Mô hình hóa mô phỏng các cấu trúc nano hốc rỗng từ cụm nguyên tử zn12s12

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC LƯU THỊ THẮNG MƠ HÌNH HĨA MƠ PHỎNG CÁC CẤU TRÚC NANO HỐC RỖNG TỪ CỤM NGUYÊN TỬ Zn12S12 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ THANH HÓA, 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO UBND TỈNH THANH HÓA TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC LƯU THỊ THẮNG MƠ HÌNH HĨA MƠ PHỎNG CÁC CẤU TRÚC NANO HỐC RỖNG TỪ CỤM NGUYÊN TỬ Zn12S12 LUẬN VĂN THẠC SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết vật lý toán Mã số: 8440103 Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Thị Thảo THANH HÓA, 2020 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan: Luận văn “Mơ hình hóa mô cấu trúc nano hốc rỗng từ cụm ngun tử Zn12S12” cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các kết số liệu trình bày luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Thanh Hóa, ngày 01 tháng năm 2020 Người cam đoan Lưu Thị Thắng i LỜI CẢM ƠN Đề tài “Mô hình hóa mơ cấu trúc nano hốc rỗng từ cụm nguyên tử Zn12S12” nội dung chọn để nghiên cứu làm luận văn thạc sỹ sau hai năm theo học chương trình cao học chuyên ngành Vật lý lý thuyết & Vật lý toán trường Đại học Hờng Đức Để hồn thành q trình nghiên cứu hoàn thiện luận văn này, lời tơi xin tỏ lịng cảm ơn sâu sắc tới người Cô - TS Nguyễn Thị Thảo, Bộ môn Vật lý, khoa KHTN, Trường Đại học Hồng Đức Trong q trình thực luận văn, tơi nhận hướng dẫn tận tình Cơ, Cơ động viên, khích lệ tơi vượt qua khó khăn cơng việc, đặt vấn đề nghiên cứu có tính thời cao tạo hứng khởi nghiên cứu để theo đuổi đề tài luận văn Nhân dịp này, tơi xin cảm ơn Phịng Quản lý Đào tạo Sau đại học, BCN Khoa KHTN, Bộ môn Vật lý Trường Đại học Hồng Đức anh chị công tác trường PHTH Nguyễn Trãi tạo điều kiện, thời gian đóng góp những ý kiến quý báu cho tơi suốt q trình nghiên cứu Cuối cùng, xin cảm ơn những người thân, bạn bè bên tôi, động viên hồn thành khóa học luận văn Trân trọng cảm ơn! Thanh Hóa, ngày 01 tháng năm 2020 Tác giả Lưu Thị Thắng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu: 3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Kết cấu luận văn CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ CẤU TRÚC VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU5 1.1 Tổng quan chất bán dẫn 1.1.1 Vật liệu bán dẫn 1.1.2 Vật liệu Kẽm Sulfua (ZnS) 10 1.2 Vật liệu có cấu trúc nano xốp 13 1.2.1 Vật liệu nano 13 1.2.2 Cấu trúc nano bán dẫn thấp chiều 15 1.2.3 Vật liệu nano xốp 17 CHƯƠNG II TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN .24 2.1 Phương trình Schrưdinger không phụ thuộc thời gian 25 2.2 Gần Born-Oppenheimer 26 iii 2.3 Lý thuyết phiếm hàm mật độ DFT 28 2.3.1 Các Định lý Höhenberg-Kohn [5] 29 2.3.2 Phương trình