Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
➤ Gửi thông báo lỗi ⚠️ Báo cáo tài liệu vi phạmNội dung chi tiết: Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
MỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ u nhằm tìm kiêm, thiết kế những vật liệu tiên tiên với câu trúc điện tử mới lạ và tù’ tính mong muốn. Spintronics, nói vân tắt là lình vực nghiên cứu vè bậc tự do spin của điện tủ’, với mômen tù’ tương ứng của nó, hướng đẽn các ứng dụng linh kiện sử dụng tính chất đó, tương tự như với ngành điện tử Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ học truyền thống. Trong bối cành đó, các vật liệu với tính chất mới lạ như nửa kim loại hay bán dần lù’ nhận được môi quan tâm nghiên cứu liên ngành hLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
óa học, vật lý, cũng như khoa học vật liệu.Nửa kim loại là lớp vật liệu với cấu trúc điện tử mang bản chất "một nửa" bán dần, với một định hướng spin MỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ g yêu câu cản bàn nhất cho ứng dụng spintronic. Bên cạnh đó, bán dần tù’ là một mục tiêu nghiên cứu được đeo đuổi từ lâu trong lình vực, với yếu cầu có được các vật liệu bán dân mang tù’ lính mong muốn. Nghiên cứu ban đâu trong lình vực nhâm biên các vật liệu bán dàn phi từ truyền thõng trờ thành sâ Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ t lừ, và được tìm kiêm với bán dần từ pha loãng hay phức hợp nanô cùa các chất bán dần và sắt từ.Graphic cácbon nitơ, gọi tât là g-CN, là một họ vật lLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
iệu được nghiên cứu sâu rộng những năm găn đây. Với cấu trúc và tỷ lệ hợp phân khác nhau, các vật liệu trong họ g-CN mang bán chất rất đa dạng, tù’ nửMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ ang) điện lử, xúc tác dị thể, và nhất là spintronics. Sụ’ đa dạng trong cãu trúc của g-CN, cùng với đặc điếm đơn lớp (monolayer), tương lự như với vật liệu cácbon graphene, là tiên đê cho nghiên cứu nhằm biến đối tính chất điện tủ' và từ’ của chúng, hướng đến nhừng ứng dụng kẽ trên.10Luận văn tập tr Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ ung vào các vạt liệu g-CN lù g-s-ữiazine g-CáNa và g-h-oiazine g-CiNj. Hyđrồ hóa và hấp phụ nguyên tứ với các nguyên tố nhóm 2p được đề xuất nhằm biêìLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
i đồi câu trúc và tù’ tinh cúa chúng. Những vật liệu như vậy, với câu trúc và tính chât khác nhau dưực thiết kê dựa trên tính toán lý thuyết phiếm hàmMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ mới trong spintronics phán sắt từ, lình vực nghiên cứu hấp dan mới nôi lên gan dây.IICHƯƠNG 1. TÕNG QUAN VỀ GRAPHÍT CÁCBON NITƠ VÀ LÝ THUYẾT PHIẼM HÀM MẬT ĐỘ1.1. TỐNG QUAN VỀ GRAPHÍT CÁCBON NITƠNửa kim loại và bán dán tử là nhừìig vật liệu thú vị và ứng viên hứa hẹn trong lĩnh vực spintronics [Fels Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ er_2007]. Cấu trúc điện tử cùa nửa kim loại (HM) cho thấy sự đồng thời tồn tại cùa bản chãt kim loại đối với một trạng thái spin và bản chất bán dẫn đLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
ối với trạng thái spin còn lại [Katsnelson_2008]. Chính đặc điếm khác biệt này làm cho chúng hừYi dụng trong những nghiên cứu quan trọng liên quan tớiMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ nhâm biến các vật liệu bán dân phi từ truyền thống trở thành sắt từ, và được tìm kiếm với bán dán từ pha loãng (dilute magnetic semiconductors) [Dietl_2014. Sato_2010] hay phức hợp nanô của các chât bán dần và sât từ [Dietl_2010].(a) Cẩu trúc g-C4N3 từ nhóm chức “nitrile ion” [Lee_2010].(b) Ố mạng Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ co’ sở (1 X 1) của gst [Phong_2019], với vị trí khuyết “A”.Hình 1.1. g-s-triazine (gst) g-C4N3 [Li—2013].12Một thành viên trong họ vật liệu graphít cáLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
cbon nilơ (g-CN), Hình 1.1, là g-s-triazine (gst) g-CáNì, với bán chất nứa kim loại-sắt từ (FM-IIM) [Du_2012J. Quy trình tống hợp gst được mô tá trongMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ nhóm chức -ON) ion lóng. Kết quá cho gst từ nhũìrg nhỏm chức ion niưile ỊC(CN)-J được mô tá trong Hình 1.1 (a), như một cấu núc mớ rộng nhận được từ quy trình đó.(a) tri-s-tria/.ine (heptazine)(h) g-h-triazine (ght)Hình 1.2. g-C3Nu [Kroke_2002].Gần với gsl vê cẩu trúc nhưng khác xa về tính chãi diện Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ lừ là g-h-iriazine (ghl) g-QN-f, xem Hình 1.2, một bán dần-phi tù’ (NM-S) LNgọc_2018J. Thực nghiệm vẽ đặc trưng cấu trúc cúa các dân xuất tri-s-triazLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
