Luận án tiến sĩ Vật lý kỹ thuật: Các đặc trưng Plasmon và tính chất động lực học của hệ điện tử trong Graphene

Đề tài tập trung khảo sát các tính chất động lực học của hệ electron dẫn bên trong màng graphene dưới các điều kiện tác động khác nhau của trường ngoài và nghiên cứu các cơ chế hình thành và điều kiện duy trì các trạng thái kích thích tập thể (plasmon) của hệ electron, làm sáng tỏ tiềm năng sử dụng graphene trong lĩnh vực nano-plasmonics. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án tiến sĩ Vật lý kỹ thuật: Các đặc trưng Plasmon và tính chất động lực học của hệ điện tử trong GrapheneBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠOTRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIHỒ SỸ TÁCÁC ĐẶC TRƯNG PLASMON VÀ TÍNH CHẤTĐỘNG LỰC HỌC CỦA HỆ ĐIỆN TỬ TRONGGRAPHENEChuyên ngành: Vật lý kỹ thuậtMã số: 62520401LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ KỸ THUẬTNGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:1.TS. ĐỖ VÂN NAM2.PGS. TS. LÊ TUẤNHà Nội – 2017LỜI CẢM ƠNĐầu tiên, tôi xin tỏ lòng chân thành cảm ơn sâu sắc tới tập thể hướng dẫn gồmTS. Đỗ Vân Nam và PGS. TS. Lê Tuấn. Trong quá trình làm việc thực hiệnLuận án, tôi đã nhận được sự hướng dẫn tận tình của các Thầy. Các Thầy đãđộng viên, khích lệ tôi vượt qua khó khăn trong công việc, cũng như đặt racác bài toán và tạo hứng khởi trong nghiên cứu để tôi say mê thực hiện đề tàiLuận án.Tiếp theo tôi xin cảm ơn sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến về mặt khoa học cũngnhư sự động viên tinh thần, tạo điều kiện thuận lợi về các thủ tục hành chínhcủa các đồng nghiệp, các Thầy cô trong viện Tiên tiến Khoa học và Côngnghệ (AIST), viện Vật lý kỹ thuật, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội và Bộmôn Vật lý trường Đại học Xây Dựng.Nhân đây tôi cũng xin cảm ơn các cán bộ thuộc trung tâm Khoa học và Kỹthuật tính toán (ICSE) đã giúp đỡ, tạo điều kiện trong việc thực hiện côngviệc tính toán phục vụ cho Luận án.Cuối cùng, tôi xin cảm ơn sự động viên, tạo điều kiện tốt nhất của Gia đìnhtôi, đặc biệt là vợ và con tôi để tôi có thể tập trung nghiên cứu và hoàn thànhLuận án này.Hà Nội, ngày …tháng …năm ….Tác giảLỜI CAM ĐOANTôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, được thực hiệndưới sự hướng dẫn của tập thể hướng dẫn gồm TS. Đỗ Vân Nam và PGS. TS.Lê Tuấn. Các kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được aikhác công bố.TM Tập thể hướng dẫnHà Nội, ngày …tháng …năm ….Tác giảMục lụcMục lục ................................................................................................................................... iDanh mục các ký hiệu và chữ viết tắt ................................................................................... ivDanh mục các hình vẽ ........................................................................................................... vMở đầu .................................................................................................................................. ixChương 1 Cơ sở lý thuyết nghiên cứu các tính chất động lực của hệ điện tử và các tínhchất vật lý cơ bản của hệ điện tử hai chiều trong mạng graphene ......................................... 11.1Một số khái niệm cơ sở ........................................................................................... 21.1.1Hệ phương trình Maxwell vĩ mô và một số đại lượng quang học đặc trưng ... 21.1.2Phản ứng của vật liệu đối với sóng điện từ phân cực dọc và phân cực ngang 61.1.3Dao động tử Lorentz và khái niệm hiệu ứng trường địa phương .................... 71.1.4Phương pháp trường tự hợp và phép gần đúng pha ngẫu nhiên RPA ............. 91.1.5Hàm điện môi và tán sắc plasmon ................................................................. 101.2Tính chất cơ bản của graphene ............................................................................. 111.2.1Liên kết hóa học ............................................................................................ 111.2.2Phân tích cấu trúc mạng tinh thể của graphene ............................................. 121.2.3Cấu trúc điện tử của graphene trong mô tả gần đúng liên kết chặt ............... 131.2.4Độ dẫn quang của graphene .......................................................................... 291.2.5Tính chất quang của siêu mạng graphene...................................................... 311.3Sự truyền sóng điện từ trong graphene ................................................................. 381.3.1Các cấu hình TM và TE của sóng điện từ bề mặt.......................................... 381.3.2Sóng điện từ SPPs trong graphene ................................................................ 391.4Gần đúng RPA và công thức Lindhard cho hàm điện môi ................................... 461.5Kết luận ................................................................................................................. 52Chương 2 Tính toán hàm điện môi trong gần đúng RPA và khảo sát các đặc trưngplasmon của graphene trong mô hình điện tử liên kết chặt với lân cận gần nhất ................ 532.1 Phương pháp giải tích tính hàm phân cực trong giới hạn pha tạp yếu và nhiệt độtuyệt đối ........................................................................................................................... 532.1.1Hàm điện môi RPA áp dụng cho graphene ................................................... 532.1.2Tính phần ảo và phần thực của P0   q,   ...