Nghiên cứu mô phỏng tính chất quang điện tử của các chấm lượng tử dựa trên vật liệu PdSe2 đơn lớp dạng ngũ giác pha tạp đơn và đôi nguyên tử
,
,
,
và
*
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
In this study, employing density functional theory, the optoelectronic properties of quantum dots based on one-, two-atom-doped pentagonal single-layer PdSe2 material are studied. The results reveal that QD-Ru1 and QD-Ru1O2 are the most stable structures, exhibiting absorption peaks in the infrared range with wavelengths around 3,000 nm. Introducing atomic impurities of Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Silver (Ag), Oxygen (O), and Sulphur (S) at respective positions leads to a narrowing of the bandgap width in most cases compared to the original structure, except for QD-Rh1 and QD-Rh1O2. Moreover, the absorption peak shifts resulting from the introduction of single and double impurities O and S predominantly occur along the Oz axis, with corresponding wavelengths falling within the range of approximately 2,000 nm to 3,000 nm in the infrared region. These findings highlight the utility of atomic impurity doping as a promising method to discover novel structures for the development of optoelectronic applications using Palladium diselenide quantum dots.
Tóm tắt
Nghiên cứu sử dụng lý thuyết phiếm hàm mật độ, tính chất điện tử và phổ hấp thụ của các chấm lượng tử Palladium diselenide đơn lớp, dạng ngũ giác, pha tạp đơn và đôi nguyên tử được khảo sát. Kết quả cho thấy, QD-Ru1 và QD-Ru1O2 là hai cấu trúc ổn định nhất với đỉnh phổ hấp thụ nằm trong khoảng bước sóng 3.000 nm thuộc vùng hồng ngoại. Từ cấu trúc PdSe2 ban đầu thực hiện pha tạp các nguyên tử Ruthenium (Ru), Rhodium (Rh), Silver (Ag), Oxygen (O), Sulphur (S) tại vị trí tương ứng, độ rộng vùng cấm đều có xu hướng thu hẹp so với cấu trúc ban đầu ngoại trừ QD-Rh1 và QD-Rh1O2. Thêm vào đó, đỉnh phổ hấp thụ của các cấu trúc QD-Ru1, QD-Rh1 pha tạp đơn và các cấu trúc pha tạp đôi O và S chỉ xảy ra dịch chuyển theo phương Oz với bước sóng tương ứng từ khoảng 2.000 nm đến 3.000 nm thuộc vùng hồng ngoại. Điều này cho thấy việc pha tạp nguyên tử là một trong những phương pháp hữu ích để tìm ra những cấu trúc có tính chất mới nhằm phát triển những ứng dụng của chấm lượng tử PdSe2 trong các thiết bị quang điện tử.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Tài liệu tham khảo
Arakawa, Y., & Holmes, M. J. (2020). Progress in quantum-dot single photon sources for Quantum Information Technologies: A broad spectrum overview. Applied Physics Reviews, 7(2). https://doi.org/10.1063/5.0010193
Cywiński, G., Yahniuk, I., Kruszewski, P., Grabowski, M., Nowakowski-Szkudlarek, K., Prystawko, P., Sai, P., Knap, W., Simin, G. S., & Rumyantsev, S. L. (2018). Electrically controlled wire-channel GAN/Algan Transistor for terahertz plasma applications. Applied Physics Letters, 112(13).
