Bài giảng Vật lý II: Chương 10 - TS. TS. Ngô Văn Thanh - Trường Đại Học Quốc Tế Hồng Bàng

1.3 Transistor ë linh ëng i»n tû cao düa tr¶n AlGaN/GaN v  transistor hi»u ùng tr÷íng düa tr¶n graphene.. Danh mục các từ viết tắt[r]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC

VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

-

PHẠM THỊ BÍCH THẢO

HIỆN TƯỢNG VẬN CHUYỂN ĐIỆN TỬ TRONG CÁC CẤU TRÚC NANO BÁN DẪN DỰA TRÊN VẬT LIỆU PHÂN CỰC AlGaN/GaN

VÀ PENTA-GRAPHENE NANORIBBON

LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ

HÀ NỘI – 2020

VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM

HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ

…… ….***…………

PHẠM THỊ BÍCH THẢO

HIỆN TƯỢNG VẬN CHUYỂN ĐIỆN TỬ TRONG CÁC CẤU TRÚC NANO BÁN DẪN DỰA TRÊN VẬT LIỆU PHÂN CỰC AlGaN/GaN

VÀ PENTA-GRAPHENE NANORIBBON

LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán

Mã số: 9 44 01 03

Người hướng dẫn khoa học:

1 PGS.TS Nguyễn Thành Tiên

2 GS.TS Đoàn Nhật Quang

Hà Nội – 2020

LÍI CƒM ÌN

º ho n th nh luªn ¡n n y, tæi ¢ nhªn ÷ñc r§t nhi·u sü gióp ï, hé trñ v  ëng vi¶n cõa quþ Th¦y Cæ, çng nghi»p, b¤n b± v  ng÷íi th¥n

Tr÷îc ti¶n, tæi xin gûi líi tri ¥n s¥u s­c nh§t ¸n GS.TS o n Nhªt Quang v  PGS.TS Nguy¹n Th nh Ti¶n Trong suèt qu¡ tr¼nh thüc hi»n luªn

¡n, ngo i sü h÷îng d¨n tªn t¼nh trong cæng t¡c chuy¶n mæn, c¡c Th¦y cán l  nhúng ng÷íi ¦u ti¶n gióp tæi þ thùc ÷ñc vai trá cõa vi»c nghi¶n cùu, b÷îc ¦u

l m quen v  câ þ thùc l m vi»c ëc lªp, l m vi»c nhâm công nh÷ tü h¼nh th nh nhúng ành h÷îng nghi¶n cùu hé trñ cæng t¡c gi£ng d¤y trong nh  tr÷íng

Xin ÷ñc gûi líi c£m ìn ¸n PGS.TS L¶ Tu§n, PGS.TS inh Nh÷ Th£o

v  c¡c b¤n håc vi¶n cao håc còng nhâm nghi¶n cùu t¤i tr÷íng ¤i håc C¦n Thì

¢ còng cëng t¡c trong c¡c cæng tr¼nh nghi¶n cùu khoa håc thíi gian qua

Tæi công xin gûi líi c£m ìn ¸n quþ Th¦y Cæ gi£ng d¤y v  cæng t¡c t¤i Vi»n Vªt lþ, Håc vi»n Khoa håc v  Cæng ngh» Vi»t Nam ¢ truy·n thö ki¸n thùc v  hé trñ cæng t¡c håc vö cho tæi trong suèt thíi gian thüc hi»n · t i

Xin ch¥n th nh c£m ìn quþ Th¦y Cæ cæng t¡c t¤i Khoa Khoa håc Tü nhi¶n v  c¡c pháng ban chùc n«ng tr÷íng ¤i håc C¦n Thì ¢ t¤o måi i·u ki»n º tæi ho n th nh vi»c håc tªp v  nghi¶n cùu trong c¡c n«m qua

