Nhóm nghiên cứu của PGS.TS. Nguyễn Thành Tiên tại trường Đại học Cần Thơ đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu các đặc tính vật lý quan trọng của hệ thấp chiều tạo bởi vật liệu graphene và vật liệu tựa graphene bằng phương pháp nguyên lý ban đầu” trong thời gian từ năm 2017 đến năm 2019.

Mục tiêu của đề tài là sử dụng phương pháp nguyên lý ban đầu hiện đại để nghiên cứu: Tính chất điện tử phong phú của các cấu trúc thấp chiều dựa trên hệ vật liệu graphene và vật liệu tựa graphene có pha tạp nguyên tử phù hợp; và tính chất điện tử, tính chất quang của cấu trúc dị chất ZnO/GaN hình thành từ một lớp nguyên tử có cấu trúc tựa graphene.

Đề tài đã đạt được các kết quả nghiên cứu sau:

(1) Trong công bố (AIP ADVANCES 8, 085123 (2018)), các tác giả đã tính được tính chất điện tử và vận chuyển điện tử của vật liệu graphene nanoribbon pha tạp nguyên tử phù hợp bằng phương pháp tính toán sử dụng lý thuyết nguyên lý ban đầu. Cụ thể là, nghiên cứu ảnh hưởng của pha tạp Si và thụ động biên bằng P đến sự thay đổi tính chất điện tử của cấu trúc zigzag graphene nanoribbons (ZGNRs). Nghiên cứu tính toán của chúng tôi xác định rằng, việc pha tạp Si là thay đổi đáng kể tính chất điện tử của 4-ZGNRs và cải tiến đáng kể dòng điện chạy trong mẫu. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc pha tạp Si và thụ động biên bằng P có thể điều biến hiệu quả đặc tính điện tử của cấu trúc ZGNRs, có khả năng phát triển ứng dụng cho linh kiện điện tử cấu trúc nano.

(2) Trong công bố (Scientific Reports-8 -17859 (2018)), bằng phương pháp tính toán sử dụng lý thuyết nguyên lý ban đầu, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng, tính chất điện tử và từ tính của các cấu trúc graphene nanoribbons hấp thụ các nguyên tử tạp halogen: Cl, Br, I, At. Kết quả tính toán mô phỏng cho thấy rằng, cấu trúc vùng điện tử đã bị điều biến mạnh bởi các tạp nguyên tử dạng hấp thụ. Các tính chất điện tử và từ tính (sự sắp xếp spin, moment từ, phân bố điện tích không gian, mật độ trạng thái spin, mật độ trạng thái quỹ đạo) của hệ này cũng thay đổi và có nhiều đặc tính mới lạ và đa dạng.

(3) Trong công bố (Physica E-114-113572 (2019)), tính chất điện tử và tính chất vận chuyển điện tử của hệ vật liệu penta-graphene nanoribbon dạng răng cưa thụ động hóa biên bởi H (SSPGNR) ở trạng thái nguyên sơ và trạng thái pha tạp Si, N, và P được nghiên cứu có hệ thống bằng phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) kết hợp với dạng thức hàm Green không câng bằng. Để xác định tính chất điện tử và tính chất vận chuyển điện tử của hệ nghiên cứu, nhóm nghiên cứu đã tính và phân tích đặc tính cấu trúc (hình học cẩu trúc tối ưu), cấu trúc vùng năng lượng điện tử, mật độ trạng thái, đặc tính I-V, phổ truyền qua. Các kết quả tính toán mô phỏng chỉ ra rằng có sự thay đổi lớn đặc tính I-V của hai mẫu pha tạp N và P (mẫu pha tạp Si hầu như thay đổi không đáng kể).

(4) Trong hai công bố (ACMP-ID 4715953 (2019) và CIP- 28-3-203 (2018)), các tác giả đã khảo sát đặc tính điện tử và vận chuyển điện tử của Zigzag Graphene Nanoribbon bởi tạo các hiệu ứng sai hỏng cấu trúc: (i) tạo sai hỏng biên cấu trúc có dạng chữ V, (ii) tao sai hỏng cấu trúc dạng StoneWales đối xứng và bất đối xứng.

Các kết quả nghiên cứu cung cấp cơ sở khoa học chuyên sâu và mang tính hệ thống, giúp tiên đoán định tính lẫn định lượng các đặc tính vật lý quan trọng và mới lạ của các hệ vật liệu thấp chiều nghiên cứu, làm cơ sở định hướng thí nghiệm tạo các cấu trúc mới và định hướng ứng dụng trong lĩnh vực vi điện tử.

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 16818/2019) tại Cục Thông tin Khoa học và Công nghệ Quốc gia.

N.P.D (NASATI)