Cụ thể, cấu trúc vùng, mật độ trạng thái, phổ hấp thụ của tất cả mẫu được nghiên cứu một cách chi tiết. Kết quả cho thấy đặc tính điện tử và tính chất quang của chấm lượng tử penta-graphene không những phụ thuộc vào kích thước mà còn phụ thuộc vào loại nguyên tố và vị trí pha tạp. Sự đa dạng về đặc tính điện tử và tính chất quang của các mẫu nghiên cứu cho thấy chấm lượng tử penta-graphene là một ứng viên sáng giá cho sự phát triển các thiết bị quang điện tử.

Ngày nay, vật liệu cấu trúc nano là một trong những vật liệu chính được sử dụng trong thiết kế cảm biến điện hóa và sinh học (Schedin et al., 2007; Myung et al., 2012). Việc phát triển các vật liệu cấu trúc nano với mục tiêu giảm kích thước và tăng hiệu suất linh kiện luôn là vấn đề được quan tâm. Trong số những dạng vật liệu đã được phát triển, carbon và các dạng thù hình của chúng đóng một vai trò quan trọng. Năm 2004, việc chế tạo graphene từ đơn lớp graphite được thực hiện thành công bởi Novoselov và Geim (Novoselov, 2004; Novosolov et al., 2005). Hai nhà khoa học làm việc tại đại học Manchester với giải thưởng Nobel Vật lý cho công trình trên. Công trình này đã mở ra một bước phát triển mới cho ngành khoa học vật liệu và nhiều hoạt động nghiên cứu đối với vật liệu này vẫn đang được tiếp tục một cách mạnh mẽ trên thế giới cho đến thời điểm hiện tại. Mặc dù có nhiều ứng dụng khác nhau, graphene là một dạng vật liệu hai chiều không có độ rộng vùng cấm (Abdelati et al., 2021). Vì vậy, để có thể ứng dụng trong các thiết bị quang điện tử, việc nghiên cứu graphene được mở rộng cho các dạng cấu trúc khác nhau để tìm kiếm những đặc tính điện tử và quang học mới. Cụ thể, các nghiên cứu về cấu trúc và tính chất được thực hiện trên vật liệu graphene hai chiều có sai hỏng (khuyết), thay đổi sự tôi hóa biên, được pha tạp, … (Banhart et al., 2011; Weerasinghe et al., 2018; Kaykılarlı et al., 2020). Cấu trúc graphene một chiều cũng thu hút được nhiều sự quan tâm với các nghiên cứu tương ứng với vật liệu graphen hai chiều (Kang et al., 2019; Narin et al., 2019; Rui et al., 2021). Gần đây, các nghiên cứu lý thuyết cho thấy chấm lượng tử graphene có thể được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực quang điện tử và điện hóa (Hosseini et al., 2015; Kermani et al., 2017; Mehrzad-Samarin et al., 2017; Salehnia et al., 2017; Sohal et al., 2021). Như một cấu trúc không chiều, chấm lượng tử graphene bền về mặt hóa học và sở hữu hiệu ứng giam cầm lượng tử. Sự thay đổi độ rộng vùng cấm trong chấm lượng tử graphene có thể được thực hiện khi thay đổi kích thước, tôi hóa biên, … (Sohal et al., 2021). Đặc tính này mở rộng những ứng dụng của chấm lượng tử graphene trong các linh liện quang điện tử. Thêm vào đó, việc chế tạo thành công chấm lượng tử graphene trong thực nghiệm bằng nhiều phương pháp và vật liệu nền khác nhau đã tạo động lực phát triển cho vật liệu chấm lượng tử tương tự graphene (Sohal et al., 2021).

Năm 2015, vật liệu penta-graphene, một dạng thù hình mới nhất của carbon được tìm thấy với một số tính chất điện, nhiệt và quang độc đáo đã và đang thu hút được nhiều sự quan tâm (Shunhong et al., 2015). Khác với graphene, penta-graphene có độ rộng vùng cấm khoảng 3,25 eV và chứa cả hai loại lai hóa sp2 và sp3 . Các nghiên cứu trong và ngoài nước về cấu trúc và tính chất của vật liệu penta graphene được thực hiện cho cấu trúc hai chiều và một chiều bằng cách thay đổi độ rộng chuỗi, pha tạp, sai hỏng, thay đổi tôi hóa biên, … cho thấy sự đa dạng trong đặc tính điện tử và tính chất vận chuyển của cấu trúc này (Shahrokhi, 2017; Tien et al., 2019; Dos Santos et al., 2020; Tien et al., 2020). Hiện nay, các cấu trúc penta thế hệ tiếp theo như penta-CN2 (pCN2), penta-CB2 (pCB2), penta-SiC2 (pSiC2), penta-SiN2 (pSiN2) đang được các nhóm nghiên cứu lý thuyết khảo sát đặc tính điện tử, tập trung vào cấu trúc hai chiều và một chiều (Liu et al., 2016; Kumar et al., 2021) và sự thành công trong việc tổng hợp vật liệu penta PdSe2 (Kuklin et al., 2020) đã mở ra những hướng phát triển mới cho nhóm vật liệu penta. Trong nghiên cứu này, đặc tính điện tử và tính chất quang của chấm lượng tử penta-graphene được thay đổi kích thước và pha tạp B, N hoặc đồng pha tạp BN được khảo sát. Kết quả thu được cho thấy độ rộng vùng cấm của chấm lượng tử penta-graphene thay đổi theo kích thước. Thêm vào đó, sự đa dạng về tính điện tử và tính chất quang của chấm lượng tử penta-graphene phụ thuộc vào nguyên tố và vị trí tạp đã được thu nhận.

nqhuy