应变纤锌矿GaN/A1xGa1-xN量子点中杂质态结合能及其压力效应

在有效质量近似下,利用变分法研究无限高势垒GaN/AlxGa1-xN应变长方量子点中类氢杂质态结合能及流体静压力效应,数值计算表明,杂质态结台能随量子点尺寸的增大而减少,但随流体静压力的增大而增加.此外,比较了考虑和不考虑应变时杂质态的结合能,结果发现在量子点长度较小的情况下,考虑应变后的结合能比不考虑应变后的高,而在量子点长度较大的情况下则相反.     

球形GaAs-Ga1-xAlxAs量子点中激子束缚能的变分法计算

用无限深势阱和有限深势阱2种模型,计算了激子束缚能与球形量子点半径的关系.计算结果表明：对于无限深势阱模型,量子点中激子束缚能随着量子点的半径增加而减小;对于有限深势阱模型,当量子点半径较小时,束缚能随着量子点的半径增加而增加;当量子点半径增加到一定值时,它的束缚能达到最大值,继续增加量子点半径,束缚能反而减少.这些计算结果对深入理解半导体量子点中激子的物理本质具有一定学术意义.     

阳极溶解型应力腐蚀点蚀演化的能量原理

作为一种不可逆的热力学过程,阳极溶解型应力腐蚀点蚀的演化受到表面能、体系应变能和电化学能的影响。基于能量学原理,对应力腐蚀点蚀演化过程中的能量问题进行研究,提出一种双变量半椭球模型描述点蚀的演化过程,推导点蚀形状参数在演化过程中的变化方程,并讨论远场应力等参数对点蚀形状参数以及体系能量变化的影响。结果表明:点蚀的形貌由初始的半球形状逐渐演化为半长椭球;点蚀的演化形貌为体系应变能与点蚀内表面的表面能共同竞争的结果,应变能加速点蚀形状参数的变化,而表面能则抵制点蚀的形状演化;远场应力对体系热力学势能的变化影响显著。     

梯形截面半导体量子线结构应力和应变分布的解析解

在各向同性弹性理论的假设下,运用解析方法对量子线结构进行分析,通过对格林函数的积分运算,得到无限大基体内横截面为梯形的量子线结构的应力和应变场的解析解.另外,还讨论了量子线横截面的高度和初始失配应变变化对应变分布的影响.     

InAs/GaAs量子点生长的KMC模拟

采用动力学蒙特卡罗(kinetic Monte Carlo,KMC)模型模拟了Ga As应变弛豫图形衬底上In As量子点生长的初始阶段.Ga As应变弛豫图形衬底是通过在其衬底中埋藏已制备的In As量子点得到,并运用格林函数法计算在不同的埋藏深度下衬底表面的应变能,然后将计算结果运用到生长模拟过程中.模拟中分别考虑了温度、沉积速率和埋层深度对量子点生长的影响.模拟结果表明:通过控制生长温度和沉积速率能形成均匀、有序分布的2D岛;埋层深度越大,越不利于沉积原子聚集.     

酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型研究

采用人工气候环境模拟技术模拟酸雨环境,对15组箍筋约束混凝土棱柱体试件进行加速腐蚀,进而进行轴压试验,研究了箍筋锈蚀对约束混凝土破坏形态、峰值应力、峰值应变、极限应变和应力-应变曲线形状的影响.基于Mander模型及现有研究成果,确定了未腐蚀试件本构模型峰值应力、峰值应变、极限应变和形状系数等参数的计算公式,并通过对试验结果的回归分析,得到了考虑箍筋锈蚀率影响的形状系数和各特征点参数修正系数拟合公式,最终建立了酸雨侵蚀箍筋约束混凝土本构模型.与试验结果对比发现,采用该模型计算得到的各试件峰值应力、峰值应变、极限应变及应力-应变曲线形状均与试验结果符合较好,表明所建立的本构模型能较为准确地反映遭受酸雨侵蚀箍筋约束混凝土力学性能,可用于该环境下RC结构剩余承载力及抗震性能评估.     

