Đánh giá tính chất cơ học và điện tử của các vật liệu XO2 đơn lớp bằng phương pháp nguyên lý đầu
Tóm tắt: 244
| 
PDF: 142 
##plugins.themes.academic_pro.article.main##
Author
Từ khóa:
Tính chất cơ học
Cấu trúc vùng năng lượng
GeO2 đơn lớp
SnO2 đơn lớp
Nguyên lý đầu
Tóm tắt
Trong bài báo này, một đánh giá tổng quát về tính chất cơ học và điện tử của cấu trúc đơn lớp XO2 (X là Ge hoặc Sn) được thực hiện bằng tính toán nguyên lý đầu. Kết quả phân tích về động lực học và tĩnh học đã xác nhận khả năng tồn tại của cấu trúc vật liệu. Cả hai vật liệu GeO2 và SnO2 đều thể hiện tính linh hoạt cơ học, trong đó GeO2 có ứng suất tới hạn kéo lên đến 16,15 N/m và SnO2 đạt 12,90 N/m. Ở trạng thái cân bằng, hai vật liệu đều thể hiện tính chất bán dẫn gián tiếp với khoảng trống năng lượng lớn. Khi chịu biến dạng, khoảng trống trong cấu trúc vùng năng lượng của cả hai cấu trúc giảm tuyến tính lên tới 80%. Các kết quả nghiên cứu không chỉ phân tích chi tiết mối tương quan giữa biến dạng và đặc tính điện tử đồng thời cho biết khả năng ứng dụng cấu trúc đơn lớp XO2. Những thông tin này cung cấp nền tảng khoa học để tối ưu hóa hiệu năng thiết bị trong tương lai.
Tài liệu tham khảo
-
[1] S. Novoselov et al., "Electric field effect in atomically thin carbon films", Science, Vol. 306, no. 1, pp. 666-669, 2004. https://doi.org/10.1126/science.1102896
[2] M. L. Hu, Z. Yu, J. L. Yin, C. X. Zhang, and L. Z. Sun, "A DFT-LDA study of electronic and optical properties of hexagonal boron nitride under uniaxial strain", Computational Materials Science, Vol. 54, no. 1, pp. 165-169, 2012. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.10.041
[3] N. H. Linh, N. M. Son, T. T. Quang, N. V. Hoi, V. V. Thanh, and D. V. Truong, "First-principles investigation on the electromechanical properties of monolayer 1H Pb-Dichalcogenides", Materials Research Society of Korea, Vol. 33, no. 5, pp. 189-194, 2023. https://doi.org/10.3740/MRSK.2023.33.5.189
[4] Z. Zhen, G. Jie, L. Dan, and T. David, "Designing Isoelectronic Counterparts to Layered Group V Semiconductors", ACS Nano, Vol. 9, no. 8, pp. 8284-8290, 2015. https://doi.org/10.1021/acsnano.5b02742
[5] Y. Ugur, De. Ilker, D. Çakir, G. Oguz, and S. Cem, "A systematical ab-initio review of promising 2D MXene monolayers towards Li-ion battery applications", JPhys Energy, Vol. 2, no. 3, pp. 1-15, 2020. https://doi.org/10.1088/2515-7655/ab9fe3
[6] N. H. Linh, N. X. Dong, T. T. Quang, D. T. Hung, and D. V. Truong, "Revealing Photo-electrochemical, Piezoelectric, and Ferroelectric Properties of γ-SnTe Monolayer via Density Functional Theory", Computational Materials Science, Vol. 253, no., pp. 2025. https://10.1016/j.commatsci.2025.113879
[7] N. H. Linh, T. T. Quang, N. M. Son, T. T. Thang, V. V. Thanh, and D. V. Truong, "Theoretical computational of electronic and transport properties and optical conductivity of monolayer NiS2 under mechanical strain", Journal of science and technology technical universities, Vol. 33, no. 1, pp. 34-41, 2023. https://doi.org/10.51316/jst.164.etsd.2023.33.1.5
[8] N. H. Linh, T. T. Quang, N. M. Son, V. Van Thanh, and D. V. Truong, "Prediction of mechanical, electronic and optical properties of monolayer 1T Si-dichalcogenides via first-principles theory", Materials Today Communications, Vol. 36, no., pp. 1-16, 2023. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.106553
