Ở trạng thái bản, đơn lớp ZnGeN2 sở hữu tính chất bán dẫn với độ rộng vùng cấm xiên tính tốn 1,73/2,96 eV sử dụng phương pháp PBE/HSE06 Thêm vào đó, đặc tính điện tử đơn lớp ZnGeN2 điều khiển kỹ thuật biến dạng điện trường Cả biến dạng hai trục biến dạng trục gây thay đổi độ rộng vùng cấm dẫn đến chuyển đổi từ chất bán dẫn sang kim loại từ vùng cấm xiên sang thẳng Trong đó, điện trường làm giảm độ rộng vùng cấm gây trình chuyển đổi kim loại - bán dẫn Phát cho thấy đơn lớp ZnGeN2 ứng cử viên hứa hẹn cho thiết bị nano đa chức hiệu suất cao TỪ KHĨA: tính tốn DFT, đơn lớp ZnGeN2, tính chất điện tử, điện trường, biến dạng ABSTRACT: In this work, by first-principles calculations, we investigate the structural and electronic properties of a two-dimensional ZnGeN2 layer as well as the effects of strains and electric fields The ZnGeN2 monolayer is known to be a dynamically stable structure at room temperature In the ground state, the ZnGeN2 monolayer possesses semiconductor characters with an indirect band gap of 1.73/2.96 eV obtained by PBE/HSE06 calculations Furthermore, the electronic properties of the ZnGeN2 monolayer can be controlled by strain and electric field engineering Both biaxial and uniaxial strain give rise to a band gap change and lead to the transition from semiconductor to metal and from indirect to direct band gap While the electric field leads to a decrease in the band gap and gives rise to the metal-semiconductor transition Our findings suggest that the ZnGeN2 monolayer is a promising candidate for high-performance multifunctional nanodevices KΕWORDS: DFT calculation, gas adsorption, ZnGeN2 monolayer, electronic properties, gas sensor 28 GIỚI THIỆU Các vật liệu hai chiều (2D) tựa graphene [1] graphene [2, 3] nhận quan tâm nghiên cứu rộng rãi nhờ vào tính chất hấp dẫn chúng ứng dụng tiềm nhiều lĩnh vực Graphene vật liệu 2D hấp dẫn đặc tính tuyệt vời nó, bao gồm phổ điện tử đặc biệt [4] hiệu ứng Hall lượng tử [5] Tuy nhiên, graphene [6] khơng có vùng cấm cấu trúc điện tử, khiến khơng phù hợp để chế tạo thiết bị mạch tích hợp Để khắc phục nhược điểm graphene, vùng cấm graphene mở cách kỹ thuật khác khác sử dụng chất pha tạp, sử dụng điện trường biến dạng Một phương hướng khác tìm kiếm vật liệu 2D Hiện tại, nhiều vật liệu 2D phát thực nghiệm dự đoán phương pháp lý thuyết, chẳng hạn họ dichalcogenides kim loại chuyển tiếp 2D (TMDCs) [7–12], chất tựa phosphorene [13–15], nitrua cacbon graphit (g-CN) [16, 17] nhiều loại vật liệu 2D khác [18 –24] Kế tiếp cho việc khám phá vật liệu 2D mới, nhà khoa học nỗ lực xác định đặc tính vật lý hóa học đặc biệt chúng Chẳng hạn, Wang cộng [25] nghiên cứu đặc tính vật lý hóa học TMDC 2D đặc tính điều chỉnh chúng theo phương pháp khác nhau, bao gồm biến dạng, xen phủ điện trường Bằng phép tính nguyên tắc đầu tiên, Gomes cộng [26] nghiên cứu đặc điểm cấu trúc, điện tử quang học monochalcogenide nhóm IV giống phosphoren Họ chứng minh vật liệu 2D ứng cử viên đầy hứa hẹn cho quang điện tử spintronics Do sở hữu đặc tính đặc biệt mơ tả trên, vật liệu 2D sử dụng cho nhiều ứng dụng tương lai, chẳng hạn quang điện tử, điện tử nano