BÁN DẪN SiGeS2 CÓ TỈ SỐ POISSON ÂM VÀ ĐỘ LINH ĐỘNG ĐIỆN TỬ CAO ĐỊNH HƯỚNG CHO CÁC ỨNG DỤNG TRONG THIẾT BỊ QUANG-ĐIỆN TỬ
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu một cách hệ thống các tính chất cơ học, tính chất điện tử và tính chất truyền dẫn của vật liệu hai chiều có cấu trúc bất đối xứng (Janus) SiGeS2 bằng phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ. Đơn lớp SiGeS2 được xác định là cấu trúc tinh thể bền vững dựa trên các phân tích kết quả mô phỏng động học phân tử nguyên lý đầu, năng lượng cố kết và so sánh với điều kiện Born–Huang về độ bền cơ học. Đơn lớp SiGeS2 có các đặc trưng cơ học bất đẳng hướng với cả mô-đun Young và tỉ số Poisson phụ thuộc rất lớn vào hướng khảo sát. Hơn nữa, đơn lớp SiGeS2 có tỉ số Poisson âm với giá trị dọc theo trục x lên đến −0.169, đây là đặc trưng cơ học độc đáo với nhiều triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của công nghệ. Ở trạng thái cơ bản, đơn lớp SiGeS2 là một bán dẫn có vùng cấm thẳng. Đặc biệt, các điện tử trong đơn lớp SiGeS2 có độ linh động rất cao, lên đến 1386.27 cm2V–1s–1. Với độ linh động của điện tử cao, đơn lớp SiGeS2 có nhiều triển vọng được sử dụng trong các thiết bị quang điện tử thế hệ mới.
Từ khóa
Vật liệu hai chiều, tỉ số Poisson âm, độ linh động hạt tải, lý thuyết phiếm hàm mật độ.
Chi tiết bài viết
Tài liệu tham khảo
[2] J.-H. Yang, Y. Zhang, W.-J. Yin, X.G. Gong, B.I. Yakobson, S.-H. Wei, Two- Dimensional SiS Layers with Promising Electronic and Optoelectronic Properties: Theoretical Prediction, Nano Letters, 16 (2016) 1110-1117.
[3] Z. Zhu, J. Guan, D. Liu, D. Tománek, Designing Isoelectronic Counterparts to Layered Group V Semiconductors, ACS Nano, 9 (2015) 8284-8290.
[4] J.-H. Yang, Q. Yuan, H. Deng, S.-H. Wei, B.I. Yakobson, Earth-Abundant and Non- Toxic SiX (X = S, Se) Monolayers as Highly Efficient Thermoelectric Materials, The Journal of Physical Chemistry C, 121 (2017) 123-128.
[5] T. Jing, D. Liang, M. Deng, S. Cai, Two-dimensional IV–VI materials with in-plane negative Poisson's ratio and anisotropic carrier mobility, Journal of Materials Chemistry C, 8 (2020) 10382-10389.
[6] N.T. Hiep, C.Q. Nguyen, N.N. Hieu, Negative Poisson's ratio and anisotropic carrier mobility in ternary Janus Si2XY (X/Y= S, Se, Te): First-principles prediction, Applied Physics Letters, 123 (2023) 092102.
[7] J. Zhang, S. Jia, I. Kholmanov, L. Dong, D. Er, W. Chen, H. Guo, Z. Jin, V.B.
Shenoy, L. Shi, J. Lou, Janus Monolayer Transition-Metal Dichalcogenides, ACS Nano, 11 (2017) 8192-8198.
[8] T.V. Vu, H.V. Phuc, A.I. Kartamyshev, N.N. Hieu, Enhanced out-of-plane piezoelectricity and carrier mobility in Janus γ-Sn2XY (X /Y= S, Se, Te) monolayers: A first-principles prediction, Applied Physics Letters, 122 (2023) 061601
[9] T.V. Vu, N.T. Hiep, H.V. Phuc, B.D. Hoi, A.I. Kartamyshev, N.N. Hieu, Raman response, piezoelectricity, and transport properties of the two-dimensional JanusHfSiX3H (X = N/P/As) semiconductors: A first-principles study, Physical Review B, 110 (2024) 235403.
[10] G. Kresse, J. Furthmüller, Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane-wave basis set, Physical Review B, 54 (1996) 11169-11186.
[11] G. Kresse, J. Furthmüller, Efficiency of ab-initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set, Computational Materials Science, 6 (1996) 15-50.
[12] J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Generalized Gradient Approximation Made Simple, Physical Review Letters, 77 (1996) 3865-3868.
[13] J. Heyd, G.E. Scuseria, M. Ernzerhof, Hybrid functionals based on a screened Coulomb potential, The Journal of Chemical Physics, 118 (2003) 8207-8215.
[14] H.J. Monkhorst, J.D. Pack, Special points for Brillouin-zone integrations, Physical Review B, 13 (1976) 5188-5192.
[15] J. Bardeen, W. Shockley, Deformation Potentials and Mobilities in Non-Polar Crystals, Physical Review, 80 (1950) 72-80.
[16] W. Fang, H. Wei, X. Xiao, Y. Chen, M. Li, Y. He, Monolayer SnX (X = O, S, Se): Two- Dimensional Materials with Low Lattice Thermal Conductivities and High Thermoelectric Figures of Merit, ACS Applied Energy Materials, 5 (2022) 7802-7812. [17] N.T. Hung, A.R.T. Nugraha, R. Saito, Two-dimensional MoS2 electromechanical actuators, Journal of Physics D: Applied Physics, 51 (2018) 075306.