Дисертацію присвячено вивченню локальної хімічної, адсорбційної та механічної функціоналізації двовимірних структур на основі графену та чорного фосфорену. Дослідження виконані методами функціоналу електронної густини та псевдопотенціалу із перших принципів.
Двовимірні напівпровідникові матеріали являють собою найтонші напівпровідники, які володіють новими властивостями порівняно зі своїми об’ємними аналогами. Основними їх перевагами є товщина в один або декілька атомів, відсутність поверхнево обірваних зв'язків, чималі заборонені зони, висока рухливість носіїв, висока гнучкість та здатність штучного поєднання. Досі існують перешкоди, що заважають практичному застосуванню двовимірних напівпровідникових матеріалів, одна з них – продуктивність пристроїв, яка, насамперед, залежить від електронних властивостей матеріалів в їх основі. Поліпшення властивостей двовимірних матеріалів є важливим кроком для реалізації їх багатофункціональних застосувань. Отже, потребують визначення підходи до модифікації властивостей двовимірних матеріалів. З метою виявлення нових факторів впливу на електронні та фотонні властивості двовимірних напівпровідникових матеріалів шляхом обчислювального експерименту з використанням авторського програмного коду були проведені такі дослідження: розраховано просторові розподіли густин валентних електронів, густини електронних станів, ширини заборонених зон, кулонівські потенціали уздовж обраних напрямків, значення зарядів у матеріалах в областях різного розміру, діелектричні матриці, макроскопічні відносні проникності та спектри поглинання.
Встановлено, що поєднання нефункціоналізованих та функціоналізованих ділянок графена за наперед спланованим малюнком в одну структуру дає контрольовані зміни електронних властивостей.
Констатовано перерозподілення електричного заряду у площині графеноподібних комбінованих структур C/CH та C/CF з утворенням областей різного знаку.
Визначено, що процес фторизації як функціоналізаційний вплив спричиняє перерозподіл електричного заряду між окремими ділянками двовимірних комбінованих структур С/CFH з різною концентрацією атомів фтору.
Показано, що при збільшенні ступеня фторизації двовимірна комбінована структура С/CFH як фотонний кристал послаблює проходження електромагнітної хвилі у напрямку збурення .
Оцінено довжину хвилі піку в адсорбційному спектрі двовимірної комбінованої структури С/СН як фотонного кристалу при 0%-вій фторизації в напрямку , що відповідає області м’якого рентгена (0,82 нм). Подальший процес фторизації призводить до зміщення піків в область ультрафіолетового випромінювання.
Встановлено, що дія статичного тиску на комбіновану структуру C/CH як фотонного кристалу призводить до перебудови електронної густини у напрямку ковалентних зв’язків С-Н, що викликає зміну ширини електронної забороненої зони, анізотропію діелектричних властивостей при різних напрямках вектора електричного поля збурюючої електромагнітної хвилі та зсув піків у спектрі поглинання.
Визначено, що деформація вигину як функціоналізаційний вплив призводить до збільшення різниці заряду у комбінованих вигнутих структурах C/CH, C/CF, C/CCl та до збільшення ширини забороненої зони порівняно з недеформованими.
Зафіксовано, що функціоналізація моношару чорного фосфорена молекулами карбаміду призводить до перерозподілу електричного заряду та формування ділянок різного знаку.
Виявлено немонотонний характер зміни ширини забороненої зони моношару чорного фосфорена залежно від адсорбційної відстанні молекул карбаміду, що впливає на його провідність, якою можна керувати контролюючи локалізацію адсорбованих молекул.
Ключові слова: функціоналізація, двовимірні напівпровідникові матеріали, фотонний кристал, графен, чорний фосфорен, електронні властивості, фотонні властивості, функціонал електронної густини, псевдопотенціал із перших принципів.