quang xúc tác Gần đây, nhiều vật liệu nitrit nhóm bậc ba II-IV khác bao gồm nguyên tố có nhiều đất nhận quan tâm đáng kể đặc tính điện tử thuận lợi chúng chúng thân thiện với môi trường [27, 28] Kẽm-gecmaninitride (ZnGeN2) thành viên họ nhóm II-IV-N2 thu hút nhiều ý Tinh thể nguyên tử ZnGeN2 có nguồn gốc từ nhóm III-nitride, ion Zn Ge sử dụng để thay ion nhóm III Vật liệu ZnGeN2 giống với GaN [29], đó, coi ứng cử viên đầy hứa hẹn cho ứng dụng quang điện tử Cho đến nay, đặc tính cấu trúc điện tử đơn lớp ZnGeN2 chưa khám phá nhiều Do đó, cơng trình này, chúng tơi sử dụng tính tốn từ ngun lý dựa lý thuyết hàm mật độ để khảo sát đặc tính cấu trúc điện tử đơn lớp ZnGeN2, ảnh hưởng kỹ thuật biến dạng điện trường đến tính chất PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN Các tính tốn đặc tính cấu trúc điện tử thực phép tính nguyên tắc dựa lý thuyết hàm mật độ (DFT) gói mơ Quantum Espresso [30, 31] Hàm Perdew-Burke-Ernzerhof (PBE) sử dụng để mô tả lượng tương quan-trao đổi phép xấp xỉ gradient tổng quát (GGA [32]) Năng lượng ion-điện tử mơ tả giả sóng tăng cường PAW [33] Năng lượng cắt cho hàm sóng đặt 510 eV Ngưỡng hội 29 tụ tổng lực lượng siêu tế bào đặt 10-3 eV/Å 10-6 eV Lưới điểm k 12x12x1 vùng không gian mạng đảo (BZ) sử dụng cho tính tốn tối ưu hóa hình học tính tốn điện tử Để tránh tương tác khơng mong muốn đơn lớp tuần hồn, sử dụng độ dày chân không 25 Å Chức kết hợp HεdScuseria-Ernzerhof (HSE06) sử dụng để thu giá trị độ rộng vùng cấm xác Hiệu chỉnh lưỡng cực áp dụng tất tính tốn Các đường cong phân tán phonon đơn lớp ZnGeN2 xác định cách sử dụng gói phần mềm PHONONY [34] Để tính tốn phonon, supercell có kích thước 4x4x1 sử dụng, ngưỡng hội tụ tổng lượng hội tụ 10-6 eV Mô động lực học phân tử (AIMD) [35, 36] thực để đánh giá độ ổn định nhiệt động lực học vật liệu Cụm nhiệt độ-thể tíchmol (NVT) khơng đổi với điều nhiệt Nose-Hoover sử dụng với siêu tế bào 12x12x1 Bước thời gian tổng thời gian đặt fs ps Hình (a) Cấu trúc nguyên tử đơn lớp ZnGeN2 Các hình trịn màu tím, xanh lam xanh lục đại diện cho nguyên tử Zn, Ge N (b) Đường cong phân tán photon, (c) biến đổi tổng lượng hệ theo mô AIMD (d) Thế tĩnh điện đơn lớp ZnGeN2 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Trước tiên xác định cấu trúc nguyên tử đơn lớp ZnGeN2 minh họa Hình (a) Đơn lớp ZnGeN2 có cấu trúc phẳng với nguyên tử ô đơn vị Các thơng số mạng đơn lớp ZnGeN2 tính a = 6,49 Å b = 5,53 Å Tính ổn định động học đơn lớp ZnGeN2 xác nhận cách biểu diễn đường cong phân tán phonon, thể Hình (b) Chúng tơi nhận thấy phân tán phonon đơn lớp ZnGeN2 bao gồm hồn tồn 24 nhánh, có ba nhánh âm 21 nhánh quang học Tất nhánh có giá trị dương, đó, đơn lớp ZnGeN2 ổn định động học trạng thái Hơn nữa, mô AIMD Hình (c) chứng minh có thay đổi nhỏ tổng lượng đơn lớp ZnGeN2 trước sau nung nhiệt độ phòng khoảng thời gian ps, xác nhận độ bền nhiệt đơn lớp ZnGeN2 Thế tĩnh điện đơn lớp ZnGeN2 minh họa Hình (d) Tiếp theo, chúng tơi nghiên cứu đặc tính điện tử đơn lớp ZnGeN2, thể Hình Các cấu trúc vùng tính tốn đơn lớp ZnGeN2 thực 30 cách sử dụng phép tính PBE HSE06 tương ứng mơ tả Hình (a) Hình (b) Cả hai phương