การคำนวณสัมประสิทธิ์ไพอิโซอิเล็กทริกสำหรับชั้นเดี่ยวของ โบรอนไนไตรด์และโลหะแทรนซิชันไดชาล์โคจีไนด์โดยใช้ ทฤษฎีฟังก์ชันนัลความหนาแน่น

Abstract

งานวิจัยนี้ได้ทำการคำนวณหาค่าสัมประสิทธิ์ไพอิโซอิเล็กทริกสำหรับชั้นเดี่ยวของโบรอน ไนไตรด์(BN) และโลหะแทรนซิชันไดชาล์โคจีไนด์(TMDC) ได้แก่โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ (MoS₂), โมลิบดีนัมไดซิลิไนด์(MoSe₂), โมลิบดีนัมไดเทลลูไรด์(MoT e₂), ทังสเตนไดซัลไฟด์ (WS₂), ทังสเตนไดซิลิไนด์(WSe₂) และ ทังสเตนไดเทลลูไรด์(WTe₂) โดยใช้โปรแกรม CASTEP ซึ่งอาศัยทฤษฎีฟังก์ชันนัลความหนาแน่น (DFT) และใช้การประมาณค่าเกรเดียนต์โดยนัยทั่วไป (GGA) เพื่อเป็นการตรวจสอบผลการศึกษาก่อนหน้านี้ที่ว่า วัสดุสองมิติดังกล่าวจะมีสัมประสิทธิ์ ไพอิโซอิเล็กทริกสูงกว่าวัสดุปกติที่เป็นสามมิติในเบื้องต้นคำนวณหาค่าคงที่แลตทิซเพื่อตรวจ สอบโครงสร้างของวัสดุเทียบกับการศึกษาก่อนหน้า และคำนวณช่องว่างแถบพลังงาน นอกจากนี้ ยังได้คำนวณค่าสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นและการเปลี่ยนแปลงโพลาไรเซชันต่อหน่วยพื้นที่เพื่อนำ ไปคำนวณหาค่าสัมประสิทธิ์ไพอิโซอิเล็กทริก ผลการคำนวณพบว่า สัมประสิทธิ์ไพอิโซอิเล็กทริก ของวัสดุที่เป็นสองมิติบางชนิดข้างต้น มีค่าสูงกว่าวัสดุไพอิโซอิเล็กทริกปกติที่เป็นสามมิติเช่น ผลึกแอลฟาควอตซ์, ผลึกแกเลียมไนไตรด์(GaN) และผลึกอะลูมิเนียมไนไตรด์(AlN) เป็นต้น โดยที่ชั้นเดี่ยวของ MoT e₂ มีค่าสัมประสิทธิ์ไพอิโซอิเล็กทริกสูงสุด และชั้นเดี่ยวของ WS₂ มีค่า สัมประสิทธิ์ไพอิโซอิเล็กทริกต่ำสุด ซึ่งพบว่า ค่าสัมประสิทธิ์ไพอิโซอิเล็กทริกมีแนวโน้มเดียวกัน กับเลขอะตอมของธาตุชาล์โคจีไนด์ตามตารางธาตุนอกจากนี้ยังได้ทำการตรวจสอบความถูกต้อง ของวิธีการคำนวณหาโพลาไรเซชัน โดยคำนวณหาค่าโพลาไรเซชันสำหรับผลึกของแบเรียมไททา เนต (BaTiO₃) และเลด ไททาเนต (PbT iO₃) ผลการคำนวณพบว่า ค่าโพลาไรเซชันสอดคล้องกับ การทดลองและการคำนวณก่อนหน้านี้