一、cBN/SiN-p异质结的电学性质研究(论文文献综述)
蒋昱昱[1](2021)在《石墨烯-六方氮化硼异质结中复合极化激元电磁特性及应用研究》文中进行了进一步梳理极化激元在空间分布上的高度局域化传播为现代光学芯片集成与高速光学信号处理提供了一个新颖的思路。出于系统能耗的思虑,光学系统中有效载荷的有限激活与模块隔离均十分重要,对常规硅光芯片1310 nm或1550 nm的工作波长而言,其所需的隔离空间相应较大,这极大地限制了片上光学系统的集成度。相较于常规硅光芯片,石墨烯-六方氮化硼异质结构中支持的复合表面等离-声子极化激元可以在硅基芯片的基础上实现小于300 nm的导波波长,可有效地缩小同等光学功能需要的芯片面积,避免冗余隔离模块造成的空间浪费,在保证系统能耗水平的同时显着提高集成度。本文从六角晶格中的近自由电子气出发,开展了物态本性与微观粒子宏观电磁响应的系统性研究,取得了在材料电磁参数表征、偶极子倏逝场选择性耦合与双曲材料中极化激元的可调激发等方向的一系列研究成果,为光电芯片集成系统提供有效的设计思路,也同时为后续更深入的光子动量表征、光与粒子相互作用、场与粒子本性的探讨奠定了理论基础。具体研究内容如下:(1)不同费米能级石墨烯电导率张量的表征。运用紧束缚法和自洽场模型分析获取了各向异性的石墨烯电导率张量。依据石墨烯六角晶格内部的声子与电子模式以及能带结构,阐明了晶格振动产生的声子动量p、石墨烯表面近自由电子气具有的电子动量hk与外加电磁矢势所具有的空间波矢hq对石墨烯能带上电子的跃迁所具有的影响。进而在不同费米能级下导出了对应的石墨烯电导率。(2)双曲材料中索末菲路径积分的适用性研究。分析了单轴晶体中上黎曼面与下黎曼面分支线的漂移与旋转,并根据六方氮化硼的双曲色散特性揭示了上下黎曼面的互换性质。在石墨烯-六方氮化硼异质结构中研究并确定了合理的索末菲积分路径,在保证准粒子激发的同时不引起反粒子的干扰。(3)单层石墨烯-六方氮化硼异质结构波导中导波模式的可调定向激发研究。以被单层石墨烯调制的六方氮化硼波导为研究对象,给出了该异质结构波导在六方氮化硼低光学支区域对复合表面等离-声子极化激元的模式特性。当石墨烯化学势低于0.1 e V时,异质结构仍表现声子极化激元特性,其群速度方向与相速度相反,具有反常传输特性;当激励源为左旋圆极化电偶极子时,偶极子下方所激发导波模式会沿着波导向右单向传播。当掺杂浓度逐步升高,异质结构中极化激元的特性逐渐向石墨烯表面等离激元偏移;当石墨烯化学势达到0.4 e V时,异质结构几乎表现为表面等离极化激元,其群速度方向与相速度一致,此时左旋圆极化电偶极子所激发的极化激元会沿着波导表面向左单向传播。(4)特殊极化偶极子源倏逝波准粒子的辐射特性与多层异质结构波导的可调定向耦合研究。分析并拓展了圆极化偶极子所携带的倏逝波准粒子的时间与空间对称性。进一步考虑了如惠更斯偶极子(Huygens dipole)、贾努斯偶极子(Janus dipole)可激发的倏逝波准粒子特性。研究了五层波导中双石墨烯-六方氮化硼异质结构在源两边与上述特殊极化偶极子之间的耦合情形,给出了不同偶极子所携带的自旋动量与异质结构电子/声子之间的相互激发。本文所得到的结论符合物理预期,即异质结构中的元激发遵循维格纳法则(Wigner’s rule),被激发的极化激元具有与激励源等同的自旋动量。因而,圆极化源激励的场具有空间奇对称性;惠更斯偶极子激励的场竖直偶对称;贾努斯偶极子激励的场水平偶对称。
韩德隆[2](2020)在《半导体纳米线异质结的结构特性研究》文中进行了进一步梳理作为一维纳米材料,半导体纳米线具备新颖的物理特性,在光子器件(激光器、光电探测器)、电子器件(场效应管、逻辑器件)、能源(太阳电池、热电器件)等领域均具备巨大的潜在应用价值。通过将纳米线制备为异质结,可以更好地对其能带、载流子迁移率等特性进行调制,进一步扩展纳米线的应用范围。纳米线异质结的几何形态、异质界面、应变分布等结构特性极大地影响着器件性能,因此有必要对其进行系统研究。