Cuèi còng, xin gûi líi tri ¥n ¸n b¤n b± v  ng÷íi th¥n, nhúng ng÷íi luæn

hé trñ v  ëng vi¶n tæi v÷ñt qua nhúng khâ kh«n º ho n th nh luªn ¡n n y

H  Nëi, ng y 10 th¡ng 12 n«m 2020

Ph¤m Thà B½ch Th£o

LÍI CAM OAN

Tæi xin cam oan cæng tr¼nh n y ÷ñc tæi thüc hi»n d÷îi sü h÷îng d¨n cõa GS.TS o n Nhªt Quang, PGS.TS Nguy¹n Th nh Ti¶n v  c¡c nëi dung li¶n quan ch÷a ÷ñc cæng bè trong b§t ký luªn ¡n n o Cö thº, ch÷ìng 1 l  ph¦n l÷ñc kh£o t i li»u vªt li»u ph¥n cüc v  £nh h÷ðng cõa i»n t½ch ph¥n cüc l¶n hi»n t÷ñng vªn chuyºn i»n tû Ch÷ìng 2 v  3 l  k¸t qu£ nghi¶n cùu v· hi»n t÷ñng giam c¦m l÷ñng tû v  vªn chuyºn i»n tû trong c§u tróc th§p chi·u ÷ñc tæi thüc hi»n còng hai th¦y h÷îng d¨n GS.TS o n Nhªt Quang, PGS.TS Nguy¹n

Th nh Ti¶n v  cëng sü PGS.TS inh Nh÷ Th£o Cuèi còng, c¡c k¸t qu£ v· nghi¶n cùu hi»n t÷ñng vªn chuyºn i»n tû trong penta-graphene nanoribbon thu¦n v  pha t¤p b¬ng lþ thuy¸t phi¸m h m mªt ë ÷ñc tæi thüc hi»n còng PGS.TS Nguy¹n Th nh Ti¶n, ThS Vã Trung Phóc v  GS Rajeev Ahuja, ¤i håc Uppsala, Thöy iºn

H  Nëi, ng y 10 th¡ng 12 n«m 2020

Ph¤m Thà B½ch Th£o

Möc löc

1.1 C§u tróc dà ch§t AlGaN/GaN 15

1.1.1 C§u tróc dà ch§t 15

1.1.2 C§u tróc dà ch§t ph¥n cüc 17

1.1.3 ƒnh h÷ðng cõa i»n t½ch ph¥n cüc l¶n hi»n t÷ñng vªn chuyºn i»n tû trong c§u tróc dà ch§t ph¥n cüc AlGaN/GaN 19 1.2 Vªt li»u graphene v  penta-graphene 22

1.2.1 Vªt li»u graphene 22

1.2.2 Vªt li»u graphene nanoribbon 25

1.2.3 Vªt li»u penta-graphene 30

1.2.4 Vªt li»u penta-graphene nanoribbon 32

1.3 Transistor ë linh ëng i»n tû cao düa tr¶n AlGaN/GaN v  transistor hi»u ùng tr÷íng düa tr¶n graphene 33

Ch÷ìng 2 Ph¥n bè i»n tû trong c§u tróc

2.1 H m sâng bi¸n ph¥n cho c§u tróc dà ch§t ìn r o húu h¤n 39 2.2 C¡c th¸ giam giú i»n tû trong c§u tróc dà ch§t ph¥n cüc pha t¤p

i·u bi¸n 40 2.3 Têng n«ng l÷ñng ùng vîi mët electron trong vòng con th§p nh§t 46 2.4 K¸t qu£ t½nh sè v  th£o luªn 50 Ch÷ìng 3 Hi»n t÷ñng vªn chuyºn i»n tû

3.1 K¸t qu£ gi£i t½ch 57 3.2 K¸t qu£ t½nh sè v  th£o luªn 67 3.2.1 ë linh ëng g¥y bði t¡n x¤ b§t trªt tü hñp kim v  t¡n

x¤ nh¡m k¸t hñp 67 3.2.2 So s¡nh vîi dú li»u thüc nghi»m 69 Ch÷ìng 4 Hi»n t÷ñng vªn chuyºn i»n tû trong penta-graphene