Kohn-Sham 31 2.3.3 Thế hiệu dụng Kohn-Sham 33 2.3.4 Phương pháp trường tự tương thích SCF (The Self- Consistent Field method) 33 2.4 Phương pháp phiếm hàm mật độ kết hợp gần liên kết chặt tự tương thích điện tích SCC-DFTB (Sefl Consistent Charge Density Functional Based Tight- Binding method ) 35 2.4.1 Mơ hình Tight- Binding (TB) 35 2.4.2 Phương pháp SCC-DFTB 36 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC NANO RỖNG TỪ CỤM NGUYÊN TỬ Zn12S12 42 3.1 Sơ lược phương pháp chế tạo từ lên (bottom-up)[30] 42 3.2 Mơ hình hóa mơ cấu trúc từ lên 44 3.3 Các kết tính toán thảo luận 52 3.3.1 Năng lượng liên kết, độ bền vững pha đa hình 52 3.3.2 Cấu trúc vùng điện tử 54 3.3.3 Các thông số cấu trúc 56 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT KHVLTT: khoa học vật liệu tiên tiến x, y, z: phương x, y, z trục tọa độ Descartes S: diện tích, định thức Slater V: thể tích T: nhiệt độ n(r): mật độ hạt E: Năng lượng kB: số Boltzman T: động D: mật độ trạng thái δ: hàm Delta Φ, Ψ: hàm sóng 𝜓: hàm sóng điện tử χ: hàm sóng hạt nhân σ: độ dẫn điện ρ: điện trở suất 𝑅: tọa độ hạt nhân t: thời gian Mn: khối lượng hạt nhân thứ n Zn: điện tích hạt nhân thứ n 𝐸𝐸𝑙𝑒𝑐 : lượng điện tử 𝑉𝑒𝑥𝑡 : 𝑛0 : mật độ hạt trạng thái ̂: 𝐻 Hamiltonian 𝑉𝑥𝑐 : trao đổi tương quan 𝑉𝐾𝑆 : Kohn-Sham 𝐹𝐻𝐾 [𝑛(𝑟)] : hàm Hohenberg-Kohn HK: Hohenberg-Kohn v KS: Kohn-Sham KH&CN: Khoa học công nghệ KH: khoa học CN: công nghệ 0D: không chiều (0 dimension) 1D: chiều (1 dimention) 2D: hai chiều (2 dimension) 3D: ba chiều (3 dimension) DFT: phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ (Density Functional Theory) DFTB: phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ kết hợp với gần liên kết chặt (Density Functional based TightBinding) SCC-DFTB: phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ kết hợp gần liên kết chặt tự tương thích điện (Self Consistent Charge Density Functional based Tight-Binding SCF: trường tự tương thích (the self- consistent field) GGA: gần gradient suy rộng QD: chấm lượng tử (quantum dot) FCC: lập phương tâm diện (face-centered cubic) TB: tight-binding HOMO: trạng thái phân tử lấp đầy cao LUMO: trạng thái phân tử không lấp đầy thấp vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 3.1: Bảng tổng hợp thông số đặc trưng tất pha nano xốp ZnS 56 vii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Thang đặc trưng việc phân loại vật liệu: điện môi, bán dẫn vật dẫn [1] Hình 1.2:Cấu trúc tinh thể ZnS, a) dạng Sphalerit b) dạng Wurtzit phở biến 11 Hình 1.3: Cấu trúc lượng theo vùng chuyển từ nguyên tử đơn lẻ sang vật rắn tuần hoàn [2] 16 Hình 4: Cấu trúc thấp chiều có giam hãm theo chiều (giếng lượng tử), chiều (dây lượng tử) chiều (chấm lượng tử)[2] 16 Hình 1.5: Mật độ trạng thái lượng cấu trúc khối cấu trúc thấp