ine (heptazine) được báo cáo trong LKroke_2002J. Các dân xuất được chức nang hóa này là vật liệu khởi dâu cho nhừng pha cùa g-C3N.| với câu trúc khác MỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ l) trong ô mạng gst bới N sè biến vật liệu nứa kim loại sắt tù’ thành bán dân phi từ.Phàn sắt từ (AFM), hay fcri từ bù trù’ không hoàn toàn (FCF), cùng với tù’ tính của chúng là tâm điểm nghiên ell’ll trong spintronics phán sắt tù’13[BaltZ-2018, Jungwirth-2016]. Lĩnh vực đương nối lên này là đế “làm Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ cho phàn sắt tù’ hừu ích hơn và spintronics trở nên thú vị hơn” [Jungwirth-2016]. Châng hạn, khi đặt trong trường ngoài, một linh kiện AFM sè vô hìnhLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
vê phương diện tù’ do độ tù’ hóa bâng 0 của nó, bãt kê nội dung thông tin—các mômen tù’ vi mô—được lưu trừ trong đó. Đặc trưng đó làm cho các vật liệMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ iến tính vật liệu ght cũng như gst, nhâm thu được trật tụ’ sât từ, feri từ, và nhất là phản sât tù’, với những ứng dụng trong spintronics.1.2. LÝ THUYẼT PHIẾM HÀM MẬT ĐỘMô hình hóa và mô phỏng đà trờ thành chuẩn “thực nghiệm máy tính” ở khâp các phòng thí nghiệm trên thế giới. Phương pháp này chứng Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ tỏ tiết kiệm, đa nãng cùng như hiệu quả. và là bố sung cho tiếp cận thực nghiệm và lý thuyết. Trong số đó. tính toán tù’ các nguyên lý ban đâu và lý tLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
huyết phiếm hàm mật độ có thế cung cãp thông tin vê cãu trúc điện tủ’ của hệ, quyết định tính chất hóa học và vật lý của nó. Trong tính toán vật lý, hMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ bài toán lớn của lình vực—thiết kế bâng máy tính những vật liệu với tính chất mong muốn.Lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT) [Payne_ỉ992, Barth-2004, Sholl_2009], phương pháp được sủ’ dụng rộng rãi nhất hiện nay trong hóa học tính toán, đà có thế đạt tới cấp độ chính xác hóa học yêu cău [Barth-2004]. C Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ ác phương pháp hóa học lượng tù’ như Hartree-Fock, lý thuyết nhiều loạn MP, phương pháp couple cluster, cãu hình tương tác... [Sholl-2009], có thê choLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
kết quả với độ chính xác cao hơn nừa. nhưng thường chỉ phù hợp cho các hệ nhò bởi một rào cản là khối lượng tính toán. Hơn nừa chúng cùng khó áp dụngMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ ác định tù* lời giải phương trình tự hợp. Do thế hiệu dụng mang tính cục bộ. chỉ phụ thuộc vào tọa độ từng điếm trong không gian, nên việc giài các phương trình đó tương tự như với phương trình Hartree, và đơn giàn hơn nhiêu việc giải hệ phương trình Hartree-Fock với thê phi cục bộ. Hàm mật độ điện Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ tử, đại lượng vật lí đo được trong thực nghiệm, là biên số cân thiết duy nhất trong DFT. Đây là một lợi thê khi số điện tử N trong một hệ tăng lên, hàLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
m sóng 3N biên số tọa độ của hệ trở nên cồng kềnh, trong khi mật độ điện tử chỉ phụ thuộc vào 3 tọa độ. Phần trình bày dưới đây tóm lược lại những nétMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ 015, Ngọc_2018].1.2.1. Định lí Hohenberg-KohnCơ sở của lý thuyết phiếm hàm mật độ là 2 định lý Hohenberg-Kohn. Định lí đầu liên phát biêu râng mật độ điện lử ờ trạng thái cơ bản n0(r) của hệ các điện tử tương tác trong một trường thế bên ngoài Vext(r) xác định trường thê này một cách duy nhất, và từ Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ đó là Hamiltonian cùng các tính chất khác của hệ. Định lí thứ’ hai nói rằng năng lượng ở trạng thái cơ bản là một phiếm hàm của mật độ điện tử và tuâLuận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ
n theo nguyên lí biến phân, nghĩa là n0(r) cực tiêu hóa phiếm hàm năng lượngE[n(r)] = F[n(r)] + fdrVíXl(r)n(r)(1.1)với F[n] = T[n] + Einc[n] đà bao gôMỜ ĐÀUSự phát triển của lĩnh vực spintronics, nhất là với thẽ hệ linh kiện spintronic tiếp theo trong vòng vài năm gân đây, đã thúc đấy các nghiên cứu Luận văn nghiên cứu cấu trúc điện tử và trật tự từ của vật liệu graphít cácbon nitơ bằng lý thuyết phiếm hàm mật độ dựng phiếm hàm phố quát này cho một hệ điện tử. Hình thức luận Kohn-Sham đưa lại một cách tiếp cận đê giải quyết vấn đê này.15Gọi ngay
Chat zalo
Facebook