PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ ĐẦU VỀ TÍNH CHẤT CƠ HỌC, ĐIỆN TỬ VÀ NHIỆT ĐIỆN CỦA VẬT LIỆU ZnGeS2 ĐƠN LỚP

Tóm tắt

Trong nghiên cứu này, các tính chất cơ học, điện tử và nhiệt điện của đơn lớp ZnGeS2 được khảo sát bằng phương pháp nguyên lý đầu dựa trên lý thuyết phiếm hàm mật độ. Kết quả cho thấy vật liệu có độ ổn định cao và khả năng chịu biến dạng lớn với giới hạn khoảng 0,18 và ứng suất tới hạn ~9,3 N/m. Cấu trúc vùng năng lượng tính bằng PBE và HSE cho kết quả tương đồng, xác nhận ZnGeS2 là bán dẫn gián tiếp với vùng trống 1,20–1,83 eV. Sự phân bố không đồng nhất của các điểm cực trị cho thấy tính linh hoạt trong điều chỉnh tính chất điện tử. Ngoài ra, vật liệu thể hiện hiệu suất nhiệt điện đáng chú ý với hệ số Seebeck lớn (~2 mV/K tại 300 K) và hệ số công suất cao, đặc biệt đối với bán dẫn loại n. Những kết quả này cho thấy ZnGeS2 là vật liệu tiềm năng cho các ứng dụng nhiệt điện và quang điện tử.

Title

A FIRST-PRINCIPLES ANALYSIS OF MECHANICAL, ELECTRONIC, AND THERMOELECTRIC PROPERTIES OF MONOLAYER ZnGeS2

Abstract

In this study, the mechanical, electronic, and thermoelectric properties of the ZnGeS2 monolayer were investigated using first-principles density functional theory. The material exhibits high stability and excellent mechanical flexibility, with an ultimate strain of ~0.18 and a corresponding ultimate stress of ~9.3 N/m. Energy band structures from PBE and HSE calculations consistently confirm an indirect band gap of 1.20–1.83 eV. The non-uniform distribution of band extrema suggests strong sensitivity to external influences, enabling tunable electronic properties. Furthermore, ZnGeS2 shows promising thermoelectric performance, with a large Seebeck coefficient (~2 mV/K at 300 K) and a high power factor, especially for n-type. These results highlight its potential for thermoelectric and optoelectronic applications.