[9] V. A. Cao et al., "Enhanced Piezoelectric Output Performance of the SnS2/SnS Heterostructure Thin-Film Piezoelectric Nanogenerator Realized by Atomic Layer Deposition", ACS Nano, Vol. 15, no. 6, pp. 10428-10436, 2021. https://doi.org/10.1021/acsnano.1c02757
[10] Z. Luwei, W. Ning, and L. Yuliang, "Design, synthesis, and application of some two-dimensional materials", Chemical Science, Vol. 14, no. 20, pp. 5266-5290, 2023. https://doi.org/10.1039/d3sc00487b
[11] K. Karim et al., "Recent developments in emerging two-dimensional materials and their applications", Journal of Materials Chemistry C, Vol. 8, no. 2, pp. 387-440, 2020. https://doi.org/10.1039/c9tc04187g
[12] T. T. Quang, N. H. Linh, D. T. Hung, P. Q. Viet, N. T. Kien, and D. V. Truong, "Calculation mechanical, electronic and piezoelectric properties of monolayer sis material using density functional theory", Transport and Communications Science Journal, Vol. 75, no. 9, pp. 2264-2277, 2024. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.9.3
[13] A. K. Ozyurt, D. Molavali, and H. Sahin, "Stable single layer structures of aluminum oxide: Vibrational and electronic characterization of magnetic phases", Computational Materials Science, Vol. 214, no., pp. 1-8, 2022. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2022.111745
[14] H. Chen, C. Tan, K. Zhang, W. Zhao, X. Tian, and Y. Huang, "Enhanced photocatalytic performance of ZnO monolayer for water splitting via biaxial strain and external electric field", Applied Surface Science, Vol. 481, no., pp. 1064-1071, 2019. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.03.105
[15] Y. Gao, S. Meng, Q. Yang, Z. Wang, B. Gao, and F. Yang, "Mechanical–chemical coupling in gas–surface interaction: A study of strain effects on the catalytic properties of SiO2", Physics of Fluids, Vol. 37, no. 2, pp. 064-078, 2025. https://doi.org/10.1063/5.0245036.
[16] M. Seal, N. Bose, and S. Mukherjee, "Application of GeO2 nanoparticle as electrically erasable memory and its photo catalytic behaviour", Materials Research Express, Vol. 5, no. 6, pp. 1061-1070, 2018. https://doi.org/10.1088/2053-1591/aac66b
[17] N. T. H. Nhung et al., "A novel synthesis of GeO2/Ge composite as an anode material for lithium-ion batteries", Chemical Physics Letters, Vol. 801, no., pp. 054-062, 2022. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2022.139747
[18] L. Sun, Y. Liu, P. Wu, and W. Zhou, "Band structure and optical properties of MoS2/SnO2 hetero-bilayer from hybrid functional calculations", Materials Chemistry and Physics, Vol. 239, no., pp. 4061, 2020. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2019.122071
[19] W. Z. Xiao, G. Xiao, and L. L. Wang, "A first-principles study of the SnO2 monolayer with hexagonal structure", J Chem Phys, Vol. 145, no. 17, pp. 174702, 2016. https://doi.org/10.1063/1.4966581
[20] T. T. Quang, N. H. Linh, N. M. Son, T. T. Hoa, V. V. Thanh, and D. V. Truong, "Mechanical, electronic, and thermoelectric properties of low-dimensional SnSx materials," in Proceedings of the 11th National Conference on Mechanics, Natural Science and Technology Publishing House, Hanoi, Viet Nam, 2022, pp. 406-413.