本文基于连续弹性理论、晶格动力学等理论方法,围绕半导体纳米线异质结的结构特性展开研究,通过理论计算分析了异质结生长过程中形态、组分的演变;研究了组分、应变等结构因素对拉曼光谱、X射线衍射的影响,为实验中纳米线异质结的制备与表征提供理论支撑。论文的主要内容如下:(1)研究了核-壳纳米线异质结的径向生长,基于扩散方程和气-液-固生长机制对纳米线在生长过程出现锥形形貌的原因进行了分析。考虑了侧壁吸附和原子扩散长度对纳米线形貌的影响,发现当径向生长由原子扩散主导时,气相原子沿纳米线轴向的扩散导致其径向生长速率分布不均,进而导致了锥形形貌的产生。基于纳米线侧壁表面-内部的原子交换机制,研究了在壳层生长过程中壳层组分的演变,对异质界面处的组分尖峰进行了分析,为核-壳纳米线异质结的实验制备提供了理论参考。(2)在连续弹性理论框架下对纳米线异质结的应变场进行计算,结合晶格动力学,研究了壳层厚度、组分等结构因素对GeSi体系核-壳纳米线异质结拉曼光谱的影响。在壳层中组分均匀分布的情况下,拉曼频移的变化与壳层组分呈线性关系,与壳层厚度呈非线性关系,通过数据拟合建立了核-壳纳米线异质结的结构参数与拉曼频移之间的关系。合理假设了几种壳层组分不均匀分布的情况,并对其拉曼光谱进行了分析,为实验中通过拉曼光谱获取核-壳纳米线异质结的结构信息提供了理论依据。(3)基于GeSn-Ge双纳米线异质结的实验数据建立了应变模型,对异质结的结构特性展开研究,从应变能密度的角度证明了双纳米线异质结具备良好的应变弛豫效果。系统研究了异质结的组分、应变分布对拉曼光谱的影响,发现组分在双纳米线异质结拉曼光谱的变化中起主要作用,这也从侧面说明了异质结具备良好的弛豫效果。基于双纳米线异质结的生长机理,通过对GeSn纳米线的组分、直径进行参数扫描,建立了双纳米线异质结的结构参数与拉曼频移的对应关系,为实验中通过拉曼光谱分析双纳米线异质结的结构特性提供了理论支撑。(4)基于运动学散射理论研究了纳米线形状、应变分布对X射线衍射谱线的影响。考虑纳米线与衬底间存在失配应变的情况,分析了纳米线直径与应变分布的关系。对于核-壳纳米线异质结,考虑了壳层的厚度、形状等结构因素对其轴向应变的影响,基于应变分布对X射线衍射谱线的变化进行了分析,为实验中通过X射线衍射分析纳米线的轴向应变提供了理论依据。
陈微微[3](2020)在《二维Rashba自旋轨道耦合电子气中无序效应的理论研究》文中提出上世纪80年代固态器件中与电子自旋相关的电子输运现象被发现,自此一门新的学科“自旋电子学”开始兴起。近年来,随着技术的发展,具有体积小、速度快、功耗低等优势的自旋电子器件愈发受到青睐,有望成为基于电荷的传统半导体器件的替代品。自旋轨道耦合是自旋电子学研究中的一个重要物理量,它将电子的自旋自由度与其运动紧密地关联到了一起,这种关联提供了一种全电学的方式控制自旋,也越来越受到人们的广泛关注。而在电子波的输运问题中,无序效应具有重要意义,无序如何影响波的传播特性一直是凝聚态物理中长盛不衰的研究焦点之一。尤其是在杂质间多重散射起主要贡献时,复杂的量子干涉效应往往会引起许多有趣的物理现象。因此,关于无序对自旋轨道耦合系统的影响的研究是十分有必要的,将为新型自旋电子器件的相关实验和应用提供重要的理论依据。本博士学位论文包括如下五章。在第一章中,我们简要介绍了自旋轨道耦合系统的哈密顿量模型、真实材料中的实现和调控以及这类系统中的无序相关研究。大量关于无序对准粒子态密度的影响的研究表明,在能带带尾部分体系进入强散射区,杂质间的多重散射起到主要作用,使得系统产生了随能量呈指数型衰减的Urbach带尾,而这一结果在传统的基于费曼图的微扰论方法中无法得到。当无序较弱时,由于自旋轨道耦合引起的对称性的改变,系统仍属于扩散金属态,输运性质主要由扩散电导率决定。在二维Rashba自旋轨道耦合系统中,直流扩散电导率在高能区和低能区表现出明显差异。二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统中,赝能隙区域存在非量子化的反常霍尔电导率。随着无序的增强,系统会发生安德森局域化。根据早期的安德森局域化理论和单参数标度理论,金属-绝缘体相变只存在于三维系统中,对于一维和二维系统,任意小的无序就将使系统局域。