【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(duì)航空航天事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。近年來(lái),隨著金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積技術(shù)(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)和分子束外延生長(zhǎng)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(dú)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(wú)法像經(jīng)典力學(xué)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(duì)壓電材料中的力-電耦合特性產(chǎn)生影響。針對(duì)上述現(xiàn)象,本文詳細(xì)研究了納米尺寸下界面效應(yīng)對(duì)壓電效應(yīng)的影響作用以及彈性場(chǎng)與壓電場(chǎng)間的耦合作用。本課題主要開(kāi)展了如下工作:(1)基于表面余能(Surface Excess Energy)的基本概念和計(jì)算方法,引入表面彈性性能的基本概念。并通過(guò)分子動(dòng)力學(xué)(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(diǎn)的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,通過(guò)在計(jì)算模型中引入界面拉梅常數(shù)的方式將界面效應(yīng)對(duì)彈性場(chǎng)和壓電場(chǎng)影響進(jìn)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(chǎng)和壓電場(chǎng)的解析表達(dá)式。通過(guò)將異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)為GaAs/InAs進(jìn)行數(shù)值分析從而給出數(shù)值解,并得出界面效應(yīng)對(duì)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(xué)模型,將界面彈性系數(shù)引入到計(jì)算模型中,推出界面效應(yīng)影響下結(jié)構(gòu)中彈性場(chǎng)和壓電場(chǎng)的解析表達(dá)式。將異質(zhì)結(jié)構(gòu)設(shè)為InAs/InP進(jìn)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(duì)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(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。對(duì)弱力-電耦合材料GaAs和強(qiáng)力-電耦合材料AlN均同時(shí)采用順序耦合和完整耦合的方式進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,通過(guò)對(duì)比四組數(shù)據(jù)來(lái)分析耦合方式對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。將界面效應(yīng)引入到夾雜多個(gè)量子點(diǎn)的納米異質(zhì)結(jié)構(gòu)的全耦合計(jì)算中,分析界面效應(yīng)對(duì)整體結(jié)構(gòu)等效介電常數(shù)的影響。
【圖文】：

.1 壓電電子學(xué)、光電子學(xué)、壓電光子學(xué)與壓電光電子學(xué)的研究和應(yīng)用 Research and application prospects of piezoelectric photonics and optoel佐治亞理工學(xué)院的王中林教授及其課題組對(duì)氮化鎵（GaN）電半導(dǎo)體材料進(jìn)行進(jìn)一步的研究，通過(guò)對(duì)壓電半導(dǎo)體材料施產(chǎn)生的壓電電勢(shì)實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(gè)新[14]

7圖 2.1 半無(wú)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(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB34

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 劉玉敏;俞重遠(yuǎn);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(hào)：2600581