(Luận án tiến sĩ) nghiên cứu tính chất điện tử và hiện tượng truyền dẫn điện tử của một số hệ vật liệu dạng ngũ giác bằng phương pháp mô phỏng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN YẾN MI NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỆ VẬT LIỆU DẠNG NGŨ GIÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ LÝ THUYẾT VÀ VẬT LÝ TOÁN MÃ SỐ 9440103 NĂM 2022 luan an BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN YẾN MI MÃ SỐ NCS: P1919002 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỆ VẬT LIỆU DẠNG NGŨ GIÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ CHUYÊN NGÀNH VẬT LÝ LÝ THUYẾT VÀ VẬT LÝ TOÁN MÃ SỐ 9440103 NGƯỜI HƯỚNG DẪN PGS TS NGUYỄN THÀNH TIÊN TS ĐẶNG MINH TRIẾT NĂM 2022 luan an CHẤP THUẬN CỦA HỘI ĐỒNG Luận án với tựa đề “NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỆ VẬT LIỆU DẠNG NGŨ GIÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG”, nghiên cứu sinh Trần Yến Mi thực theo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Thành Tiên TS Đặng Minh Triết Luận án báo cáo Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ thông qua ngày: …/…/… Luận án chỉnh sửa theo góp ý Hội đồng đánh giá luận án xem lại Thư ký Ủy viên Ủy viên Phản biện Phản biện Phản biện Người hướng dẫn Người hướng dẫn Chủ tịch Hội đồng i luan an Để hồn thành luận án NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỆ VẬT LIỆU DẠNG NGŨ GIÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG, tơi xin gửi lời cảm ơn đến: Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến giúp đỡ hướng dẫn PGS TS Nguyễn Thành Tiên, TS Đặng Minh Triết giúp tơi định hình hướng nghiên cứu hồn thành luận án Hơn nữa, xin gửi lời cảm ơn đến trường Đại học Cần Thơ tạo điều kiện thuận lợi để thực tiến trình phấn đấu cá nhân Đồng thời, tơi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Giảng viên PGS TS Nguyễn Thanh Phong, PGS TS Vũ Thanh Trà, TS Huỳnh Anh Huy, PGS TS Phạm Vũ Nhật học viên cao học Võ Trung Phúc thuộc trường Đại học Cần Thơ đồng hành khó khăn nhiệm vụ học tập Bên cạnh đó, tơi xin gửi lời cảm ơn trân trọng đến Bộ môn Vật lý, Khoa Khoa Học Tự Nhiên, bạn bè gia đình tạo cho hội học tập động lực để thực thành công nhiệm vụ quan trọng đam mê Trên tất cả, tơi kính dâng thành đến người cha cố, ông Trần Diêu, người mà suốt đời đánh đổi tất việc học tương lai Cần Thơ, ngày 05 tháng năm 2022 Trần Yến Mi ii luan an TĨM TẮT LUẬN ÁN NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỆ VẬT LIỆU DẠNG NGŨ GIÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG Dựa vào phương pháp mơ DFT (Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử) phương pháp mô NEGF-DFT (Hàm Green không cân kết hợp Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử), quan tâm đến tính chất điện tử truyền dẫn điện tử nhóm vật liệu dải nano ngũ giác PG-SS, p-P2C-SS p-SiC2-SS có hai biên cưa, liên kết dư biên trung hòa nguyên tử Hydro (H) có cấu trúc tiền thân thuộc nhóm đối xứng P-421m Các kết nghiên cứu cho thấy chúng có độ rộng tương đương tính chất điện tử truyền dẫn điện tử chúng có khác tương đối Một điểm khác khác thể phân bố trạng thái theo không gian ứng với mức lượng lân cận mức Fermi, mức VBM (Valence Band Maximum – mức lượng cao vùng hóa trị) mức CBM (Conduction Band minimum – mức lượng thấp vùng dẫn) Tuy vậy, chúng bảo đảm số đặc trưng chung như: Chúng chất bán dẫn có vùng cấm vừa phải ( 2,3 eV) khơng mang từ tính Trạng thái điện tử ứng với mức lượng CBM xuất đáng kể vùng dải nano ngũ giác, có nguồn gốc chủ yếu từ orbital p nguyên tử lai hóa sp2 Tính chất điện tử truyền dẫn điện tử chúng chủ yếu định trạng thái điện tử nguyên tử lai hóa sp2 nằm hai lớp nguyên tử thành phần cấu trúc Với tất đặc trưng trên, chúng tơi nhận thấy khả ứng dụng nhóm vật liệu vào lĩnh vực cảm biến khí Cụ thể, nghiên cứu cho thấy tiềm cảm biến khí CO, CO2 NH3 mơ hình PG-SS chọn làm đại diện, với số kết cụ thể sau: Mơ hình PG-SS có khả bị thay đổi mạnh tính chất điện tử truyền dẫn điện tử phân tử khí hấp phụ liên kết hai nguyên tử lai hóa sp2 Tuy nhiên, điều cịn phụ thuộc vào loại ngun tử hấp phụ Mơ hình PG-SS có khả cảm biến tốt phân tử CO NH3, nhiên không phù hợp để cảm biến phân tử CO2 iii luan an Đặc biệt, việc ứng dụng đế PG-SS cảm biến phân tử NH3 cịn có ưu điểm vượt trội khả hồi phục linh kiện, liên kết PG-SS NH3 liên kết vật lý Các kết nghiên cứu luận án góp phần làm sáng tỏ tính chất điện tử truyền dẫn điện tử nhóm vật liệu dải nano ngũ giác xuất phát từ cấu trúc hai chiều tiền thân có nhóm đối xứng P-421m, có hai biên cưa với liên kết dư biên trung hòa