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
