1.4 .Kết luận chương 1
2.3. Kết quả tính số và thảo luận
2.3.1. Phương pháp tính số
Trong phần này chúng tôi khảo sát ảnh hưởng của từ trường và nhiệt độ lên tính chất truyền dẫn quang-từ của các TMDC đơn lớp khi xét đến tương tác electron với
phonon âm và quang. Chúng tôi lấy giá trị mật độ hạt tải là nc = 1.35×1013 cm−2 [109], tương ứng với năng lượng Fermi εF = ~vF(πnc)1/2 [138] trong MoS2, WS2, MoSe2 và WSe2 lần lượt là 228.6, 285.2, 202.5 và 256.6 (meV). Các giá trị này cho thấy mức Fermi nằm giữa vùng dẫn và vùng hóa trị (nằm
trong vùng cấm). Vì thế, các hạt tải trong nghiên cứu này là các electron và tất cả các dịch chuyển được phép là dịch chuyển liên vùng. Khơng có dịch chuyển nội vùng nào là khả dĩ và dịch chuyển liên vùng đầu tiên xảy ra giữa mức Landau cao nhất của vùng hóa trị với mức Landau thấp nhất của vùng dẫn.
Biểu thức hệ số hấp thụ quang-từ thu được có chứa hàm phân bố của electron và phonon phụ thuộc vào nhiệt độ T, tần số cyclotron ωc phụ thuộc vào từ trường B. Ngoài ra biểu thức này còn chứa năng lượng photon ~Ω. Từ đó, chúng tơi có thể lập trình tính số và vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của hệ số hấp thụ quang-từ vào ~Ω tại các giá trị khác nhau của nhiệt độ và từ trường.
Phương trình (2.8) thể hiện các quá trình tương tác giữa các hạt và sự dịch chuyển của electron giữa các mức. Các dịch chuyển của electron giữa các mức
Bảng 2.1: Bảng các giá trị để tính số MOAC cho các TMDC đơn lớp.
~vF (eVA˚) ρ (×10−7g/cm2) h (A˚) gv nr me (m0)
MoS2 3.51 1.56 3.13 0.21 3.57 6.50 0.49
WS2 4.38 2.36 3.14 0.84 4.96 6.25 0.35
MoSe2 3.11 2.01 3.35 0.29 3.03 4.25 0.64
WSe2 3.94 3.09 3.36 0.98 4.34 5.68 0.40
Giá trị của ~vF , ρ, h và nr tương ứng lấy từ các tài liệu [13], [89], [139] và [140]. m0 = 9.1 × 10−31 kg là khối lượng của điện tử.
chỉ xảy ra nếu thỏa mãn định luật bảo tồn năng lượng, có nghĩa là đối số của hàm Delta trong (2.8) phải bằng khơng. Từ phương trình (2.2), ta có
trong đó ` = 1,2 tương ứng với quá trình hấp thụ một và hai photon. Với trường hợp tương tác electron-phonon âm thì từ (2.14) ta thấy dịch chuyển chỉ xảy ra
nếu thỏa mãn
`~Ω = Eα0 − Eα. (2.23)
Các kết quả trong phần này chúng tôi thu được khi xét dịch chuyển từ trạng thái | 0i → |1i, tức là sự dịch chuyển của electron từ trạng thái có mức Landau n = 0 lên
trạng thái có mức Landau n = 1 do hấp thụ một photon đồng
thời phát xạ một phonon và thỏa mãn điều kiện bảo toàn năng lượng
. (2.24)