Luận án Các đặc trưng plasmon và tính chất động lực học của hệ điện tử trong graphene

Tên luận án:

CÁC ĐẶC TRƯNG PLASMON VÀ TÍNH CHẤT ĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ ĐIỆN TỬ TRONG GRAPHENE

Ngành:

Vật lý kỹ thuật

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án của Hồ Sỹ Tá, ngành Vật lý kỹ thuật, tập trung nghiên cứu các đặc trưng plasmon và tính chất động lực học của hệ điện tử trong graphene. Đề tài giải quyết một bài toán vật lý cơ bản liên quan đến sự hình thành và duy trì các trạng thái kích thích tập thể (plasmon) trong hệ electron hai chiều của màng graphene dưới tác động của trường ngoài, nhằm làm sáng tỏ tiềm năng ứng dụng của graphene trong lĩnh vực nano-plasmonics.

Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết và mô phỏng vật liệu, sử dụng mô hình liên tục với phương trình Dirac để mô tả động lực học của hệ electron ở nhiệt độ không tuyệt đối và mức độ pha tạp yếu. Các tính toán giải tích được dùng để xác định hàm điện môi và phổ tán sắc plasmon, trong khi các tính toán số được phát triển để khảo sát hệ điện tử trong các điều kiện tổng quát hơn như nhiệt độ và mức độ pha tạp hữu hạn. Tương tác electron-electron được xem xét trong gần đúng pha ngẫu nhiên (RPA) và mở rộng với hiệu ứng trường địa phương (LFE).

Các kết quả nghiên cứu đã công bố trong hai bài báo ISI bao gồm: khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ, độ pha tạp và tính bất đẳng hướng của mặt năng lượng lên sự hình thành và đặc trưng của plasmon trong graphene, chỉ ra sự chuyển đổi từ tán sắc đẳng hướng sang bất đẳng hướng khi mức độ pha tạp tăng. Đặc biệt, luận án đã phát hiện ra sự chi phối của tính không tương đương giữa các trạng thái trong hai thung lũng Dirac đối với sự hình thành và đặc trưng của các mode plasmon bước sóng dài, dẫn đến việc dự đoán một mode plasmon mới, tinh tế, bên cạnh mode plasmon 2D đã biết. Kết quả này được củng cố bởi các tính toán nguyên lý đầu. Luận án cũng mở rộng tính toán hàm điện môi để tính đến hiệu ứng trường địa phương, thu nhận bức tranh về một mode plasmon tuyến tính (inter-valley plasmon mode) ở bước sóng ngắn. Các đóng góp này không chỉ hoàn thiện bức tranh vật lý về graphene mà còn chỉ ra tiềm năng ứng dụng của nó trong nano-electronics, nano-optoelectronics và nano-photonics.

Mục lục chi tiết:

• Phần mở đầu
• Phần nội dung chính
  • Chương 1. Cơ sở lý thuyết nghiên cứu các tính chất động lực của hệ điện tử và các tính chất vật lý cơ bản của hệ điện tử hai chiều trong mạng graphene
    • 1.1 Một số khái niệm cơ sở
    • 1.2 Tính chất cơ bản của graphene
  • Chương 2. Tính toán hàm điện môi trong gần đúng RPA và khảo sát các đặc trưng plasmon của graphene trong mô hình điện tử liên kết chặt với lân cận gần nhất
    • 2.1 Tính toán giải tích hàm phân cực và các đặc trưng plasmon cho graphene trong trường hợp pha tạp nhỏ, ở 0 K sử dụng phép gần đúng lân cận điểm Dirac
    • 2.3 Tính số hàm phân cực và các đặc trưng plasmon cho graphene trong toàn vùng BZ thứ nhất ở nhiệt độ và độ pha tạp hữu hạn
    • 2.4 Hiệu ứng bất đẳng hướng mặt năng lượng
  • Chương 3. Các đặc trưng plasmon của graphene trong chế độ pha tạp cao
    • 3.1 Tính toán TB ở lân cận thứ hai
  • Chương 4. Hàm điện môi có tính đến hiệu ứng trường địa phương. Áp dụng cho trạng kích thích plasmon ứng với sự chuyển trạng thái giữa các điểm K trong graphene
    • 4.1 Hàm điện môi vĩ mô có tính đến hiệu ứng trường địa phương LFE
    • 4.2 Plasmon ứng với sự chuyển trạng thái giữa hai điểm K
• Phần kết luận và kiến nghị
• Phần tài liệu tham khảo
• Phần phụ lục