chiều có giam hãm theo chiều (giếng lượng tử), chiều (dây lượng tử) chiều (chấm lượng tử) )[5] 17 Hình 1.6: Bảng phânloại vật liệu nano xốp [23] 19 Hình 1.7: Hình ảnh số cấu trúc Zeolite với kích thước hình dạng hốc khác nhau[25] 21 Hình 1.8: Cấu trúc tinh thể dạng lập phương tâm diện (FCC) fullerite C60 [27] 23 Hình 3.1: Sơ đồ chế tạo vi cấu trúc nano [32]………………………… 43 Hình 3.2: Cấu trúc hời phục cụm nguyên tử Zn12S12 Những tròn màu vàng nguyên tử S, tròn màu xám nguyên tử Zn 46 Hình 3.3: Hình thành pha đa hình SOD [5] 47 Hình 3.4: Hình thành pha đa hình LTA [5] 47 Hình 3.5: Hình thành pha đa hình EMT [5] 48 Hình 3.6: Hình thành pha đa hình AST [5] 48 Hình 3.7: Hình ảnh mơ mặt cắt mạng SOD ZnS 49 Hình 3.8: Hình ảnh mơ mặt cắt mạng LTA ZnS 50 Hình 3.9: Hình ảnh mô mặt cắt ô mạng EMT ZnS 50 Hình 3.10: Hình ảnh mơ mặt cắt ô mạng AST ZnS 51 viii có hóa trị treo dẫn đến kết cụm bị co vào lịng nó, hay nói cách khác liên kết hóa trị khơng no (hay bão hịa) theo hướng hướng bên ngồi Hình giữa cụm liên kết với từ tất hướng với cụm lân cận khác, để tạo thành pha đa hình tinh thể tuần hồn vơ hạn theo ba chiều với đơn vị biểu thị hình hộp vng màu đen mảnh nét Hình ngồi bên phải cho thấy cách kết dính cụm lại với tạo thành pha đa hình SOD Pha đa hình tinh thể SOD tạo liên kết cụm lại thông qua mười bốn liên kết chặt qua tất mạch vòng (chúng tơi quy ước: liên kết chặt liên kết chia sẻ chung mạch vòng liên kết) mạch (6-MR) (4-MR) Hình 3.3: Hình thành pha đa hình SOD[4] Pha đa hình LTA (hình 3.4) tạo liên kết cụm pha đa hình SOD, khác phương thức liên kết Cụ thể gồm sáu liên kết kép mạch (4-MR) Chúng tơi có quy ước liên kết kép liên kết thông qua hai mạch vịng liên kết có vị trí ngun tử khơng chồng lên mà sát cạnh tạo thành cầu liên kết Hình 3.4: Hình thành pha đa hình LTA[4] 47 Trong trường hợp pha đa hình tinh thể EMT (hình 3.5) tiếp tục tạo từ cụm bảnnhưng thông qua bốn liên kết kép mạch (6MR) Hình bên trái cho thấy ngồi cụm khiđứng riêng hồi phục, tiếp đến cụm liên kết với từ bốn hướng với cụm bảnliền kề để tạo thành pha đa hình tinh thể tuần hồn vơ hạn theo 3D Hình ngồi cho thấy cách kết dính cụm lại với tạo thành pha đa hình EMT (hình giữa cho thấy cách kết dính theo chiều thẳng đứng với liên kết kép hình bên ngồi cho thấy cách kết dính theo mặt ngang với ba liên kết kép cịn lại) Hình 3.5: Hình thành pha đa hình EMT[4] Một cách tương tự, thay đởi cách thức liên kết, Hình 3.6 cách tạo pha đa hình AST Điều đặc biệt pha đa hình AST tạo từ cụm bản, kèm với sáu liên kết kép mạch (4-MR) tám liên kết chặt mạch (6-MR), tức khác biệt hồn tồn so với pha đa hình SOD (Hình 3.3) trước với tất mười bốn liên kết liên kết chặt (sáu mạch (4MR) tám mạch (6-MR)) xuất phát từ cụm Hình 3.6: Hình thành pha đa hình AST [4] 48 Dựa nguyên tắc hình