ZnO物理性能的尺寸、溫度、壓強(qiáng)和多場(chǎng)耦合效應(yīng).pdf

1、大量研究表明ZnO的彈性模量、禁帶寬度、拉曼頻移及熔點(diǎn)具有很強(qiáng)的尺寸(納米范圍)、溫度及壓強(qiáng)效應(yīng)?，F(xiàn)有理論模型在處理這些問(wèn)題時(shí)均遇到了不同程度的困難與阻力,難以為ZnO器件的設(shè)計(jì)和組裝提供有效的理論指導(dǎo),因此迫切需要改善現(xiàn)有理論或?qū)ふ倚碌睦碚撃Ｐ蛠?lái)揭示尺寸、溫度及壓強(qiáng)對(duì)ZnO彈性模量、禁帶寬度、拉曼頻移及熔點(diǎn)影響的關(guān)鍵因素和物理機(jī)制。本論文基于鍵弛豫理論和局域鍵平均近似,對(duì)ZnO彈性模量、禁帶寬度、拉曼頻移及熔點(diǎn)的尺寸、溫度及壓強(qiáng)效應(yīng)進(jìn)

2、行了系統(tǒng)的研究,建立了ZnO的彈性模量、禁帶寬度、拉曼頻移及熔點(diǎn)與尺寸、溫度及壓強(qiáng)的解析函數(shù)關(guān)系;成功的把ZnO彈性模量、禁帶寬度、拉曼頻移及熔點(diǎn)的尺寸、溫度及壓強(qiáng)效應(yīng)統(tǒng)一到鍵參數(shù)對(duì)原子配位數(shù)、溫度及壓強(qiáng)的反應(yīng)和它們所導(dǎo)致的局域鍵參數(shù)、原子結(jié)合能、能量密度、晶體勢(shì)、電聲耦合變化上;從原子層次探討了尺寸、溫度及壓強(qiáng)對(duì)ZnO彈性模量、禁帶寬度、拉曼頻移及熔點(diǎn)影響的關(guān)鍵因素和物理機(jī)制。本論文工作獲得的成果概括如下:
　　(1)澄清納米Z

3、nO楊氏模量隨尺寸變化的趨勢(shì):隨尺寸減小而增加。揭示了表面低配位原子自發(fā)弛豫,鍵收縮和鍵能增強(qiáng)導(dǎo)致能量密度升高,是納米ZnO楊氏模量隨尺寸減小而增加的根本原因。納米ZnO的表體比主導(dǎo)著尺寸引起楊氏模量變化的幅度;高溫或低壓致使鍵膨脹、變?nèi)?使能量密度減小,是高溫或低壓致使ZnO楊氏模量或體模量減小的根本原因。通過(guò)對(duì)ZnO楊氏模量尺寸效應(yīng)的研究,獲得了ZnO鍵性質(zhì)參數(shù)的值;通過(guò)對(duì)ZnO楊氏模量溫度效應(yīng)的研究,獲得了ZnO單鍵能和德拜溫度的

4、值。
　　(2)闡明了ZnO的禁帶寬度與晶體勢(shì)相關(guān),正比于單鍵能。證實(shí)了表面鍵縮短、鍵能增強(qiáng),使晶體勢(shì)增加、電聲耦合效應(yīng)增強(qiáng),是納米ZnO禁帶寬度隨尺寸減小而增加,吸收與發(fā)射光譜隨尺寸減小發(fā)生藍(lán)移及吸收與發(fā)射光譜能量不等于禁帶寬度的根本原因;高溫或低壓致使鍵變?nèi)?使晶體勢(shì)減小,是高溫或低壓致使ZnO禁帶寬度減小的根本原因。
　　(3)揭示了ZnO的拉曼頻移是原子配位數(shù)、鍵長(zhǎng)和單鍵能的函數(shù),尺寸致使納米ZnO拉曼頻移紅移,是表