1.4 .Kết luận chương 1
2.3. Kết quả tính số và thảo luận
2.3.2. Khảo sát hệ số hấp thụ quang-từ
Chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của từ trường B lên hệ số hấp thụ quang-từ của các TMDC đơn lớp và thu được kết quả như hình 2.1. Ở đây, chúng tôi khảo sát sự phụ thuộc của MOAC dưới ảnh hưởng của tương tác electron-phonon âm
Hình 2.1: Sự phụ thuộc vào năng lượng photon của MOAC trong TMDC đơn lớp dưới ảnh hưởng của tương tác electron-phonon âm và quang ứng với các giá trị từ trường khác nhau. Kết quả được tính tại T = 4 K, e∆z = 37.75 meV/d, spin hướng lên và Zs,Zv 6= 0. Các kí hiệu "ac" và "op" tương ứng chỉ tán xạ phonon âm và quang.
(các hình bên trái) và tương tác electron-phonon quang (các hình bên phải) vào năng lượng photon hấp thụ ứng với các giá trị khác nhau của từ trường. Các đường cong trên hình 2.1 cho thấy, khi từ trường tăng thì MOAC tăng và vị trí các đỉnh của nó dịch chuyển về phía vùng năng lượng cao hơn. Sự tăng của hệ số hấp thụ theo từ trường được giải thích từ phương trình (2.8), ta thấy rằng hệ số hấp thụ tỉ lệ với tức là tỉ lệ với B3. Điều đó chứng minh hệ số hấp thụ tăng theo từ trường. Trong khi đó sự dịch chuyển của vị trí đỉnh cộng hưởng theo từ trường được giải thích từ điều kiện cộng hưởng được mơ tả ở phương
trình (2.24). Thay phương trình (1.28) vào (2.24), ta được
. (2.25)
Phương trình (2.25) cho thấy giá trị năng lượng của photon bị hấp thụ tăng theo từ trường, tức là vị trí của đỉnh cộng hưởng dịch chuyển về phía vùng năng lượng cao hơn khi từ trường tăng lên.
Các đồ thị trên hình 2.1 cịn cho thấy, so với trường hợp tán xạ phonon quang, cường độ MOAC dưới ảnh hưởng của tán xạ electron-phonon âm có cùng bậc nhưng giá trị nhỏ hơn khoảng 2 đến 6 lần. Mặt khác, vị trí các đỉnh ứng với tán xạ phonon quang dịch chuyển đến vùng năng lượng cao hơn do năng lượng phonon quang có giá trị hữu hạn. Ta biết rằng vị trí đỉnh trên đồ thị được xác định từ năng lượng photon hấp thụ, trong trường hợp tán xạ phonon quang thì phải thỏa mãn điều kiện (2.24). Nếu xét độ dịch chuyển các đỉnh ứng với tán xạ phonon quang so với các đỉnh ứng với tán xạ phonon âm của cùng một vật liệu, thì rõ ràng là với năng lượng phonon quang lớn nhất trong bốn vật liệu (xem Bảng 1.2), MoS2 cho thấy độ dịch chuyển lớn nhất, trong khi đó WSe2 thể hiện độ dịch nhỏ nhất do có năng lượng phonon quang nhỏ nhất.
Mặt khác, từ các phương trình (2.18) và (2.8) ta thấy ảnh hưởng của sự khác nhau của các vật liệu TMDC lên cường độ MOAC được quyết định chính bởi
các tỉ số tương ứng với trường hợp tán xạ phonon âm
và quang. Với giá trị lớn nhất của các tỉ số này, MoSe2 có cường độ MOAC lớn nhất trong cả hai trường hợp tán xạ phonon âm và quang, trong khi WS2 cho thấy giá trị
nhỏ nhất. Như vậy, nói chung các giá trị tương đối của cường độ MOAC phụ thuộc vào các tính chất đặc trưng của vật liệu nhưng không phụ thuộc vào cơ chế tương tác của hạt tải. Hình 2.2 chúng tơi biểu diễn sự phụ
Hình 2.2: Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của giá trị đỉnh MOAC trong TMDC đơn lớp gây bởi tán xạ phonon âm (kí hiệu "ac"), phonon quang (kí hiệu "op") và tán xạ tạp chất (kí hiệu "im" với hệ số 104). Kết quả được tính tại B = 10 T, e∆z = 37.75 meV/d, spin hướng lên và Zs,Zv 6= 0.
thuộc vào nhiệt độ của các đỉnh MOAC. Trong khi Kim gần như độc lập với T do sự phụ thuộc yếu của tán xạ tạp chất vào nhiệt độ [141], Kac và Kop tăng theo nhiệt độ bởi vì tốc độ tán xạ phonon tăng khi T tăng [86]. Vì năng lượng Fermi có giá trị nhỏ nên tích fα(1−fα0) phụ thuộc rất yếu vào T. Do đó, sự biến thiên theo nhiệt độ của Kac
và Kop chủ yếu thông qua hệ số Nqν, hệ số này tăng
theo T. Với tán xạ phonon âm, vì , nên trong
√
hình 2.2 ta thấy Kac phụ thuộc vào nhiệt độ theo quy luật T. Trong khi đó, với
nhiệt độ theo quy luật hàm e mũ. Ngoài ra, với lưu ý về hệ số 104 trong trường hợp tán xạ tạp chất, có thể nhận thấy giá trị của Kim ln lớn hơn Kac và Kop trong cả bốn vật liệu.