thành pha đa hình từ cụm thành tố nghiên cứu đưa nhóm nghiên cứu trước chúng tơi đề cập phần trước Ở tiếp tục nghiên cứu để mơ mơ hình hóa pha đa hình vật liệu Zn 12S12 (Hình 3.2) để từ chúng tơi đưa đặc tính vật lý lạ, quan trọng đặc biệt có ý nghĩa lớn ứng dụng Hình 3.7: Hình ảnh mơ mặt cắt mạng SOD ZnS Hình 3.7 hình ảnh mơ pha đa hình SOD - mặt cắt mạng, hình thành từ cụm ngun tử Zn 12S12 (Hình 3.2) bao gờm 12 mạch (6-MR) sáu mạch vòng (4-MR) Khi tạo thành pha tinh thể, khác biệt lớn cụm Zn12S12 so với đứng độc lập phối vị bậc bốn cho tất nguyên tử, mà khơng có co cụm lại vào lịng liên kết hóa trị bão hịa theo tất hướng 49 Hình 3.8: Hình ảnh mơ mặt cắt mạng LTA ZnS Đối với pha đa hình LTA (hình 3.8), tạo liên kết cụm Zn12S12 khác phương thức liên kết, cụ thể gồm sáu liên kết kép mạch (4-MR) Như thấy so với pha đa hình SOD liên kết giữa cụm Zn12S12 LTA hơn, chặt chẽ (vì thơng qua cầu liên kết khơng phải liên kết chặt), nhờ điều mà ta thấy rõ ràng đồ thị lượng liên kết riêng phần tính tốn chi tiết (Hình 3.11) Hình 3.9: Hình ảnh mô mặt cắt ô mạng EMT ZnS 50 Hình ảnh mơ pha đa hình EMT (Hình 3.9) Pha đa hình EMT tạo thành thơng qua bốn liên kết kép mạch (6-MR) cụm nguyên tử Zn12S12 với bốn cụm nguyên tử Zn12S12 xung quanh trình bày phần Vì cách thức liên kết giữa cụm nguyên tử Zn12S12là khác cho pha tinh thể nên dẫn đến số mạng pha tinh thể xốp hoàn tồn khác Hình 3.10: Hình ảnh mơ mặt cắt ô mạng AST ZnS Đối với pha đa hình AST (Hình 3.10), cấu trúc kèm với liên kết kép mạch (4-MR) liên kết chặt mạch (6-MR), tức khác biệt so với pha đa hình SOD với tất 14 liên kết liên kết chặt xuất phát từ cấu trúc Do mà số nguyên tử ô đơn vị lớn (40 so với 12), nhóm đối xứng tinh thể khác (IT 223 cho cấu trúc SOD IT216 cho cấu trúc AST), ngồi kích thước đơn vị (hằng số mạng), độ rộng vùng cấm, diện tích riêng hốc, thể tích hốc xốp khác (xem bảng 3.1) Ngồi pha đa hình AST chúng tơi tìm xốp pha SOD bảo tồn đặc tính chung SOD là: đối xứng tinh thể cubic (mặc dù khác nhóm đối xứng), độ dài - góc liên kết vùng cấm rộng.Điều cho thấy SOD AST pha đa hình hồn tồn khác hẳn có ng̀n gốc xuất phát từ cấu trúc Zn12S12, khác biệt phương thức liên kết mặt bốn cạnh Như ta thấy từ cụm thành tố bản, cách sử dụng 51 phương pháp từ lên, với việc thay đổi cách thức liên kết ta thu pha đa hình khác Phần chúng tơi tiến hành tính tốn chi tiết vài thơng số pha đa hình để tìm đặc tính nởi bật chúng 3.3.Các kết tính tốn thảo luận Các tính tốn thực theo lý thuyết phiếm hàm mật độ liên kết chặt (DFTB), chi tiết DFTB + [33] tài liệu tham khảo Phương pháp dựa khai triển bậc hai hàm tổng lượng Kohn – Sham liên quan đến điện tích tham chiếu xác định mật độ từ hóa Ở tính tốn DFTB, chúng tơi sử dụng gói phần mềm chia sẻ miễn phí xây dựng sẵn DFTB+ (xem web site cộng