Khảo sát tính chất cơ, điện từ của vật liệu đơn lớp janus nibrl dựa trên cấu trúc vật liệu từ tính 2d nibr2 bằng phương pháp mô phỏng sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ

Trang 1 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPNGÀNH CÔNG NGHỆ VẬT LIỆUKHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ, ĐIỆN-TỪ CỦA VẬT LIỆU ĐƠN LỚP J

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ, ĐIỆN-TỪ CỦA VẬT LIỆU ĐƠN LỚP JANUS NiBrI DỰA TRÊN CẤU TRÚC VẬT LIỆU TỪ TÍNH 2D NiBr2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỬ DỤNG LÝ THUYẾT PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ GVHD: TS TRẦN TUẤN ANH SVTH : NGUYỄN VÕ PHƯƠNG BÌNH SKL011792 Tp Hồ Chí Minh, tháng 9/2023 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MƠN CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT TÍNH CHẤT CƠ, ĐIỆN-TỪ CỦA VẬT LIỆU ĐƠN LỚP JANUS NiBrI DỰA TRÊN CẤU TRÚC VẬT LIỆU TỪ TÍNH 2D NiBr2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG SỬ DỤNG LÝ THUYẾT PHIẾM HÀM MẬT ĐỘ GVHD: TS TRẦN TUẤN ANH SVTH: NGUYỄN VÕ PHƯƠNG BÌNH MSSV: 19130008 Khóa: 2019-2023 Tp Hờ Chí Minh, tháng 09 năm 2023 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BM CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 08 năm 2023 NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: TS Trần Tuấn Anh Cơ quan công tác giảng viên hướng dẫn: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hờ Chí Minh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Võ Phương Bình MSSV: 19130008 Tên đề tài: Khảo sát tính chất cơ, điện-từ vật liệu đơn lớp Janus NiBrI dựa cấu trúc vật liệu từ tính 2D NiBr2 phương pháp mô sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ Nội dung khóa luận: Chương 1: Cơ sở lý thuyết phiếm hàm mật độ - Giới thiệu phương pháp phiếm hàm mật độ - Một số cơng cụ tính tốn, mơ Chương 2: Tổng quan nhóm vật liệu MX2 MXY - Một số nghiên cứu vật liệu từ tính 2D MX2 NiBr2 - Một số nghiên cứu vật liệu từ tính 2D MXY NiBrI Chương 3: Mơ tính tốn cấu trúc, tính chất điện từ nhóm vật liệu đơn lớp NiBr2 Janus NiBrI phương pháp phiếm hàm mật độ - Tính tốn cấu trúc vùng lượng, mật độ trạng thái, trạng thái spin đơn lớp NiBr2 Janus NiBrI Các sản phẩm dự kiến - Bài báo cáo - Bảng số liệu, hình ảnh Ngày giao đồ án: 25/02/2023 Ngày nộp đồ án: 25/08/2023 Ngơn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh  Tiếng Việt ⊠ Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh  Tiếng Việt ⊠ TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS Trần Tuấn Anh KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Võ Phương Bình MSSV: 19130008 Ngành: Công nghệ Vật liệu Tên đề tài: Khảo sát tính chất cơ, điện-từ vật liệu đơn lớp Janus NiBrI dựa cấu trúc vật liệu từ tính 2D NiBr2 phương pháp mơ sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS Trần Tuấn Anh Cơ quan công tác GV hướng dẫn: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hờ Chí Minh Địa chỉ: 01 Võ Văn Ngân, Linh Chiểu, Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh NHẬN XÉT Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện: SV Nguyễn Võ Phương Bình hoàn thành nội dung đề tài đưa SV Nguyễn Võ Phương Bình thực khối lượng lớn công việc tính toán, mô đáp ứng yêu cầu đề tài Vấn đề điều khiển lượng tử là vấn đề quan tâm năm trở lại Đề tài SV Bình nhóm SV chứng minh khả điều khiển tính chất lượng tử màng đơn lớp phân tử là hệ Janus NiBrI Spin hệ màng đơn lớp hoàn toàn thay đổi qua tác dụng điện trường ngoài và giãn nén hệ màng Tinh thần học tập, nghiên cứu sinh viên: Sinh viên Nguyễn Võ Phương Bình thể tinh thần học hỏi, khám phá, muốn tìm hiểu các kiến thức và chứng minh khả nghiên cứu khoa học qua việc thực đề tài Ưu điểm: Khả nắm bắt nhanh kiến thức mới, thực công việc cách nghiêm túc Chịu khó tìm tịi, học hỏi Một ưu điểm lớn là luận văn tốt nghiệp Phương Bình và nhóm SV viết thành bài báo khoa học và đăng tạp chí nằm danh sách Scorpus Khuyết điểm: Tuy nhanh nhẹn, có lúc chưa thật chính xác Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đề nghị cho SV Nguyễn Võ Phương Bình bảo vệ đề tài Điểm:9,9 (Bằng chữ: chín phẩy chín) Tp Hờ Chí Minh, ngày 23 tháng 08 năm 2023 Giáo viên hướng dẫn TS Trần Tuấn Anh KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ******* NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Võ Phương Bình MSSV: 19130008 Ngành: Cơng nghệ Vật liệu Tên đề tài: Khảo sát tính chất cơ, điện-từ vật liệu đơn lớp Janus NiBrI dựa cấu trúc vật liệu từ tính 2D NiBr2 phương pháp mô sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ Họ và tên Giáo viên phản biện: TS Đỗ Huy Bình Cơ quan cơng tác GV phản biện: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh Địa chỉ: 