Nguyễn Thị Kim Quyên * , Phạm Nguyễn Hữu Hạnh Vũ Thanh Trà

* Tác giả liên hệ (kimquyen929@gmail.com)

Abstract

In this study, the Hamiltonian model was built by using the tight binding (TB) calculation that computes the electronic properties of hexagonal chromium nitride (h-CrN) for planar and buckled structures. Based on the results obtained and by comparison with the other results from the similar model such as the ab initio method on different structures and identified the structural parameters for the nearest neighborhood interactions of the atoms. In addition, this paper also shows that the h-CrN exhibits metallicity of thin honeycomb materials in flat and buckled states. However, the electronic structure of the material in the buckled state has  changed more pronounced than the one in planar structure, which predicts interesting variations of the electronic distributions and its properties under the influence of external stimuli as well as the applicability to future spintronic technology.

Keywords: Chromium Nitride, Band structure, buckled structure, tight binding model

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, phương pháp gần đúng liên kết mạnh (TB) được sử dụng để xây dựng mô hình Hamiltonian tính toán đặc trưng điện tử của hexagonal chromium nitride (h-CrN) cho cấu trúc phẳng và nhấp nhô. Từ kết quả tính toán thu được, đồng thời so sánh với kết quả  tính toán từ mô hình tương tự theo phương pháp ab initio trên các cấu trúc khác nhau, bộ tham số cấu trúc cho các tương tác lân cận bậc một của các nguyên tử cấu thành vật liệu được xác định. Ngoài ra, kết quả cũng chỉ ra rằng ở trạng thái phẳng và nhấp nhô, h-CrN thể hiện tính chất kim loại của vật liệu mỏng dạng tổ ong. Tuy nhiên, cấu trúc điện tử vật liệu ở trạng thái nhấp nhô có nhiều thay đổi hơn so với cấu trúc phẳng, dự đoán những thay đổi thú vị về tính chất điện của vật liệu dưới tác động của kích thích bên ngoài cũng như khả năng ứng dụng vào công nghệ spintronic trong tương lai.

Từ khóa: Cấu trúc vùng năng lượng, cấu trúc vênh, Chromium Nitride, phương pháp gần đúng liên kết mạnh

Article Details

Tài liệu tham khảo

Ali, M., Pi, X., Liu, Y., & Yang, D. (2017). Electronic and magnetic properties of graphene, silicone and germanene with varying vacancy concentration. AIP Advances, 7(4), Article 045308, 1-11. http://doi.org/10.1063/1.4980836

Guzmán-Verri, G. G. & Voon, L. C. L. Y. (2007). Electronic structure of silicon-based nanostructures. Physical Review B, 76(7), Article 075131, 1-10. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.075131

Konschuh, S., Gmitra, M., & Fabian, J. (2010). Tight-binding theory of the spin-orbit coupling in graphene. Physical Review B, 82(24), Article 245412, 1-11. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.82.245412

Kuklin, A. V., Kuzubov, A. A., Kovaleva, E. A., Mikhaleva N. S., Tomilin F. N., Lee, H., & Avramov, P.V. (2016). Two-Dimensional Hexagonal CrN with Promising Magnetic and Optical Properties: A Theoretical Prediction. Nanoscale, 9(2), 621-630. https://doi.org/10.1039/C6NR07790K

Luo, W., Xu, K., & Xiang, H. (2017). Two-dimensional hyperferroelectric metals: A different route to ferromagnetic-ferroelectric multiferroics. Physical Review B, 96(23), Article 235415, 1-7. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.235415

Neto, A. H. C., Guinea, F., Peres, N. M. R., Novoselov, K. S., & Geim, A. K. (2009). The electronic properties of graphene. Reviews of Modern Physics, 81(1), 109-162. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.81.109

Novoselov, K. S., Fal′ko, V. I., Colombo, L., Gellert, P. R., Schwab, M. G., & Kim, K. (2012). A roadmap for graphene. Nature, 490(7419), 192-200. http://doi.org/10.1038/nature11458

Novoselov, K. S., Geim, A. K., Morozov, S. V., Jiang, D., Zhang, Y., Dubonos, S. V., Grigorieva, I. V., & Firsov, A. A. (2004). Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films.  Science, 306(5696), 666-669. http://doi.org/10.1126/science.1102896

Takeda, K. & Shiraishi, K. (1994). Theoretical possibility of stage corrugation in Si and Ge analogs of graphite. Physical Review B, 50(20), 14916-14922. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.50.14916

Zhang. J., Zhao, B., Xue, Y., Zhou T., & Yang, J. (2018). Coupling effect of topological states and Chern insulators in two-dimensional triangular lattices. Physical Review B, 97(12), Article 125403, 1-11. http://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.125430

Zheng, F., Zhang, C. (2012). The electronic and magnetic properties of functionalized silicene: a first-principles study. Nanoscale Research Letters, 7(1), Article 422, 1-5  http://doi.org/10.1186/1556-276X-7-422