đờng DFTB [33]) với việc tham số hóa dựa phiếm hàm lượng trao đổi - tương quan GGA PBE Trong vùng Brillouin cấu trúc nghiên cứu lấy mẫu theo sơ đồ Monkhorst-Pack với số mắt lưới điểm k cao, không nhỏ 9x9x9 Các cấu trúc nghiên cứu giả định để thiết lập trạng thái cân phải thỏa mãn tất tiêu chuẩn sau: lực nguyên tử tồn dư ion nhỏ 5.10 -3eV/A0, sai khác lượng nhỏ 10-3eV, dịch chuyển ion cho bước nhỏ 10-3Ao ứng suất tồn dư nhỏ 0.05Gpa 3.3.1 Năng lượng liên kết, độ bền vững pha đa hình Để khảo sát độ bền vững giữa cấu trúc thiết kế trên, chúng tơi tiến hành tính lượng liên kết riêng - lượng liên kết toàn cấu trúc chia cho đầu nguyên tử theo thể tích tỷ đối Với việc sử dụng lượng liên kết riêng thể tích tỷ đối cho phép chúng tơi so sánh độ bền vững cấu trúc có khác số lượng nguyên tử kích thước Các kết trình bày hình 3.11, đường liền nét nội suy từ phương trình trạng thái Birch- Murnaghan bậc ba [7,11] 52 Năng lượng liên kết riêng nguyên tử eV 93.60 SOD 93.65 EMT 93.70 LTA AST 93.75 93.80 93.85 93.90 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 V Vcân Hình 3.11: Sự phụ thuộc lượng liên kết riêng tuyệt thể tích tỷ đối Kết hình 3.11 cho thấy cấu trúc bền vững cấu trúc SOD, tiếp sau AST, LTA rời cuối EMT Kết hồn tồn giải thích hợp lý Bởi tất cấu trúc trên, SOD cấu trúc có liên kết giữa cụm Zn12S12 nhiều chặt (thông qua 14 liên kết chặt tất mạch vòng), tiếp đến cấu trúc AST có liên kết giữa cụm Zn12S12 thơng qua 14 liên kết có liên kết chặt lẫn liên kết kép, lại cấu trúc LTA EMT tạo thành từ cụm Zn 12S12 liên kết kép Trên sở những đường cong làm khớp bậc ba phi tuyến này, chúng tơi rút số kết luận độ bền vững cấu trúc nano xốp Như dự kiến, cấu trúc nano đề xuất đứng vững tất hệ cấu trúc tuần hồn mà khơng bị sụp đổ (tức 53 gãy vỡ) mặt cấu trúc, điều dẫn đến tồn pha nano xốp Năng lượng liên kết riêng nguyên tử eV mật độ thấp chúng SOD 0.15 EMT LTA 0.10 AST 0.05 0.00 0.96 0.98 1.00 1.02 1.04 V Vcân Hình 3.12: Sự phụ thuộc lượng liên kết riêng tương thể tích tỷ đối Hình 3.12 cho thấy khác biệt khơng đối xứng giữa hai nhánh parabol đường cong tất cấu trúc mà thiết kế Cụ thể ta thấy nhánh bên trái (phần V/Vcân bằng< 1) cao nhánh bên phải, cách định tính điều có nghĩa việc kéo dãn dễ dàng (về mặt lượng) so với việc tạo ứng suất nén tất cấu trúc khảo sát 3.3.2 Cấu trúc vùng điện tử Trong vật lý chất rắn, cấu trúc vùng điện tử (hiểu đơn giản cấu trúc vùng) chất rắn diễn tả phạm vi lượng mà điện tử có - gọi vùng(bands) giá trị lượng mà khơng thể có - gọi vùng cấm (bands gap) hay vùng không phép vùng phép có mức lượng (allowed bands) vùng lượng (energy bands) Bằng cách xem xét hàm sóng lượng tử phép điện tử trường tuần hoàn mạng tinh thể nguyên tử hay phân tử, lý thuyết vùng lượng đưa vùng phép vùng cấm Để giải thích nhiều