4.1 °c t½nh c§u tróc 75 4.2 °c t½nh vªn chuyºn i»n tû 81

Danh mục các từ viết tắt

Transistor hiệu ứng trường graphene (Graphene field effect

Transistor độ linh động điện tử cao (High electron mobility

Transistor hiệu ứng trường cấu trúc dị chất (Heterojunction

Danh s¡ch h¼nh v³

1.1 Sü s­p x¸p nguy¶n tû tr¶n m°t Ga v  N cõa tinh thº GaN Môi t¶n ch¿ h÷îng ph¥n cüc tü ph¡t [11] 18 1.2 Gi£n ç vòng v  sü h¼nh th nh kh½ i»n tû hai chi·u t¤i b· m°t AlGaN/GaN [11] 20 1.3 Sü thay êi mªt ë kh½ i»n tû hai chi·u theo th nh ph¦n Al v  b· d y AlGaN [11] 22 1.4 Mët sè c§u tróc cõa carbon 24 1.5 Sü h¼nh th nh c¡c c§u tróc carbon tø graphite 25 1.6 C§u tróc graphene v  hai d¤ng graphene nanoribbon: zigzag v  armchair 26 1.7 a) Và tr½ pha t¤p B trong AGNR, b) Pha t¤p N trong AGNR, c) Pha t¤p B-N trong AGNR, d) Mæ h¼nh thi¸t bà cõa AGNR pha t¤p B, N ho°c çng pha t¤p B-N [86] 27 1.8 a) C§u tróc vòng cõa AGNR thu¦n v  AGNR pha t¤p B ð c¡c và tr½ kh¡c nhau, b) Phê I-V cõa AGNR thu¦n v  AGNR pha t¤p B

ð và tr½ P4 v  P6 t÷ìng ùng trong h¼nh 1.7 [86] 28 1.9 a) C§u tróc vòng cõa AGNR thu¦n v  AGNR pha t¤p B-N k¸t hñp ð c¡c và tr½ kh¡c nhau, b) Phê I-V cõa AGNR thu¦n v  AGNR pha t¤p B-N ð và tr½ P1 [86] 28

1.10 a) Sì ç c§u tróc nguy¶n tû cõa 8-ZGNR v  4 và tr½ t¤p thay th¸ kh¡c nhau, b) Mæ h¼nh thi¸t bà cõa 8-ZGNR ÷ñc tæi hâa bi¶n

hydro [87] 29

1.11 C§u tróc vòng cõa ZGNR pha t¤p B ð 4 và tr½ kh¡c nhau (a, b, c, d) v  ZGNR thu¦n (e) [87] 29

1.12 C§u tróc vòng cõa ZGNR pha t¤p N ð 4 và tr½ kh¡c nhau (a, b, c, d) v  ZGNR thu¦n (e) [87] 30

1.13 C§u tróc penta-graphene [39] 31

1.14 C¡c c§u tróc penta-graphene nanoribbon [53] 32

1.15 Sì ç vòng h¼nh th nh t¤i ti¸p gi¡p cho mët HEMT 34

1.16 Mæ h¼nh HEMT GaN 35

1.17 Mæ h¼nh transistor hi»u ùng tr÷íng düa tr¶n graphene 36

2.1 Mæ h¼nh pha t¤p i·u bi¸n trong c§u tróc dà ch§t ph¥n cüc Al-GaN/GaN 39

2.2 H m sâng (a) v  c¡c th¸ giam c¦m (b) trong c§u tróc dà ch§t ph¥n cüc AlGaN/GaN vîi mªt ë 2DEG n s = 5 × 1012 cm−2, mªt ë donor N I = 5 × 1018 cm−3, k½ch th÷îc ph¥n bè t¤p L d = 150  A, kho£ng c¡ch tø 2DEG ¸n t¤p L s = 70 A khi mªt ë i»n t½ch ph¥n cüc l¦n l÷ñt l  σ/e = 5 × 1012, 1013 v  5 × 1013 cm−2, ÷ñc kþ hi»u t÷ìng ùng a, b v  c ÷íng li·n n²t v  ùt n²t ùng vîi mæ h¼nh r o húu h¤n v  mæ h¼nh r o væ h¤n 51

2.3 H m sâng trong c§u tróc dà ch§t ph¥n cüc AlGaN/GaN vîi h m l÷ñng Al trong hñp kimx = 0.3, mªt ë donorN I = 5 × 1018 cm−3, mªt ë i»n t½ch ph¥n cüc σ/e = 1013 cm−2, k½ch th÷îc ph¥n bè t¤p L d = 150 A v  kho£ng c¡ch tø 2DEG ¸n t¤p Ls = 70 A khi mªt ë 2DEG l¦n l÷ñt l  n s = 1012, 5 × 1012, 1013 cm−2, ÷ñc kþ hi»u t÷ìng ùng a, b v  c ÷íng li·n n²t v  ùt n²t ùng vîi mæ h¼nh r o húu h¤n v  mæ h¼nh r o væ h¤n 52

