收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

半导体纳米材料生长机制和结构特性研究

叶寒  
【摘要】:半导体纳米材料,由于几何维度限制于纳米量级,其电子结构和光学特性较体材料具有更为优异的特性,近年来成为半导体研究领域的热点。本论文主要依托于国家高技术研究发展计划(批准号:2009AA03Z405)和国家自然科学基金(批准号:60971068,60908028),紧密围绕半导体纳米材料的生长机制和结构特性展开,主要内容及创新点如下: 1)在连续弹性理论框架下,通过在衬底晶格内加入对应多余半原子面的初始应变,实现了刃型位错场的有限元模拟。将位错模型引入异质结构,可得到存在位错后纳米异质结构中的剩余应变分布。基于剩余应变能,建立了能量平衡判据来预测位错产生的临界尺寸。研究了InGaN/GaN薄膜的临界厚度,与实验数据符合较好。预测了纳米线轴向异质结构的临界厚度以及使纳米线保持无位错生长的临界半径。最后,计算了透镜形InSb/GaSb量子点的临界尺寸。 2)利用有限元方法模拟了应变量子点内部的贯穿位错和界面失配位错。当贯穿位错方向不变情况下系统的总能量大于或等于贯穿位错转化为失配位错后系统的总能量,量子点可以实现对贯穿位错的抑制。体系能量中包含了剩余应变能,位错芯非弹性能和位错方向改变的势垒。基于能量平衡判据,分析了柱形、六角截顶金字塔形氮化物量子点抑制贯穿位错的临界条件。 3)通过有限元结合移动渐近线优化方法,在热力学框架下研究了合金量子点内部平衡组分分布。晶格常数大(小)的元素倾向聚集在张(压)应变区域,以减小体系的应变能。Gibbs自由能除应变外,考虑了混合熵等的贡献。温度较高时,混合熵在数值上占主导地位,倾向于材料均匀分布,在一定程度上限制了元素聚集。结果表明应变是平衡组分非均匀的主要推动力。系统分析了实验观察到的金字塔形、穹顶形、仓谷形GeSi/Si量子点及金字塔形、穹顶形InGaAs/GaAs量子点内的平衡组分分布。在连续模型中分析了刃型位错引入的组分聚集效应。 4)在动力学框架下,建立了合金半导体纳米线生长的瞬态模型。求解含时的扩散方程采用有限元方法结合ALE技术。合金纳米线轴向组分分布来源于不同元素对纳米线生长速率的贡献不同。纳米线侧壁存在/不存在表面吸附作为针对不同实验的两种情况分别进行了讨论。结果表明,两种情况下,扩散长度大(小)的材料均会更多地出现在纳米线底部(顶部)。 5)采用单带理论和有效质量近似计算了纤锌矿截顶金字塔形GaN/AlN量子点的电子结构。采用密度矩阵和微扰展开方法,计算了量子点光吸收系数。考虑失配应变分布,压电效应和自发极化后,带边出现明显变形,电子和重空穴基态分别束缚于量子点顶部和浸润层。进一步,在量子点边界引入邻接贯穿位错,跃迁能将有所降低,并与位错位置相关。 6)分析了平衡组分非均匀分布对穹顶形、仓谷形GeSi/Si量子点重空穴波函数的影响。考虑材料组分分布后,材料带边偏移,自旋轨道耦合将取代应变成为影响波函数的主导因素。组分非均匀时,波函数明显束缚于量子点顶部Ge聚集的区域,本征能量上升。分析了量子点尺寸效应,量子点尺寸越大(小),组分对电子结构的影响越大(小)。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 罗莹;半导体纳米材料[J];物理实验;2001年03期
2 ;物理所低维半导体纳米材料的结构与热电特性研究取得进展[J];硅酸盐通报;2013年02期
3 吴晓春,陈文驹;半导体纳米材料非线性光学性质的研究进展[J];物理;1996年04期
4 潘雄;;利用纳粹材料,开发多功能、高附加值的功能织物[J];功能材料信息;2005年03期
5 陈春燕;刘永刚;;Ⅱ-Ⅵ半导体纳米材料研究进展[J];广东化工;2006年03期
6 彭天右;易华兵;;半导体纳米材料及其光电极器件分解水制氢的研究进展[J];功能材料信息;2007年01期
7 Christina Nickolas;;可延展电子器件能实现极度的弯曲和形变 半导体纳米材料能被应用在多种设备中[J];今日电子;2009年04期
8 杨玉平;虎啸川;汪洪剑;汤广怡;龙亮;;太赫兹光谱技术在半导体纳米材料中的应用[J];激光与光电子学进展;2009年12期
9 ;新材料与新工艺[J];军民两用技术与产品;2013年03期
10 牛国栋;刘建雄;吴正宇;张金萍;;金属化合物型半导体纳米材料的制备及研究现状[J];热加工工艺;2013年22期
11 彭天右;;半导体纳米材料的制备及其光催化制氢的研究进展[J];功能材料信息;2007年05期
12 丁洁;;合成零维半导体纳米材料的新方法[J];科技信息;2010年08期
13 李涛;陈德良;;多级复合半导体纳米材料的制备[J];化学进展;2011年12期
14 章慧娜;许翀凤;张霞绯;兰丽梅;李露露;白红艳;;氧化亚铜半导体纳米材料的制备与表征[J];科技视界;2012年36期
15 朱学文,廖列文,崔英德;半导体纳米材料的光催化及其应用[J];精细化工;2000年08期
16 潘教青,崔得良,黄柏标,周海龙,蒋民华;磷化物半导体纳米材料的合成和表面性质[J];中国科学(A辑);2001年09期
17 柳闽生;半导体纳米材料的特性与光电化学[J];九江师专学报;1996年05期
18 白云帆;;一维半导体纳米材料的制备及表征[J];中山大学研究生学刊(自然科学、医学版);2003年01期
19 王彦斌,祝钧,周磊;复合半导体纳米材料的研究与制备[J];化工新型材料;2005年11期
