Tính chất vận chuyển trong hệ hai chiều và graphene - NCS. Trương Văn Tuấn

Tên đề tài luận án: Tính chất vận chuyển trong hệ hai chiều và graphene
Ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán
Mã số ngành: 62440103
Họ tên nghiên cứu sinh: Trương Văn Tuấn
Khóa đào tạo: 2017
Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Nguyễn Quốc Khánh
Cơ sở đào tạo: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, ĐHQG-HCM
1. Tóm tắt nội dung luận án:
Luận án khảo sát tính chất vận chuyển trong hệ 2D và graphene (điện tử hoặc lỗ trống trong giếng lượng tử vuông hữu hạn, vô hạn và điện tử trong BLG, các lớp đôi BLG-BLG,  BLG-Q2DEG):
- Với hệ khí điện tử chuẩn hai chiều - Q2DEG (trong giếng lượng tử vuông hữu hạn GaAs/In0.2Ga0.8As/GaAs và vô hạn AlGaN/GaN/AlGaN): chúng tôi khảo sát tất cả các thế tương tác quan trong từ thế tĩnh khả dĩ như: tán xạ tạp chất ion hóa xa RI, tạp chất nền BI, bề mặt nhám SR, thế biến dạng DP, thế áp điện nhám PE, hợp kim AD, đến thế dao động phonon âm và phonon quang phân cực LO qua các đại lượng vật lý như thời gian hồi phục, điện trở suất, độ linh động. Từ đó, chúng ta có thể biết cơ chế tán xạ nào chiếm ưu thế trong các hiện tượng vật lý để làm cơ sở cho các nhà thực nghiệm cải tiến thiết bị.
- Với hệ chuẩn hai chiều là khí lỗ trống - Q2DHG (trong giếng lượng tử vuông hữu hạn Si/Si1-xGex/Si): chúng tôi đã xem xét hầu hết các cơ chế tán xạ trong thực tế như tán xạ tạp chất ion hóa xa RI, bề mặt nhám SR, lệch mạng thế Coulomb DC, lệch mạng thế biến dạng DS, hợp kim AD và tán xạ phonon âm qua hai đại lượng vật lý là độ linh động và suất nhiệt điện. Kết quả của chúng tôi có thể được sử dụng để so sánh với dữ liệu thực nghiệm trong tương lai nhằm chỉ ra sự phụ thuộc của các đặc tính vận chuyển vào hiệu ứng chắn và sự xâm nhập của hàm sóng vào rào thế.
- Với cấu trúc lớp dựa trên graphene, chúng tôi nghiên cứu ảnh hưởng của hiệu ứng chắn lên hệ số nhiệt điện phonon drag của BLG và của các lớp đôi BLG-BLG, BLG-Q2DEG. Kết quả của luận án cho chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc ghép đôi và ảnh hưởng của tương tác nhiều hạt lên các tính chất vận chuyển.
2. Những kết quả mới của luận án:
Các kết quả về giếng lượng tử vuông hữu hạn GaAs/In0.2Ga0.8As/GaAs với bốn cơ chế tán xạ thế tĩnh RI, BI, SR, và PE trong ba mô hình của G(q) ở nhiệt độ bằng không và hữu hạn qua tỉ số τ_t (E_k)/τ_s (E_k) (được công bố trong bài báo Science & Technology Development Journal – Natural Sciences (2020), 3(3): 180-187, https://doi.org /10.32508/stdjns.v3i3.638) và ρ(B_s)/ρ(B=0) (được công bố trong bài báo Communications in Physics (2020), 30(2):123, https://doi.org/10.15625/0868-3166 /30/2/14446) cho thấy hiệu ứng tương quan trao đổi ảnh hưởng đáng kể ở mật độ thấp. Ở mật độ cao, tỉ số τ_t (E_k)/τ_s (E_k) không phụ thuộc vào LFC và tăng theo sự tăng mật độ. Sự phụ thuộc của điện trở suất vào từ trường, mật độ Ns, bề rộng giếng L, nhiệt độ T, và LFC được trình bày trong luận án có thể được sử dụng kết hợp với thực nghiệm  để nhận được những thông tin về các cơ chế tán xạ, và hiệu ứng nhiều hạt trong các QW.
Các kết quả về giếng lượng tử vuông vô hạn AlGaN/GaN/AlGaN (được công bố trong bài báo Eur. Phys. J. B (2021) 94, 103, https://doi.org/10.1140/epjb/s10051-021-00111-0) với các cơ chế tán xạ thế tĩnh RI, BI, IR, DC, DS, tán xạ phonon âm và tán xạ phonon quang phân cực LO cho thấy những đóng góp từ các tán xạ DC, IR và RI là quan trọng ở nhiệt độ thấp. Khi nhiệt độ tăng, tán xạ phonon âm bắt đầu chiếm ưu thế, và ở nhiệt độ phòng (T = 300 K), tán xạ phonon quang phân cực LO là cơ chế tán xạ chính đối với tất cả các giá trị của bề rộng giếng và nồng độ điện tử được xem xét.
Các kết quả về khí lỗ trống - Q2DHG - trong giếng lượng tử vuông Si/Si1-xGex/Si (được công bố trong bài báo Indian J. Phys. (2023), https://doi.org/10.1007/s12648-023-02662-7) cho thấy hiệu ứng thâm nhập của hàm sóng vào rào thế ảnh hưởng đáng kể lên độ linh động toàn phần và suất nhiệt điện phonon drag Sg đối với các QW hẹp, đặc biệt là ở nhiệt độ và mật độ cao. Trong trường hợp QW hẹp ở nhiệt độ cao, hiệu ứng chắn ảnh hưởng lên cả suất nhiệt điện khuếch tán và phonon drag.
Các kết quả về ảnh hưởng của hiệu ứng chắn lên hệ số Seebeck phonon drag của BLG và các cấu trúc ghép đôi BLG-BLG (được công bố trong bài báo Science & Technology Development Journal – Natural Sciences (2023), 7(4), 2763-2769, https://doi.org/https:// doi.org /10.32508/stdjns.v7i4.1306), Q2DEG-BLG cho thấy hiệu ứng chắn làm giảm Sg của BLG và các lớp đôi đến vài bậc độ lớn, và hiệu ứng chắn của lớp thứ hai lên tương tác điện tử - phonon ở lớp còn lại là đáng kể đối với khoảng cách nhỏ giữa hai lớp.
3. Các ứng dụng/ khả năng ứng dụng trong thực tiễn hay những vấn đề còn bỏ ngỏ cần tiếp tục nghiên cứu
Các kết quả thu được của luận án sẽ giúp ích trong việc tìm hiểu sâu hơn về các cơ chế tán xạ và tìm kiếm các linh kiện, vật liệu mới.