2.4 H¼nh (a), h m sâng trong c§u tróc dà ch§t ph¥n cüc AlGaN/GaN

5 × 1012 cm−2, k½ch th÷îc ph¥n bè t¤p L d = 150 A, kho£ng c¡ch

tø 2DEG ¸n t¤pL s = 70A khi mªt ë donor l¦n l÷ñt l NI= 1018,

5 × 1018 v  1019 cm−3, ÷ñc kþ hi»u t÷ìng ùng a, b v  c H¼nh (b),

h m sâng trong c§u tróc dà ch§t ph¥n cüc AlGaN/GaN vîi h m



ùt n²t ùng vîi mæ h¼nh r o húu h¤n v  mæ h¼nh r o væ h¤n 54

3.1 ë linh ëng khi x²t t¡n x¤ b§t trªt tü hñp kim (AD), t¡n x¤ nh¡m k¸t hñp (CR) v  têng c¡c t¡n x¤ (Tot) theo mªt ë i»n

quan Λ = 70 A ç thà nhä k±m theo mæ t£ h m sâng cõa c§u

L d = 150 A v  kho£ng c¡ch tø t¤p ¸n 2DEG Ls = 70 A; a, b,

5 × 1013 cm−2 68 3.2 ë linh ëng khi x²t t¡n x¤ b§t trªt tü hñp kim (AD), t¡n x¤ nh¡m k¸t hñp (CR) v  têng c¡c t¡n x¤ (Tot) theo mªt ë donor



A ç thà nhä k±m theo mæ t£ h m sâng cõa c§u tróc dà ch§t

L s = 70 A; a, b, c ùng vîi mªt ë donor NI = 1018, 5 × 1018, 1019

cm−3 70

3.3 ë linh ëng khi x²t t¡n x¤ b§t trªt tü hñp kim (AD), t¡n x¤ nh¡m k¸t hñp (CR) v  têng c¡c t¡n x¤ (Tot) trong c§u tróc dà

N I = 4 × 1018cm−3, L d= 150 A v Ls = 70 A Chi·u cao r o V0(x),

t÷ìng ùng vîi dú li»u thüc nghi»m ÷ñc o ð 77 K [115] 71 3.4 ë linh ëng khi x²t t¡n x¤ b§t trªt tü hñp kim (AD), t¡n x¤ nh¡m k¸t hñp (CR) v  têng c¡c t¡n x¤ (Tot) vîi mæ h¼nh r o

AlN/GaN (ç thà b¶n ph£i) C¡c kþ hi»u vuæng ÷ñc tæ en v  c¡c kþ hi»u vuæng trèng l¦n l÷ñt l  dú li»u thüc nghi»m o ð 20

4.1 a) C§u tróc mët æ cì sð cõa SSPGNR ¢ ÷ñc tæi hâa bi¶n hydro

v  pha t¤p 1 nguy¶n tû (Si, N, P) ð còng và tr½, b) Mæ h¼nh linh ki»n cõa SSPGNR thu¦n ho°c pha t¤p (Si, N, P) 76 4.2 C§u tróc vòng cõa SSPGNR, Si-SSPGNR, N-SSPGNR v  P-SSPGNR 78 4.3 Mªt ë tr¤ng th¡i v  mªt ë tr¤ng th¡i ri¶ng cõa SSPGNR, Si-SSPGNR, N-SSPGNR v  P-SSPGNR 80 4.4 ç thà I(V) cõa SSPGNR, Si-SSPGNR, N-SSPGNR v  P-SSPGNR 81

N-SSPGNR v  (d) P-N-SSPGNR 83 4.6 C§u tróc vòng i»n cüc tr¡i, i»n cüc ph£i v  phê truy·n qua t¤i 1.0 V cõa SSPGNR, Si-SSPGNR, N-SSPGNR v  P-SSPGNR 84