nguyên tử H, có cấu trúc phẳng, chất bán dẫn có vùng cấm xiên vừa phải khơng mang từ tính, PG-SS, p-P2C-SS p-SiC2-SS Dựa vào đặc tính bật này, chúng tơi tin tưởng chúng có khả ứng dụng để chế tạo cảm biến khí Về khía cạnh học thuật, luận án góp phần bổ sung vào mảng kiến thức liên quan đến tính chất điện tử truyền dẫn điện tử nhóm vật liệu cấu trúc nano Từ khóa: dải nano ngũ giác, PG-SS, p-P2C-SS, p-SiC2-SS, tính chất điện tử, tính chất truyền dẫn điện tử iv luan an ABSTRACT RESEARCH ON ELECTRONIC AND ELECTRONIC TRANSPORT PROPERTIES OF SOME PENTAGONAL NANORIBBON MATERIALS BY SIMULATION METHODS Based on DFT and NEGF-DFT simulation methods, we pay attention to the electronic and electronic transport properties of pentagonal nanoribbon samples, PGSS, p-P2C-SS and p-SiC2-SS These models have sawtooth edges with dangling bond atoms neutralized by H ones and their precursors pose P-421m symmetry Although having the similar widths, these nanoribbons are quite different in electronic and electronic transmission properties One of these differences is the spatial distributions of many electronic states which are in Valence Band Maximum (VBM) and Conduction Band minimum (CBM) states However, they also have many similar characteristics: All of them are moderate indirect band gap and non-magnetic semiconductors The conduction band maximum (CBM) states of all these samples have a major contribution from the sp2 hybridized atoms in non-edge regions The outermost layer atoms (sp2-hybridized atoms) in each sample play an important role in both electronic and electronic transport properties According to these wonderful characteristics, we prove that these pentagonal nanoribbon models could become gas sensors In details, we make a research on CO, CO and NH3 gas sensing capabilities of the PG-SS model, which is representative As a result, we get these following conclusions: The electronic and electronic transport properties of PG-SS could be significantly affected of CO, CO2 and NH3 molecules absorbed right above sp2hybridized atom bondings PG-SS-based sensor is an excellent candidate for detecting CO and NH3 molecules, but it is not suitable for CO2 adsorption In particular, PG-SS-based gas sensor could be restored in NH3 adsorption, because the interation between them is only physical In conclusions, these findlings contribute to clarifying the electronic and electronic transmission properties of pentagonal nanoribbon models which have sawtooth edges with dangling bond atoms neutralized by H ones and their precursors pose P-421m symmetry Based on these results, we optimistically believe that these models could be used in the manufacture of gas sensors About the academic aspect, these discoveries contribute to elucidate the physical properties of nanometer-structured materials v luan an Key-words: pentagonal nanoribbons, PG-SS, p-P2C-SS, p-SiC2-SS, electronic properties, electronic transport properties vi luan an LỜI CAM ĐOAN Tôi tên Trần Yến Mi, NCS ngành Vật lý lý thuyết Vật lý toán, khóa 2019 Tơi xin cam đoan luận án cơng trình nghiên cứu khoa học thực thân hướng dẫn PGS TS Nguyễn Thành Tiên TS Đặng Minh Triết Các thông tin sử dụng tham khảo đề tài luận án thu thập từ nguồn đáng tin cậy, kiểm chứng, công bố rộng rãi tơi trích dẫn nguồn gốc rõ ràng phần Tài liệu tham khảo Các kết nghiên cứu trình bày luận án tơi thực cách nghiêm túc, trung thực không trùng lắp với đề tài khác công bố trước Tơi xin lấy danh dự uy tín thân để đảm bảo cho lời cam đoan Cần Thơ, ngày tháng năm Người hướng dẫn Người thực Nguyễn Thành Tiên Trần Yến Mi Người hướng dẫn phụ Đặng Minh Triết vii luan an MỤC LỤC Danh mục viết tắt …………………………………………………………… xiii Danh sách hình ……………………………………………………………… xiv Danh sách bảng ……………………………………………………………… xxiii Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN LUẬN ÁN ……………………… 1.1 Tính cấp thiết đề tài…………………………………………………… 1.2 Mục tiêu nghiên cứu……………………………………………………… 1.3 Đối tượng nội dung nghiên cứu………………………………………… 1.4 Phương pháp nghiên cứu……………………………………………… 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn……………………………………………… 1.6 Cấu trúc luận án……………………………………………………… Chương 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC MƠ HÌNH VẬT LIỆU DẢI NANO NGŨ GIÁC PG-SS, P-SiC2-SS VÀ P-P2C-SS……………………………… 2.1 Mơ hình PG-SS…………………………………………………………… 2.1.1 Mơ hình PG……………………………………………………………… 2.1.2 Mơ hình PG-SS………………………………………………………… 2.2 Mơ hình p-SiC2-SS………………………………………………………… 10 2.2.1 Mơ hình p-SiC2………………………………………………………… 10 2.2.2 Mơ hình p-SiC2-SS……………………………………………………… 12 2.3 Mơ hình p-P2C-SS………………………………………………………… 14 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP MƠ PHỎNG DFT VÀ PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG NEGF-DFT………………………………………………………… 16 MỤC A: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG DFT………………………………… 16 3.1 Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử (DFT) ……………………………… 16 3.1.1 Bài toán hệ nhiều hạt.