20 耿森林;;光激励下的半导体纳米材料中杂质对超声的吸收研究[J];云南大学学报(自然科学版);2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王煜;王凡;吴凯;;界面反应生长与铝热法制备半导体纳米材料[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(上册)[C];2006年
2 赵伟强;姜海霞;庞清宇;陈晓红;段莉梅;;HPW/CdS复合材料的制备及光催化性能研究[A];中国化学会第四届全国多酸化学学术研讨会论文摘要集[C];2011年
3 杨合情;赵桦;杨帆;金荣;赵青;;暴露高能晶面半导体纳米材料的合成及其增强的物理化学性能[A];中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第1分会:表面界面与纳米结构材料[C];2013年
4 包建春;铁晨阳;周全法;徐正;马翔;洪建民;;半导体纳米材料的模板合成法[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(下卷)[C];2001年
5 王新霞;庞绍芳;;半导体纳米材料光学吸收谱的温度效应[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(B 光学系统设计与制造技术专题)[C];2006年
6 姚卫棠;俞书宏;;混合溶剂中低维硫属半导体纳米材料的化学合成及性能研究[A];中国化学会第二十五届学术年会论文摘要集(下册)[C];2006年
7 杨合情;张丽惠;李丽;王新悦;刘彬;包柳;;不同微结构半导体纳米材料的可控合成及其物理化学性能[A];中国化学会第十三届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2011年
8 张家雨;;胶体半导体纳米材料的非线性光学性质[A];鲁豫赣黑苏五省光学(激光)学会2011学术年会论文摘要集[C];2011年
9 翁羽翔;;一种光催化半导体材料能隙中间态的测量新方法-光生载流子中红外瞬态吸收光谱探-中间态激发扫描谱[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第32分会:纳米表征与检测技术[C];2014年
10 张亚辉;程曦;王庆;;The Synthesis of Cadmium Sulfide Nanostructure by Mild Solution Chemical Route and Optical Property[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 彭卿;硒碲化合物半导体纳米材料的调控合成、结构与性能研究[D];清华大学;2003年
2 冯昊;半导体纳米材料的生长仿真与物理特性研究[D];北京邮电大学;2012年
3 潘军;有机分子辅助的半导体纳米材料的控制合成与性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
4 侯士丽;硫化物半导体纳米材料的制备及特性研究[D];华东师范大学;2010年
5 王新娟;几种半导体纳米材料的液相控制合成、形成机理及性能研究[D];湖南大学;2011年
6 叶寒;半导体纳米材料生长机制和结构特性研究[D];北京邮电大学;2012年
7 顾锋;半导体纳米材料的制备及发光性质的研究[D];山东大学;2005年
8 钟宽;电化学方法制备金属氧化物半导体纳米材料及其性质研究[D];中山大学;2010年
9 熊胜林;硫属半导体纳米材料的液相控制合成与性能研究[D];中国科学技术大学;2007年
10 王科技;半导体纳米材料的真空气相合成及生长机理研究[D];吉林大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 史瑞松;半导体纳米材料的制备及其光电性能的研究[D];华中师范大学;2011年
2 王海花;十二烷基硫酸盐体系制备半导体纳米材料[D];山东大学;2009年
3 胡松;Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米材料的合成和光学性能的研究[D];湖南大学;2011年
4 鞠鹏;半导体纳米材料的合成及其毒理作用和光电催化降解污染物的研究[D];山东农业大学;2012年
5 宋宏磊;染料—半导体纳米材料对巯基小分子的光电传感[D];大连理工大学;2013年
6 余小明;锌基半导体纳米材料的控制生长与改性研究[D];南昌大学;2008年
7 连加彪;功能半导体纳米材料的形貌可控合成、表征及性能研究[D];南开大学;2010年
8 王娜娜;聚合物和半导体纳米材料的光学非线性的研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
9 李林刚;硫化物半导体纳米材料的制备及光催化性质研究[D];暨南大学;2006年
10 黄大海;一维氮化铟半导体纳米材料的合成与物性研究[D];吉林大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 王启兵 傅仓义;南工大学生微化工研究有进展[N];中国化工报;2006年
2 本报记者 赵雪;纳米:你将为我们奉献什么[N];科技日报;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978