低維半導(dǎo)體納米材料結(jié)構(gòu)特性與物理性能的預(yù)測(cè).pdf

1、隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用的需求，功能性納米材料已成為研究的熱點(diǎn)之一。低維半導(dǎo)體納米材料是一種通過能帶工程獲得的新型功能半導(dǎo)體材料，由于其具有獨(dú)特的光、電和磁等性能已被廣泛應(yīng)用于納米光電子、納米電子領(lǐng)域中，如:太陽能電池、激光二極管、發(fā)光二極管、集成電路等方面。低維半導(dǎo)體納米材料是未來納米電子器件的基本組成單元，是發(fā)展高效率、低能耗和超高速的新一代光電子學(xué)器件的重要材料之一;但低維半導(dǎo)體納米材料在實(shí)際應(yīng)用中還存在了一些亟待解決的問

2、題。這些問題主要集中于:低維半導(dǎo)體納米材料在構(gòu)筑的納米電子中的穩(wěn)定性及其潛在的結(jié)構(gòu)特性和特殊物理性能。
　　針對(duì)低維半導(dǎo)體納米材料的穩(wěn)定性和物理性能的研究，本學(xué)位論文采用了分子動(dòng)力學(xué)模擬方法和基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算方法分別研究低維半導(dǎo)體納米材料的力學(xué)行為和預(yù)測(cè)其在應(yīng)變或吸附條件下的物理性能，為低維半導(dǎo)體納米材料的合成及實(shí)際應(yīng)用提供重要的理論依據(jù)，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:
　?。ㄒ唬┎捎梅肿觿?dòng)力學(xué)模擬方法模擬硒化鎘納

3、米線的彈性性能和高內(nèi)壓條件下碳納米管的力學(xué)行為:
　　(1)研究纖鋅礦結(jié)構(gòu)硒化鎘納米線[0001]方向上的機(jī)械行為，研究結(jié)果表明硒化鎘納米線由于受到納米線表面效應(yīng)隨體系尺寸變小而增大的影響，導(dǎo)致其楊氏模量和泊松比與納米線的尺寸大小存在一定依賴關(guān)系。
　　(2)研究單壁碳納米管在高內(nèi)壓條件下的力學(xué)行為，結(jié)果表明基于單壁碳納米管設(shè)計(jì)的高壓納米容器能承受30～110GPa的內(nèi)壓，且其所能承受的極限內(nèi)壓主要受納米管尺寸的影響。

4、>　　（二）采用第一性原理計(jì)算方法預(yù)測(cè)不同應(yīng)變條件下硒化鎘納米片的電子結(jié)構(gòu)特性和鋰原子吸附在碳化硅納米管表面上的電子結(jié)構(gòu)變化:
　　(1)系統(tǒng)地研究了蜂窩狀結(jié)構(gòu)的硒化鎘納米片在不同應(yīng)變條件下其能帶結(jié)構(gòu)變化和電荷分布的情況。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)硒化鎘納米片的能帶結(jié)構(gòu)對(duì)外界施加的應(yīng)變很敏感，且在不同的應(yīng)變狀態(tài)下（對(duì)稱性應(yīng)變和非對(duì)稱性應(yīng)變）硒化鎘納米片具有不同的物理性能:對(duì)硒化鎘納米片施加均勻?qū)ΨQ性應(yīng)變（從壓縮應(yīng)變到拉伸應(yīng)變）過程中硒化鎘納米片

5、從直隙半導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)殚g隙半導(dǎo)體，且當(dāng)處于拉伸應(yīng)變狀態(tài)(ε=0.1)時(shí)，硒化鎘納米片出現(xiàn)了半導(dǎo)體-金屬的轉(zhuǎn)變;而對(duì)硒化鎘納米片施加鋸齒型方向的壓縮應(yīng)變和扶手型方向的拉伸應(yīng)變時(shí)可獲得更小的能隙，達(dá)到調(diào)節(jié)納米片的能隙大小。
　　(2)系統(tǒng)地研究鋰原子吸附在(9，0)和(5，5)碳化硅納米管內(nèi)、外表面5個(gè)不同位置上的電子結(jié)構(gòu)特性并預(yù)測(cè)其物理性能。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)鋰原子吸附在不同位置上時(shí)，碳化硅納米管具有不同的電子結(jié)構(gòu):鋰原子吸附在(9，0)碳