Nghiên cứu sự hấp phụ một số kim loại kiềm thổ trên vật liệu armchair silicene nanoribbons

Bài viết trình bày các tính chất của hệ vật liệu armchair silicene nanoribbons (ASiNR) hấp phụ các nguyên tử kim loại liềm thổ như Be, Mg và Ca. Bằng phương pháp lý thuyết phiếm hàm mật độ (DFT), dựa trên chương trình mô phỏng lượng tử VASP, một số tính chất đã được khảo sát như: sự thay đổi về mặt cấu trúc, cấu trúc vùng điện tử, mật độ trạng thái, phân bố mật độ điện tích, sự dịch chuyển điện tích, phân bố mật độ spin đã được tính toán.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu sự hấp phụ một số kim loại kiềm thổ trên vật liệu armchair silicene nanoribbons NGHIÊN CỨU SỰ HẤP PHỤ MỘT SỐ KIM LOẠI KIỀM THỔ TRÊN VẬT LIỆU ARMCHAIR SILICENE NANORIBBONS Trần Minh Tiến1 1. Trường Đại học Thủ Dầu MộtTÓM TẮT Bài viết trình bày các tính chất của hệ vật liệu armchair silicene nanoribbons (ASiNR) hấpphụ các nguyên tử kim loại liềm thổ như Be, Mg và Ca. Bằng phương pháp lý thuyết phiếm hàmmật độ (DFT), dựa trên chương trình mô phỏng lượng tử VASP, một số tính chất đã được khảosát như: sự thay đổi về mặt cấu trúc, cấu trúc vùng điện tử, mật độ trạng thái, phân bố mật độđiện tích, sự dịch chuyển điện tích, phân bố mật độ spin đã được tính toán. Kết quả cho thấy cấutrúc hệ ASiNR có sự thay đổi đáng kể su khi hấp phụ các kim loại kiềm thổ, nhiều nhất là chiềudài các cạnh của vòng lục giác nằm gần nguyên tử hấp phụ; tối đa lên đến 0.37513 Å đối vớitrường hợp hấp phụ Be. Độ mấp mô cấu trúc cũng có thay đổi đáng kể, tối đa lên đến 2.39774 Åkhi hấp phụ Ca. Kết quả cũng chỉ ra rằng có sự xuất hiện bề rộng vùng cấm xung quanh mứcFermi, tối đa đến 0.4744 eV với hệ ASiNR-Mg. Các kết quả cũng chỉ ra có sự dịch chuyển điệntích tương đối lớn từ vùng này đến vùng khác, cung quanh vòng lục giác gần nguyên tử hấp phụ.Các kết quả cũng cho thấy khả năng tồn tại momen từ ở các cấu trúc sau hấp phụ. Từ khoá: ASiNR, kim loại kiềm thổ, hấp phụ nguyên tử, vasp1. GIỚI THIỆU Nghiên cứu về các vật liệu nano đơn lớp như silicene, phosphorene hoặc germanene đãrất hấp dẫn trên toàn thế giới. Kể từ khi graphene đơn lớp được phát hiện và chế tạo thành côngvào năm 2004 (K. S. Novoselov và nnk., 2004). Một số cấu trúc 1D-nanoribbons cũng đã đượcquan tâm nghiên cứu (Son Y W và nnk, 2006; Li X L và nnk., 2008 ). Đặc điểm cấu trúc, tínhchất điện tử, từ tính, quang học,... của graphene đã được tính toán (Chung H C và nnk, 2008;Yang L, và nnk, 2007; Lin M F, và nnk, 2000; Li Z, và nnk., 2008; Basu D, và nnk, 2008. Saugraphene, nhiều hệ thống vật liệu đơn lớp dựa trên các nguyên tử khác cũng được tập trung vàonghiên cứu như silicene, phosphorene hoặc germanene. Silicene là một cấu trúc, được tạo rabởi các nguyên tử silicon, có cấu trúc tổ ong hình lục giác như graphene, nhưng không phẳngnhư graphene, có độ mấp mô cấu trúc nhất định. Nhiều nghiên cứu đã tìm cách mở rộng bề rộngvùng cấm của silicene để tăng khả năng ứng dụng của nó trong các bóng bán dẫn hiệu ứngtrường hiệu suất cao (FET). Quhe Ruge và nnk, 2012 đã nghiên cứu những thay đổi về độ rộngdải của silicene khi hấp phụ nguyên tử kiềm. Kết quả chỉ ra rằng chiều rộng của vùng cấm cóthể được mở rộng tối đa 0,5 eV. Sahin và nnk, 2013 nghiên cứu về sự hấp phụ của các nguyêntử kim loại chuyển tiếp kiềm, kiềm thổ và 3D trên silicene. Kết quả cho thấy sự hấp phụ củacác nguyên tử kim loại kiềm vào các vị trí hollow sẽ không gây ra bất kỳ biến dạng cấu trúcnào. Sivek Jozef và nnk, 2013, công bố kết quả nghiên cứu về sự hấp thụ Bo, N, Al và P trênsilicene. Kết quả chỉ ra rằng các vị trí hấp phụ tối ưu là valley, brige, vallley và các vị trí topcho các nguyên tử B, N, Al và P, tương ứng. Các hệ cấu trúc đều thể hiện tính kim loại sau khihấp phụ, cùng với sự dịch chuyển electron mạnh từ silicene sang nguyên tử B, N và P. Kaloni 294và nnk, 2014 đã trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của sự hấp phụ kim loại (Au, Hg, Tl vàPb) đối với silicene. Kết quả cho thấy vị trí hấp phụ tối ưu là các hollow. Nghiên cứu về sự hấpphụ và phân tán lithium trên silicene với ranh giới hạt (GB) cũng được thực hiện bởi nhóm tácgiả Wang Xiao và nnk, 2019. Kết quả cho thấy sự dịch chuyển của electron Li 2s sang GB làmtăng đáng kể năng lượng hấp phụ Li, trong khi các rào cản năng lượng nhỏ tạo điều kiện thuậnlợi cho sự di chuyển Li trên bề mặt silicene. Tác giả Phạm Trọng Lâm và nnk, 2020, đã nghiêncứu Hấp phụ Acetone và Toluene trên Silicene vacancy . Silicene vacancy là một loại silicenecó chứa một nguyên tử silicon bị thiếu duy nhất trong cấu trúc mạng lục giác của nó. Kết quảchỉ ra rằng năng lượng hấp phụ cho hấp phụ acetone và toluene là -0,36 eV và -0,57 eV, điệntích dịch chuyển lần lượt là 0,17e và 0,30e. Nghiên cứu về hệ thống cấu trúc 1D cũng rất đượcquan tâm. Nhóm tác giả Zhang Jian-Min và nnk, 2014 đã thực hiện một nghiên cứu về pha tạpnguyên tử P trên ghế bành và ruy băng nano silicene ngoằn ngoèo. Các tính chất cấu trúc, điệntử và từ tính của hệ thống sau pha tạp đã được các tác giả nghiên cứu. Kết quả cho thấy ASiNRvà ZSiNR là chất bán dẫn không từ tính, ASiNR có pha tạp P ở vị trí cạnh thay đổi thành chấtbán dẫn sắt từ. Tác giả Xu Long và nnk, 2015, đã nghiên cứu các tính chất điện, từ tính và nhiệtcủa sự hấp phụ của các nguyên tử Ti trên các dải nano silicene zigzag. Kết quả chỉ ra rằng nguyêntử Ti, các vị trí ưa thích bên trong các dải r ...