横截面为三角形的半导体量子线结构的弹性解

在半导体异质微纳米结构中,晶格失配和热失配等因素引起的弹性场对结构的光学和电学等物理性能产生重要影响.研究了晶格失配和热失配在半导体量子线结构中所产生的弹性场,在分析圆柱形量子线结构弹性场的基础上,推导得到了任意截面形状量子线结构解的一般形式,并给出无限大基体内横截面为三角形量子线结构的解析结果.该结果可为进一步研究弹性场对半导体量子线结构物理性能的耦合作用打下必要的基础.     

基于超弹性模型的牙周膜生物力学响应

牙周膜应力-应变关系表现为指数形式,为了更准确地研究牙周膜的生物力学响应,提出采用指数形式的超弹性应变能函数进行研究.基于连续介质力学理论推导出超弹性模型本构关系,使用人体牙周膜单轴拉伸实验数据并利用最小二乘法对超弹性模型进行参数拟合,同时进行拟合误差分析.结果显示较少参数的Mooney-Rivlin指数模型能更好地拟合实验数据.利用ABAQUS材料子程序UHYPER编制模型的接口程序,通过对拉伸实验情况的模拟计算,验证了开发的模型子程序的有效性.最后,比较分析了正畸力下的超弹性与线弹性牙周膜的生物力学响应.结果表明:应力和应变主要集中在牙周膜牙颈和根尖处,且超弹性牙周膜中部存在局部应力集中;Mooney-Rivlin指数模型能提高牙周膜瞬时弹性响应的预测精度.     

Zr-4合金薄片材料的应变疲劳与寿命估算

完成了Zr 4合金漏斗形薄片小试样的横向等幅应变疲劳试验;根据试验分析和弹塑性有限元分析,提出了弹、塑性形状因子和等效泊松比的概念,发展了漏斗形薄片小试样横向应变向轴向应变换算的局部应变等效方法,并推荐了两种简化等效方法;由应变等效方法和疲劳试验结果,得到了Zr 4合金的M C(Man son Coffin)寿命估算模型.研究表明,对于漏斗形薄片小试样,按国标推荐的应变换算公式得到的M C模型对Zr 4合金的应变疲劳寿命预测过于安全,而由推荐的两种简化方法得到的M C模型对寿命估算有1～2倍的合理安全余量.     

奥氏体弹性能释放波促发马氏体相变形核机理

使用Gleeble－1500型热模拟机，采用钢的奥氏体预应变淬火方法控制钢中马氏体相变前的弹性应变能储备，研究了弹性应变能对马氏体相变形核的影响。实验结果表明，储存于奥氏体中的弹性应变能，对初始马氏体的形成有阻碍作用，但是初始马氏体的形成可诱发弹性能的释放，对后继马氏体的形成有促进作用，不仅使形核率增加，而且促进均匀形核。分析认为这是由于弹性能释放引起性波在晶体中传播所致，并进而提出了弹性波促发马氏体相变形核的物理模式。     

GaN量子点弹性模量的分子动力学模拟

 应用一种分子动力学的方法,模拟预测了氮化镓（GaN）量子点在应变状态下的弹性模量和体积模量.通过在闪锌矿和纤维锌矿两类模型上施加不同形式的应变,得出了体应变和系统能量之间的关系.进一步利用分子动力学方法模拟出系统的能量,并计算出GaN材料在应变状态的弹性模量.在零应变状态下,预测结果同以往的理论值和实验值相吻合.     

非均匀应变对量子阱结构的能带和增益的影响

研究了非均匀应变对低维量子结构的能带和ＴＥ模光增益所产生的影响。由变分法推导应变沿ｚ轴方向的解析分布。在有效质量理论框架下,采用传递矩阵方法计算应变沿ｚ轴方向非均匀分布时的量子阱结构的能带和ＴＥ模光增益。解析推导表明非均匀应变分布与ｘ－ｙ方向的尺度有密切关系。当ｘ－ｙ方向的尺度较小时,阱区内的应变表现为明显的非均匀分布。计算结果表明,非均匀应变对量子线和量子点结构的能带和增益有着极为重要的影响。     

玻璃中量子点之间电子的共振隧穿

在建立玻璃中阻容耦合双量子点模型的基础上,通过分析双量子点的静电能和化学势,讨论了化学势随外加偏压的变化和共振隧穿现象.随外加偏压的增大,当双量子点2个能级的化学势相等时发生共振隧穿现象,在I-V特性曲线上呈现电流峰.玻璃中不同间距的量子点用不同大小的耦合电容来表示.随着玻璃中2个量子点之间耦合电容的增大,2个量子点发生共振隧穿所需要的外加偏压随之增大.     