tính chất vật lý chất rắn, chẳng hạn điện trở, khả hấp thụ quang học hay hình thành nên hiểu biết tảng cho thiết bị 54 dựa vật rắn linh kiện bán dẫn hay pin mặt trời … người ta sử dụng lý thuyết vùng Từ kết nghiên cứu chúng tơi thu hiệu ứng tính đa hình lên cấu trúc vùng lượng điện tử, tức pha đa hình khác có cấu trúc vùng lượng khác nhau, khác biệt thể hình 3.13 Hình 3.13: Từ trái sang phải, từ xuống cấu trúc vùng SOD, LTA, EMT, AST Tuy tất cấu trúc vùng lượng thể loại vùng cấm trực tiếp Với cách tham số hóa gần liên kết chặt sử dụng tính tốn chúng tơi, tính toán DFTB+ thu độ rộng vùng pha đa hình dao động khoảng 2.9 – 3.2eV, lớn pha đa hình LTA, nhỏ pha đa hình EMT Kết tính chất khác phụ thuộc cách thức liên kết, đặc biệt độ rộng vùng cấm nằm khác không 55 nhiều với độ rộng vùng cấm vật liệu ZnS (3.7eV), giữ đặc tính quan trọng hữu ích vật liệu ZnS khối 3.3.3 Các thơng số cấu trúc Để khảo sát đặc tính cơ, quang tất cấu trúc xốp rỗng mà chúng tơi thiết kế phía trên, phần chúng tơi tiếp tục tính thơng số đặc trưng cho cấu trúc rỗng xốp Bảng 3.1: Bảng tổng hợp thông số đặc trưng tất cả pha nano xốp ZnS Cấu trúc SOD LTA EMT AST Mật độ khối lượng (gcm-3) 4,482 3,652 3,147 4,185 Thể tích riêng V/at (Å3/at) 14,38 17,82 20,59 15,53 Mật độ hạt (1023cm-3) 12,56 48,42 96,29 40,43 Số phối vị trung bình 4 4 Cub FCC Trigonal Cub 12 48 96 40 Hằng số mạng (a-c) (Å) 6,70 12,82 13,50-22,05 10,2 Độ dài kiên kết trung bình (Å) 2,027 2,032 2.043 2.031 Góc liên kết trung bình Zn-S-Zn 120 121,09 114,83 125,62 Góc liên kết trung bình S-Zn-S 120 118,82 124.01 124,91 Độ rộng vùng cấm (eV) 3,127 3,207 2,912 3,091 Diện tích bề mặt tiếp cận (Å2) 120,03 546,31 898,15 407,69 Thể tích rỗng (Å3) 94,44 674,50 1435,03 351,62 Cấu trúc tinh thể Số nguyên tử ô đơn vị Như kết thể Bảng 3.1 tất pha đa hình - cấu trúc tinh thể tuần hồn ba chiều vơ hạn lắp ghép từ loạt cụm nguyên tử Zn12S12 đứng độc lập có số phối vị cho tất pha bậc 56 bốn, tức nguyên tử S(Zn) có bốn nguyên tử Zn(S) gần để hình thành liên kết dạng lai hóa sp3 bị biến đổi hầu hết tất pha Tức là, pha đa hình giữ lại tính chất quan trọng vật liệu ZnS như: chất bán dẫn có bandgap trực tiếp, áp điện có tính suốt quang học với ánh sáng nhìn thấy Mặc dù tạo cụm phân tử Zn12S12, kết Bảng 3.1 cho thấy cấu trúc – hay tùy thuộc vào cách liên kết giữa cụm Zn12S12 khác cho ta cấu trúc có đặc tính hồn toàn khác Minh chứng cho điều mật độ khối lượng, thể tích riêng, mật độ hạt, số mạng, độ dài liên kết trung bình, góc liên kết trung bình, độ rộng vùng cấm cấu trúc xốp hoàn toàn khác Một cách tự nhiên dẫn đến cấu trúc xốp có tính chất cơ, quang hồn tồn khác Ở tiến hành đánh giá chi tiết đặc tính lờng rỗng hay vách xốp thơng qua đại lượng thể tích lỗ rỗng diện tích bề mặt riêng lỗ mạng tối ưu hóa lượng hay