4.7 C§u tróc vòng i»n cüc tr¡i, i»n cüc ph£i v  phê truy·n qua cõa N-SSPGNR t¤i a) 0.8V v  b) 1.4 V Vòng m u v ng thº hi»n kho£ng i»n th¸ kh£o s¡t c) v  d) Tr¤ng th¡i t¡n x¤ t¤i nhúng gi¡ trà n«ng l÷ñng °c bi»t trong cêng i»n th¸ cho N-SSPGNR vîi isovalue b¬ng 0.2 87 4.8 C§u tróc vòng i»n cüc tr¡i, i»n cüc ph£i v  phê truy·n qua cõa P-SSPGNR t¤i a) 0.5 V v  b) 0.9 V Vòng m u v ng thº hi»n kho£ng i»n th¸ kh£o s¡t c) v  d) Tr¤ng th¡i t¡n x¤ t¤i nhúng gi¡ trà n«ng l÷ñng °c bi»t trong cêng i»n th¸ cho P-SSPGNR vîi isovalue b¬ng 0.2 88

Danh s¡ch b£ng

trong nitride nhâm III [11] 17 1.2 H» sè ¡p i»n cõa GaN v  AlN c§u tróc wurtzite ÷ñc dòng trong t½nh to¡n [11] 19

4.1 Nhúng thay êi v· ë d i li¶n k¸t tø c¡c và tr½ ÷ñc pha t¤p ¸n

4.2 Gi¡ trà Ip, Iv v  t sè Ip/Iv ð bèn m¨u kh£o s¡t 86

Ph¦n mð ¦u

Trong thíi ¤i ng y nay, cæng ngh» b¡n d¨n l  mët trong nhúng l¾nh vüc quan trång v  câ £nh h÷ðng nh§t ¸n sü ph¡t triºn cõa khoa håc - cæng ngh» Cæng ngh» b¡n d¨n l  n·n t£ng cõa x¢ hëi thæng tin, ¢ v  ang thóc ©y x¢ hëi lo i ng÷íi ti¸n l¶n vîi nhúng sü thay êi trong s£n xu§t, sinh ho¤t, giao ti¸p

v  thªm ch½ trong c£ suy ngh¾ Trong cæng ngh» b¡n d¨n, vªt li»u b¡n d¨n âng mët vai trá quan trång Transistor ¦u ti¶n ÷ñc ph¡t minh v o n«m 1947 düa tr¶n ch§t b¡n d¨n gecmani (Ge) vîi ë rëng vòng c§m ð nhi»t ë pháng l  0.67

eV [1] M¤ch t½ch hñp ¦u ti¶n ra íi v o n«m 1958, m¤ch t½ch hñp khèi xu§t hi»n v o n«m 1961 sû döng Ge v  silic (Si) vîi ë rëng vòng c§m ð nhi»t ë pháng 1.12 eV [2] Tø n«m 1965, silic trð th nh vªt li»u ch½nh cho c¡c m¤ch t½ch hñp b¡n d¨n Hi»n nay, ph¦n lîn c¡c ng nh cæng nghi»p b¡n d¨n, m¤ch t½ch hñp ho°c pin quang i»n v¨n düa tr¶n silic

Silic v  gecmani ÷ñc xem nh÷ c¡c ch§t b¡n d¨n th¸ h» ¦u C¡c ch§t b¡n d¨n th¸ h» thù hai bao gçm gallium arsenide (GaAs, ë rëng vòng c§m ð nhi»t ë pháng l  1.43 eV) v  indium phosphide (InP, ë rëng vòng c§m ð nhi»t

ë pháng l  1.35 eV) ÷ñc giîi thi»u v o nhúng n«m 1970 B¡n d¨n th¸ h» thù hai chõ y¸u ÷ñc ùng döng trong c¡c thi¸t bà tèc ë cao, thi¸t bà n«ng l÷ñng

vi sâng v  m¤ch t½ch hñp Ngo i ë rëng vòng c§m lîn hìn, GaAs câ ë linh

ëng i»n tû cao g§p s¡u l¦n v  vªn tèc træi b¢o háa lîn hìn hai l¦n so vîi silic

Do â, c¡c thi¸t bà sû döng GaAs phò hñp cho c¡c ho¤t ëng t¦n sè cao Ngo i

ra, transistor hi»u ùng tr÷íng düa tr¶n GaAs công câ nhúng ÷u iºm nh÷ ë nhi¹u th§p, hi»u su§t cao, Tuy nhi¶n, GaAs câ ë d¨n nhi»t v  hi»u i»n th¸