………………………………………………… 16 3.1.2 Lý thuyết phiếm hàm mật độ điện tử (DFT) …………………………… 17 3.1.3 Mơ hình Kohn-Sham…………………………………………………… 18 3.1.4 Phiếm hàm lượng tương quan trao đổi……………………………… 18 3.1.5 Hiệu chỉnh tương tác Van der Waals…………………………………… 21 viii luan an CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG ĐỀ XUẤT Từ kết nghiên cứu tính chất điện tử truyền dẫn điện tử nhóm vật liệu dải nano ngũ giác có hai biên cưa, liên kết dư biên trung hịa ngun tử H, có cấu trúc phẳng, có cấu trúc tiền thân nhóm đối xứng P421m, chất bán dẫn có vùng cấm xiên với độ rộng vừa phải, khơng mang từ tính, với tên gọi PG-SS, p-P2C-SS p-SiC2-SS, thu kết luận quan trọng mang tính chất đặc trưng Đồng thời, chúng tơi nhận thấy vấn đề bỏ ngõ liên quan đến việc bổ đính tương tác Van der Waals vào thuật tốn mơ Hơn số hướng nghiên cứu liên quan đến mạch nghiên cứu luận án mà triển khai thời gian ngắn tới Tất vấn đề quan trọng trình bày 5.1 Các kết luận quan trọng luận án Bằng việc sử dụng phương pháp mô DFT để khảo sát mức độ ổn định, cấu trúc hình học tính chất điện tử, với phương pháp mơ NEGF-DFT để khảo sát tính chất truyền dẫn điện tử mơ hình dải nano ngũ giác PG-SS, p-SiC2-SS p-P2C-SS, luận án thu kết quan trọng sau: Xuất phát từ mơ hình ngũ giác hai chiều p-SiC2 thuộc nhóm đối xứng P421m, ta thu nhiều kiểu dải nano ngũ giác với biên khác Khi trung hòa liên kết dư biên nguyên tử H dải nano ngũ giác có hai biên cưa, p-SiC2-SS, có cấu trúc bền so sánh sở dải nano có độ rộng tương đương Tính chất tìm thấy nghiên cứu PGSS kiểu dải nano ngũ giác cắt từ PG [15] Chúng chứng minh khả tồn mơ hình p-P2C-SS cắt từ p-P2C thuộc nhóm đối xứng P-421m, với độ rộng tối thiểu mười dải nguyên tử Đây mơ hình có cấu trúc tương tự PG-SS p-SiC2-SS, cấu trúc phẳng, chất bán dẫn có độ rộng vừa phải, khơng mang từ tính Tuy nhiên, chi tiết mơ hình có biên méo mó khác hiệu ứng giam cầm lượng tử Chính khác biệt mà tính chất điện tử dải nano khác khác Chẳng hạn phân bố trạng thái điện tử không gian ứng với hai mức lượng VBM CBM mô hình: Mơ hình PG-SS có tách biệt rõ rệt theo không gian hai trạng thái này, VBM tập trung vùng biên CBM lại xuất dầy đặc vùng dải nano Trong p-P2C-SS lại có phân bố trùng lặp có xu hướng tập trung cao vùng mơ hình hai trạng thái 104 luan an Ngoài ra, p-SiC2-SS có phân bố trùng lặp hai trạng thái này, nhiên chúng lại có xu hướng dàn trải, bị hạn chế hai biên mơ hình Tính chất điện tử truyền dẫn điện tử dải nano phụ thuộc mạnh mẽ vào trạng thái điện tử ngun tử lai hóa sp2 nằm hai lớp ngồi cùng, so với trạng thái điện tử lai hóa sp3 thuộc nguyên tử nằm lớp cấu trúc Khảo sát khả cảm biến nhóm vật liệu vài phân tử khí, chẳng hạn NH3, CO CO2, với PG-SS có độ rộng gồm sáu dải nguyên tử chọn làm đại diện, nhận thấy: Khi phân tử khí hấp phụ liên kết hai ngun tử lai hóa sp2 khả bắt giữ phát (phát tín hiệu thơng qua thay đổi trạng thái truyền dẫn điện tử) đế PG-SS tốt Tuy nhiên, PG-SS phù hợp để cảm biến phân tử CO NH3 Chúng nhận thấy điện tử tham gia liên kết phân tử đế có mức lượng VBM khả phát phân tử PG-SS thể rõ nét Đặc biệt, trường hợp cảm biến NH3 PG-SS cịn có ưu điểm bật khả phục hồi, liên kết phân tử NH3 đế PG-SS liên kết vật lý Trên kết luận quan trọng mà luận án thu suốt q trình nghiên cứu tính chất điện tử truyền dẫn điện tử nhóm vật liệu dải nano ngũ giác, có hai biên cưa, liên kết dư biên trung hòa nguyên tử H, có cấu trúc phẳng, có cấu trúc tiền thân thuộc nhóm đối xứng P-421m, chất bán dẫn có vùng cấm vừa phải khơng mang từ tính 5.2 Vấn đề tồn đọng nghiên cứu Trên sở dựa vào lý thuyết phiếm hàm mật độ, cách tiếp cận Landauer để khảo sát tính chất điện tử truyền dẫn điện tử mơ hình dải nano này, chúng tơi nhận thấy vấn đề bỏ ngỏ mạch nghiên cứu luận án Trong số nghiên cứu [86, 83, 85] chưa quan tâm đến việc bổ đính tương tác Van der Waals, nghiên cứu khác, [84], việc bổ đính lại quan tâm Tại đây, nhận thấy tương tác bổ đính khơng làm thay đổi thơng số cấu trúc mơ hình, lại ảnh hưởng đến tính chất điện tử chúng Cụ thể, so sánh vùng cấm mơ hình PG-SS p-SiC2-SS, thu kết sau, bảng 5.1: 105 luan an Bảng 1: So sánh giá trị vùng cấm mơ hình PG-SS p-SiC2-SS khơng có có bổ đính tương tác