https://doi.org/10.1063/1.5023391
Chettri, B., Sharma, A., Das, S. Kr., & Sharma, B. (2022). First Principle Study of Rh/RU doped pentagonal PdSe2 for detection of SO2 and SO3 gas. Materials Today: Proceedings, 58, 696–701. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2022.02.199
Ekimov, A. I., Efros, Al. L., & Onushchenko, A. A. (1985). Quantum size effect in semiconductor microcrystals. Solid State Communications, 56(11), 921–924. https://doi.org/10.1016/s0038-1098(85)80025-9
Liang, Q., Zhang, Q., Gou, J., Song, T., Arramel, Chen, H., Yang, M., Lim, S. X., Wang, Q., Zhu, R., Yakovlev, N., Tan, S. C., Zhang, W., Novoselov, K. S., & Wee, A. T. (2020). Performance improvement by ozone treatment of 2D PdSe2. ACS Nano, 14(5), 5668–5677. https://doi.org/10.1021/acsnano.0c00180
Mi, T. Y., Triet, D. M., & Tien, N. T. (2020). Adsorption of gas molecules on penta-graphene nanoribbon and its implication for Nanoscale Gas Sensor. Physics Open, 2, 100014. https://doi.org/10.1016/j.physo.2020.100014
Moreau, E., Robert, I., Manin, L., Thierry-Mieg, V., Gérard, J. M., & Abram, I. (2001). Quantum cascade of photons in semiconductor quantum dots. Physical Review Letters, 87(18). https://doi.org/10.1103/physrevlett.87.183601
Nghia, N. V., Son, N. M., & Thuy, D. M. (2020). Fabrication cds/au/tio2 sandwich nanofibers for enhanced photoelectrochemical water-splitting efficiency. Hue University Journal of Science: Natural Science, 129(1B), 15–23. https://doi.org/10.26459/hueuni-jns.v129i1b.5763
Oyedele, A. D., Yang, S., Liang, L., Puretzky, A. A., Wang, K., Zhang, J., Yu, P., Pudasaini, P. R., Ghosh, A. W., Liu, Z., Rouleau, C. M., Sumpter, B. G., Chisholm, M. F., Zhou, W., Rack, P. D., Geohegan, D. B., & Xiao, K. (2017). PdSe2: Pentagonal two-dimensional layers with high air stability for electronics. Journal of the American Chemical Society, 139(40), 14090–14097. https://doi.org/10.1021/jacs.7b04865
Singh, D., Gupta, S. K., Sonvane, Y., & Lukačević, I. (2016). Antimonene: a monolayer material for ultraviolet optical nanodevices. Journal of Materials Chemistry C, 4(26), 6386-6390. https://doi.org/10.1039/C6TC01913G
Smidstrup, S., Markussen, T., Vancraeyveld, P., Wellendorff, J., Schneider, J., Gunst, T., Verstichel, B., Stradi, D., Khomyakov, P. A., Vej-Hansen, U. G., & Lee, M. E. (2019). QuantumATK: An integrated platform of electronic and atomic-scale modelling tools. Journal of Physics: Condensed Matter, 32(1), p.015901.
https://doi.org/10.1088/1361-648X/ab4007
Thảo, P. T. B., Hằng, N. T. M., Nguyệt, T. V. M., Phương, N. L. H., Tuấn, L., & Tiên, N. T. (2022). Ảnh hưởng của hình thái và yếu tố tôi hóa lên đặc tính điện tử và phổ hấp thụ của chấm lượng tử penta-graphene. Tạp chí Khoa học Đại học cần Thơ, 58(CĐ Khoa học tự nhiên), 79-89.
Tien, N. T., Thao, D. N., Thao, P. T., & Quang, D. N. (2016). Key scattering mechanisms limiting the lateral transport in a modulation-doped polar heterojunction. Journal of Applied Physics, 119(21).
https://doi.org/10.1063/1.4953030
Tien, N. T., Ut, N. V., Hoc, B. T., Ngoc Thao, T. T., & Khanh, N. D. (2019). Electronic transport in the V-shaped edge distorted zigzag graphene nanoribbons with substitutional doping. Advances in Condensed Matter Physics, 2019, 1–8.
https://doi.org/10.1155/2019/4715953
Tien, N. T., Bich Thao, P. T., Phuc, V. T., & Ahuja, R. (2020). Influence of edge termination on the electronic and transport properties of Sawtooth Penta-graphene nanoribbons. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 146, 109528. https://doi.org/10.1016/j.jpcs.2020.109528
Tien, N. T., Thao, P. T. B., & Khanh, N. D. (2023). Structural, magneto-electronic, and electric transport properties of pentagonal PdSe2 nanoribbons: A first-principles study. Surface Science, 728, 122206. https://doi.org/10.1016/j.susc.2022.122206
Yuan, P. F., Zhang, Z. H., Fan, Z. Q., & Qiu, M. (2017). Electronic structure and magnetic properties of penta-graphene nanoribbons. Physical Chemistry Chemical Physics, 19(14), 9528-9536.
https://doi.org/10.1039/C7CP00029D
Zeng, L. H., Wu, D., Lin, S. H., Xie, C., Yuan, H. Y., Lu, W., Lau, S. P., Chai, Y., Luo, L. B., Li, Z. J., & Tsang, Y. H. (2018). Controlled synthesis of 2D palladium diselenide for sensitive photodetector applications. Advanced Functional Materials, 29(1), 1806878. https://doi.org/10.1002/adfm.201806878
Zhang, S., Zhou, J., Wang, Q., Chen, X., Kawazoe, Y., & Jena, P. (2015). Penta-graphene: A new carbon allotrope. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(8), 2372–2377. https://doi.org/10.1073/pnas.1416591112
Zhao, P., Tang, M., & Zhang, D. (2022). Adsorption of dissolved gas molecules in the transformer oil on metal (AG, rh, SB)-doped PdSe2 momlayer: A first-principles study. Applied Surface Science, 600, 154054. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.154054