¡nh thõng k²m hìn so vîi c¡c ch§t b¡n d¨n nh÷ GaN v  SiC, d¨n ¸n h¤n ch¸ v· cæng su§t Cæng su§t ¦u ra tèi a cõa transistor hi»u ùng tr÷íng düa tr¶n

GaAs (MESFE) s£n xu§t ¦u thªp ni¶n 1980 l  1.4 W [3] Nhi·u né lüc ¢ ÷ñc thüc hi»n º c£i thi»n hi»u su§t b¬ng c¡c ph÷ìng ph¡p kh¡c nhau nh÷ng sü gia t«ng mªt ë cæng su§t cho transistor hi»u ùng tr÷íng GaAs l  khæng ¡ng kº

Cuèi th¸ k XX, c¡c ch§t b¡n d¨n th¸ h» thù ba (ë rëng vòng c§m rëng) nh÷ gallium nitride (GaN, ë rëng vòng c§m ð nhi»t ë pháng l  3.45 eV)

v  silicon carbide (SiC, ë rëng vòng c§m ð nhi»t ë pháng 3.25 eV cho 4H-SiC) thº hi»n nhúng t½nh n«ng v÷ñt trëi, thu hót ÷ñc nhi·u sü quan t¥m C¡c b¡n d¨n nitride nhâm III bao gçm gallium nitride (GaN), nhæm nitride (AlN), indium nitride (InN) v  hñp kim cõa chóng GaN v  AlN ·u l  ch§t b¡n d¨n

eV) C¡c thi¸t bà i»n tû GaN thành h nh l  transistor ë linh ëng i»n tû cao (HEMT) düa tr¶n c§u tróc dà ch§t GaN (nh÷ AlGaN/GaN ho°c InAlN/GaN) vîi kh½ i»n tû hai chi·u (2DEG) câ ë linh ëng cao v  mªt ë h¤t t£i lîn i·u

n y cho th§y HEMT GaN phò hñp hìn vîi c¡c ùng döng câ cæng su§t v  t¦n

sè cao Ngo i ra, HEMT GaN cán thº hi»n °c t½nh t£n nhi»t tèt khi ÷ñc nuæi tr¶n ¸ SiC v  kim c÷ìng Th¶m v o â, HEMT GaN ÷ñc nuæi tr¶n ¸ silic s³

câ chi ph½ th§p Vîi ë rëng vòng c§m bao phõ to n bë vòng kh£ ki¸n, ch§t b¡n d¨n nitride nhâm III ÷ñc ùng döng rëng r¢i trong c¡c thi¸t bà quang i»n tû b÷îc sâng ng­n, cö thº l  diode ph¡t s¡ng m u xanh lam (LED) Sü ph¡t triºn nhanh châng cõa ng nh cæng nghi»p LED xanh düa tr¶n GaN trong nhúng n«m

1990 công thóc ©y nghi¶n cùu v  ph¡t triºn thi¸t bà i»n tû düa tr¶n GaN Nhi·u nghi¶n cùu v· c¡c thi¸t bà i»n tû nitride nhâm III nh÷ transistor hi»u ùng tr÷íng dà ch§t (HFET) ÷ñc thüc hi»n, trong â HFET AlGaN/GaN trð n¶n phê bi¸n nh§t cho c¡c thi¸t bà i»n tû GaN Do sü ph¥n cüc tü ph¡t m¤nh

v  ph¥n cüc ¡p i»n trong AlGaN/GaN v  InAlN/GaN, c§u tróc dà ch§t GaN

câ mªt ë 2DEG cao vîi ë linh ëng cao hìn ¡ng kº so vîi c¡c c§u tróc khèi

Ng y nay, c§u tróc dà ch§t b¡n d¨n ÷ñc sû döng rëng r¢i trong nhi·u l¾nh vüc kh¡c nhau do nhúng lñi th¸ to lîn cõa nâ Cö thº, trong l¾nh vüc vi¹n thæng vîi transistor b¡n d¨n, truy·n h¼nh v» tinh, h» thèng c£nh b¡o, ; l¾nh vüc n«ng l÷ñng vîi pin m°t tríi, diode ph¡t s¡ng, thi¸t bà l÷u trú thæng tin, ; l¾nh vüc y t¸ vîi h» thèng låc n÷îc, h» thèng xû lþ dú li»u, [4, 5, 6, 7, 8] Nhi·u nghi¶n cùu cho th§y, ë d¨n i»n v  t½nh ch§t quang cõa c§u tróc dà ch§t

b¡n d¨n thay êi ¡ng kº so vîi c§u tróc b¡n d¨n khèi v  khi ÷ñc ¡p tr÷íng ngo i [9, 10] Hìn núa, c§u tróc dà ch§t b¡n d¨n công câ nhúng °c t½nh nëi t¤i