Van der Waals phương pháp mô Không Van der Waals Có Van der Waals PG-SS (W = 10) 2,29 eV [18] 1,89 eV [84] p-SiC2-SS (W = 10) 1, 58 eV [83] 1,60 eV [84] Tuy nhiên, luận án chưa có câu trả lời thỏa đáng cho vấn đề 5.3 Một số hướng nghiên cứu Từ kết luận quan trọng mà luận án thu việc nghiên cứu tính chất điện tử truyền dẫn điện tử nhóm mơ hình dải nano ngũ giác này, với vấn đề tồn đọng liên quan đến việc bổ đính tương tác Van der Waals, luận án xác định hai hướng nghiên cứu quan trọng tiếp theo: Do khác biệt phân bố trạng thái điện tử không gian thuộc mức lượng lân cận mức Fermi kiểu dải nano khác nhau, nên chắn dẫn đến khả cảm biến khác loại phân tử khí, chẳng hạn CO, CO2 NH3, kiểu đế ứng với dải nano Do đó, dự định so sánh khả cảm biến mơ hình PG-SS, p-P2C-SS p-SiC2-SS tạo từ báo [84] phân tử khí quen thuộc mà chúng tơi quan tâm, bao gồm CO, CO2 NH3 Ngoài ra, nhận định việc khảo sát chi tiết mức độ ảnh hưởng tương tác Van der Waals vào tính chất điện tử truyền dẫn điện tử nhóm vật liệu PG-SS, p-P2C-SS p-SiC2-SS mục tiêu quan trọng mà cần đạt thời gian ngắn tới Trên toàn vấn đề cốt lõi, tồn đọng hướng nghiên cứu quan trọng mà tiếp tục triển khai thời gian tới 106 luan an TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Marmolejo-Tejada, J M., & Velasco-Medina, J (2016) Review on graphene nanoribbon devices for logic applications Microelectronics Journal, 48, 18-38 DOI: 10.1016/j.mejo.2015.11.006 [2] Kroto, H W., Heath, J R., O’Brien, S C., Curl, R F., & Smalley, R E (1985) C60: Buckminsterfullerene Nature, 318(6042), 162-163 DOI: 10.1038/318162a0 [3] Novoselov, K S., Morozov, S V., Mohinddin, T M G., Ponomarenko, L A., Elias, D C., Yang, R., & Geim, A K (2007) Electronic properties of graphene Physica Status Solidi (b), 244(11), 4106-4111 DOI: 10.1002/pssb.200776208 [4] Olson, G B (1997) Computational design of hierarchically structured materials Science, 277(5330), 1237-1242 DOI: 10.1126/science.277.5330.1237 [5] Van de Walle, A (2008) A complete representation of structure–property relationships in crystals Nature Materials, 7(6), 455-458 DOI: 10.1038/nmat2200 [6] Zhang, S., Zhou, J., Wang, Q., Chen, X., Kawazoe, Y., & Jena, P (2015) Pentagraphene: A new carbon allotrope Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(8), 2372-2377 DOI: 10.1073/pnas.1416591112 [7] Zhuang, H L (2019) From pentagonal geometries to two-dimensional materials Computational Materials Science, 159, 448-453 DOI: 10.1016/j.commatsci.2018.12.041 [8] Yu, Z G., & Zhang, Y W (2015) A comparative density functional study on electrical properties of layered penta-graphene Journal of Applied Physics, 118(16), 165706 DOI: 10.1063/1.4934855 [9] Liu, L L., Wang, Y., Chen, C P., Yu, H X., Zhao, L S., & Wang, X C (2017) Tuning the electronic and magnetic properties of penta-graphene using a hydrogen atom: a theoretical study RSC advances, 7(64), 40200-40207 DOI: 10.1039/C7RA06956A 107 luan an [10] Qin, H., Feng, C., Luan, X., & Yang, D (2018) First-principles investigation of adsorption behaviors of small molecules on penta-graphene Nanoscale Research Letters, 13(1), 1-7 DOI: 10.1186/s11671-018-2687-y [11] Alborznia, H., Naseri, M., & Fatahi, N (2019) Buckling strain effects on electronic and optical aspects of penta-graphene nanostructure Superlattices and Microstructures, 133, 106217 DOI: 10.1016/j.spmi.2019.106217 [12] Li, L., Jin, K., Du, C., & Liu, X (2019) The effect of oxidation on the electronic properties of penta-graphene: first-principles calculation RSC advances, 9(15), 8253-8261 DOI: 10.1039/C9RA00275H [13] Santos, R M D., Sousa, L E D., Galvão, D S., & Ribeiro, L A (2020) Tuning penta-graphene electronic properties through engineered line defects Scientific Reports, 10(1), 1-8 DOI: 10.1038/s41598-020-64791-x [14] He, C., Wang, X F., & Zhang, W X (2017) Coupling effects of the electric field and bending on the electronic and magnetic properties of penta-graphene nanoribbons Physical Chemistry Chemical Physics, 19(28), 18426-18433 DOI: 10.1039/C7CP03404K [15] Yuan, P F., Zhang, Z H., Fan, Z Q., & Qiu, M (2017) Electronic structure and magnetic properties of penta-graphene nanoribbons Physical Chemistry Chemical Physics, 19(14), 9528-9536 DOI: 10.1039/C7CP00029D [16] Li, Y H., Yuan, P F., Fan, Z Q., & Zhang, Z H (2018) Electronic properties and carrier mobility for penta-graphene nanoribbons with nonmetallic-atomterminations Organic Electronics, 59, 306-313 DOI: 10.1016/j.orgel.2018.05.039 [17] Tien, N T., Thao, P T B., & Chuong, D H (2022) First-principles study of electronic