Link tải luận văn miễn phí cho ae
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong hơn một thập kỷ gần đây, các cấu trúc bán dẫn thấp chiều,
chẳng hạn ống nano, dây nano, dải nano, hạt nano … đã và đang thu
hút được rất nhiều quan tâm do tính xác đáng và tầm quan trọng của
nó trong cả nghiên cứu cơ bản lẫn các tiềm năng ứng dụng công
nghệ. Chúng không chỉ là các hệ lý tưởng để nghiên cứu hiệu ứng
giam hãm lượng tử dẫn đến các đặc tính điện tử và quang phụ thuộc
vào kích thước mà còn bộc lộ một loạt các chức năng thiết bị làm
thành tố cơ bản cho điện tử học nano và quang tử nano tương lai1.
Các tiến bộ mạnh mẽ của công nghệ vi mạch tích hợp (IC) được
tiến hành trong 40 năm qua đã dẫn đến các thiết bị điện tử với mật
độ thiết bị ngày càng cao hơn, xung nhịp nhanh hơn và năng lượng
tiêu thụ ngày càng ít hơn. Tuy nhiên khi các kích thước thiết bị giảm
xuống đến mức dưới 100nm, phương pháp giảm kích cỡ truyền
thống trong khi vẫn giữ nguyên các cấu trúc cơ bản của thiết bị đã
phải đối mặt với các thách thức ngày càng tăng về công nghệ và về
vật lý cơ bản. Để tiếp tục xu thế thu nhỏ thiết bị đi xa hơn cấu trúc
CMOS, ý tưởng đột phá là sử dụng các cấu trúc một chiều (1D) mới
lạ bao gồm các ống carbon (carbon nanotube) và các dây nano
(nanowire) bán dẫn như là các thành phần hoạt động (cũng như là
các bộ phận kết nối) trong các linh kiện và các vi mạch tích hợp kích
cỡ nano tương lai. Đến nay nhiều nỗ lực đã được tập trung cho vật
liệu ống carbon, mặc dù vậy các ứng dụng nền ống carbon vẫn đang
bị cản trở bởi các khó khăn trong việc sản xuất hàng loạt các ống
carbon bán dẫn đồng nhất. Bên cạnh đó các dây nano bán dẫn lại có
thể được chế tạo với quy mô lớn và độ đồng đều rất cao thích hợp
cho việc tích hợp thành các hệ thống lớn. Hơn nữa quá trình nuôi cấy
các dây nano được kiểm soát tốt, còn cho phép tích hợp các vật liệu
khác nhau về thành phần hóa học, cấu trúc, kích thước và giao diện
với nhau. Từ góc độ vật lý cơ bản, các cấu trúc nano-bán dẫn thấp
chiều đang trở thành các nền tảng lý tưởng cho việc thử nghiệm các
đặc tính mới lạ không đạt được hay khó thể hiện ở các kích cỡ lớn
hơn do hiệu ứng kích thước mang lại.Gần đây, ngành Mô hình hóa và mô phỏng Vật liệu hay còn gọi
là Khoa học vật liệu tính toán (CMS) đã nổi lên như là một nhánh
liên ngành của KH&CN. Các thí nghiệm đắt tiền trên cơ sở thực
hành “thử-loại” – là chuẩn của một số năm trước khi mà khả năng
tiếp cận máy tính còn hạn chế thì nay đã trở nên lỗi thời. Bởi vậy
ngày càng trở nên phổ biến một “chuẩn thực hành” là các thiết kế
trên vật liệu, các quá trình và ngay cả các linh kiện phải được xử lý
“ảo” trên máy tính trước khi được tiến hành trên thực tế. Vì những
tính thời sự, tính mới, khả năng kết hợp giữa nghiên cứu cơ bản với
tiềm năng ứng dụng trong công nghệ, cộng với lợi thế của ngành
nghiên cứu mới, như KH&CN Nano và mô hình hóa và mô phỏng,
cùng với điều kiện có thể tiếp cận và triển khai được ở Việt nam như
đã trình bày ở trên mà chúng tui chọn đề tài của luận án là: “Nghiên
cứu mô phỏng động lực phân tử các cấu trúc và các vật liệu nano
bán dẫn thấp chiều”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Là nghiên cứu lý thuyết dựa trên Mô hình hóa và Mô phỏng các
đặc tính của các cấu trúc và vật liệu nano bán dẫn thấp chiều hướng
tới các ứng dụng trong điện tử học nano, quang tử nano, spin tử nano
cũng như là các ứng dụng trong nano năng lượng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:
Giới hạn trong hai cấu trúc nano bán dẫn thấp chiều mà chủ yếu
là cấu trúc giả một chiều (1D) dây nano và giả không chiều (0D) –
các hạt nano.