但自旋轨道耦合作用会将传统的二维电子气从正交(orthogonal)对称类转变为辛(symplectic)对称类,从而导致系统波函数在弱无序下仍是扩展的,直到无序增大到一定值,系统会发生金属-绝缘体相变。而铁磁交换作用项的引入又会使系统从辛(symplectic)对称类转变为幺正(unitary)对称类,而关于幺正(unitary)对称类中的无序量子相变还没有定论,但是有研究发现其中存在奇特的Kosterlitz-Thouless(KT)型相变。在第二章中,我们详细介绍了二维Rashba自旋轨道耦合系统和二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统中的一些基本概念。在这一章我们给出了这些系统的本征能量、本征态、速度算符、自旋表象与本征态表象的转换矩阵、以及格林函数等基本物理量的表达式。同时,由于数值模拟的需要我们介绍了连续模型到晶格紧束缚模型的离散化方案,以及它们的匹配条件。最后,我们介绍了本文的研究工作所考虑的几种常见的杂质无序形式:短程安德森无序、短程高斯无序、长程高斯无序以及自旋关联无序。我们从无序的表达式、无序的平均和无序导致的准粒子弛豫时间等几个方面来介绍这几种杂质并分析它们之间的差异和联系,以及它们在连续模型与离散模型中的对应关系。在第三章中,我们研究了无序对二维Rashba自旋轨道耦合系统的直流扩散电导率和二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统的反常霍尔电导率的影响。首先我们对比了半经典的玻尔兹曼输运理论和基于格林函数法的久保公式等两种方法,所得到的二维Rashba自旋轨道耦合系统的直流扩散电导率。我们发现在一阶玻恩近似下,两种方法将得到基本一致的结果,即高能区电导率与载流子浓度成线性,与传统无自旋轨道耦合的二维电子气相同,而低能区电导率与载流子浓度的二次及四次方相关。有趣的是,当我们将考虑所有散射效应的精确自能函数带入久保公式后,发现在靠近带尾的区域扩散电导率与电荷浓度呈幂指数函数关系。与此同时,采用微扰论方法得到的一些非物理结果,如迁移率在带尾处的饱和值以及电导率在超低密度区的平台在精确计算中也消失了。这些理论结果表明带尾区的无序多重散射效应对输运性质有重要影响。其次,我们计算了高斯无序下的二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统的反常霍尔电导率,此时反常霍尔效应由内禀贡献(与系统的能带结构密切相关)与side-jump散射贡献两部分组成。通过比较无序效应对霍尔电导率的内禀贡献和系统谱函数的影响,我们发现内禀贡献霍尔电导率的变化主要源于无序引起的能带展宽部分的交叠。而side-jump散射贡献与内禀贡献在赝能隙以上的能量区域精确抵消,使得系统在赝能隙以上区域总反常霍尔电导率为零,其余能量区域side-jump的贡献远小于内禀贡献。因此,总反常霍尔电导率仅在赝能隙及以下部分有值,主要依赖于内禀贡献。在第四章中,我们研究了二维Rashba自旋轨道耦合系统和二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统中无序引起的量子相变。研究发现二维Rashba自旋轨道耦合系统存在金属-绝缘体相变,其相变临界指数及关联函数形式均与其他二维辛类对称群的结果一致。在二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统中,基于电导及分数维度的计算结果,我们发现在金属相和绝缘体相之间存在一个特殊的临界金属相(marginal metal phase)。随着无序或费米能的改变,系统会经历金属相到临界金属相再到绝缘体相的两次KT型的量子相变。从金属相和绝缘体相靠近临界金属相时,系统的电导均满足单参数标度律,其关联函数在相变点呈指数型发散。此外,我们计算了不同无序强度下的分数维度D,发现在金属相D等于系统的实际维度D=2,在绝缘体相D=0,而在临界相D=1.90。本章最后,我们在铁磁交换能-无序强度(△-W)平面绘制了相图,阐明了扩散金属相、临界相以及绝缘体相的产生与演化。本博士学位论文最后一章,我们给了一个简短的总结与展望。