and optical properties of defective sawtooth penta-graphene nanoribbons Computational Materials Science, 203, 111065 DOI: 10.1016/j.commatsci.2021.111065 [18] Rajbanshi, B., Sarkar, S., Mandal, B., & Sarkar, P (2016) Energetic and electronic structure of penta-graphene nanoribbons Carbon, 100, 118-125 DOI: 10.1016/j.carbon.2016.01.014 108 luan an [19] Wu, T., Yao, M., Li, J., Li, M., & Long, M (2020) First-principles prediction of the electronic property, carrier mobility and optical absorption in edge-modified pristine sawtooth penta-graphene nanoribbons (SSPGNRs) Results in Physics, 17, 103103 DOI: 10.1016/j.rinp.2020.103103 [20] Tien, N T., Thao, P T B., Phuc, V T., & Ahuja, R (2019) Electronic and transport features of sawtooth penta-graphene nanoribbons via substitutional doping Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 114, 113572 DOI: 10.1016/j.physe.2019.113572 [21] Tien, N T., Thao, P T B., Phuc, V T., & Ahuja, R (2020) Influence of edge termination on the electronic and transport properties of sawtooth penta-graphene nanoribbons Journal of Physics and Chemistry of Solids, 146, 109528 DOI: 10.1016/j.jpcs.2020.109528 [22] Shah, K A., Dar, G N., Chowdhury, S., Farinre, O., & Misra, P (2020) Electronic transport in penta-graphene nanoribbon devices using carbon nanotube electrodes: A computational study Наносистемы: физика, химия, математика, 11(2), 176-182 DOI: 10.17586/2220-8054-2020-11-2-176-182 [23] Wang, H., Wu, M., Tian, Z., Xu, B., & Ouyang, C (2019) First principles study of penta-siligraphene as high-performance anode material for Li-ion batteries Nanoscale Research Letters, 14(1), 1-11 DOI: 10.1186/s11671-019-3097-5 [24] Tang, L., Cheng, M Q., Chen, Q., Huang, T., Yang, K., Huang, W Q., & Huang, G F (2020) Ultrahigh sensitivity and selectivity of pentagonal SiC2 monolayer gas sensors: The synergistic effect of composition and structural topology Physica Status Solidi (b), 257(3), 1900445 DOI: 10.1002/pssb.201900445 [25] Lopez-Bezanilla, A., & Littlewood, P B (2015) Σ–π-band inversion in a novel two-dimensional material The Journal of Physical Chemistry C, 119(33), 1946919474 DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b04726 [26] Liu, J., He, C Y., Jiao, N., Xiao, H P., Zhang, K W., Wang, R Z., & Sun, L Z (2018) Novel two-dimensional SiC2 sheet with full pentagon network arXiv preprint arXiv:1307.6324 DOI: 10.48550/arXiv.1307.6324 109 luan an [27] Correa, J D., Pacheco, M., Bravo, S., & Chico, L (2020) Electronic and magnetic properties of pentagonal nanoribbons Carbon, 162, 209-219 DOI: 10.1016/j.carbon.2020.02.037 [28] Cai, J., Pignedoli, C A., Talirz, L., Ruffieux, P., Söde, H., Liang, L., & Fasel, R (2014) Graphene nanoribbon heterojunctions Nature Nanotechnology, 9(11), 896-900 DOI: 10.1038/nnano.2014.184 [29] Chen, Z., Lin, Y M., Rooks, M J., & Avouris, P (2007) Graphene nano-ribbon electronics Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, 40(2), 228232 DOI: 10.1016/j.physe.2007.06.020 [30] Esawi, A M., Morsi, K., Sayed, A., Taher, M., & Lanka, S J C S (2010) Effect of carbon nanotube (CNT) content on the mechanical properties of CNTreinforced aluminium composites Composites Science and Technology, 70(16), 2237-2241 DOI: 10.1016/j.compscitech.2010.05.004 [31] Kharadi, M A., Malik, G F A., Shah, K A., & Khanday, F A (2019) Sub-10nm silicene nanoribbon field effect transistor IEEE Transactions on Electron Devices, 66(11), 4976-4981 DOI: 10.1109/TED.2019.2942396 [32] Dantas, M A L., Frazão, N F., Azevedo, D L., & Lima, J R (2021) Electronic, magnetic and optical properties of penta-BN2 nanoribbons: A first principles study Computational Materials Science, 190, 110275 DOI: 10.1016/j.commatsci.2020.110275 [33] Du, A J., Smith, S C., & Lu, G Q (2007) First-principle studies of electronic structure and C-doping effect in boron nitride nanoribbon Chemical Physics Letters, 447(4-6), 181-186 DOI: 10.1016/j.cplett.2007.09.038 [34] Naseri, M., Lin, S., Jalilian, J., Gu, J., & Chen, Z (2018) Penta-P2X (X= C, Si) monolayers as wide-bandgap semiconductors: a first principles prediction Frontiers of Physics, 13(3), 1-9 DOI: 10.1007/s11467-018-0758-2 [35] Sun, S., Meng, F., Xu, Y., He, J., Ni, Y., & Wang, H (2019) Flexible, auxetic and strain-tunable two dimensional penta-X2C family as water splitting photocatalysts with high carrier mobility Journal of Materials Chemistry A, 7(13), 7791-7799 110 luan an DOI: 10.1039/CBTA12405A [36] Liu, X., Ouyang, T., Zhang, D., Huang, H., Wang, H., Wang, H., & Ni, Y (2020) First-principles