4. Nội dung nghiên cứu chính của luận án:
Nghiên cứu các thuộc tính quang, cơ, từ của các cấu trúc
nano bán dẫn thấp chiều. Cụ thể là luận án tập trung vào 4 nội dung
nghiên cứu chính như sau: (i) nghiên cứu các hạt nano ZnO dạng
lăng trụ lục giác với đường kính và bề dày khác nhau, qua đó chỉ ra
sự ảnh hưởng của tái thiết lại bề mặt lên các thuộc tính của hạt. (ii)
nghiên cứu dây nano ZnS với các dạng tiết diện khác nhau và chỉ ra
cơ chế ổn định của dây. (iii) cũng nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố
kích thước nhưng với mức độ phức tạp hơn với bài toán nghiên cứu
các dây nano dị chất. Trong luận án này chúng tui nghiên cứu cả hai
loại dị chất là dị chất siêu mạng pha tinh thể (với bài toán dây nano
dị chất dạng siêu mạng pha tinh thể GaN pha Zincblende và
wurtzite) và dị chất dạng lõi/vỏ (với bài toán dây nano dị chất dạng
lõi/vỏ nền GaN/AlN). (iv) Tiếp đến chúng tui còn nghiên cứu thêm các dây nano có khuyết tật (cả dây nguyên chất và dị chất), nâng bài
toán dây nano lên chịu ảnh hưởng đồng thời của các hiệu ứng bề
mặt, hiệu ứng kích thước, hiệu ứng giao diện dị chất và hiệu ứng do
khuyết tật gây ra. Ở đây chúng tui xét đến sự ảnh hưởng đan xen của
các hiệu ứng này lên thuộc tính từ của dây. Cụ thể là đối với bài toán
dây nano ZnO có pha tạp chất Li và dây nano ZnO/GaN có khuyết
tật.
5. Phương pháp nghiên cứu chính của luận án:
Sử dụng kỹ thuật mô phỏng động lực phân tử (Molecular
dynamics - MD). Trong đó, sử dụng hướng mô phỏng MD từ nguyên
lý ban đầu (ab-initio MD) tức là chỉ sử dụng các quy luật của cơ
lượng tử để giải phương trình Schrodinger và chỉ dựa vào một số rất
ít các gần đúng, như gần đúng Born-Oppenheimer và lý thuyết
phiếm hàm mật độ (DFT) kết hợp với đặc trưng của hệ điện tử trong
nguyên tử để mô tả các đặc tính vật lý như các liên kết hóa học hình
thành cấu trúc vật liệu, cấu trúc vùng năng lượng, phổ quang,
phonon ….
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu của luận
án:
Nghiên cứu các cấu trúc nano bán dẫn thấp chiều bằng phương
pháp mô hình hóa và mô phỏng trên máy tính. Về thực chất là các
“thí nghiệm ảo” được tiến hành nhằm kiểm định, giải thích và thậm
chí là cả đoán về các cấu trúc và các vật liệu mới lạ chưa có được
và cả trong nhưng điều kiện không đạt tới được, đo lường những đại
lượng không quan sát được trên thực tế. Tiến bộ trong các kỹ thuật
mô hình hóa và mô phỏng vật liệu này thúc đẩy mạnh mẽ các hiểu
biết nền tảng của KH và CN Nano cũng như tăng cường cầu nối giữa
các quan sát thực nghiệm và lý thuyết cơ bản.
7. Các kết quả mới đạt được của luận án là:
Chỉ ra sự đồng tồn tại hai cơ chế ổn định cấu trúc chính cho
các hạt nano ZnO dạng lăng trụ lục giác [Commnication in Phys.Vol.
21, No. 3 (2011), pp. 235-243].
Chỉ ra được ảnh hưởng và tác động qua lại của giam hãm
lượng tử và tái thiết bề mặt lên các đặc tính vật liệu và độ bền vững
của dây nano ZnS với kích thước, hình dạng khác nhau
[Communications in Physics, Vol. 22, No. 4 (2012), pp. 317-326].