01 Võ Văn Ngân, Linh Chiểu, Thủ Đức, Thành phố Hồ Chí Minh NHẬN XÉT Về nội dung đề tài và khối lượng thực hiện: Đề tài thực hiện: - Tìm hiểu lý thuyết phiếm hàm mật độ và cách sử dụng chương trình Quantum Espresso - Tìm hiểu tính chất và cấu trúc vật liệu 2D NiBr2 và NiBrI - Dùng chương trình Quantum Espresso mơ số tính chất vật liệu 2D NiBr2 và NiBrI Ưu điểm: - Nội dung nghiên cứu mang tính chất thời sự, cập nhật xu hướng nghiên cứu giới vầ các loại vật liệu 2D - Các kết rút từ các tính toán có hàm lượng khoa học cao - Phần tổng quan và phần kết trình bày cách cân đối Khuyết điểm: - Một số kết cần giải thích rõ Kiến nghị và câu hỏi: - Câu hỏi 1: Tại thay Br I cấu trúc NiBr2, độ rộng vùng cấm NiBrI giảm đáng kể (giảm ~1/2.) và mức Fermi dịch chuyển từ vị trí gần CBM (NiBr2) sang gần VBM (NiBI) Vai trò I thay đổi này là gì? - Câu hỏi 2: Tác giả mơ pha tạp vào NiBrI việc thêm điện tích vào cấu trúc có Hãy cho biết thực nghiệm, người ta pha tạp nguyên tố vào cấu trúc này để thu bán dẫn loại n loại p? Nếu có pha tạp được, lượng để ion hóa điện tử (hoặc lỗ trống) tạp chất vật liệu này khoảng bao nhiêu? DFT tính toán lượng này, nhóm tác giả có thử tính chưa? - Câu 3: Vì bị strain hay stress độ rộng vùng cấm bị thay đổi Hãy dẫn lý thuyết để giải thích các kết mơ hình 3.7 - Đề nghị viết lại đoạn thảo luận trang 48 cho rõ ý Đề nghị cho bảo vệ hay không? - Cho phép bảo vệ Điểm: 9.7 (Bằng chữ: chín phẩy bảy điểm) Tp Hồ Chí Minh, ngày 05 tháng 09 năm 2023 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Lời xin gửi lời cảm ơn đến Quý thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho học tập và tiếp thu kiến thức và kỹ cần thiết để tơi thực đề tài khóa luận này Đặc biệt xin gửi lời cảm ơn chân thành thầy TS Trần Tuấn Anh Phó trưởng Khoa Khoa học Ứng dụng, Trưởng Bộ môn Vật Lí Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tận tình hướng dẫn, dạy bảo truyền đạt kiến thức và kỹ cần thiết suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp Và bên cạnh xin ơn tất các thầy cô Khoa khoa học ứng dụng giảng dạy và truyền đạt kiến thức và kỹ suốt quá trình năm học Đại học tơi Tiếp theo xin gửi lời cảm ơn đến cha mẹ, chị hai và bạn bè động viên hỗ trợ quá trình học đại học Đờng thời tơi xin gửi lời cảm ơn đến các tác giả đồng tác giả các bài báo, sách, tạp chí khoa học mà tham khảo Cuối gửi cảm ơn tới bạn đờng hành làm khóa luận là bạn Trần Tùng Bách và bạn Hoàng Ngọc Cẩm Tú hợp tác giúp đỡ quá trình nghiên cứu khoa học làm khóa luận Trong quá trình hoàn thành khóa luận, dẫn và học hỏi nhiên kiến thức và khả lý luận nhiều hạn chế nên khóa luận cịn thiếu sót Tơi mong nhận đóng góp các Thầy, Cơ để khóa luận hoàn thiện và bổ sung kiến thức cho quá trình học tập, làm việc tương lai Tôi xin kính chúc các Thầy Cô và bạn bè dồi dào sức khỏe và thành công nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Xin kính chúc Quý Thầy Cô và các bạn lời chúc tốt đẹp nhất! Nguyễn Võ Phương Bình i TĨM TẮT LUẬN VĂN Chúng báo cáo kết cấu trúc vật liệu từ tính đơn lớp NiBr2, từ chúng tơi thực thay đổi ngun tử Br thành nguyên tử I để tạo thành cấu trúc bất đối xứng Janus NiBrI sau chúng tơi tiến hành khảo sát cấu trúc, tính chất điện từ NiBrI phương pháp mô sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ thông qua phần mềm mô Quantum Espresso Chúng áp điện trường ngoài, làm biến dạng cấu trúc NiBrI trạng thái từ tính FM làm thay đổi trạng thái spin và làm thay đổi cấu trúc vùng lượng (Band structure), vùng cấm (band gap), tính chất điện, bên cạnh pha tạp điện tích khơng làm thay đổi trạng thái spin và vùng cấm (band gap), có tác động đến cấu trúc dải lượng (Band structure) ii ASTRACT We report the results of the crystal structure of the monolayer NiBr2 magnetic material Then, we change the Br atom to the I atom to form the Janus NiBrI asymmetric structure, so we conducted a journey to survey the structure and electromagnetic properties of NiBrI by simulation using Density Function Theory (DFT) through Quantum Espresso simulation software We found that when an external electric field is applied, deforming the NiBrI structure in the FM magnetic state can change the spin state and change the energy band structure, the band gap, as well as electrical properties, but when apply a strain does not change the spin state and band gap, but has an impact on the energy band structure iii LỜI CAM ĐOAN Khóa luận tốt nghiệp này là nghiên cứu cá nhân tôi, hướng dẫn trực tiếp TS Trần Tuấn Anh Tôi xin cam đoan các số liệu cơng trình này là chính chúng tơi thực và xin hoàn toàn chịu trách nhiệm Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 24 tháng 08 năm 2023 Tác giả luận văn Nguyễn Võ Phương Bình iv