pháp PBE HSE06 cho thấy tính chất bán dẫn đơn lớp ZnGeN2 với vùng cấm xiên Độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 tính 1,73 eV phương pháp PBE, tính 2,98 eV phương pháp HSE06 Sự khác biệt giá trị độ rộng vùng cấm PBE HSE06 thay đổi đỉnh vùng hóa trị (VBM) đáy vùng dẫn (CBM) Đối với hai phương pháp PBE HSE06, đỉnh vùng hóa trị đơn lớp ZnGeN2 nằm điểm X, đáy vùng dẫn nằm điểm G Phát cho thấy phương pháp PBE HSE06 dự đốn xác tính chất điện tử đơn lớp ZnGeN2 Do đó, phương pháp PBE sử dụng cho tất phép tính Cấu trúc vùng dự phóng đơn lớp ZnGeN2 mơ tả Hình (c) Sự đóng góp tất nguyên tử đơn lớp ZnGeN2 vào cấu trúc vùng lượng đơn lớp ZnGeN2 (Hình (d)) cho thấy đỉnh vùng hóa trị tạo nguyên tử N, đáy vùng dẫn tạo lai hóa nguyên tử N Ge Hình Cấu trúc vùng lượng đơn lớp ZnGeN2 thu từ (a) PBE (b) HSE (c) Cấu trúc vùng lượng đơn lớp ZnGeN2 theo đóng góp orbital nguyên tử Các vịng trịn màu đỏ, xanh lục tím đại diện cho nguyên tử Zn, Ge N Với độ rộng vùng cấm thích hợp, đơn lớp ZnGeN2 phù hợp cho ứng dụng điện tử quang điện tử Hơn nữa, đặc tính điện tử vật liệu điều chỉnh điều kiện bên ngoài, bao gồm kỹ thuật biến dạng điện trường Do đó, chúng tơi nghiên cứu khả sử dụng biến dạng điện trường để kiểm sốt đặc tính điện tử đơn lớp ZnGeN2 Sự biến đổi độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 kỹ thuật biến dạng, bao gồm biến dạng hai trục trục mơ tả Hình Biến dạng hai trục áp dụng dọc theo hướng x y mặt phẳng, biến dạng đơn trục áp dụng hướng x y Biến dạng xác định ε = (l - l0)/l0, l l0 thông số mạng đơn lớp ZnGeN2 có khơng có biến dạng Hơn nữa, để đánh giá độ ổn định vật liệu chịu biến dạng, chúng tơi tính lượng biến dạng là: ES = (ESM EUSM)/n [37–40], ESM EUSM tổng lượng đơn lớp ZnGeN2 chịu biến dạng nguyên bản, n số nguyên tử ô đơn vị đơn lớp ZnGeN2 Năng lượng biến dạng đơn lớp ZnGeN2 hàm biến dạng hai trục, biến dạng đơn trục dọc theo hướng x hướng y minh họa Hình (a-c) Có thể quan sát thấy 31 lượng biến dạng mô tả hàm bậc hai tất biến dạng hai trục trục xem xét Phát tất biến dạng đảo ngược nằm giới hạn đàn hồi Do đó, cấu trúc mạng tinh thể trì ổn định biến dạng xem xét Hơn nữa, để xác nhận độ ổn định học đơn lớp vậy, chúng tơi tính toán số đàn hồi mặt phẳng đơn lớp Đối với vật liệu 2D, có bốn số đàn hồi độc lập, bao gồm C11, C22, C12 C66 Kết cho thấy số đàn hồi mặt phẳng đơn lớp ZnGeN2 tính C11 = 426,15 N/m, C12 = 215,81 N/m, C22 = 474,06 N/m C66 = 141,78 N/m Các số đàn hồi đơn lớp ZnGeN2 thỏa mãn yêu cầu tiêu chí Born [41] bao gồm C11> 0, C66 > C11-C12 > 0, điều chứng tỏ độ bền học đơn lớp ZnGeN2 Tất thảo luận đề cập gợi ý đơn lớp ZnGeN2 ổn định mặt học chịu biến dạng đến 18% Hình Năng lượng biến dạng phụ thuộc độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 vào biến dạng hai trục dọc theo hướng x y (a, d) biến dạng đơn trục dọc theo hướng x (b, e) theo hướng y (c, f) Các mơ hình giản đồ kỹ thuật biến dạng đơn lớp ZnGeN2 thể hình (d, e, f) Sự phụ thuộc độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 biến dạng hai trục mơ tả Hình (d) Có thể thấy độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 nhạy cảm với biến dạng hai