ĐẶC TÍNH ĐIỆN TỬ VÀ CƠ HỌC CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH CỦA BCN ĐƠN LỚP DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN DẠNG VÀ ĐIỆN TRƯỜNG

Đinh Thế Hưng

doi:10.34238/tnu-jst.12710

ĐẶC TÍNH ĐIỆN TỬ VÀ CƠ HỌC CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH CỦA BCN ĐƠN LỚP DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA BIẾN DẠNG VÀ ĐIỆN TRƯỜNG

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 01/05/25 Ngày hoàn thiện: 22/05/25 Ngày đăng: 22/05/25

Các tác giả

Đinh Thế Hưng , Trường Kỹ thuật Phenikaa - Đại học Phenikaa

Tóm tắt

Nghiên cứu này khám phá tính ổn định cấu trúc, độ bền cơ học và các đặc tính điện tử của BCN đơn lớp bằng các tính toán dựa trên nguyên lý đầu tiên. Mục tiêu là tìm hiểu cách các yếu tố bên ngoài như biến dạng và điện trường ảnh hưởng đến đặc tính điện tử và cơ học của BCN đơn lớp. Nghiên cứu sử dụng phần mềm Quantum Espresso cùng các kỹ thuật tính toán như hàm số Perdew-Burke-Ernzerhof trong khuôn khổ xấp xỉ gradient tổng quát và đánh giá độ ổn định động qua phổ dao động phonon. Các kết quả chính bao gồm tính ổn định cấu trúc của BCN đơn lớp theo các tiêu chí động, cơ học và nhiệt động; độ bền cơ học ấn tượng với ứng suất kéo căng hai chiều cực đại đạt 25,73 N/m tại biến dạng 16%. Hơn nữa, BCN đơn lớp cho thấy khả năng điều chỉnh độ rộng vùng cấm trực tiếp từ 0,90 eV đến 1,747 eV dưới tác động của biến dạng và sự giảm đáng kể của độ rộng vùng cấm dưới điện trường, giảm 79,55% ở - 1,0 V/Å. Những phát hiện này nhấn mạnh tiềm năng của BCN đơn lớp trong các ứng dụng thiết bị quang điện tử, cảm biến linh hoạt và hệ thống điều khiển bằng điện trường. Kết quả nghiên cứu cung cấp kiến thức giá trị cho khoa học vật liệu, mở đường cho các tiến bộ trong công nghệ bán dẫn và hệ thống năng lượng.

Từ khóa

BCN đơn lớp; Tính chất điện tử; Độ ổn định; Biến dạng theo phương xy; Vật liệu bán dẫn trực tiếp

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] M. Marian, D. Berman, D. Nečas, N. Emani, A. Ruggiero, and A. Rosenkranz, “Roadmap for 2D Materials in Biotribological/Biomedical Applications-A Review,” Adv. Colloid. Interf. Sci., vol. 307, Sep. 2022, doi: 10.1016/j.cis.2022.102747.

[2] P. Kumbhakar et al., “Prospective applications of two-dimensional materials beyond laboratory frontiers: A review,” iScience, vol. 26, no. 5, May 2023, Art. no. 106671, doi: 10.1016/j.isci.2023.106671.

[3] D. Akinwande et al., “A Review on Mechanics and Mechanical Properties of 2D Materials-Graphene and Beyond,” Extreme Mech Lett., vol 13, May 2017, doi: 10.1016/j.eml.2017.01.008.

[4] C. Ye and Q. Peng, “Mechanical Stabilities and Properties of Graphene-like 2D III-Nitrides: A Review,” Crystals, vol. 13, no. 1, 2023, doi: 10.3390/cryst13010012.

[5] S. Thomas, M. S. Manju, K. M. Ajith, S. U. Lee, and M. A. Zaeem, “Strain-induced work function in h-BN and BCN monolayers,” Physica E. Low Dimens. Syst. Nanostruct, vol. 123, Sep. 2020, doi: 10.1016/j.physe.2020.114180.

[6] L. Zhu et al., “Tunable electronic and optical properties of two-dimensional SnTe/InBr van der Waals heterostructures: A first-principles study,” Surfaces and Interfaces, vol. 56, Jan. 2025, doi: 10.1016/j.surfin.2024.105715.

[7] Q. Wei and X. Peng, “Superior mechanical flexibility of phosphorene and few-layer black phosphorus,” Appl. Phys. Lett., vol. 104, no. 25, Jun. 2014, doi: 10.1063/1.4885215.

[8] S. Joseph et al., “A review of the synthesis, properties, and applications of 2D transition metal dichalcogenides and their heterostructures,” Mater Chem. Phys., vol. 297, Mar. 2023, Art. no. 127332, doi: 10.1016/j.matchemphys.2023.127332.

