【摘要】：砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)和硅鍺(SiGe)等壓電半導(dǎo)體材料性能優(yōu)異,適用于高速、高頻、高溫和大功率電子器件,是制作高性能微波和毫米波器件及電路的優(yōu)良材料,廣泛應(yīng)用于航空航天、衛(wèi)星通訊等領(lǐng)域,對航空航天事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。近年來,隨著金屬有機化學氣相淀積技術(shù)(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)和分子束外延生長技術(shù)(Molecular Beam Epitaxy,MBE)的發(fā)展,具有更優(yōu)良性能的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)壓電材料不斷研制并應(yīng)用。與傳統(tǒng)的單晶壓電材料相比,由于納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)壓電材料中所夾雜的納米微粒具有非常大的表面-體積比,微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出獨特的物理特性足以改變材料的宏觀性能。因此,微粒與基質(zhì)之間的界面無法像經(jīng)典力學那樣被忽視,而應(yīng)被視為具有與微粒和基質(zhì)不同的第三種屬性的材料,這也將對壓電材料中的力-電耦合特性產(chǎn)生影響。針對上述現(xiàn)象,本文詳細研究了納米尺寸下界面效應(yīng)對壓電效應(yīng)的影響作用以及彈性場與壓電場間的耦合作用。本課題主要開展了如下工作:(1)基于表面余能(Surface Excess Energy)的基本概念和計算方法,引入表面彈性性能的基本概念。并通過分子動力學(Molecular Dynamics,MD)模擬獲得部分材料的表面彈性性能參數(shù)。(2)建立夾雜各向同性材料量子點的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)力學模型,通過在計算模型中引入界面拉梅常數(shù)的方式將界面效應(yīng)對彈性場和壓電場影響進行分析。推出在界面效應(yīng)影響下,納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)中彈性場和壓電場的解析表達式。通過將異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)為GaAs/InAs進行數(shù)值分析從而給出數(shù)值解,并得出界面效應(yīng)對壓電效應(yīng)的影響效果。(3)建立夾雜各向異性材料量子線的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)力學模型,將界面彈性系數(shù)引入到計算模型中,推出界面效應(yīng)影響下結(jié)構(gòu)中彈性場和壓電場的解析表達式。將異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)為InAs/InP進行數(shù)值分析并給出數(shù)值解,并模擬出量子線納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)中界面效應(yīng)對壓電效應(yīng)的影響效果。(4)研究納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)中順序耦合和完整耦合對計算結(jié)果的影響。對弱力-電耦合材料GaAs和強力-電耦合材料AlN均同時采用順序耦合和完整耦合的方式進行數(shù)值計算,通過對比四組數(shù)據(jù)來分析耦合方式對計算結(jié)果的影響。將界面效應(yīng)引入到夾雜多個量子點的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的全耦合計算中,分析界面效應(yīng)對整體結(jié)構(gòu)等效介電常數(shù)的影響。
【圖文】：

.1 壓電電子學、光電子學、壓電光子學與壓電光電子學的研究和應(yīng)用 Research and application prospects of piezoelectric photonics and optoel佐治亞理工學院的王中林教授及其課題組對氮化鎵（GaN）電半導(dǎo)體材料進行進一步的研究，通過對壓電半導(dǎo)體材料施產(chǎn)生的壓電電勢實現(xiàn)了對半導(dǎo)體器件內(nèi)載流子傳輸特性及現(xiàn)象，，王中林教授分別在 2007 年和 2010 年提出了兩個新[14]

7圖 2.1 半無限體及其自由表面Fig.2.1 Semi-infinite body and its free surface由能最初構(gòu)想的產(chǎn)生可以追溯到 1928 年，Gibbs
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB34

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉玉敏;俞重遠;任曉敏;徐子歡;;Self-organized GaN/AlN hexagonal quantum-dots:strain distribution and electronic structure[J];Chinese Physics B;2008年09期

2 ;壓電半導(dǎo)體及其應(yīng)用[J];壓電與聲光;1970年03期

本文編號：2600581