trục Với việc áp dụng biến dạng kéo hai trục, độ rộng vùng cấm giảm từ 1,73 eV trạng thái không biến dạng xuống eV biến dạng 12% Điều chứng tỏ trình chuyển từ bán dẫn sang kim loại đạt đơn lớp ZnGeN2 áp dụng biến dạng kéo hai trục 12% Trong khi, với việc áp dụng biến dạng nén hai trục -6%, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 tăng lên đến 2,08 eV Tuy nhiên, tiếp tục gia tăng biến dạng nén hai trục từ -6% lên -12%, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 giảm dần từ 2,08 eV xuống 1,71 eV 32 Cơ chế thay đổi độ rộng vùng cấm mơ tả cách phân tích cấu trúc vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 biến dạng hai trục, thể Hình Khi biến dạng kéo hai trục áp dụng, VBM CBM đơn lớp ZnGeN2 dịch chuyển mức Fermi, dẫn đến giảm độ rộng vùng cấm cấm Khi áp dụng biến dạng kéo 12%, CBM đơn lớp ZnGeN2 vượt qua mức Fermi, cho thấy chuyển đổi từ chất bán dẫn sang kim loại Với việc áp dụng biến dạng nén lên đến -6%, CBM đơn lớp ZnGeN2 gần không thay đổi, VBM dịch chuyển xuống phía xa mức Fermi, dẫn đến tăng độ rộng vùng cấm Ngoài ra, áp dụng biến dạng kéo hai trục, VBM đơn lớp ZnGeN2 dịch chuyển từ điểm X sang điểm G, cho thấy cấu trúc vùng lượng đơn lớp ZnGeN2 chuyển đổi từ bán dẫn xiên sang thẳng Khi biến dạng nén tiếp tục gia tăng, CBM đơn lớp ZnGeN2 có xu hướng giảm dần mức Fermi, VBM tăng lên để chuyển mức Fermi Phát mô tả suy giảm độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 với phạm vi biến dạng nén hai trục từ -9% đến -12% Do đó, kết luận biến dạng hai trục sử dụng để điều chỉnh đặc tính điện tử đơn lớp ZnGeN2, gây chuyển đổi từ bán dẫn sang kim loại từ bán dẫn xiên sang thẳng Sự phụ thuộc độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 vào biến dạng đơn trục dọc theo hướng x mơ tả Hình (e) Có thể thấy thay đổi độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 biến dạng đơn trục dọc theo hướng x có xu hướng tương tự so với biến dạng hai trục Khi tác dụng biến dạng đơn trục kéo dọc theo hướng x, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 giảm cách tuyến tính Dưới biến dạng kéo +18%, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 giảm xuống eV, gây trình chuyển từ bán dẫn sang kim loại Mặt khác, với việc áp dụng biến dạng nén lên đến -6% dọc theo hướng x, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 tăng lên Sau đó, với việc áp dụng thêm biến dạng nén lên đến -18%, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 lại giảm Độ rộng vùng cấm tới hạn 2,01 eV đơn lớp ZnGeN2 quan sát biến dạng đơn trục nén -6% dọc theo hướng x 33 Hình Cấu trúc vùng lượng đơn lớp ZnGeN2 biến dạng hai trục nén kéo Các đường màu xanh đỏ thể VBM CBM đơn lớp ZnGeN Mức Fermi đặt biểu thị đường gạch ngang màu đen Hình Cấu trúc vùng lượng đơn lớp ZnGeN2 chịu biến dạng đơn trục nén kéo dọc theo hướng x Các đường màu đỏ xanh lam thể CBM VBM đơn lớp ZnGeN2 34 Các cấu trúc vùng lượng đơn lớp ZnGeN2 biến dạng đơn trục dọc theo hướng x mơ tả Hình Khi áp dụng biến dạng đơn trục kéo, VBM CBM đơn lớp ZnGeN2 bị dịch chuyển phía mức Fermi, dẫn đến giảm độ rộng vùng cấm Khi áp dụng biến dạng kéo +18%, CBM đơn lớp ZnGeN2 điểm