hồi phục ô đơn vị hay ô sở pha, kết cho phép đánh giá mức độ xốp pha đa hình mức độ định Kết Bảng 3.1 cho thấy, cấu trúc thiết kế cấu trúc SOD xốp cấu trúc EMT xốp Thêm vào kết đờ thị hình 3.11cho thấy cấu trúc nano xốp mà chúng tơi thiết kế tồn bền vững Do vậy, pha nano xốp tổng hợp, những ứng cử viên hứa hẹn để thay vật liệu đắt tiền, dễ gãy vỡ học hay bị giòn vật liệu dùng cho việc lọc phân tử: chẳng hạn tính xốp cấu trúc lờng rỗng chứa đựng, lọc, tức cho qua hay ngăn cản và/hoặc giữ lại vào bên lịng ngun/phân tử có kích thước tương ứng với lỗ rỗng hay khe xốp, ứng dụng nhiều lĩnh vực xúc tác, lọc công nghệ lọc dầu 57 KẾT LUẬN Dựa mơ hình hóa mơ phỏng, sử dụng cách tiếp cận mô chế tạo vật liệu nano từ lên, chúng tơi thiết kế, dự đốn lý thuyết đa hình nano xốp tinh thể cụm nguyên tử Zn12S12 nghiên cứu đặc trưng vật lý lạ chúng Dựa nghiên cứu chúng tơi đưa đạt những kết sau đây: Đã thiết kế cấu trúc nano hốc rỗng SOD, LTA, EMT, AST từ cụm nguyên tử Zn12S12 Chỉ tồn cấu trúc nano hốc rỗng vật liệu Kẽm Sulfua Đưa số thông số đặc trưngvề cấu trúc vùng lượng, độ rộng vùng cấm theo pha đa hình, độ xốp cấu trúc Các kết thu đưa xu ổn định tốt cho cấu trúc định hướng ứng dụng cấu trúc quang, xúc tác … 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Góc kiến thức bán dẫn - Semiconductor - website Công ty Sao đỏ [http://redstarvietnam.com/goc-kien-thuc.html?page=4] [2] Nguyễn Huyền Tụng, giáo trình « Cơ học lượng tử », NXB Khoa học Kỹ thuật (2008) [3] Nguyễn Thị Hoa (2012) Tính chất quang ZnS pha tạp Luận văn Thạc sĩ [4] Nguyễn Thị Thảo, luận án Tiến sĩ 2017 “ nghiên cứu mơ hình hóa mơ cấu trúc nano xốp ZnS” [5] Phùng Hờ, Phan Quốc Phơ, Giáo trình vật liệu bán dẫn, NXB KH&KT, 2008 [6] https://vi.wikipedia.org/wiki/K%E1%BA%BDm_sulfua TIẾNG ANH [7] Albert Francis Birch (1947) Finite Elastic Strain of Cubic Crystals Physical Review 71 [8] Amir Handelman, Peter Beker, Nadav Amdursky and Gil Rosenman (2012) Physics and engineering of peptidesupramolecular nanostructures Phys.Chem.Chem.Phys 14 [9] By Abdul Al-Azzawi "Light and Optics: Principles and Practices." 2007 March 4, 2016 [10] “Feynman, Richard (1963) Feynman Lectures on Physics Basic Books [11] Francis Dominic Murnaghan(1944) The Compressibility of Media under Extreme Pressures Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 30 [12] G Kresse (1993) Ab intio molecular dynamic fur flussige metalle (Ph.D.thesis), Tech-nische Universitat Wien 59 [13] Gerhard Auer, Peter Woditsch, Axel Westerhaus, Jürgen Kischkewitz, Wolf-Dieter Griebler and Marcel Liedekerke "Pigments, Inorganic, White Pigments" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2009, Wiley-VCH, Weinheim [14] “How thermoelectric coolers (TECs) work?” marlow.com Truy cập ngày tháng năm 2016 [15] Humberto Terrones and Mauricio Terrones (2003) Curved nanostructured materials New Journal of Physics, 5(1), 126 [16] J Bauer, A Schroer, R Schwaiger and O Kraft, (2016) Approaching theoretical strength in glassy carbon nanolattices Nature Materials [17] Kang, Joon Sang; Li, Man; Wu, Huan; Nguyen, Huuduy; Hu, Yongjie (2018) “Experimental observation of high thermal conductivity in boron arsenide” Science: eaat5522 doi:10.1126/science.aat5522 [18] Karl A Franz, Wolfgang G Kehr, Alfred Siggel, Jürgen Wieczoreck, and Waldemar Encyclopedia Adam of "Luminescent Industrial Materials" Chemistry in 2002, Ullmann's Wiley-VCH, Weinheim doi:10.1002/14356007.a15_519 [19] Lin Wang, Bingbing Liu, Hui Li, Wenge Yang, Yang Ding (2012) LongRange Ordered Carbon Clusters: A Crystalline Material with Amorphous Building Blocks Science 337(6096), 825-828 [20] M L Curri, R Comparelli, M Striccolia and A Agostiano (2010) Emerging methods for fabricating functional structures by patterning and assembling engineered nanocrystals Phys Chem Chem Phys 12(37), 11197–11207 [21] Neamen, Donald “Semiconductor Physics and Devices” (PDF) Elizabeth A Jones [22] R V Lapshin (2016) STM observation of a box-shaped graphene nanostructure appeared after mechanical cleavage of pyrolytic graphite Appl Surf Sci 360 B, 451-460 60 [23] Sidot, T (1866) “ Sur les propriétés de la blende hexagonale” Compt Rend 63: 188–189 [24] T S Gates, G M Odegard, S J V Frankland, T C Clancy (2005) Computational materials: Multi-scale modeling and simulation of nanostructured materials Composites Science and Technology 65(1516), 2416-2434 [25] Wang, Gang; Huang, Baibiao; Li, Zhujie; Lou, Zaizhu; Wang, Zeyan; Dai, Ying; Whangbo, Myung-Hwan (2015) “Synthesis and characterization of ZnS with controlled amount of S vacancies for photocatalytic H2 production under visible light” Scientific Reports 5: 8544 PMC 4339798 PMID 25712901 doi:10.1038/srep08544 [26] W Kohn and L J Sham (1965) Self-consistent equations including exchange and correlation effects Phys Rev 140(4A), A1133-A1138 [27] Wells, A F (1984), Structural Inorganic Chemistry (ấn 5), Oxford: Clarendon Press, ISBN 0-19-855370-6 [28] Y Alexey Ganin, Yasuhiro Takabayashi, Z Yaroslav Khimyak, Serena Margadonna, Anna Tamai, J Matthew Rosseinsky & Kosmas Prassides (2008) Bulk superconductivity at 38K in a molecular system Nature Materials 7, 367-371 [29] Yongliang Yong, Bin Song and Pimo He (2011) Growth Pattern and Electronic Properties of Cluster-Assembled Material Based on Zn12S12: A Density-Functional Study J Phys [30] https://en.wikipedia.org/wiki/Top-down_and_bottom-up_design [31] https://en.wikipedia.org/wiki/Nanoporous_materials [32] https://en.wikipedia.org/wiki/Accessible_surface_area [33] http://www.dftb-plus.info/ 61