calculations of phonon transport in two-dimensional penta-X2C family Journal of Applied Physics, 127(20), 205106 DOI: 10.1063/5.0004904 [37] Krishnan, R., Su, W S., & Chen, H T (2017) A new carbon allotrope: pentagraphene as a metal-free catalyst for CO oxidation Carbon, 114, 465-472 DOI: 10.1016/j.carbon.2016.12.054 [38] Vargas-Bernal, R (2019) Electrical properties of two-dimensional materials used in gas sensors Sensors, 19(6), 1295 DOI: 10.3390/s19061295 [39] Takeda, K., & Shiraishi, K (1994) Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite Physical Review B, 50(20), 14916 DOI: 10.1103/PhysRevB.50.14916 [40] Lin, C L., Arafune, R., Kawahara, K., Tsukahara, N., Minamitani, E., Kim, Y., & Kawai, M (2012) Structure of silicene grown on Ag (111) Applied Physics Express, 5(4), 045802 DOI: 10.1143/APEX.5.045802 [41] Parr, R G (1980) Density functional theory of atoms and molecules In Horizons of quantum chemistry (pp 5-15) Springer, Dordrecht DOI: 10.1007/978-94-009-9027-2_2 [42] Martin, R M (2020) Electronic structure: basic theory and practical methods Cambridge University Press DOI: 10.1080/00107514.2010.509989 [43] Lee, J G (2016) Computational materials science: an introduction CRC press DOI: 10.1201/9781315368429 [44] Friesecke, G (1997) Pair correlations and exchange phenomena in the free electron gas Communications in Mathematical Physics, 184(1), 143-171 DOI: 10.1007/s002200050056 [45] Perdew, J P., & Wang, Y (1992) Accurate and simple analytic representation of the electron-gas correlation energy Physical Review B, 45(23), 13244 DOI: 10.1103/PhysRevB.45.13244 111 luan an [46] Perdew, J P., Burke, K., & Ernzerhof, M (1996) Generalized gradient approximation made simple Physical Review Letters, 77(18), 3865 DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.3865 [47] Lundqvist, B I., Andersson, Y., Shao, H., Chan, S., & Langreth, D C (1995) Density functional theory including van der Waals forces International Journal of Quantum Chemistry, 56(4), 247-255 DOI: 10.1002/qua.560560410 [48] Zaremba, E., & Kohn, W (1976) Van der Waals interaction between an atom and a solid surface Physical Review B, 13(6), 2270 DOI: 10.1103/PhysRevB.13.2270 [49] Zaremba, E., & Kohn, W (1977) Theory of helium adsorption on simple and noble-metal surfaces Physical Review B, 15(4), 1769 DOI: 10.1103/PhysRevB.15.1769 [50] Antony, J., & Grimme, S (2006) Density functional theory including dispersion corrections for intermolecular interactions in a large benchmark set of biologically relevant molecules Physical Chemistry Chemical Physics, 8(45), 5287-5293 DOI: 10.1039/B612585A [51] Klimeš, J., & Michaelides, A (2012) Perspective: Advances and challenges in treating van der Waals dispersion forces in density functional theory The Journal of Chemical Physics, 137(12), 120901 DOI: 10.1063/1.4754130 [52] Krieg, H., & Grimme, S (2010) Thermochemical benchmarking of hydrocarbon bond separation reaction energies: Jacob's ladder is not reversed! Molecular Physics, 108(19-20), 2655-2666 DOI: 10.1080/00268976.2010.519729 [53] Smidstrup, S., Markussen, T., Vancraeyveld, P., Wellendorff, J., Schneider, J., Gunst, T., & Stokbro, K (2019) QuantumATK: an integrated platform of electronic and atomic-scale modelling tools Journal of Physics: Condensed Matter, 32(1), 015901 DOI: 10.1088/1361-648X/ab4007 [54] Tkatchenko, A., & Scheffler, M (2009) Accurate molecular van der Waals interactions from ground-state electron density and free-atom reference data Physical Review Letters, 102(7), 073005 DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.073005 112 luan an [55] Dion, M., Rydberg, H., Schröder, E., Langreth, D C., & Lundqvist, B I (2004) Van der Waals density functional for general geometries Physical Review Letters, 92(24), 246401 DOI: 10.1103/PhysRevLett.92.246401 [56] Murray, J S., & Politzer, P (2009) Molecular surfaces, van der Waals radii and electrostatic potentials in relation to noncovalent interactions Croatica Chemica Acta, 82(1), 267-275 [57] Lee, K., Murray, É D., Kong, L., Lundqvist, B I., & Langreth, D C (2010) Higher-accuracy van der Waals density functional Physical Review B, 82(8), 081101 DOI: 10.1103/PhysRevB.82.081101 [58] Jensen, F (2013) Atomic orbital basis sets Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science, 3(3), 273-295 DOI: 10.1002/wcms.1123 [59] Sánchez‐Portal, D., Ordejon, P., Artacho, E., & Soler, J M (1997) Density‐ functional method for very large systems with LCAO basis sets International Journal of Quantum Chemistry, 65(5), 