[21] G. Tse, "The structural, electronic, optical, elastic, and vibrational properties of GeS2 using HSE03: a first-principle investigation", Journal of Computational Electronics, Vol. 23, no. 5, pp. 968-976, 2024. https://doi.org/10.1007/s10825-024-02196-z
[22] P. Giannozzi et al., "QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials", J Phys Condens Matter, Vol. 21, no. 39, pp. 1-19, 2009. https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502
[23] N. H. Linh, T. T. Quang, N. M. Son, N. V. Hoi, V. V. Thanh, and D. V. Truong, "First-principles study of electronic and optical properties and photocatalytic performance of MS monolayer under strain", Journal of science and technology technical universities, Vol. 33, no. 2, pp. 44-51, 2023. https://doi.org/10.51316/jst.165.etsd.2023.33.2.7
[24] J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, "Generalized gradient approximation made simple", Physical Review Letters, Vol. 77, no. 18, pp. 3865-3868, 1996. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865
[25] H. J. Monkhorst and J. D. Pack, "Special points for Brillonin-zone integrations", Physical Review B, Vol. 13, no. 12, pp. 5188-5192, 1976. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.13.5188
[26] D.T. Hung, N. H. Linh, T. T. Quang, and D. V. Truong, "Investigation of Electromechanical Properties of CF Monolayer," in Solid State Phenomena, vol. 368 Switzerland: Trans Tech Publications, 2024, pp. 3-8.
[27] T. V. Vu, H. V. Phuc, C. V. Nguyen, A. I. Kartamyshev, and N. N. Hieu, "A theoretical study on elastic, electronic, transport, optical and thermoelectric properties of Janus SnSO monolayer", Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 54, no. 47, pp. 2021. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac1d73
[28] T. N. Do, N. N. Hieu, N. A. Poklonski, N. T. Thanh Binh, C. Q. Nguyen, and N. D. Hien, "Computational insights into structural, electronic, and optical properties of Janus GeSO monolayer", RSC Adv, Vol. 11, no. 45, pp. 28381-28387, 2021. https://doi.org/10.1039/d1ra05424d
[29] F. Mouhat and F. X. Coudert, "Necessary and sufficient elastic stability conditions in various crystal systems", Physical Review B - Condensed American Physical Society, Vol. 90, no. 22, pp. 224104-4, 2014. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.90.224104
[30] C. Lee, X. Wei, J. W. Kysar, and J. Hone, "Measurement of the elastic properties and intrinsic strength of monolayer graphene", Science, Vol. 321, no. 5887, pp. 385-8, 2008. https://doi.org/10.1126/science.1157996
[31] L. Song et al., "Large scale growth and characterization of atomic hexagonal boron nitride layers", Nano Lett, Vol. 10, no. 8, pp. 3209-15, 2010. https://doi.org/10.1021/nl1022139
[32] K. Liu et al., "Elastic properties of chemical-vapor-deposited monolayer MoS2, WS2, and their bilayer heterostructures", Nano Lett, Vol. 14, no. 9, pp. 5097-103, 2014. https://doi.org/10.1021/nl501793a
[33] N. H. Linh, P. Q. Viet, T. T. Quang, D. T. Hung, and D. Van Truong, "First-principles analysis of mechanical, optoelectronics and piezoelectric properties in buckled honeycomb GeSe monolayer", Surface Science, Vol. 755, no., pp. 3217, 2025. https://doi.org/10.1016/j.susc.2025.122703
[34] M. Ruoho et al., "Thin-Film Engineering of Mechanical Fragmentation Properties of Atomic-Layer-Deposited Metal Oxides", Nanomaterials (Basel), Vol. 10, no. 3, pp. 4675, 2020. https://doi.org/10.3390/nano10030558.
Xem thêm
##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##
Đã Xuất bản
May 31, 2025
Download
Cách trích dẫn
Quang, T. T., N. H. Linh, Đinh T. Hưng, Đỗ V. Trường, T. T. Thắng, và L. N. Bằng. “Đánh Giá tính chất Cơ học Và điện tử của các vật liệu XO2 đơn lớp bằng phương pháp Nguyên Lý đầu”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 23, số p.h 5A, Tháng Năm 2025, tr 7-12, doi:10.31130/ud-jst.2025.004.
