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.     

含椭球夹杂体的异质结构全空间弹性场

异质结构半导体材料通常比均质半导体材料具有更优异的性能,但嵌入的夹杂体因晶格失配或热膨胀而产生的本征应变会对材料整体性能产生严重的影响。因此有必要对非均质夹杂体对异质结构的全空间弹性场的影响进行研究。根据Eshelby经典夹杂理论,综合考虑实际半导体材料的各向异性和非均质性,基于等效夹杂法和格林函数法建立了含椭球夹杂体的异质结构解析模型。为求解该模型,通过傅里叶变换和逆变换推导格林函数及其导数在实空间的精确数值积分,从而得到全空间弹性场的数值积分表达式,并与文献和有限元结果对比验证了模型的正确性并说明了材料各向异性假设的必要性。利用所建模型重点分析了非均质夹杂体的形状和材料参数对全空间应变场的影响。结果表明,非均质夹杂体的形状变化会使内部弹性场由平面应力状态转变为平面应变状态,且影响界面附近的应变大小和衰减程度。本征应变仅包含正应变分量时,最终弹性场不随具有正交或更高对称性晶体结构的夹杂体剪切弹性常数变化,而只和拉伸弹性常数有关,且整体变化趋势与夹杂体的拉压弹性常数变化趋势一致。     

光激励下的半导体纳米材料中杂质对超声的吸收研究

研究了在激光场中晶格振动与杂质核相互作用下,具有无限势垒量子阱结构半导体中的超声衰减问题.电子吸收声子不能从受体杂质能"带"跃迁到第一量子能级导带,但在高频激光场中却会发生,激光场补充电子跃迁吸收声子所需能量.对总超声吸收系数进行了推算,并将此结果应用到纳米砷化镓(GaAs/AlGaAs)量子阱样品中,发现其总吸声系数比相应的传统物质的吸收系数大得多.     

量子点应变能的有限元分析

本文利用2维轴对称有限元模型,对嵌入在GaAs中的InAs量子点的应变场进行了模型化,用ANSYS软件计算了金字塔形、台形和圆顶形半导体量子点的弹性应变和应变能.讨论了弹性应变能与量子点平衡形状的关系,通过比较三种形状量子点的能量得出了量子点的稳定结构形状.     

磁场下InAs/InP应变矩形量子线能级结构

利用微扰理论在有效质量近似下研究了磁场下截面长度固定的矩形量子线中电子和空穴的基态、第一激发态能量,在计算过程中考虑了形成量子线的两种材料的晶格常数不同带来的形变势、电子和空穴在材料中的质量失配以及空穴有效质量的各向异性等因素.结果表明:当磁场增大时,不同尺寸量子线中电子基态能量的差值增大的速度明显减小,而空穴的相应情况不明显;不同尺寸量子线中粒子的第一激发态能量差值随着磁场的增大而增大,并且差值较小.     

多场调控氮化物半导体量子结构及其固态光源应用

简要回顾了氮化物半导体发光二极管技术的发展历程,总结了多物理场作为有效调控和裁剪氮化物量子结构关键特性的重要手段,着重介绍了近年来厦门大学在半导体固态光源量子结构材料和器件方面的研究进展,特别是在氮化物半导体量子结构关键技术开发中,率先联合调控化学势场、光场、极化场以及电场等获得的有影响的重要创新成果.     

超晶格中电子透射共振的机理

本文阐明了在超晶格中电子透射共振的机理，并将它与晶格中电子共振散射作了详细的比较，其理论计算的结果对超晶格某些原子层和分子层以及极薄的半导体层结构的研究都有重要意义，并为设计一种新型的放大率很高的量子放大器——透射共振量子放大器提供了理论计算的依据．     

量子阱、量子线及量子点

半导体纳米材料是纳米材料的一个重要组成部分,由于能带工程而实现的半导体超晶格、量子阱、量子线和量子点这类低维结构具有的独特物理性质,使得纳米薄膜、纳米微粒、纳米团簇、纳米量子点等所显示出的新颖的电、磁、光以及力学性质,令它们与电子学、光电子学以及通信技术、计算机技术的发展密切相关。纳米结构的电子和光子器件将成为下一代微电子和光电子器件的核心。     

磁场下InAs/InP矩形量子线中的电子结构

在有效质量近似下,利用微扰理论研究了矩形量子线中电子和空穴的基态能量.考虑形成量子线的2种材料晶格常数不同带来的形变势、电子和空穴在材料中的质量失配以及空穴有效质量的各向异性等因素,在矩形长度不变时,计算了电子和空穴的基态能量随磁场以及矩形宽度的变化情况.结果表明,粒子的基态能量随着磁场的增大而增大,随着矩形宽度的增大而减小;磁场增大时,不同尺寸量子线中电子的基态能量随磁场的变化曲线间距减小的趋势比空穴明显得多;在较高磁场下,电子的基态能量随量子线尺寸增大下降的趋势比低磁场时明显,而空穴的这种特征不明显.     

