量子點(diǎn)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(diǎn)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(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)電子結(jié)構(gòu)的數(shù)值求解，模擬結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行對(duì)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(diǎn)性質(zhì)相關(guān)的公式推導(dǎo)進(jìn)一步給出了應(yīng)用實(shí)例，這里涉及討論的模型包含金字塔型單量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，垂直對(duì)準(zhǔn)和水平耦合雙量子點(diǎn)系統(tǒng)，引入浸潤(rùn)層，周期型量子阱中點(diǎn)結(jié)構(gòu)等，同時(shí)對(duì)一些算法也提出了改進(jìn)與推廣。另外，論文還涉及研究了微波燒結(jié)主題，通過(guò)使用Comso

2、l軟件的微波加熱模塊，實(shí)現(xiàn)了三維模擬研究微波爐燒結(jié)粉體ZnO過(guò)程，并計(jì)入保溫層的熱交互作用，分析討論了ZnO的電磁場(chǎng)及溫場(chǎng)在燒結(jié)過(guò)程中變化。全文主要由五個(gè)部分組成，對(duì)應(yīng)的研究?jī)?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(shì)能相關(guān)，通過(guò)有限差分格式離散的薛定諤方程并使用通分?jǐn)?shù)值運(yùn)算，獲得了五階多項(xiàng)式矩陣，為了求解多項(xiàng)式矩陣，我們提出了一個(gè)簡(jiǎn)單的本征能掃描技術(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)以及數(shù)值運(yùn)算驗(yàn)證了該技術(shù)的

3、有效性和實(shí)用性，同時(shí)說(shuō)明其可擴(kuò)展應(yīng)用到求解任意階多項(xiàng)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(diǎn)以及垂直對(duì)準(zhǔn)雙量子點(diǎn)系統(tǒng)，通過(guò)改變量子點(diǎn)的體積以及雙量子點(diǎn)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(shí)三維量子阱中點(diǎn)結(jié)構(gòu)，通過(guò)有限元格式來(lái)自動(dòng)集成跳躍的界面條件而不是顯式強(qiáng)迫賦值，并通過(guò)改變邊界條件的方法，分別實(shí)現(xiàn)了模擬孤立型以及周期陣列

4、型的量子點(diǎn)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(diǎn)生長(zhǎng)技術(shù)的不斷成熟，當(dāng)前工業(yè)以及實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)能設(shè)計(jì)并生長(zhǎng)出如將量子點(diǎn)嵌入量子阱中，雙量子點(diǎn)耦合等多種量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，我們以金字塔型量子點(diǎn)為基準(zhǔn)并計(jì)入浸潤(rùn)層來(lái)模擬并討論相關(guān)量子點(diǎn)系統(tǒng)的電子能態(tài)信息，處于實(shí)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(shì)不僅在于可模擬任意形狀與結(jié)構(gòu)的量子點(diǎn)，而且通過(guò)簡(jiǎn)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(yùn)算成本下保證

5、了運(yùn)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(kāi)法來(lái)求解薛定諤方程，模擬并對(duì)比了周期勢(shì)場(chǎng)中嵌入量子阱中不同形狀的量子點(diǎn)的電子本征能譜，計(jì)算了對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)的應(yīng)交情況，并通過(guò)假定均勻擴(kuò)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(yùn)算中來(lái)模擬退火后處理技術(shù)導(dǎo)致的互擴(kuò)散影響，計(jì)算了處于不同電場(chǎng)下的導(dǎo)帶電子能級(jí)變化，討論了阱中點(diǎn)結(jié)構(gòu)的壓電勢(shì)，初步推導(dǎo)了局域場(chǎng)作用公式，最后分析計(jì)算不同摻雜濃度和銦組分對(duì)