Ge基并軸異質(zhì)結(jié)納米線中應(yīng)力分布和Raman譜的關(guān)系研究.pdf

1、近年來, Ge基異質(zhì)結(jié)納米線器件因其優(yōu)異的性能受到了越來越多的關(guān)注。同時，異質(zhì)結(jié)晶格失配所導致的應(yīng)力分布如何調(diào)制和影響納米線器件性能也成為了研究的焦點之一。Raman譜是探測異質(zhì)結(jié)納米線中應(yīng)力分布的有效手段，可適用于各種不同形貌、結(jié)構(gòu)的納米線。目前應(yīng)力分布和 Raman譜的關(guān)系研究僅限于Ge基核殼結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)納米線。而Ge基并軸異質(zhì)結(jié)納米線還沒有開展這方面的研究。本文應(yīng)用有限元法計算了并軸 Ge/CdSe和 Ge/ZnSe納米線中應(yīng)力的分

2、布，并以此為根據(jù)進一步計算了Ge亞納米線的Raman譜，研究了Ge基并軸異質(zhì)結(jié)納米線中應(yīng)力分布和Raman譜的關(guān)系。主要內(nèi)容包括：
　　1.利用一步熱蒸發(fā)Ge和CdSe（或ZnSe）單質(zhì)粉末，成功合成了Ge/CdSe（或Ge/ZnSe）并軸異質(zhì)結(jié)納米線。XRD結(jié)果表明所制得樣品分別是由Ge和CdSe（或Ge和ZnSe）組成。SEM照片顯示Ge/CdSe納米線尺寸均勻；而Ge/ZnSe納米線粗細不均，部分納米線被不規(guī)則物包裹。根據(jù)H

3、RTEM和EDS的檢測結(jié)果，Ge/CdSe和Ge/ZnSe納米線均存在清晰的界面；所不同的是Ge/CdSe納米線沒有明顯的缺陷，而 Ge/ZnSe納米線在ZnSe亞納米線一側(cè)存在明顯的缺陷。
　　2.以HRTEM照片中異質(zhì)結(jié)納米線的界面信息為依據(jù)，建立以納米線生長方向為軸的直角坐標系。測量納米線中晶面和坐標軸的夾角，計算異質(zhì)結(jié)兩邊的晶格和坐標軸的相對位置。把三維晶格分別投影到三個坐標軸上，將三維晶格失配問題轉(zhuǎn)化為三個一維晶格失配問

4、題。根據(jù)實際的晶格失配情況，建立納米線三維模型的邊界條件,把邊界條件和材料彈性參數(shù)代入有限元分析軟件得到兩種并軸異質(zhì)結(jié)納米線的有限元模型。使用一種循環(huán)迭代的計算方法，在誤差分析的基礎(chǔ)上最終得到了Ge/CdSe和Ge/ZnSe并軸異質(zhì)結(jié)納米線的應(yīng)力分布。結(jié)果表明在Ge/CdSe和Ge/ZnSe納米線中，z軸方向的應(yīng)力分量在各自的亞納米線中是均勻，而其它應(yīng)力分量在各自的亞納米線的截面中均隨位置的變化而變化。另外，本文中的Ge基并軸異質(zhì)結(jié)納米

5、線不同于 Ge/Si 等核殼結(jié)構(gòu)異質(zhì)結(jié)納米線，兩種并軸結(jié)構(gòu)納米線中剪切應(yīng)力不能完全忽略。
　　3.根據(jù)應(yīng)力分布數(shù)據(jù)，首先建立擾動模型計算應(yīng)力作用下，有限元模型中每個微元的Raman振動模，并擬合成相應(yīng)的Raman譜;然后把每個微元的Raman譜疊加，即可以得到整體Ge亞納米線的Raman譜;最后根據(jù)電磁場入射和出射選擇定則，選擇峰值相對強度最大的譜作為 Ge亞納米線最終的Raman譜。研究發(fā)現(xiàn)Ge/CdSe和Ge/ZnS