低維半導體納米材料結構特性與物理性能的預測.pdf

1、隨著納米技術的不斷發(fā)展和實際應用的需求，功能性納米材料已成為研究的熱點之一。低維半導體納米材料是一種通過能帶工程獲得的新型功能半導體材料，由于其具有獨特的光、電和磁等性能已被廣泛應用于納米光電子、納米電子領域中，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器件的重要材料之一;但低維半導體納米材料在實際應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:低維半導體納米材料在構筑的納米電子中的穩(wěn)定性及其潛在的結構特性和特殊物理性能。
　　針對低維半導體納米材料的穩(wěn)定性和物理性能的研究，本學位論文采用了分子動力學模擬方法和基于密度泛函理論的第一性原理計算方法分別研究低維半導體納米材料的力學行為和預測其在應變或吸附條件下的物理性能，為低維半導體納米材料的合成及實際應用提供重要的理論依據(jù)，主要研究內容和結果如下:
　　（一）采用分子動力學模擬方法模擬硒化鎘納

3、米線的彈性性能和高內壓條件下碳納米管的力學行為:
　　(1)研究纖鋅礦結構硒化鎘納米線[0001]方向上的機械行為，研究結果表明硒化鎘納米線由于受到納米線表面效應隨體系尺寸變小而增大的影響，導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系。
　　(2)研究單壁碳納米管在高內壓條件下的力學行為，結果表明基于單壁碳納米管設計的高壓納米容器能承受30～110GPa的內壓，且其所能承受的極限內壓主要受納米管尺寸的影響。

4、>　?。ǘ┎捎玫谝恍栽碛嬎惴椒A測不同應變條件下硒化鎘納米片的電子結構特性和鋰原子吸附在碳化硅納米管表面上的電子結構變化:
　　(1)系統(tǒng)地研究了蜂窩狀結構的硒化鎘納米片在不同應變條件下其能帶結構變化和電荷分布的情況。研究結果發(fā)現(xiàn)硒化鎘納米片的能帶結構對外界施加的應變很敏感，且在不同的應變狀態(tài)下（對稱性應變和非對稱性應變）硒化鎘納米片具有不同的物理性能:對硒化鎘納米片施加均勻對稱性應變（從壓縮應變到拉伸應變）過程中硒化鎘納米片

5、從直隙半導體轉變?yōu)殚g隙半導體，且當處于拉伸應變狀態(tài)(ε=0.1)時，硒化鎘納米片出現(xiàn)了半導體-金屬的轉變;而對硒化鎘納米片施加鋸齒型方向的壓縮應變和扶手型方向的拉伸應變時可獲得更小的能隙，達到調節(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、外表面5個不同位置上的電子結構特性并預測其物理性能。研究結果發(fā)現(xiàn)當鋰原子吸附在不同位置上時，碳化硅納米管具有不同的電子結構:鋰原子吸附在(9，0)碳