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Trong hơn một thập kỷ gần đây, các cấu trúc bán dẫn thấp chiều,
chẳng hạn ống nano, dây nano, dải nano, hạt nano … đã và đang thu
hút được rất nhiều quan tâm do tính xác đáng và tầm quan trọng của
nó trong cả nghiên cứu cơ bản lẫn các tiềm năng ứng dụng công
nghệ. Chúng không chỉ là các hệ lý tưởng để nghiên cứu hiệu ứng
giam hãm lượng tử dẫn đến các đặc tính điện tử và quang phụ thuộc
vào kích thước mà còn bộc lộ một loạt các chức năng thiết bị làm
thành tố cơ bản cho điện tử học nano và quang tử nano tương lai1.
Các tiến bộ mạnh mẽ của công nghệ vi mạch tích hợp (IC) được
tiến hành trong 40 năm qua đã dẫn đến các thiết bị điện tử với mật
độ thiết bị ngày càng cao hơn, xung nhịp nhanh hơn và năng lượng
tiêu thụ ngày càng ít hơn. Tuy nhiên khi các kích thước thiết bị giảm
xuống đến mức dưới 100nm, phương pháp giảm kích cỡ truyền
thống trong khi vẫn giữ nguyên các cấu trúc cơ bản của thiết bị đã
phải đối mặt với các thách thức ngày càng tăng về công nghệ và về
vật lý cơ bản. Để tiếp tục xu thế thu nhỏ thiết bị đi xa hơn cấu trúc
CMOS, ý tưởng đột phá là sử dụng các cấu trúc một chiều (1D) mới
lạ bao gồm các ống carbon (carbon nanotube) và các dây nano
(nanowire) bán dẫn như là các thành phần hoạt động (cũng như là
các bộ phận kết nối) trong các linh kiện và các vi mạch tích hợp kích
cỡ nano tương lai. Đến nay nhiều nỗ lực đã được tập trung cho vật
liệu ống carbon, mặc dù vậy các ứng dụng nền ống carbon vẫn đang
bị cản trở bởi các khó khăn trong việc sản xuất hàng loạt các ống
carbon bán dẫn đồng nhất. Bên cạnh đó các dây nano bán dẫn lại có
thể được chế tạo với quy mô lớn và độ đồng đều rất cao thích hợp
cho việc tích hợp thành các hệ thống lớn. Hơn nữa quá trình nuôi cấy
các dây nano được kiểm soát tốt, còn cho phép tích hợp các vật liệu
khác nhau về thành phần hóa học, cấu trúc, kích thước và giao diện
với nhau. Từ góc độ vật lý cơ bản, các cấu trúc nano-bán dẫn thấp
chiều đang trở thành các nền tảng lý tưởng cho việc thử nghiệm các
đặc tính mới lạ không đạt được hay khó thể hiện ở các kích cỡ lớn
hơn do hiệu ứng kích thước mang lại.Gần đây, ngành Mô hình hóa và mô phỏng Vật liệu hay còn gọi
là Khoa học vật liệu tính toán (CMS) đã nổi lên như là một nhánh
liên ngành của KH&CN. Các thí nghiệm đắt tiền trên cơ sở thực
hành “thử-loại” – là chuẩn của một số năm trước khi mà khả năng
tiếp cận máy tính còn hạn chế thì nay đã trở nên lỗi thời. Bởi vậy
ngày càng trở nên phổ biến một “chuẩn thực hành” là các thiết kế
trên vật liệu, các quá trình và ngay cả các linh kiện phải được xử lý
“ảo” trên máy tính trước khi được tiến hành trên thực tế. Vì những
tính thời sự, tính mới, khả năng kết hợp giữa nghiên cứu cơ bản với
tiềm năng ứng dụng trong công nghệ, cộng với lợi thế của ngành
nghiên cứu mới, như KH&CN Nano và mô hình hóa và mô phỏng,
cùng với điều kiện có thể tiếp cận và triển khai được ở Việt nam như
đã trình bày ở trên mà chúng tui chọn đề tài của luận án là: “Nghiên
cứu mô phỏng động lực phân tử các cấu trúc và các vật liệu nano
bán dẫn thấp chiều”.