黄媛媛[4](2019)在《层状二硫化钼材料的太赫兹发射光谱研究》文中研究指明自石墨烯在2004年被发现以来,二维材料以其优异的光电特性在凝聚态物理、材料科学、纳米科学等领域引起了研究人员的广泛关注。层状二硫化钼(molybdenum disulfide,MoS2)作为一种典型的二维材料,具有与石墨烯不同且互补的物理特性,如层数可调控的能带结构与禁带宽度,单层高量子效率的光致发光,皮秒量级超快的光电响应,布里渊区的谷选择性,超高的激子束缚能等。这些独特的性质使得MoS2在晶体管、光电探测器、光伏器件、发光二极管等器件中得到了广泛的应用。由于MoS2的许多物理与化学过程都发生在表面与界面,因此其表面和界面特性决定了光电器件的响应与性能。太赫兹发射光谱是一种灵敏、非接触式表征材料表面与界面特性的光谱手段,包含振幅、波形、相位、偏振、极性等丰富的光谱信息,并具有亚皮秒量级的时间分辨率与微米到纳米量级的空间分辨率。基于此,本文通过分析层状MoS2材料产生太赫兹辐射的特性与物理机理来研究MoS2的表面和界面特性,主要工作与创新点如下:(1)总结了石墨烯、过渡金属硫族化合物、拓扑绝缘体、杂化钙钛矿材料太赫兹发射光谱的研究进展。与传统半导体材料不同,这四类新型材料具有丰富的表界面信息,超快的光电流响应,较高的非线性系数,独特的表面态响应等物理性质,对其太赫兹发射光谱的研究不但可以促进新型太赫兹辐射源的发展,还可实现对层状材料表、界面特性的表征。这部分内容已作为“Topical Review”发表在Journal of Physics:Condensed Matter期刊上(SCI二区)。(2)太赫兹光谱系统的搭建。自主搭建了基于飞秒激光的太赫兹时域光谱、光学泵浦-太赫兹探测、太赫兹发射光谱三套实验系统,并介绍了飞秒激光器系统,太赫兹系统的搭建步骤与信噪比优化过程,电光探测太赫兹时域信号的原理,太赫兹不同偏振分量的采集等。这部分内容是开展MoS2太赫兹发射光谱特性研究的实验基础,有助于加深对后续工作实验部分的理解,并为其它光谱系统的搭建提供了参考。(3)层状MoS2晶体的反射型太赫兹发射光谱特性的研究。利用反射型太赫兹发射光谱系统研究了MoS2晶体的表面特性,发现其表面对称性破缺引起的表面光整流效应是MoS2辐射太赫兹波的主要机理。并根据太赫兹辐射关于MoS2晶体方位角、入射光偏振角、泵浦功率等依赖关系在理论上验证了实验结果。此外,结合MoS2的太赫兹辐射光谱和拉曼(Raman)光谱在微观下分析了MoS2表面化学键的断裂与形成,并得到MoS2的飞秒激光损伤阈值为5.66 mJ/cm2。这是首次在过渡金属硫族化合物中观察到的太赫兹辐射,并且系统分析了影响MoS2二阶非线性极化强度的因素,为基于MoS2非线性光学器件的应用提供了理论参考。相关研究结果已在ACS Applied Materials&Interfaces期刊上发表(SCI一区)。(4)层状MoS2晶体的透射型太赫兹发射光谱特性的研究。基于入射角度可调的透射型太赫兹表面发射光谱,我们发现在泵浦光垂直入射时MoS2晶体表面对称性破缺引起的共振光整流效应对太赫兹辐射的贡献比例约为90%。在入射角度为-40o时,共振光整流效应的贡献比例降至40%,这是由于斜入射情况下表面电场(耗尽层电场)引起的瞬态光电流效应对太赫兹辐射的贡献。在表面电场中,光生载流子数量的增多会引起静电屏蔽效应,因此太赫兹振幅随着泵浦功率的增大呈饱和趋势。这一趋势可由基于电磁场边界条件的计算得到一致的拟合。此外,通过对比MoS2和GaAs的太赫兹发射光谱可以得出MoS2晶体的载流子类型是p型,这种表征方法不需要外加电极与损伤样品,相比传统基于霍尔效应的测量方法更加方便。相关研究结果已在The Journal of Physical Chemistry C期刊上发表(SCI二区)。(5)层状MoS2晶体的椭偏型太赫兹发射光谱特性的研究。传统的观点认为自旋-轨道耦合引起的自旋分裂和自旋极化只能发生在对称破缺的材料中。