G vượt qua mức Fermi, gây chuyển từ bán dẫn sang kim loại đơn lớp ZnGeN2 Với việc áp dụng biến dạng đơn trục nén dọc theo hướng x, thấy có chuyển đổi từ chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm xiên sang thẳng Đơn lớp ZnGeN2 biến dạng nén -3% thể chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm xiên Tuy nhiên, mức biến dạng -6%, đơn lớp ZnGeN2 cho thấy chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm cấm thẳng với VBM CBM điểm G Cả VBM CBM đơn lớp ZnGeN2 biến dạng nén -6% nằm điểm G, cho thấy VBM dịch chuyển từ điểm x sang điểm G Tất kết cho thấy biến dạng đơn trục dọc theo hướng x gây chuyển đổi từ vùng cấm xiên sang thẳng chuyển đổi từ chất bán dẫn sang kim loại Hình Các cấu trúc vùng lượng tính tốn đơn lớp ZnGeN2 chịu biến dạng đơn trục nén kéo dọc theo hướng y Các đường màu đỏ xanh lam đại diện cho CBM VBM đơn lớp ZnGeN2 Bây điều tra xem liệu biến dạng đơn trục dọc theo hướng y có gây thay đổi độ rộng vùng cấm chuyển đổi độ rộng vùng cấm hay không Sự thay đổi giá trị độ rộng vùng cấm cấu trúc vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 biến dạng đơn trục dọc theo hướng y mơ tả Hình (f) Hình Có thể nhận thấy xu hướng thay đổi độ rộng vùng cấm chuyển đổi độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 biến dạng đơn trục dọc theo hướng y giống so với biến dạng đơn trục dọc theo hướng x Độ 35 rộng vùng cấm giảm tăng biến dạng kéo đạt tới eV biến dạng kéo ε = 18% Biến dạng kéo gây trình chuyển đổi từ chất bán dẫn sang kim loại Trong khi, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 cực đại biến dạng nén ε = -6% Sau đó, độ rộng vùng cấm bị giảm tăng biến dạng nén Tất phát cho thấy đơn lớp ZnGeN2 ứng cử viên đầy hứa hẹn cho thiết bị nano đa chức Hơn nữa, hiệu ứng điện trường đóng vai trò quan trọng việc thiết kế thiết bị nano điện tử dựa đơn lớp ZnGeN2 Điện trường đặt vào đơn lớp ZnGeN2 dọc theo phương z Cường độ điện trường nằm khoảng từ -1,2 V/Å đến +1,2 V/Å Điều thú vị liệu đơn lớp ZnGeN2 có bền mặt học cường độ cao điện trường hay không Do đó, chúng tơi tính tốn số đàn hồi độc lập đơn lớp cường độ cao điện trường Với tác dụng điện trường 1,2 V/Å, số đàn hồi mặt phẳng đơn lớp ZnGeN2 tính C11 = 121,66 N/m, C12 = 54,99 N/m, C22 = 114,54 N/m C66 = 32,26 N/m Các giá trị số đàn hồi mặt phẳng thỏa mãn yêu cầu tiêu chí Born [41], xác nhận đơn lớp ZnGeN2 ổn định học điện trường Sự thay đổi độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 điện trường mơ tả Hình Có thể thấy độ rộng vùng cấm vị trí VBM CBM khơng nhạy cảm với điện trường cường độ nhỏ 0,6 V/Å Khi cường độ điện trường nhỏ 0,6 V/Å độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 không đổi Tuy nhiên, cường độ điện trường tăng lên đến 1,2 V/Å, độ rộng vùng cấm giảm nhanh chóng Khi cường độ điện trường âm/dương 1,2 V/Å, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 giảm khoảng eV Sự suy giảm chứng tỏ đơn lớp ZnGeN2 biến đổi từ bán dẫn thành kim loại cường độ điện trường lớn 1,2 V/Å Hơn nữa, cần lưu ý đặc tính vùng cấm xiên đơn lớp ZnGeN2 khơng thay đổi điện trường Hình Sự thay đổi độ rộng vùng cấm, vị trí VBM CBM điện trường từ 1,2 