2. Mục tiêu nghiên cứu của luận án
Là nghiên cứu lý thuyết dựa trên Mô hình hóa và Mô phỏng các
đặc tính của các cấu trúc và vật liệu nano bán dẫn thấp chiều hướng
tới các ứng dụng trong điện tử học nano, quang tử nano, spin tử nano
cũng như là các ứng dụng trong nano năng lượng.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của luận án:
Giới hạn trong hai cấu trúc nano bán dẫn thấp chiều mà chủ yếu
là cấu trúc giả một chiều (1D) dây nano và giả không chiều (0D) –
các hạt nano.
4. Nội dung nghiên cứu chính của luận án:
Nghiên cứu các thuộc tính quang, cơ, từ của các cấu trúc
nano bán dẫn thấp chiều. Cụ thể là luận án tập trung vào 4 nội dung
nghiên cứu chính như sau: (i) nghiên cứu các hạt nano ZnO dạng
lăng trụ lục giác với đường kính và bề dày khác nhau, qua đó chỉ ra
sự ảnh hưởng của tái thiết lại bề mặt lên các thuộc tính của hạt. (ii)
nghiên cứu dây nano ZnS với các dạng tiết diện khác nhau và chỉ ra
cơ chế ổn định của dây. (iii) cũng nghiên cứu ảnh hưởng các yếu tố
kích thước nhưng với mức độ phức tạp hơn với bài toán nghiên cứu
các dây nano dị chất. Trong luận án này chúng tui nghiên cứu cả hai
loại dị chất là dị chất siêu mạng pha tinh thể (với bài toán dây nano
dị chất dạng siêu mạng pha tinh thể GaN pha Zincblende và
wurtzite) và dị chất dạng lõi/vỏ (với bài toán dây nano dị chất dạng
lõi/vỏ nền GaN/AlN). (iv) Tiếp đến chúng tui còn nghiên cứu thêm các dây nano có khuyết tật (cả dây nguyên chất và dị chất), nâng bài
toán dây nano lên chịu ảnh hưởng đồng thời của các hiệu ứng bề
mặt, hiệu ứng kích thước, hiệu ứng giao diện dị chất và hiệu ứng do
khuyết tật gây ra. Ở đây chúng tui xét đến sự ảnh hưởng đan xen của
các hiệu ứng này lên thuộc tính từ của dây. Cụ thể là đối với bài toán
dây nano ZnO có pha tạp chất Li và dây nano ZnO/GaN có khuyết
tật.
5. Phương pháp nghiên cứu chính của luận án:
Sử dụng kỹ thuật mô phỏng động lực phân tử (Molecular
dynamics - MD). Trong đó, sử dụng hướng mô phỏng MD từ nguyên
lý ban đầu (ab-initio MD) tức là chỉ sử dụng các quy luật của cơ
lượng tử để giải phương trình Schrodinger và chỉ dựa vào một số rất
ít các gần đúng, như gần đúng Born-Oppenheimer và lý thuyết
phiếm hàm mật độ (DFT) kết hợp với đặc trưng của hệ điện tử trong
nguyên tử để mô tả các đặc tính vật lý như các liên kết hóa học hình
thành cấu trúc vật liệu, cấu trúc vùng năng lượng, phổ quang,
phonon ….
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu của luận
án:
Nghiên cứu các cấu trúc nano bán dẫn thấp chiều bằng phương
pháp mô hình hóa và mô phỏng trên máy tính. Về thực chất là các
“thí nghiệm ảo” được tiến hành nhằm kiểm định, giải thích và thậm
chí là cả đoán về các cấu trúc và các vật liệu mới lạ chưa có được
và cả trong nhưng điều kiện không đạt tới được, đo lường những đại
lượng không quan sát được trên thực tế. Tiến bộ trong các kỹ thuật
mô hình hóa và mô phỏng vật liệu này thúc đẩy mạnh mẽ các hiểu
biết nền tảng của KH và CN Nano cũng như tăng cường cầu nối giữa
các quan sát thực nghiệm và lý thuyết cơ bản.
7. Các kết quả mới đạt được của luận án là:
Chỉ ra sự đồng tồn tại hai cơ chế ổn định cấu trúc chính cho
các hạt nano ZnO dạng lăng trụ lục giác [Commnication in Phys.Vol.
21, No. 3 (2011), pp. 235-243].
Chỉ ra được ảnh hưởng và tác động qua lại của giam hãm
lượng tử và tái thiết bề mặt lên các đặc tính vật liệu và độ bền vững
của dây nano ZnS với kích thước, hình dạng khác nhau
[Communications in Physics, Vol. 22, No. 4 (2012), pp. 317-326].
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links