抛物型量子点的非线性光学整流研究

在紧凑密度矩阵方法和迭代法的框架下,从理论上研究了抛物型量子点(QDs)在不同的量子点半径、宽度以及外加电场和磁场下光学整流(OR)系数.在有效质量近似下,计算了量子点中电子的受限波函数和能量.给出了典型GaAs/AlGaAs抛物型量子点的数值结果.通过研究发现,非线性光学整流系数受到量子点的宽度、半径以及电场和磁场的...     

GaAs量子点中电子结构和幻角动量的对称性分析

 用有效质量近似理论和哈密顿量H对角化方法计算了在抛物势中,GaAs量子点中有10个极化电子时的本征能量和本征波函数,并从本征波函数中提取的一体、二体密度函数方法得到了电子结构的直观图像。用对称性分析了量子点中幻角动量和电子结构。     

双层量子点中的带负电荷激子

利用精确对角化方法,研究了抛物势双层量子点中带负电荷激子的1S态和3P态的关联能与量子点的束缚势大小的变化关系,以及1S态对应几个不同的量子点间点与点的距离的束缚能随束缚势大小的变化关系,计算了电子与空穴质量比为σ=0.677和σ=0.197的缚能随束缚势大小的变化关系.     

各向异性与量子点平衡形态及应变分布

向异性对于半导体量点光学和电学性能有较大影响.本文基于向异性弹性理论的有限元方法,研究了金字塔组织生长半导体量点平衡态与应变分随外延材料向异性系数的变化规律,讨论了向异性系数与应变弛豫的关系,出了同向异性系数的量点体系平衡态及其应力、应变、静水应变及双轴应变分等.结果可作为进一研究量点光电性能及制备量点的理论参考.     

CdSe量子点系统的库仑相互作用能的量子尺寸效应

用有效质量近似(EMA)模型模拟CdSe半导体微晶量子点系统,计算激子的基态能量以及系统的库仑相互作用能.在量子点的尺寸为0.25～2.5nm的区域内,将计算结果与实验结果进行比较显示:①激子的基态能量在整个区域与实验结果符合得很好;②系统的库仑相互作用能具有明显的量子尺寸效应;③包围量子点的外部介质的介电常数对库仑相互作用能的影响十分显著.计算结果表明:在CdSe量子点系统的研究中,考虑量子点内外介电常数的不同是必要的,系统的库仑相互作用能对激子的基态能量的贡献是十分重要的.     

半导体量子点中磁极化子基态能修正的温度效应

采用Larsen方法研究了半导体量子点中磁极化子基态能量的温度效应．在有限温度下导出了磁场内半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子相互作用系统的基态能量及二级微扰能量修正．讨论了磁场、量子点尺寸以及温度对半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子相互耦合磁极化子的基态能量影响．为了更清楚、直观地说明半导体量子点中磁极化子的性质，以GaAs半导体为例进行了数值计算，得到在强磁场的作用下半导体量子点中电子—体纵光学(LO)声子耦合系统的基态能量修正与磁场强度、量子点厚度及温度的关系曲线．结果表明：强磁场中电子—体纵光学(LO)声子相互耦合磁极化子的基态能量修正随磁场强度的增加而增大，随量子点厚度的增加而减少，随温度的升高而增大。     

Al含量对闪锌矿GaN/AlxGa1-xN量子点光学性质的影响

利用有效质量近似和变分原理,考虑量子点的3维约束效应,研究了圆柱形闪锌矿GaN/AlxGa1-xN量子点的光学特性随势垒层Al含量的变化关系问题。结果表明,势垒层Al含量对量子点的发光波长、振子强度和激子结合能有重要的影响,激子效应对量子点发光波长的影响很大。