考慮表面效應(yīng)的納米力學計算模型及量子點、納米薄膜分析.pdf

1、在傳統(tǒng)連續(xù)介質(zhì)力學，表面效應(yīng)通常忽略不計。納米材料由于比表面積大，表面效應(yīng)變得顯著。本文分別在小變形和有限變形理論框架下建立了考慮表面效應(yīng)的有限元計算模型。該方法的目的在于擴展傳統(tǒng)的有限元方法，用于分析納米材料力學性能的尺寸相關(guān)性。 本文系統(tǒng)地分析了量子點。首先，分析了有覆蓋層的InAs/GaAs量子點，印證了量子點自組裝生長的應(yīng)變驅(qū)動理論。同時說明從應(yīng)變能的釋放的角度來看，量子點的生長還會趨于變得更陡，即高寬比增大。其次，比較

2、了圓錐型、臺型和圓頂型表面量子點的應(yīng)力應(yīng)變場。結(jié)果顯示，圓錐型表面量子點更有利于應(yīng)變能釋放。再次，分析了多層量子點陣列，揭示了量子點陣列自耦合現(xiàn)象的內(nèi)在機理。最后采用考慮表面效應(yīng)的納米力學有限元計算模型給出了表面效應(yīng)對表面量子點的影響。結(jié)果表明，表面應(yīng)力制約了量子島的形成，導(dǎo)致了應(yīng)力應(yīng)變場的變化，并得出由于表面效應(yīng)的影響，圓錐型和臺型是表面量子點的過渡性形貌，而圓頂型是成熟形貌的結(jié)論。 本文還系統(tǒng)地分析了納米薄膜。首先分析了納米