Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
1.3. Tổng quan về các tính chất nhiệt
1.3.1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu
Các tính chất truyền tải năng lượng của các electron nóng (các electron có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ mạng tinh thể) có nhiều ứng dụng trong các thiết bị như nhiệt lượng kế hay máy dò, chúng cũng được chứng minh làm tăng phản ứng quang trong MoS2 đơn lớp [68]. Bên cạnh đó, việc làm lạnh các electron nóng là một q trình cơ bản quan trọng trong các thiết bị quang điện tử. Vì thế, hiểu biết về bản chất q trình truyền dẫn năng lượng của các electron nóng trong các
vật liệu nói chung và vật liệu hai chiều nói riêng là cần thiết. Một trong những cách truyền tải năng lượng của các electron nóng là truyền bớt năng lượng của chúng cho các phonon. Thông số quan trọng để mơ tả q trình làm lạnh này là tốc độ mất mát năng lượng (energy-loss rate- ELR), mô tả tốc độ mất mát năng lượng của electron thông qua phát xạ phonon. Nghiên cứu ELR của các electron nóng trong graphene gây ra bởi tương tác giữa electron và phonon âm, Kubakaddi đã chỉ ra rằng tại vùng nhiệt độ rất thấp ELR tỉ lệ với với Te là nhiệt độ của electron [124]. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu lý thuyết về graphene [125] và các nghiên cứu thực nghiệm khác trên graphene [126],[127],[128]. Trong một cơng trình nghiên cứu thực nghiệm khác về graphene, Laitinen và cộng sự đã quan sát giá trị của ELR tỉ lệ với với δ
' 3 - 5 [129]. Các khảo sát về ELR trong graphene cũng cho thấy năng lượng truyền cho phonon
âm cho đóng góp lớn ở vùng nhiệt độ thấp [130], trong khi đó sự truyền năng lượng cho phonon quang cho đóng góp lớn khi nhiệt độ Te & 200 K [131],[132]. Tốc độ mất mát năng lượng của các electron nóng hoặc cơng suất làm lạnh electron (electron cooling power) dưới ảnh hưởng của tương tác electron-phonon đã được nghiên cứu trong các hệ 2DEG thông
thường [53],[54],[55], graphene hai lớp [56],[57],[58], silicene [59], MoS2 đơn lớp và các
TMDC khác [60], bán kim loại Dirac ba chiều [61] và trong graphene hai lớp xoắn [62]. Kết quả của các nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc về sự trao đổi nhiệt giữa electron và phonon trong các vật liệu 2D. Trong tất cả các nghiên cứu này, tốc độ mất mát năng lượng của electron được khảo sát trong điều kiện khơng có từ trường. Tuy nhiên, nghiên cứu trong hệ 2DEG đặt trong từ trường cho thấy tốc độ mất mát năng lượng dao động theo từ trường [63], [64],[65]. Như vậy, hướng nghiên cứu ảnh hưởng của từ trường lên tốc độ mất mát năng lượng của electron trong các vật liệu thấp chiều như TMDC là cần thiết và vẫn chưa được thực hiện. Từ đó, trong luận án này chúng tơi khảo sát lý thuyết ELR trong TMDC đơn lớp đặt trong từ trường. Chúng tôi sẽ khảo sát sự phụ thuộc của ELR vào từ trường và nhiệt độ electron Te với
các giá trị khác nhau của mật độ electron, trong đó chúng tơi xét tương tác electron với phonon âm và phonon quang.