÷u vi»t Mët trong nhúng °c t½nh â l  sü ph¥n cüc i»n phö thuëc v o h÷îng vªt li»u v  c§u tróc vªt li»u, °c bi»t l  c¡c c§u tróc th§p chi·u [11, 12] V¼ vªy, c§u tróc dà ch§t b¡n d¨n l  mët chõ · h§p d¨n trong nghi¶n cùu vªt li»u hi»n

¤i trong nhúng thªp k qua [13, 14, 15, 16, 17]

Hi»u ùng ph¥n cüc m¤nh tçn t¤i trong nhi·u vªt li»u nh÷ GaN, ZnO, MgO, AlAs, InN, M°c dò ¢ câ mët sè nghi¶n cùu v· £nh h÷ðng cõa hi»u ùng ph¥n cüc l¶n c¡c t½nh ch§t i»n cõa c¡c c§u tróc tr¶n [13, 14, 18, 19], nhúng cæng tr¼nh tr¶n th÷íng ÷ñc nghi¶n cùu tr¶n h» pha t¤p khæng çng nh§t v  ch÷a x²t ¸n t§t c£ c¡c vai trá cõa i»n t½ch ph¥n cüc °c bi»t, c§u tróc dà ch§t b¡n d¨n thº hi»n hi»u ùng giam c¦m ph¥n cüc c¦n ÷ñc nghi¶n cùu mët c¡ch s¥u rëng Ngo i ra, mèi quan h» giúa hi»u ùng giam c¦m v  °c t½nh vªn chuyºn i»n tû c¦n ÷ñc nghi¶n cùu chi ti¸t hìn

C¡c ch§t b¡n d¨n nitride nhâm III bao gçm GaN, InN, AlN v  c§u tróc

dà ch§t cõa chóng ÷ñc ùng döng rëng r¢i cho c¡c thi¸t bà i»n tû v  quang

i»n tû [20] C¡c c§u tróc n y câ ë rëng vòng c§m tø vòng hçng ngo¤i g¦n (0.7 eV, InN) ¸n ¸n vòng cüc t½m xa (6.2 eV, AlN) [21] °c bi»t, so vîi c¡c ch§t b¡n d¨n nhâm III-V v  II-IV thæng th÷íng, sü ph¥n cüc tü ph¡t v  ¡p i»n trong GaN v  AlN vîi c§u tróc wuztzite lîn hìn kho£ng m÷íi l¦n [11] Do â, GaN, AlGaN/GaN, InGaN/GaN, câ thº ÷ñc ùng döng cho transistor ë linh ëng i»n tû cao, transistor hi»u ùng tr÷íng c§u tróc dà ch§t

Còng vîi c¡c c§u tróc dà ch§t, c¡c d¤ng thò h¼nh cõa carbon hi»n nay

ang thu hót ÷ñc nhi·u sü quan t¥m Cho ¸n nhúng n«m giúa th¸ k XX, hai d¤ng thò h¼nh phê bi¸n nh§t cõa carbon trong tü nhi¶n l  kim c÷ìng v  than ch¼ Than ch¼ ÷ñc ph¡t hi»n ð v÷ìng quèc Anh v o kho£ng n«m 1500 sau Cæng nguy¶n, l  mët vªt li»u bao gçm nhi·u lîp nguy¶n tû carbon hai chi·u (2D) ÷ñc s­p x¸p trong mët m¤ng löc gi¡c Do ch¿ câ 2 trong 3 orbitan p t¤o

ch§t d¨n i»n tèt C§u tróc 2D cõa than ch¼ gåi l  graphene l¦n ¦u ÷ñc têng hñp tr¶n b· m°t kim lo¤i v o n«m 1970 B¬ng sü ph¥n t¡ch pha tinh thº niken pha t¤p carbon, Eizenberg v  Blakely câ thº t¤o c¡c lîp than ch¼ ìn [22] D¤ng