本文關(guān)鍵詞：氮空位引起的氮化銦相變—第一性原理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：窄帶隙的半導(dǎo)體納米材料在光電、生物,醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域都展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景,因此也在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界吸引了大量的關(guān)注。氮化銦作為一種窄帶隙的半導(dǎo)體材料,其在太陽能電池、激光器等領(lǐng)域有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值,高質(zhì)量的氮化銦納米材料,例如納米薄膜和納米顆粒可以給器件帶來更好的性能,因此制備高質(zhì)量的氮化銦納米材料一直是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)熱點(diǎn)問題。Chen Zhuo研究組結(jié)合了傳統(tǒng)的液相合成方法和氣相合成方法,在二氧化硅外殼的包裹下合成了具有一致球體形狀的立方閃鋅礦相氮化銦納米顆粒。研究人員發(fā)現(xiàn)通過改變二氧化硅外殼的厚度可以調(diào)控氮化銦納米顆粒的晶體結(jié)構(gòu):當(dāng)二氧化硅外殼較厚,約為3至5納米的時(shí)候,合成的氮化銦納米顆粒是立方閃鋅礦相的;而當(dāng)二氧化硅外殼逐漸變薄的過程中,氮化銦納米顆粒的相會(huì)逐漸變成立方閃鋅礦相和六角相的混合相,最后完全變?yōu)榱窍唷Ｊ聦?shí)上在其他合成氮化銦納米材料的過程中,六角相和立方閃鋅礦相的共存和轉(zhuǎn)化也廣泛存在,研究清楚這兩個(gè)相的共存和轉(zhuǎn)化機(jī)制對(duì)于制備高質(zhì)量的氮化銦納米材料有著很重要的意義。壓強(qiáng)是導(dǎo)致材料發(fā)生相變的最常見的因素之一,氮化銦材料在外壓下發(fā)生相變也有著很多的研究,事實(shí)上六角相和立方閃鋅礦相在正壓下都會(huì)轉(zhuǎn)變成立方氯化鈉相,但是六角相并不會(huì)直接轉(zhuǎn)變成立方閃鋅礦相。通過晶格常數(shù)等的計(jì)算我們?cè)绢A(yù)計(jì)負(fù)壓下會(huì)發(fā)生六角相到立方閃鋅礦的相比,但是本文的計(jì)算結(jié)果顯示,負(fù)壓下也沒有發(fā)生預(yù)期的轉(zhuǎn)變。由于Chen Zhuo研究組的實(shí)驗(yàn)過程對(duì)溫度有明顯的要求和依賴,而且溫度也是發(fā)生相變的可能因素之一,于是本文對(duì)溫度導(dǎo)致相變也進(jìn)行了相關(guān)的理論實(shí)驗(yàn)計(jì)算和研究,但是發(fā)現(xiàn)溫度也不是導(dǎo)致相變發(fā)生的原因。最后發(fā)現(xiàn),因?yàn)槎趸柰鈿?dǎo)致氮源,即氨氣難以進(jìn)入反應(yīng)環(huán)境與氧化銦發(fā)生反應(yīng),而在氮缺乏的反應(yīng)條件下形成的氮空位才是最后導(dǎo)致相變發(fā)生的原因。如此的結(jié)論對(duì)于制備高質(zhì)量氮化銦納米材料中需要注意的問題具有直接而重要的指導(dǎo)意義。
【關(guān)鍵詞】：氮化銦 相變 氮空位
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN304.2;TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 本論文的研究背景10-12
• 1.2 INN納米材料的相變及合成相關(guān)調(diào)研12-13
• 1.3 WURTZITE相和ZINC-BLENDE相相變的相關(guān)調(diào)研13-15
• 1.4 本文的安排和作者的工作概要15-16
• 第2章 第一性原理計(jì)算方法概述16-30
• 2.1 第一性原理計(jì)算——經(jīng)典理論16-21
• 2.1.1 第一步近似——絕熱近似（Born-Oppenheimer近似）17-18
• 2.1.2 第二步近似——Hartree近似18
• 2.1.3 第三步近似——Hartree-Fork近似18-21
• 2.2 第一性原理計(jì)算——現(xiàn)代密度泛函理論21-26
• 2.2.1 Hohenberg-Kohn定理21
• 2.2.2 Kohn-Sham方程21-22
• 2.2.3 交換關(guān)聯(lián)泛函22-26
• 2.2.4 布洛赫定理26
• 2.3 第一性原理晶格動(dòng)力學(xué)方法與熱力學(xué)性質(zhì)計(jì)算26-30
• 2.3.1 密度泛函微擾理論27
• 2.3.2 超胞方法27
• 2.3.3 熱力學(xué)模型——準(zhǔn)諧近似模型27-30
• 第3章 壓強(qiáng)和溫度的角度——對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋30-40
• 3.1 模擬計(jì)算參數(shù)選取30-34
• 3.1.1 平面波截?cái)嗄苓x取30-31
• 3.1.2 布里淵區(qū)K點(diǎn)采樣密度的選取31-33
• 3.1.3 交換關(guān)聯(lián)勢(shì)選取33-34
• 3.2 具體計(jì)算及結(jié)果34-38
• 3.3 總結(jié)以及其他可能的原因38-40
• 第4章 空位形成能的角度——對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋40-49
• 4.1 方法介紹40-41
• 4.2 計(jì)算細(xì)節(jié)41-48
• 4.2.1 兩個(gè)相在不同氮空位濃度下的最穩(wěn)態(tài)41-44
• 4.2.2 高濃度氮空位情況下相的穩(wěn)定性44-47
• 4.2.3 六角相和立方相在不同氮空位濃度下的穩(wěn)定性比較47-48
• 4.3 結(jié)果討論48-49
• 第5章 總結(jié)49-50
• 參考文獻(xiàn)50-52
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單52-53
• 致謝53

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  本文關(guān)鍵詞：氮空位引起的氮化銦相變—第一性原理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：301341