Luận án Tính chất truyền dẫn quang-từ và tính chất nhiệt của các bán dẫn họ dichalcogenides kim loại chuyển tiếp

Tên luận án:

TÍNH CHẤT TRUYỀN DẪN QUANG-TỪ VÀ TÍNH CHẤT NHIỆT CỦA CÁC BÁN DẪN HỌ DICHALCOGENIDES KIM LOẠI CHUYỂN TIẾP

Ngành:

Vật lý

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án này tập trung nghiên cứu chuyên sâu về tính chất truyền dẫn quang-từ và tính chất nhiệt của các bán dẫn họ dichalcogenides kim loại chuyển tiếp (TMDC) đơn lớp trong điều kiện có mặt từ trường vuông góc với mặt phẳng vật liệu. Đề tài xuất phát từ việc nhận thấy tiềm năng ứng dụng cao của TMDC như MoS2, MoSe2, WS2, WSe2 trong công nghệ quang điện tử, cũng như những hạn chế của graphene truyền thống. Luận án đặc biệt chú trọng đến ảnh hưởng của trường Zeeman và các tương tác electron-phonon lên các tính chất này.

Mục tiêu tổng quát của nghiên cứu là khảo sát các tính chất truyền dẫn quang-từ và tính chất nhiệt của các bán dẫn TMDC đơn lớp. Cụ thể, luận án đã đi sâu vào việc tính toán và phân tích hệ số hấp thụ quang-từ, độ rộng vạch phổ hấp thụ, tốc độ mất mát năng lượng của electron (ELR) và công suất nhiệt-từ gây ra bởi hiệu ứng phonon-kéo, dưới tác dụng của điện trường và từ trường ngoài, có hoặc không có tương tác electron-phonon và quá trình hấp thụ hai photon.

Những đóng góp chính của luận án bao gồm:

1. Về lý thuyết, luận án đã phát triển và hoàn thiện phương pháp gần đúng ma trận mật độ cho hệ đơn lớp hai chiều, cung cấp các công thức cải tiến cho độ cảm quang tuyến tính và phi tuyến bậc ba, áp dụng cho vật liệu TMDC.
2. Luận án đã khảo sát chi tiết hệ số hấp thụ quang-từ và độ rộng vạch phổ, chỉ ra sự phụ thuộc mạnh mẽ vào từ trường, thông số vật liệu, cơ chế tương tác electron-phonon và loại phonon. Vị trí các đỉnh hấp thụ quang học được xác định rõ ràng, phân chia thành hai vùng tần số khác nhau tùy thuộc vào quá trình dịch chuyển nội vùng hay liên vùng, đồng thời phụ thuộc mạnh vào định hướng spin, tương tác spin-quỹ đạo, điện trường ngoài và trường Zeeman.
3. Đối với tính chất nhiệt, tốc độ mất mát năng lượng của electron và công suất nhiệt-từ gây ra bởi hiệu ứng phonon-kéo đều dao động theo từ trường với biên độ tăng dần, phụ thuộc mạnh vào loại vật liệu, cơ chế tương tác và mật độ electron. Luận án cũng phát hiện mới về sự dao động của số mũ trong quy luật mô tả sự phụ thuộc của công suất nhiệt-từ vào nhiệt độ, không phải là hằng số như trường hợp không có từ trường.

Các kết quả thu được không chỉ góp phần cung cấp thông tin mới và hữu ích về tính chất vật lý của hệ electron trong TMDC đơn lớp dưới trường ngoài, mà còn xây dựng cơ sở khoa học cho các nghiên cứu thực nghiệm và định hướng ứng dụng trong lĩnh vực chế tạo linh kiện điện tử và quang điện tử.