C§u tróc vòng n«ng l÷ñng i»n tû câ thº cung c§p cho chóng ta r§t nhi·u thæng tin v· c¡c °c tr÷ng cõa i»n tû. H¼nh 2.5 biºu di¹n c§u tróc vòng n«ng l÷ñng i»n tû cõa c¡c ìn lîp monochalcogenide MX (M = Ga, In; X = S, Se, Te) theo h÷îng èi xùng ΓKMΓ ÷ñc t½nh to¡n b¬ng ph÷ìng ph¡p PBE. K¸t qu£ t½nh to¡n cho th§y r¬ng, ð tr¤ng th¡i c¥n b¬ng,
B£ng 2.3: Mùc ch¥n khængEvac (eV), mùc FermiEF (eV), cæng tho¡t i»n tûΦ(eV) v ë rëng vòng c§m b¬ng ph÷ìng ph¡p PBEEgPBE v PBE+SOCEgPBE+SOC cõa c¡c ìn lîp monochalco- genide MX (M = Ga, In; X = Se, Se, Te).
Evac (eV) EF (eV) Φ(eV) EgPBE (eV) EgPBE+SOC (eV)
GaS 2,91 −3,29 6,20 2,38 2,38 GaSe 2,61 −3,17 5,78 1,90 1,88 GaTe 2,89 −2,38 5,27 1,41 1,29 InS 3,04 −3,27 6,32 1,68 1,67 InSe 2,76 −3,16 5,91 1,38 1,36 InTe 2,92 −2,47 5,38 1,25 1,23
t§t c£ s¡u ìn lîp MX ·u l nhúng b¡n d¨n câ vòng c§m xi¶n. Vòng c§m xi¶n ÷ñc h¼nh th nh vîi cüc tiºu vòng d¨n (CBM) n¬m t¤i iºm Γ trong vòng Brillouin (ngo¤i trø GaTe, CBM n¬m t¤i iºm M) v cüc ¤i vòng hâa trà n¬m tr¶n ÷íng th¯ng ΓK (thüc t¸ l câ hai iºm VBM, mët iºm n¬m tr¶n ÷íng th¯ng ΓK v iºm cán l¤i n¬m tr¶n ÷íng th¯ng ΓM). Tø H¼nh 2.5, chóng ta th§y r¬ng sü ch¶nh l»ch giúa n«ng l÷ñng cõa vòng hâa trà t¤i iºm Γ v VBM l khæng ¡ng kº. i·u n y câ thº d¨n ¸n sü thay êi và tr½ cõa VBM khi c¡c ìn lîp chàu c¡c t¡c ëng tø b¶n ngo i nh÷ bi¸n d¤ng hay ¡p su§t. Do â, sü chuyºn pha tø b¡n d¨n câ vòng c§m xi¶n th nh b¡n d¨n câ vòng c§m th¯ng câ thº x£y ra v l m thay êi ¡ng kº c¡c t½nh ch§t i»n tû công nh÷ c¡c °c tr÷ng quang håc cõa vªt li»u. Vîi ký vång nh÷ vªy, chóng tæi s³ ti¸n h nh xem x²t £nh h÷ðng cõa bi¸n d¤ng l¶n c¡c t½nh ch§t i»n tû cõa c¡c ìn lîp MX trong ph¦n ti¸p theo cõa ch÷ìng n y.
K¸t qu£ t½nh to¡n cõa chóng tæi ¢ ch¿ ra r¬ng, n«ng l÷ñng vòng c§m ÷ñc x¡c ành b¬ng ph÷ìng ph¡p PBE EgPBE cõa c¡c ìn lîp monochalco- genide MX n¬m trong kho£ng tø 1,25 eV ¸n 2,38 eV. ìn lîp GaS câ vòng c§m lîn nh§t EgPBE = 2,38 eV v InTe câ vòng c§m nhä nh§t. Trong GaX hay InX, n«ng l÷ñng vòng c§m cõa c¡c ìn lîp gi£m d¦n khi X thay êi
H¼nh 2.5: C§u tróc vòng n«ng l÷ñng cõa c¡c ìn lîp GaX (a) v InX (b) (X = S, Se, Te).
tø S ¸n Te. B¶n c¤nh â, n«ng l÷ñng vòng c§m cõa GaX l lîn hìn n«ng l÷ñng vòng c§m cõa InX ùng vîi còng mët nguy¶n tû X. K¸t qu£ t½nh to¡n cõa chóng tæi l phò hñp vîi c¡c cæng bè tr÷îc ¥y [113],[52]. Gi¡ trà n«ng l÷ñng vòng c§m cõa c¡c ìn lîp monochalcogenide MX ÷ñc li»t k¶ ð B£ng 2.3. Vîi n«ng l÷ñng vòng c§m lîn, c¡c ìn lîp MX câ triºn vång ÷ñc ùng döng trong c¡c thi¸t bà quang xóc t¡c º ph¥n t¡ch oxy v hydro tø n÷îc. i·u ki»n c¦n cho kh£ n«ng ùng döng vªt li»u trong c¡c thi¸t bà quang xóc t¡c º ph¥n t¡ch n÷îc l n«ng l÷ñng vòng c§m ph£i lîn hìn th¸ oxi hâa O2/H2O (1,23 eV). Tuy nhi¶n, ngo i ë rëng cõa vòng c§m lîn hìn 1,23 eV, c¦n ph£i x²t ¸n và tr½ cõa CBM v VBM mîi câ thº bi¸t ÷ñc vªt li»u câ thº ùng döng trong c¡c thi¸t bà ph¥n t¡ch oxy v hydro tø n÷îc hay khæng [129].
H¼nh 2.6: C§u tróc vòng n«ng l÷ñng cõa c¡c ìn lîp GaX (a) v InX (b) (X = S, Se, Te) ÷ñc t½nh to¡n b¬ng ph÷ìng ph¡p PBE v PBE+SOC.