453-461 DOI: 10.1002/(SICI)1097-461X(1997)65:53.0.CO;2-V [60] Malli, G L., Da Silva, A B F., & Ishikawa, Y (1993) Universal Gaussian basis set for accurate ab initio/P relat ivistic Dirac-Fock calculations Physical Review A, 47(1), 143 DOI: 10.1103/PhysRevA.47.143 [61] Neto, A C., & Jorge, F E (2013) All-electron double zeta basis sets for the most fifth-row atoms: Application in DFT spectroscopic constant calculations Chemical Physics Letters, 582, 158-162 DOI: 10.1016/j.cplett.2013.07.045 [62] Delley, B (2000) From molecules to solids with the DMol3 approach The Journal of Chemical Physics, 113(18), 7756-7764 DOI: 10.1063/1.1316015 [63] Kresse, G., & Furthmüller, J (1996) Efficient iterative schemes for ab initio totalenergy calculations using a plane-wave basis set Physical Review B, 54(16), 11169 DOI: 10.1103/PhysRevB.54.11169 [64] Hamann, D R., Schlüter, M., & Chiang, C (1979) Norm-conserving pseudopotentials Physical Review Letters, 43(20), 1494 113 luan an DOI: 10.1103/PhysRevLett.43.1494 [65] Kobayashi, K (1999) Norm-conserving pseudopotential (NCPS97) Computational Materials Science, 14(1-4), 72-76 database DOI: 10.1016/S0927-0256(98)00074-3 [66] Troullier, N., & Martins, J L (1991) Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations Physical Review B, 43(3), 1993 DOI: 10.1103/PhysRevB.43.1993 [67] Furthmüller, J., Hafner, J., & Kresse, G (1994) Ab initio calculation of the structural and electronic properties of carbon and boron nitride using ultrasoft pseudopotentials Physical Review B, 50(21), 15606 DOI: 10.1103/PhysRevB.50.15606 [68] Kresse, G., & Joubert, D (1999) From ultrasoft pseudopotentials to the projector augmented-wave method Physical Review B, 59(3), 1758 DOI: 10.1103/PhysRevB.59.1758 [69] Monkhorst, H J., & Pack, J D (1976) Special points for Brillouin-zone integrations Physical Review B, 13(12), 5188 DOI: 10.1103/PhysRevB.13.5188 [70] Hafner, J (2008) Ab‐initio simulations of materials using VASP: Density‐ functional theory and beyond Journal of Computational Chemistry, 29(13), 20442078 DOI: 10.1002/jcc.21057 [71] Clark, S J., Segall, M D., Pickard, C J., Hasnip, P J., Probert, M I., Refson, K., & Payne, M C (2005) First principles methods using CASTEP Zeitschrift Für Kristallographie-crystalline Materials, 220(5-6), 567-570 DOI: 10.1524/zkri.220.5.567.65075 [72] Frenkel, J (1930) On the electrical resistance of contacts between solid conductors Physical Review, 36(11), 1604 DOI: 10.1103/PhysRev.36.1604 [73] Landauer, R (1957) Spatial variation of currents and fields due to localized scatterers in metallic conduction IBM Journal of Research and Development, 1(3), 223-231 DOI: 10.1147/rd.13.0223 114 luan an [74] Van Loosdrecht, P H M., Beenakker, C W J., Van Houten, H., Williamson, J G., Van Wees, B J., Mooij, J E., & Harris, J J (1988) Aharonov-Bohm effect in a singly connected point contact Physical Review B, 38(14), 10162 DOI: 10.1103/PhysRevB.38.10162 [75] Wharam, D A., Thornton, T J., Newbury, R., Pepper, M., Ahmed, H., Frost, J E F., & Jones, G A C (1988) One-dimensional transport and the quantisation of the ballistic resistance Journal of Physics C: Solid State Physics, 21(8), L209 DOI: 10.1088/0022-3719/21/8/002 [76] Di Ventra, M (2008) Electrical transport in nanoscale systems Electrical Transport in Nanoscale Systems [77] Lang, N D (1995) Resistance of atomic wires Physical Review B, 52(7), 5335 DOI: 10.1103/PhysRevB.52.5335 [78] Kobayashi, N., Brandbyge, M., & Tsukada, M (2000) First-principles study of electron transport through monatomic Al and Na wires Physical Review B, 62(12), 8430 DOI: 10.1103/PhysRevB.62.8430 [79] Xue, Y., Datta, S., & Ratner, M A (2001) Charge transfer and “band lineup” in molecular electronic devices: A chemical and numerical interpretation The Journal of Chemical Physics, 115(9), 4292-4299 DOI: 10.1063/1.1391253 [80] Larade, B., Taylor, J., Mehrez, H., & Guo, H (2001) Conductance, i− v curves, and negative differential resistance of carbon atomic wires Physical Review B, 64(7), 075420 DOI: 10.1103/PhysRevB.64.075420 [81] Liễn, N.V (2003) Hàm Green Vật lý chất rắn, toán hạt Nhà xuất Đại học quốc gia Hà Nội [82] Brandbyge, M., Mozos, J L., Ordejón, P., Taylor, J., & Stokbro, K (2002) Density-functional method for nonequilibrium electron transport Physical Review B, 65(16), 165401 DOI: 10.1103/PhysRevB.65.165401 [83] Mi, T Y., Khanh, N D., Ahuja, R., & Tien, N T (2021) Diverse structural and electronic properties of pentagonal SiC2 nanoribbons: A first-principles study Materials Today Communications, 