量子點結(jié)構(gòu)與微波燒結(jié)粉體ZnO的數(shù)值模擬研究.pdf

1、這篇論文“量子點結(jié)構(gòu)與微波燒結(jié)粉體ZnO的數(shù)值模擬研究”，主要是利用Matlab數(shù)值軟件編程實現(xiàn)了量子點電子結(jié)構(gòu)的數(shù)值求解，模擬結(jié)果與相關(guān)文獻進行對比分析，論證了模型與程序的合理有效性，并結(jié)合與量子點性質(zhì)相關(guān)的公式推導(dǎo)進一步給出了應(yīng)用實例，這里涉及討論的模型包含金字塔型單量子點結(jié)構(gòu)，垂直對準(zhǔn)和水平耦合雙量子點系統(tǒng)，引入浸潤層，周期型量子阱中點結(jié)構(gòu)等，同時對一些算法也提出了改進與推廣。另外，論文還涉及研究了微波燒結(jié)主題，通過使用Comso

2、l軟件的微波加熱模塊，實現(xiàn)了三維模擬研究微波爐燒結(jié)粉體ZnO過程，并計入保溫層的熱交互作用，分析討論了ZnO的電磁場及溫場在燒結(jié)過程中變化。全文主要由五個部分組成，對應(yīng)的研究內(nèi)容以及結(jié)論如下:
　　1、由于半導(dǎo)體導(dǎo)帶具有非拋物性，導(dǎo)致導(dǎo)帶電子有效質(zhì)量與勢能相關(guān)，通過有限差分格式離散的薛定諤方程并使用通分?jǐn)?shù)值運算，獲得了五階多項式矩陣，為了求解多項式矩陣，我們提出了一個簡單的本征能掃描技術(shù)，通過數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)以及數(shù)值運算驗證了該技術(shù)的

3、有效性和實用性，同時說明其可擴展應(yīng)用到求解任意階多項式矩陣的本征值，利用該方法我們擬在能帶非拋物性框架下研究孤立量子點以及垂直對準(zhǔn)雙量子點系統(tǒng)，通過改變量子點的體積以及雙量子點系統(tǒng)的耦合距離等條件，獲得了豐富的電子態(tài)信息。
　　2、利用有限差分法離散求解導(dǎo)帶電子的薛定諤方程并證明可有效用于研究真實三維量子阱中點結(jié)構(gòu)，通過有限元格式來自動集成跳躍的界面條件而不是顯式強迫賦值，并通過改變邊界條件的方法，分別實現(xiàn)了模擬孤立型以及周期陣列

4、型的量子點結(jié)構(gòu)，結(jié)合光學(xué)躍遷分析討論了獲得的相關(guān)本征能譜。
　　3、由于量子點生長技術(shù)的不斷成熟，當(dāng)前工業(yè)以及實驗室已經(jīng)能設(shè)計并生長出如將量子點嵌入量子阱中，雙量子點耦合等多種量子點結(jié)構(gòu)，我們以金字塔型量子點為基準(zhǔn)并計入浸潤層來模擬并討論相關(guān)量子點系統(tǒng)的電子能態(tài)信息，處于實空間有效的常數(shù)單帶電子包絡(luò)函數(shù)法被應(yīng)用，其優(yōu)勢不僅在于可模擬任意形狀與結(jié)構(gòu)的量子點，而且通過簡單的三角積分，我們可以獲得近似解析結(jié)果，從而在適中的運算成本下保證

5、了運算結(jié)果的精確度。
　　4、利用倒易空間的電子包絡(luò)函數(shù)平面波展開法來求解薛定諤方程，模擬并對比了周期勢場中嵌入量子阱中不同形狀的量子點的電子本征能譜，計算了對應(yīng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)交情況，并通過假定均勻擴散以及應(yīng)力平均分布，在傅立葉空間中引入的菲克定律，以減弱因子形式集成到運算中來模擬退火后處理技術(shù)導(dǎo)致的互擴散影響，計算了處于不同電場下的導(dǎo)帶電子能級變化，討論了阱中點結(jié)構(gòu)的壓電勢，初步推導(dǎo)了局域場作用公式，最后分析計算不同摻雜濃度和銦組分對