[9] S. Ahmed and J. Yi, “Two-dimensional transition metal dichalcogenides and their charge carrier mobilities in field-effect transistors,” Nanomicro Lett., vol. 9, no. 4, pp. 1–23, Oct. 2017, doi: 10.1007/s40820-017-0152-6.

[10] L. Meng, Y. Ma, K. Si, S. Xu, J. Wang, and Y. Gong, “Recent advances of phase engineering in group VI transition metal dichalcogenides,” Tungsten, vol. 1, pp. 46–58, 2019, doi: 10.1007/s42864-019-00012-x.

[11] X. Yin et al., “Recent developments in 2D transition metal dichalcogenides: Phase transition and applications of the (quasi-)metallic phases,” Chemical Society Reviews, vol. 18, 2021, doi: 10.1039/d1cs00236h.

[12] A. A. Tedstone, D. J. Lewis, and P. O’Brien, “Synthesis, Properties, and Applications of Transition Metal-Doped Layered Transition Metal Dichalcogenides,” Chem. Mater, vol. 28, pp. 1965-1974, Apr. 2016, doi: 10.1021/acs.chemmater.6b00430.

[13] T. H. Dinh, H. L. Nguyen, and V. T. Do, “DFT Study on the Electronic and Mechanical Properties of BCN Monolayer,” Lecture Note in Networks and Systems, vol. 943, pp. 472–477, 2024, doi: 10.1007/978-3-031-62238-0_49.

[14] Z. Ma, C. Tang, and C. Shi, “A New BCN Compound with Monoclinic Symmetry: First-Principle Calculations,” Materials, vol. 15, no. 9, May 2022, doi: 10.3390/ma15093186.

[15] Y. Lu, Y. Yu, X. Zhu, and M. Wang, “Two predicted two-dimensional BCN structures: A first-principles study,” Physica. E. Low Dimens. Syst. Nanostruct., vol. 125, Jan. 2021, doi: 10.1016/j.physe.2020.114413.

[16] V. K. Yadav, S. H. Mir, and J. K. Singh, “Density Functional Theory Study of Aspirin Adsorption on BCN Sheets and their Hydrogen Evolution Reaction Activity: a Comparative Study with Graphene and Hexagonal Boron Nitride,” ChemPhysChem, vol. 20, no. 5, pp. 687–694, Mar. 2019, doi: 10.1002/cphc.201801173.

[17] J. Wang and X. Luo, “Theoretical Investigation of the BCN Monolayer and Their Derivatives for Metal-free CO2 Photocatalysis, Capture, and Utilization,” ACS Omega, vol. 9, 2024, doi: 10.1021/acsomega.3c07795.

[18] R. G. Parr and W. Yang, Density Functional Theory of Atoms and Molecules, Oxford: Oxford University Press, 1989.

[19] R. M. Dreizler and E. K. U. Gross, Density Functional Theory, Berlin: Springer, 1990.

[20] P. Giannozzi et al., “QUANTUM ESPRESSO: A modular and open-source software project for quantum simulations of materials,” Journal of Physics Condensed Matter, vol. 21, no. 39, 2009, doi: 10.1088/0953-8984/21/39/395502.

[21] D. Vanderbilt, “Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism,” Phys. Rev. B, vol. 41, Apr. 1990, doi: 10.1103/PhysRevB.41.7892.

[22] J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, “Generalized Gradient Approximation Made Simple,” Phys. Rev. Lett., vol. 77, Oct. 1996, doi: 10.1103/PhysRevLett.77.3865.

[23] H. J. Monkhorst and J. D. Pack, “Special points for Brillonin-zone integrations,” Phys. Rev. B, vol. 13, Jun. 1976, doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188.

[24] A. D. Corso, “Clean Ir(111) and Pt(111) electronic surface states: A first-principle fully relativistic investigation,” Surf. Sci., vol. 637–638, pp. 106–115, Jul. 2015, doi: 10.1016/j.susc.2015.03.013.

[25] A. Bafekry et al., “A novel two-dimensional boron-carbon-nitride (BCN) monolayer: A first-principles insight,” J. Appl. Phys., vol. 130, no. 11, Sep. 2021, doi: 10.1063/5.0062323.

[26] F. Mouhat and F. X. Coudert, “Necessary and sufficient elastic stability conditions in various crystal systems,” Phys. Rev. B Condens. Matter. Mater. Phys., vol. 90, no. 22, Dec. 2014, doi: 10.1103/PhysRevB.90.224104.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.12710

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