硅鍺核殼納米線的帶隙漂移和光吸收性質(zhì)的應(yīng)變調(diào)制.pdf

1、作為微納光電子器件領(lǐng)域中一類重要的結(jié)構(gòu)單元，Si/Ge和Ge/Si核殼納米線因其優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)得到了科學(xué)家們的重點(diǎn)關(guān)注。核殼納米線體系與相應(yīng)的塊體材料和單組元納米線不同，它的殼層能使體系內(nèi)載流子發(fā)生分離，容忍更多的無位錯(cuò)彈性形變，以及為體系表面勢(shì)阱態(tài)提供有效鈍化。此外，核、殼原子層之間由于界面失配和熱脹系數(shù)的不同，體系將處于總能極小的自平衡態(tài)。因此，體系的性質(zhì)將受到表面和界面的調(diào)制。從而，從理論的角度澄清界面之間的相互作用機(jī)理以及

2、體系性質(zhì)的尺寸和形狀效應(yīng)對(duì)核殼納米線的制備和應(yīng)用極為重要。
　　半導(dǎo)體核殼納米線結(jié)構(gòu)的能帶結(jié)構(gòu)、帶隙和光吸收系數(shù)是表征其電子學(xué)和光學(xué)性質(zhì)的重要物理參量。目前的研究中，對(duì)此類問題的研究一般采用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算的方法，而從原子層次的理論模型和相關(guān)理論機(jī)制的探索還比較缺乏，特別是對(duì)于尺寸和形狀效應(yīng)對(duì)體系能帶結(jié)構(gòu)和光吸收性質(zhì)的調(diào)制機(jī)制還不清楚。因此，本論文中，基于我們所發(fā)展的原子鍵弛豫理論模型和連續(xù)介質(zhì)力學(xué)理論，我們建立了尺度和形狀依賴的核殼納

3、米線的帶隙漂移和光吸收系數(shù)變化的理論模型。在此基礎(chǔ)上，我們系統(tǒng)研究了Si/Ge和Ge/Si徑向核殼納米線的帶隙漂移和光吸收系數(shù)變化的尺度和形狀效應(yīng)，取得的主要進(jìn)展如下:
　　(1)考慮不同截面形狀（三角、四方、六邊和圓形）的Si/Ge和Ge/Si核殼納米線體系，我們建立了尺度和形狀依賴的帶隙漂移理論模型。通過研究發(fā)現(xiàn):由于體系原子鍵長(zhǎng)的自發(fā)收縮和界面晶格的錯(cuò)配的共同影響，核殼納米線體系處于亞穩(wěn)態(tài)，帶隙相對(duì)于塊體值發(fā)生藍(lán)移;相比于其