Mªt ë tr¤ng th¡i (DOS) v· cì b£n l sè tr¤ng th¡i kh¡c nhau ð mët mùc n«ng l÷ñng cö thº m c¡c i»n tû ÷ñc ph²p chi¸m giú hay l sè tr¤ng th¡i i»n tû tr¶n mët ìn và thº t½ch tr¶n mët ìn và n«ng l÷ñng. Mët sè °c tr÷ng vªt lþ nh÷ °c tr÷ng truy·n d¨n, nhi»t dung ri¶ng, t½nh c£m tø cõa ch§t rn d¨n i»n phö thuëc v o ¤i l÷ñng n y. T½nh to¡n mªt ë tr¤ng th¡i cõa i»n tû cho ph²p chóng ta câ thº x¡c ành sü ph¥n bè chung cõa c¡c tr¤ng th¡i nh÷ mët h m cõa n«ng l÷ñng v công câ thº x¡c ành kho£ng c¡ch giúa c¡c vòng n«ng l÷ñng trong ch§t b¡n d¨n. Còng vîi c§u tróc vòng n«ng l÷ñng, mªt ë tr¤ng th¡i cung c§p cho chóng ta nhi·u thæng tin v· c¡c °c tr÷ng cõa c§u tróc i»n tû, bao gçm c£ ë rëng vòng c§m v vai trá cõa c¡c nguy¶n tû trong sü h¼nh th nh c§u tróc vòng n«ng l÷ñng cõa
chóng.
Chóng tæi ¢ ti¸n h nh t½nh to¡n mªt ë tr¤ng th¡i ri¶ng ph¦n cõa c¡c obitan nguy¶n tû trong vªt li»u monochalcogenide ìn lîp MX º th§y ÷ñc sü âng gâp cõa c¡c obitan nguy¶n tû v o sü h¼nh th nh c§u tróc vòng n«ng l÷ñng i»n tû cõa chóng. H¼nh 2.7 biºu di¹n k¸t qu£ t½nh to¡n mªt ë tr¤ng th¡i ri¶ng ph¦n (PDOS) cõa c¡c i»n tû trong c¡c ìn lîp monochalcogenide nhâm III MX (M = Ga, In; X = S, Se, Te). Tø H¼nh 2.7, chóng ta th§y r¬ng vòng hâa trà ÷ñc âng gâp chõ y¸u tø c¡c obitan
p cõa c¡c nguy¶n tû chalcogen X. B¶n c¤nh â, orbital p cõa c¡c kim lo¤i M công câ âng gâp ¡ng kº ¸n vòng hâa trà, °c bi»t l trong mi·n n«ng l÷ñng tø −2 eV ¸n −4 eV. Trong khi â, vòng d¨n l¥n cªn mùc Fermi cõa c¡c ìn lîp MX ÷ñc h¼nh th nh vîi sü âng gâp mët c¡ch kh¡ çng ·u cõa c¡c obitan s v p cõa nguy¶n tû kim lo¤i M v obitan p cõa nguy¶n tû
H¼nh 2.7: Mªt ë tr¤ng th¡i ri¶ng ph¦n (PDOS) cõa c¡c ìn lîp GaX (a) v InX (b) (X = S, Se, Te).
H¼nh 2.8: âng gâp cõa c¡c obitan nguy¶n tû cho c§u tróc vòng n«ng l÷ñng cõa c¡c ìn lîp monochalcogenide nhâm III MX (M = Ga, In; X = S, Se, Te).
chalcogen X. °c bi»t, c¡c obitan M-p câ âng gâp cho vòng d¨n mët c¡ch nêi trëi hìn c¡c obitan kh¡c trong mi·n n«ng l÷ñng lîn hìn 2 eV. âng gâp cõa c¡c obitan M-d ¸n sü h¼nh th nh c¡c vòng n«ng l÷ñng i»n tû, cho c£ vòng d¨n l¨n vòng hâa trà, l khæng ¡ng kº. âng gâp cõa c¡c obitan M-s chõ y¸u l cho vòng d¨n g¦n mùc Fermi. Sü âng gâp cõa c¡c obitan nguy¶n tû ¸n qu¡ tr¼nh h¼nh th nh c¡c vòng n«ng l÷ñng i»n tû giúa c¡c ìn lîp MX câ n²t t÷ìng çng.
B¶n c¤nh mªt ë tr¤ng th¡i ri¶ng ph¦n, chóng tæi t½nh to¡n v ph¥n t½ch mët c¡ch chi ti¸t âng gâp cõa c¡c obitan nguy¶n tû ¸n c§u tróc vòng
n«ng l÷ñng i»n tû, °c bi»t l sü âng gâp cõa chóng cho c¡c iºm cüc ¤i vòng hâa trà VBM v cüc tiºu vòng d¨n CBM. Sü âng gâp cõa c¡c obitan nguy¶n tû cho c¡c vòng n«ng l÷ñng trong c¡c ìn lîp MX ÷ñc tr¼nh b y ð H¼nh 2.8. H¼nh 2.8 cho chóng ta th§y ÷ñc mët c¡ch chi ti¸t âng gâp cõa tøng obitan nguy¶n tû cho c¡c vòng n«ng l÷ñng cõa i»n tû. èi vîi vòng d¨n, c¡c obitan M-s rã r ng l chi¸m ÷u th¸ ð l¥n cªn mùc Fermi. i·u n y l phò hñp vîi nhªn x²t b¶n tr¶n khi ¡nh gi¡ v· PDOS cõa c¡c ìn lîp. B¶n c¤nh â, sü âng gâp cõa c¡c obitan X-p cho vòng d¨n g¦n mùc Fermi (tø 1 eV ¸n 2,5 eV) công t÷ìng èi lîn. Trong khi â, ð mi·n n«ng l÷ñng cao hìn, tø 3 eV ¸n 5eV, âng gâp cõa c¡c obitan M-p l chõ y¸u. Trong mi·n kh£o s¡t tø −5 eV ¸n 5 eV, âng gâp cõa obitan s cõa c¡c nguy¶n tû chalcogen X l khæng ¡ng kº. Thay v o â, vòng hâa trà ÷ñc h¼nh th nh chõ y¸u nhí sü âng gâp cõa c¡c obitan p cõa nguy¶n tû X. Trong mi·n n«ng l÷ñng tø −1 eV ¸n kho£ng −4 eV, câ sü âng gâp cõa c¡c obitan p
cõa nguy¶n tû M cho vòng hâa trà. Tuy nhi¶n, mùc ë âng gâp cõa c¡c obitan M-p l nhä hìn nhi·u so vîi c¡c obitan X-p. °c bi»t, ð mi·n n«ng l÷ñng cao hìn, −4 eV ¸n −5 eV, âng gâp cõa obitan M-s cho vòng hâa trà l trëi hìn so vîi âng gâp cõa c¡c obitan X-p. VBM ÷ñc h¼nh th nh do sü âng gâp chõ y¸u cõa c¡c obitan nguy¶n tû X-p. Trong khi â, ð vòng d¨n, CBM ÷ñc h¼nh th nh do sü âng gâp cõa c¡c obitan M-s l chõ y¸u. C¡c obitan X-p công câ âng gâp ¸n sü h¼nh th nh CBM m°c dò mùc ë âng gâp l nhä hìn sü âng gâp cõa c¡c obitan M-s.