V/Å đến +1,2 V/Å 36 Hình Cấu trúc vùng lượng đơn lớp ZnGeN2 điện trường âm dương khác Các đường màu đỏ xanh lam đại diện cho CBM VBM Mức Fermi đặt đánh dấu nét đứt Xu hướng thay đổi độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 điện trường mơ tả cách phân tích cấu trúc vùng cấm, minh họa Hình Bằng cách áp dụng điện trường âm, VBM CBM có xu hướng dịch chuyển mức Fermi , dẫn đến giảm độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 Tương tự điện trường âm, VBM CBM đơn lớp ZnGeN2 điện trường dương chuyển động phía mức Fermi Do đó, độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2, trường hợp này, giảm Khi cường độ điện trường lớn 1,2 V/Å, VBM CBM vượt qua mức Fermi, cho thấy chuyển đổi từ bán dẫn sang kim loại Tất phát cho thấy kỹ thuật biến dạng gây thay đổi độ rộng vùng cấm dẫn đến chuyển đổi vùng cấm từ xiên sang thẳng từ bán dẫn sang kim loại Trong đó, điện trường dẫn đến giảm độ rộng vùng cấm chất bán dẫn chuyển sang kim loại KẾT LUẬN Tóm lại, chúng tơi nghiên cứu tính chất cấu trúc điện tử vật liệu hai chiều ZnGeN2 cách sử dụng tính tốn từ ngun lý Kết cho thấy đơn lớp ZnGeN2 ổn định động lực trạng thái Đơn lớp ZnGeN2 chất bán dẫn có độ rộng vùng cấm xiên với độ rộng vùng cấm 1,73/2,98 eV thu phép tính PBE/HSE06 Kỹ thuật biến dạng điện trường sử dụng để kiểm sốt đặc tính điện tử đơn lớp ZnGeN2 Các biến dạng hai trục trục gây thay đổi độ rộng vùng cấm chuyển đổi độ rộng vùng cấm từ xiên sang thẳng bán dẫn sang kim loại Trong đó, điện trường có xu hướng giảm độ rộng vùng cấm dẫn đến chuyển từ chất bán 37 dẫn sang kim loại cường độ tới hạn Những phát cho thấy đơn lớp ZnGeN2 ứng cử viên đầy hứa hẹn cho thiết bị nano đa chức hiệu suất cao TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] K S Novoselov, A K Geim, S V Morozov, D Jiang, Y Zhang, S V Dubonos, I V Grigorieva and A A Firsov, science, 2004, 306, 666–669 [2] M Xu, T Liang, M Shi and H Chen, Chemical reviews, 2013, 113, 3766–3798 [3] S Z Butler, S M Hollen, L Cao, Y Cui, J A Gupta, H R Gutiérrez, T F Heinz, S S Hong, J Huang, A F Ismach et al., ACS nano, 2013, 7, 2898–2926 [4] A K Geim and K S Novoselov, K S Novoselov, 2007, vol 6, p 183, S191 [5] A C Neto, F Guinea, N M Peres, K S Novoselov and A K Geim, Reviews of modern physics, 2009, 81, 109 [6] S Wang, N T Hung, H Tian, M S Islam and R Saito, Phys Rev Applied, 2021, 16, 024030 [7] S Manzeli, D Ovchinnikov, D Pasquier, O V Yazyev and A Kis, Nature Reviews Materials, 2017, 2, 1–15 [8] W Choi, N Choudhary, G H Han, J Park, D Akinwande and Y H Lee, Materials Today, 2017, 20, 116–130 [9] D Jariwala, V K Sangwan, L J Lauhon, T J Marks and M C Hersam, ACS nano, 2014, 8, 1102–1120 [10] X Qian, J Liu, L Fu and J Li, Science, 2014, 346, 1344–1347 [11] S Wang, M S Ukhtary and R Saito, Phys Rev Research, 2020, 2, 033340 [12] S Wang, F R Pratama, M S Ukhtary and R Saito, Phys Rev B, 2020, 101, 081414 [13] A Carvalho, M Wang, X Zhu, A S Rodin, H Su and A H C Neto, Nature Reviews Materials, 2016, 1, 1–16 [14] M Batmunkh, M Bat-Erdene and J G Shapter, Advanced Materials, 2016, 28, 8586– 8617 [15] L Kou, C Chen and S C Smith, The journal of physical chemistry letters, 2015, 6, 2794– 2805 [16] S Yang, Y Gong, J Zhang, L Zhan, L Ma, Z Fang, R Vajtai, X Wang and P M Ajayan, Advanced materials, 2013, 25, 2452–2456 38 [17] Q Liang, Z Li, Z.