Menu

Nhóm Vật lý các hệ điện tử thấp chiều

I. THÀNH VIÊN

II. ĐỐI TÁC

III. GIỚI THIỆU

Trong Vật lý, hệ thấp chiều là hệ vật chất có kích thước giới hạn sao cho sự vận động của một số bậc tự do bên trong hệ có biểu hiện khác biệt rõ rệt so với trường hợp vận động trong các hệ có kích thước rất lớn. Các bậc tự do ở đây thường được đề cập đến như electron, spin, phonon hay photon.

Trong phạm vi của mình, chúng tôi quan tâm tới các hệ vật lý thấp chiều thông qua biểu hiện của bậc tự do là electron, và do đó gọi là hệ điện tử thấp chiều. Khi đó, trạng thái của electron trong hệ bị chi phối bởi sự cầm tù chuyển động do sự giới hạn không gian của hệ. Sự giới hạn kích thước của hệ vật chất tạo ra sự thay đổi đột ngột của trường thế trong không gian tại bề mặt biên của hệ dẫn đến sự cầm tù electron. Cụ thể, khi chuyển động của electron bị giới hạn trong một miền đủ hẹp theo một chiều không gian và không bị giới hạn theo hai chiều không gian còn lại chúng ta có hệ vật lý hai chiều (2D). Ví dụ điển hình của hệ vật lý hai chiều là các hệ khí electron được hình thành trong miền không gian hẹp gần sát với bề mặt tiếp xúc của hai lớp vật liệu bán dẫn lớn khác nhau. Các màng vật liệu mỏng (thin films) được hình thành bằng phương pháp lắng đọng hơi hoá học của một chất nào đó trên bề mặt một lớp vật liệu đế cũng có thể được xem là các hệ vật lý hai chiều. Đặc biệt, các màng vật liệu có chiều dầy chỉ từ một tới vài lớp nguyên tử được phát hiện và bóc tách thành công từ các khối vật liệu lớn như graphene, boron-nitride, MoS2, etc. là các hệ vật liệu 2D tự nhiên.

Tương tự, ta cũng có các định nghĩa về các hệ vật lý một chiều (1D) và không chiều (0D) khi chuyển động của electron bị giới hạn trong một miền không gian hẹp theo hai và ba chiều không gian. Các ví dụ điển hình cho các hệ này là các dây nano, ống nano (hệ 1D – carbon nanotube) và các chấm lượng tử (hệ 0D – carbon bucky ball) được nuôi mọc trong các thí nghiệm tổng hợp vật liệu.

Nghiên cứu về vật lý các hệ thấp chiều, ngoài việc nghiên cứu các phương thức chế tạo, tổng hợp, là việc thực hiện những khảo sát các tính chất vật lý nội tại của các hệ này cũng như sự thay đổi các tính chất của chúng dưới tác động của các điều kiện và nhân tố khác nhau. Có thể nói, hướng nghiên cứu về các hệ điện tử thấp chiều được thiết lập và phát triển mạnh mẽ khi công nghệ vật liệu bán dẫn ra đời với khởi điểm là phát minh ra transistor sử dụng vật liệu bán dẫn. Khi giới hạn chuyển động của electron trong các hệ thấp chiều, bản chất lượng tử của electron được bộc lộ và chi phối tới các hiệu ứng lượng tử quan sát được trên các hệ điện tử thấp chiều. Chính vì vậy, vật lý của các hệ điện tử thấp chiều được đặc biệt quan tâm từ cấp độ nghiên cứu cơ bản do sự đa dạng và sâu sắc về bản chất vật lý của các hiện tượng, tới khả năng khai thác ứng dụng các hiệu ứng lượng tử để phát minh/chế tạo ra các loại linh kiện tiên tiến trong các lĩnh vực như Electronics và Optoelectronics; thậm chí mở ra các lĩnh vực công nghệ mới như Spintronics, Valleystronics, và Plasmonics.

Hiện nay mối quan tâm chính của chúng tôi là việc phát triển các phương pháp nghiên cứu lý thuyết và kỹ thuật tính toán cho phép thực hiện công việc khảo sát hiệu quả các tính chất điện tử, truyền dẫn, và quang học của các hệ vật liệu hai chiều và các cấu trúc vật liệu van der Waals heterostructures được xây dựng từ việc xếp lớp các lớp vật liệu 2D – Nguyên lý xếp hình “lego”. Chúng tôi đặc biệt tập trung triển khai các nghiên cứu trên nền tảng các vật liệu 2D điển hình là Graphene một lớp và hai lớp. Cụ thể, chúng tôi đã và đang triển khai các hướng nghiên cứu:

  • Mô phỏng cấu trúc nguyên tử và khảo sát hiệu ứng uốn cong lượn sóng và nhăn của mạng nguyên tử lên các tính chất điện tử, quang học và truyền dẫn của các hệ Graphene và Twisted Bilayer Graphene.
  • Sử dụng các cách tiếp cận bán thực nghiệm để nghiên cứu về các hiệu ứng liên quan tới tương tác giữa Graphene với các bề mặt vật liệu khác nhau như kim loại, bán dẫn khối, và giữa các lớp Graphene với nhau thông qua việc tính toán khảo sát các tính chất điện tử, quang học và truyền dẫn điện của các hệ như Graphene-Metals và Twisted Bilayer Graphene.
  • Thiết kế các cấu trúc linh kiện mới trên cơ sở khai thác các tính chất vật lý của Graphene và Twisted Bilayer Graphene.
  • Phát triển các phương pháp và kỹ thuật tính toán hiệu quả để khảo sát các tính chất vật lý cơ bản của graphene và các vật liệu hai chiều, mô phỏng hoạt động của các cấu trúc linh kiện.

IV. TUYỂN DỤNG

Chúng tôi đang có nhu cầu tuyển dụng cho các vị trí: cán bộ nghiên cứu, postdoc, nghiên cứu sinh và sinh viên thực tập để giải quyết các vấn đề vật lý của các hệ vật liệu hai chiều; kết hợp và phát triển các phương pháp machine learning, mạng neuron nhân tạo để giải quyết bài toán dự đoán các pha kim loại, điện môi và điện môi topo. Thông tin chi tiết xin xem mục Thông báo tuyển dụng.

V. ĐIỂM BÁO

Graphene: Cuộc cách mạng về vật liệu hai chiều:

Twisted Bilayer Graphene và sự hình thành cấu trúc Moire:

Twisted Bilayer Graphene với khả năng siêu dẫn kỳ lạ:

https://physicsworld.com/a/magic-angle-graphene-behaves-like-a-high-temperature-superconductor/

Cập nhật những thông tin mới nhất của cộng đồng nghiên cứu devices và vật liệu:

https://devicematerialscommunity.nature.com