InxGa1-xN/GaN量子点中的激子态

近年来,三元半导体合金InGaN由于在光电器件(高亮度的蓝、绿光发光二激管、激光二极管)上的应用而备受人们的关注．由于InN和GaN之间比较大的晶格失配导致在InxGa1-xN／GaN量子阱的InxGa1-xN激活层中自发形成一些纳米量级的富In类量子点．这些富In量子点就像三维陷阱一样,     

用广义Rayleigh波测量压电薄膜结构的初应力

通过求解考虑初应力进的耦合波动方程,研究了覆盖层为各向同性材料,基底灯英俊同各向同性压电材料的压电层状结构中广义Ｒａｙｌｅｉｇｈ波传播时初应力和相速度的关系,结果表明,对于给定的材料参数和薄膜厚度,通过测量薄膜结构中的声表面波传播速度即可确定薄膜中的初应力,这对声表面波器件设计及结构的力学性能分析具有理论意义和实际应用价值。     

复合材料中夹杂内位错和圆弧形界面裂纹的弹性干涉效应

研究了夹杂中螺型位错和圆形弹性夹杂界面裂纹的相互干涉问题。运用复变函数的解析延拓技术与奇性主部分析方法，获得了该问题的一般解答。作为典型例子，求出了含一条界面裂纹时基体和夹杂区域复势函数的封闭形式解．导出了位错在夹杂中任意位置时界面裂纹尖端应力强度因子和位错力的解析表达式。该解答可作为Green函数研究夹杂中裂纹和界面裂纹的干涉作用，且公式的退化结果与已有献一致。     

地应力影响下钠长岩-片岩物理力学特征随赋存深度变化规律研究

本次研究以西南某大型铜矿山的钠长岩-片岩物理力学特征为研究对象,在标高+1890~1760m之间共开展了54个点的工程地质调查工作,标高+1880~1760m之间10次地应力测试,并在标高+1984~1760m之间进行钠长岩、片岩的岩块取样,完成了岩样的物理性质、单轴抗压强度、单轴压缩变形试验,获取了各标高岩样的密度、孔隙率、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比及岩体的节理间距、地应力测试数据。研究结果表明:该矿山钠长岩和片岩的单轴抗压强度、弹性模量、密度及泊松比均随赋存深度增加而增加,孔隙率及节理间距随赋存深度增加而减小。随着岩石的赋存深度增加,地应力值随之增加,直接改变了岩石的应力环境,岩体节理间距的变化同时反映了应力环境的改变。这也引起岩石孔隙率、密度的改变,进而组成岩石的矿物颗粒受到挤压,导致岩石的结构逐渐致密,岩石力学强度特性提高。     

均匀弹性地球模型内部固体潮应力场的数值计算

地球内部各个质点在月亮和太阳的起潮力作用下产生的位移矢量不同,在地球内部形成固体潮应变场和应力场。在研究固体潮与地震的关系时,需要知道固体潮应力场的时空分布。球状弹性均匀地球模型是地球的一级近似,本文给出计算该地球模型固体潮应力场的计算方法。     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力三维数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,对错流不锈钢板翅结构钎焊残余应力进行三维数值模拟,对模拟整个钎焊过程的方法和只模拟冷却过程的简化方法进行了比较．结果表明：由于镍基钎料BNi-2和304不锈钢母材热膨胀系数的差异,在钎焊接头处产生了较大的残余应力．2种分析方法所得的残余应力结果相差不大,残余应力主要在冷却过程中产生．因此,对板翅结构真空钎焊残余应力进行数值模拟,可采用只模拟冷却过程的方法,节约分析时间和成本．     

Surface effects on static bending of nanowires based on non-local elasticity theory

The surface elasticity and non-local elasticity effects on the elastic behavior of statically bent nanowires are investigated in the present investigation. Explicit solutions are presented to evaluate the surface stress and non-local elasticity effects with various boundary conditions. Compared with the classical Euler beam, a nanowire with surface stress and/or non-local elasticity can be either stiffer or less stiff, depending on the boundary conditions. The concept of surface non-local elasticity was proposed and its physical interpretation discussed to explain the combined effect of surface elasticity and non-local elasticity. The effect of the nanowire size on its elastic bending behavior was investigated. The results obtained herein are helpful to characterize mechanical properties of nanowires and aid nanowire-based devices design.     

Li3Bi结构、力学和电子性质的第一性原理计算

 基于密度泛函的线性响应理论,通过第一性原理的赝势方法,对Fm-3m相Li₃Bi的结构、力学和电子性质做了系统的研究.优化得到的平衡结构参数与实验值符合得很好.计算表明,Fm-3m结构在零压下的焓最低,满足力学稳定标准,是最稳定的结构.计算得到的Fm-3m相Li₃Bi的块体模量、剪切模量和弹性模量分别为30.2,25.5 GPa和59.6 GPa.德拜温度是312 K.Li₃Bi具有小的弹性各向异性特征,是窄带隙的间接带隙半导体,带隙为0.45 eV.     

半导体—金属—半导体双界面结构的电子态

本文用一个金属薄层夹在两个不同的半无限半导体之间的模型,在一个简立方金属和两个具有氯化铯结构的半导体的基础上发展了格林函数理论。首次得到了半导体—金属—半导体结构的格林函数。有了这些格林函数,可以使我们很容易地研究这样的系统所有的电子特性。作为应用例子,文中给出了局域界面态的计算。对两种特殊的半导体—金属—半导体双界面的研究表明,界面态可以存在,也可以不存在,取决于半导体的禁带和半导体与金属间的耦合强度。当存在界面态时,发现有两个界面态并且它们随金属薄层的原子层数的变化有一个非常相似于Ruderman-Kittel类型的振荡行为。     

模型再生混凝土单轴受压应力分布特征

根据再生混凝土各相材料的力学特性,对模型再生混凝土进行细观数值分析,获取模型再生混凝土单轴受压下内部应力分布特征.通过变参数分析,讨论不同天然骨料、界面过渡区和老硬化砂浆的力学参数对模型再生混凝土应力分布特征的影响.结果表明,模型再生混凝土天然骨料之间的新老界面过渡区处存在拉应力和剪应力集中现象;天然骨料弹性模量增大,应力集中现象愈加明显,界面过渡区弹性模量增大,应力集中现象则逐渐减弱,老砂浆弹性模量增大应力集中特征变化不大.