26, 102047 DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102047 115 luan an [84] Mi, T Y., Huy, H A., & Tien, N T (2022) A comparison study of the structural, electronic and electronic transport properties of nanoribbons based on Pentagraphene, Penta-P2C and Penta-SiC2 Materials Today Communications, 103912 DOI: 10.1016/j.mtcomm.2022.103912 [85] Trần Yến Mi, Nguyễn Lê Hoài Phương, Nguyễn Thành Tiên, (2022) Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện tử dãy nano P2C dạng ngũ giác biên cưa phương pháp mô phiếm hàm mật độ Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, số chuyên đề: Khoa học tự nhiên (2022)(1): 23-28 DOI: 10.22144/ctu.jvn.2022.094 [86] Mi, T Y., Triet, D M., & Tien, N T (2020) Adsorption of gas molecules on penta-graphene nanoribbon and its implication for nanoscale gas sensor Physics Open, 2, 100014 DOI: 10.1016/j.physo.2020.100014 [87] Kittel, C., McEuen, P., & McEuen, P (1996) Introduction to Solid State Physics (Vol 8, pp 105-130) New York: Wiley [88] Auckenthaler, T., Blum, V., Bungartz, H J., Huckle, T., Johanni, R., Krämer, L., & Willems, P R (2011) Parallel solution of partial symmetric eigenvalue problems from electronic structure calculations Parallel Computing, 37(12), 783794 DOI: 10.1016/j.parco.2011.05.002 [89] Oliveira, M J., & Nogueira, F (2008) Generating relativistic pseudo-potentials with explicit incorporation of semi-core states using APE, the Atomic Pseudopotentials Engine Computer Physics Communications, 178(7), 524-534 DOI: 10.1016/j.cpc.2007.11.003 [90] S Grimme, J Antony, S Ehrlich, H Krieg, A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction (DFT-D) for the 94 elements H-Pu, J Chem Phys 132 (15) (2010) 154104 DOI: 10.1063/1.3382344 [91] Huang, B., Li, Z., Liu, Z., Zhou, G., Hao, S., Wu, J., & Duan, W (2008) Adsorption of gas molecules on graphene nanoribbons and its implication for nanoscale molecule sensor The Journal of Physical Chemistry C, 112(35), 1344213446 DOI: 10.1021/jp8021024 [92] Abbas, A N., Liu, G., Liu, B., Zhang, L., Liu, H., Ohlberg, D., & Zhou, C (2014) Patterning, characterization, and chemical sensing applications of 116 luan an graphene nanoribbon arrays down to nm using helium ion beam lithography ACS nano, 8(2), 1538-1546 DOI: 10.1021/nn405759v [93] Aghaei, S M., Monshi, M M., & Calizo, I (2016) A theoretical study of gas adsorption on silicene nanoribbons and its application in a highly sensitive molecule sensor RSC advances, 6(97), 94417-94428 DOI: 10.1039/C6RA21293J [94] Kecili, R., & Hussain, C M (2018) Mechanism of adsorption on nanomaterials In Nanomaterials in Chromatography (pp 89-115) Elsevier DOI: 10.1016/B978-0-12-812792-6.00004-2 [95] Pyykkö, P., & Atsumi, M (2009) Molecular single‐bond covalent radii for elements 1–118 Chemistry–A European Journal, 15(1), 186-197 DOI: 10.1002/chem.200800987 117 luan an DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ CÔNG BỐ Mi, T Y., Triet, D M., & Tien, N T (2020) Adsorption of gas molecules on penta-graphene nanoribbon and its implication for nanoscale gas sensor Physics Open, 2, 100014 DOI: 10.1016/j.physo.2020.100014 Mi, T Y., Khanh, N D., Ahuja, R., & Tien, N T (2021) Diverse structural and electronic properties of pentagonal SiC2 nanoribbons: A first-principles study Materials Today Communications, 26, 102047 DOI: 10.1016/j.mtcomm.2021.102047 Mi, T Y., Huy, H A., & Tien, N T (2022) A comparison study of the structural, electronic and electronic transport properties of nanoribbons based on Pentagraphene, Penta-P2C and Penta-SiC2 Materials Today Communications, 103912 DOI: 10.1016/j.mtcomm.2022.103912 Trần Yến Mi, Nguyễn Lê Hoài Phương, Nguyễn Thành Tiên, (2022) Nghiên cứu cấu trúc tính chất điện tử dãy nano P2C dạng ngũ giác biên cưa phương pháp mô phiếm hàm mật độ Tạp chí khoa học Trường Đại học Cần Thơ, số chuyên đề: Khoa học tự nhiên (2022)(1): 23-28 DOI: 10.22144/ctu.jvn.2022.094 118 luan an ... tựa đề “NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỆ VẬT LIỆU DẠNG NGŨ GIÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG”, nghiên cứu sinh Trần Yến Mi thực theo hướng dẫn PGS.TS... VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ TRẦN YẾN MI MÃ SỐ NCS: P1919002 NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỆ VẬT LIỆU DẠNG NGŨ GIÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ... hướng dẫn Người hướng dẫn Chủ tịch Hội đồng i luan an Để hồn thành luận án NGHIÊN CỨU TÍNH CHẤT ĐIỆN TỬ VÀ HIỆN TƯỢNG TRUYỀN DẪN ĐIỆN TỬ CỦA MỘT SỐ HỆ VẬT LIỆU DẠNG NGŨ GIÁC BẰNG PHƯƠNG PHÁP