-H Huang, F Kang and Q.-H Yang, Advanced Functional Materials, 2015, 25, 6885–6892 [18] K Ren, R Zheng, P Xu, D Cheng, W Huo, J Yu, Z Zhang and Q Sun, Nanomaterials, 2021, 11, 2236 [19] Z Zhu, K Ren, H Shu, Z Cui, Z Huang, J Yu and Y Xu, Catalysts, 2021, 11, 991 [20] S Wang, J.-P Chou, C Ren, H Tian, J Yu, C Sun, Y Xu and M Sun, Scientific reports, 2019, 9, 1–7 21 Z Cui, Y Luo, J Yu and Y Xu, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 2021, 134, 114873 [22] S Wang and J Yu, Applied Physics A, 2018, 124, 1–9 [23] Q.-K Yin, C.-L Yang, M.-S Wang and X.-G Ma, J Mater Chem C, 2021, 9, 12231– 12238 [24] H.-Y Liu, C.-L Yang, M.-S Wang and X.-G Ma, Applied Surface Science, 2020, 517, 146166 [25] H Wang, H Yuan, S S Hong, Y Li and Y Cui, Chemical Society Reviews, 2015, 44, 2664–2680 [26] L C Gomes and A Carvalho, Physical Review B, 2015, 92, 085406 [27] H M Tang and S.-P Gao, Computational Materials Science, 2019, 158, 88–97 [28] H M Tang, A.-A Sun and S.-P Gao, Phys Rev Materials, 2020, 4, 084004 [29] A Punya, W R L Lambrecht and M van Schilfgaarde, Phys Rev B, 2011, 84, 165204 [30] P Giannozzi, S Baroni, N Bonini, M Calandra, R Car, C Cavazzoni, D Ceresoli, G L Chiarotti, M Cococcioni, I Dabo et al., J Phys Condens Matter, 2009, 21, 395502 [31] P Giannozzi, O Andreussi, T Brumme, O Bunau, M B Nardelli, M Calandra, R Car, C Cavazzoni, D Ceresoli, M Cococcioni et al., J Phys Condens Matter, 2017, 29, 465901 [32] J P Perdew, K Burke and M Ernzerhof, Phys Rev Lett., 1996, 77, 3865 [33] G Kresse and D Joubert, Phys Rev B, 1999, 59, 1758 34 A Togo and I Tanaka, Scripta Materialia, 2015, 108, 1–5 [35] J D Gale, Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions, 1997, 93, 629–637 [36] J D Gale and A L Rohl, Molecular Simulation, 2003, 29, 291–341 [37] M Liu, C.-L Yang, M.-S Wang and X.-G Ma, Physica E: Lowdimensional Systems and Nanostructures, 2021, 114960 39 [38] Z.-H Liu, C.-L Yang, M.-S Wang and X.-G Ma, Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2021, 261, 120013 [39] R N Somaiya, Y A Sonvane and S K Gupta, Physical Chemistry Chemical Physics, 2020, 22, 3990–3998 [40] X.-H Li, B.-J Wang, G.-D Wang and S.-H Ke, Sustainable Energy & Fuels, 2020, 4, 5277–5283 [41] F Mouhat and F.-X Coudert, Physical review B, 2014, 90, 224104 40 ... biến dạng điện trường Do đó, chúng tơi nghiên cứu khả sử dụng biến dạng điện trường để kiểm sốt đặc tính điện tử đơn lớp ZnGeN2 Sự biến đổi độ rộng vùng cấm đơn lớp ZnGeN2 kỹ thuật biến dạng, ... nhiệt đơn lớp ZnGeN2 Thế tĩnh điện đơn lớp ZnGeN2 minh họa Hình (d) Tiếp theo, chúng tơi nghiên cứu đặc tính điện tử đơn lớp ZnGeN2, thể Hình Các cấu trúc vùng tính tốn đơn lớp ZnGeN2 thực 30 cách... dụng tính tốn từ ngun lý dựa lý thuyết hàm mật độ để khảo sát đặc tính cấu trúc điện tử đơn lớp ZnGeN2, ảnh hưởng kỹ thuật biến dạng điện trường đến tính chất PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN Các tính tốn đặc