Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/79279
| Title: | การศึกษาผลจากความเครียดเฉือนที่มีต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าของโบรอนไนไตรด์ชั้นเดียว ด้วยทฤษฎีฟังก์ชันแนลความหนาแน่น |
| Other Titles: | Impact of shear strain on electronic properties of monolayer boron nitride by density functional theory |
| Authors: | จิรภัทร ช่างกล่อม |
| Advisors: | ธิติ บวรรัตนารักษ์ อรรณพ เอกธาราวงศ์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Subjects: | โบรอนไนไตรด์ ความเครียดและความเค้น แรงเฉือน (กลศาสตร์) Boron nitride Strains and stresses Shear (Mechanics) |
| Issue Date: | 2563 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | โบรอนไนไตรด์ชั้นเดียว (h-BN) เป็นวัดสุสองมิติที่มีความเป็นฉนวนสูงมาก กล่าวคือมีความกว้างของช่องว่างแถบพลังงาน (band gap) ที่ค่อนข้างกว้าง ซึ่งในงานนี้พบว่าที่อุณหภูมิ 0 K ในสภาวะปกติที่ไม่มีผลของความเครียดมากระทำ ช่องว่างแถบพลังงานของ h-BN จะเป็นแบบ direct โดยที่จุดสูงสุดของแถบเวเลนซ์และจุดต่ำสุดของแถบนำกระแสจะอยู่ที่ตำแหน่ง K ในโซนบริลลวนที่หนึ่งและมีค่าอยู่ที 4.67 eV ด้วยการคำนวณจากทฤษฎีฟังก์ชันแนลความหนาแน่น และจากการพิจารณาโครงสร้างแถบพลังงานและความหนาแน่นสถานะ (density of states) พบว่าความเครียดมีผลต่อคุณสมบัติทางไฟฟ้าของโบรอนไนไตรด์ชั้นเดียว ซึ่งพิจารณาความเครียดทั้งสองแกนที่ตั้งฉากกันบนระนาบวัสดุ (biaxial strain) โดยมีแนวโน้มที่ความกว้างของช่องว่างแถบพลังงานจะมีค่าลดน้อยลง หรืออาจกล่าวได้ว่าผลของความเครียดทำให้ h-BN ชั้นเดียวมีความสามารถในการนำไฟฟ้าที่ดีขึ้น กรณีที่เพิ่มความเครียดอันเนื่องมาจากแรงอัด (compressive) ไปเรื่อย ๆ พบว่า จุดสูงสุดของแถบเวเลนซ์และจุดต่ำสุดของแถบนำกระแสแบบ direct ตำแหน่ง Γ นั้นมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนตัวเข้าหากันแต่ที่ตำแหน่ง K มีแนวโน้มเคลื่อนตัวออกจากกัน ในขณะที่ กรณีที่เพิ่มความเครียดอันเนื่องมาจากแรงดึง (tensile) มีแนวโน้มเคลื่อนตัวเข้าหากันทั้งสองตำแหน่ง นอกจากนี้พบว่าที่ความเครียดอันเนื่องมาจากแรงดึงประมาณ 19 % หรือมากกว่า ช่องว่างแถบพลังงานของ h-BN จะเปลี่ยนจากแบบ direct ที่ตำแหน่ง K สู่แบบ indirect โดยที่จุดสูงสุดของแถบเวเลนซ์และจุดต่ำสุดของแถบนำกระแสจะอยู่ที่ตำแหน่ง K และ Γ ตามลำดับ แต่ถ้าเพิ่มความเครียดอันเนื่องมาจากแรงอัดไปเรื่อย ๆ พบว่า ในช่วงของความเครียดอันเนื่องมาจากแรงอัดที่มากกว่า 0 % เล็กน้อยช่องว่างแถบพลังงานแบบ direct ที่ตำแหน่ง K ของ h-BN จะเปลี่ยนเป็นแบบ indirect ที่ตำแหน่ง K และ Γ อย่างไรก็ตาม ที่ความเครียดอันเนื่องมาจากแรงอัดมากกว่า 19 % โดยประมาณ ช่องว่างแถบพลังงานของ h-BN จะเปลี่ยนเป็นแบบ direct อีกครั้งที่ตำแหน่ง Γ |
| Other Abstract: | Monolayer of hexagonal boron nitride (h-BN) is a 2-dimensional material. Because of its large electronic band gap, h-BN is classified as an electrical insulator. Through computational simulations, based on the density functional theory (DFT), monolayer h-BN is predicted at absolute zero and at zero strain to exhibit a direct band gap of 4.67 eV at the K point of the first Brillouin zone. Upon applying either biaxial compressive strain or biaxial tensile strain to monolayer h-BN, the band gap of the material decreases, as demonstrated by its electronic band structure and electronic density of states. In addition to the decrease in the value of electronic band gap, the simulations reveal that, as the degree of biaxial compressive strain increases to approximately 19 %, the electronic character of monolayer h-BN changes from a direct band gap at the K point to an indirect band gap, where the valence and conduction band edges are located at the K and Γ points, respectively. The DFT simulations further show that biaxial tensile strain ranging from 0 % - 1 % approximately, results in an electronic phase transition, as the material’s direct band gap at the K point changes to an indirect band gap along the path K-Γ This is in analogy to that induced by the biaxial compressive strain. However, when the biaxial tensile strain of larger than ~19 % is applied to monolayer h- BN, another electronic transition is predicted, and the material exhibits a direct band-gap character at the Γ point. |
| Description: | โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2563 |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/79279 |
| Type: | Senior Project |
| Appears in Collections: | Sci - Senior Projects |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| 63-SP-PHYS-002-Jiraphat Changklom.pdf | 1.63 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.