在本文的研究工作中,利用椭偏型太赫兹发射光谱可以在中心对称的MoS2晶体中观察到圆偏振光旋转方向敏感的超快光电流,这是自旋-轨道耦合引起的能带分裂与圆偏振光激发下光学跃迁选择定则共同作用的结果。MoS2晶体的自旋极化来源于钼原子点群不对称性引起的局域Dresselhaus效应,这一自旋极化可引起光生载流子在动量空间的不对称分布并产生超快圆偏振光致电流,从而向外辐射椭圆偏振的太赫兹波。这一工作不但利用光学方法实现对中心对称层状二维材料自旋极化的控制,并提出太赫兹发射光谱可作为一种灵敏、非接触式探究二维材料自旋物理特性的手段。相关研究结果已投稿于Physical Review Letters期刊。(6)单层MoS2及石墨烯/MoS2异质结的太赫兹发射光谱。由于单层与块体MoS2能带结构的差异,泵浦光的光子能量(1.55 eV@800 nm)介于两种结构的带隙之间(1.29 eV与1.9 eV),同一波长泵浦下可能会在单层与块体MoS2中引起不同的物理过程。通过波长可调的太赫兹发射光谱可得,在1.55 eV泵浦光激发单层MoS2时引起太赫兹辐射的物理机理为非共振光整流效应。而用3.1 eV泵浦时则产生瞬态变化的光致电流(文献上称为移位电流(shift current)),该瞬态电流是单层MoS2太赫兹辐射的主要机理,并且和1.55 eV泵浦时相比太赫兹振幅得到了增强。此外,对比单层MoS2的太赫兹发射光谱,构建石墨烯/MoS2异质结也有效提高了太赫兹辐射效率。这是由于石墨烯中光牵引电流与MoS2中非线性极化过程的共同贡献。由于3.1 eV泵浦时会在MoS2中产生移位电流,此时异质结界面电流由MoS2转移到石墨烯,与1.55eV泵浦时产生界面电流的方向相反,从而导致太赫兹波形的极性反转。相关工作不但有助于发展基于异质结的新型太赫兹辐射源,还提出了利用太赫兹发射光谱技术来探究异质结材料的界面电流与电荷转移动力学过程。相关的研究结果正在整理撰写中。
张园[5](2019)在《BiFeO3铁电体畴分布特性及动态磁电耦合效应的飞秒激光探测研究》文中研究表明铁电材料是一种功能材料,其具有的优异电学和光学性能孕育出了它广阔的应用前景。电畴翻转是铁电材料显示宏观非线性本构行为的微观物理机制,铁电畴的取向直接决定着铁电材料的物理性质和应用方向,而电畴翻转后不同取向铁电畴体积分数的变化则直接与铁电材料及其器件的效率和稳定性挂钩。因此,确定铁电材料的畴取向及其体积分数(分布特性)对铁电器件工程至关重要。多铁性材料作为一种特殊的铁电材料,除具有铁电性外,还兼具有铁磁性等其他铁性序参量,上述铁性序参量之间的磁电耦合效应为高性能电子器件的设计提供了新的自由度。电磁振子作为多铁性材料一类新的元激发,被认为是多铁性材料动态磁电耦合效应的特有产物,其通常指的是磁振子中包含有铁电序参量的涨落。电磁振子蕴含着丰富而有趣的物理现象,厘清其物理特性及产生机制,对追溯多铁性材料动态磁电耦合效应的起源具有重要意义。飞秒激光因具有脉冲超短、峰值功率及电场强度高和光谱较宽等优点,是近年来激光科学发展起来的最强有力的新工具之一。飞秒激光探测技术作为一种全光学探测方法,更具有非接触、非破坏、效率和灵敏度极高等优点,可直接用于研究材料的物理性能及微观机制。基于此,本论文将从建立铁电畴分布特性和动态磁电耦合效应的飞秒激光探测方法入手,以实现上述材料特性的表征来展开,主要研究内容和结果如下:(1)以测量铁电材料的畴分布特性为研究目的,基于光学二次谐波与材料对称性的强关联性和飞秒激光的独特优势,通过探测飞秒激光作用下铁电薄膜产生的光学二次谐波,构造了铁电畴分布特性的方位角-入射光偏振依赖光学二次谐波探测系统,并构建了相关的理论分析模型,结合理论模拟和实验研究结果,建立了铁电畴分布特性的飞秒激光探测方法。(2)以菱方相71°和109°畴壁BiFeO3(BFO)及四方相Pb(Zr0.2Ti0.8)O3、BaTiO3(BTO)和BFO等典型铁电薄膜为例,利用上述方法,研究了铁电薄膜相结构、畴结构、面内畴和面外畴数量对方位角-入射光偏振依赖光学二次谐波信号的影响,并建立了铁电薄膜畴分布特性与光学二次谐波的关系;将上述测得的光学二次谐波信号与构建的相关理论模型进行拟合分析,确定了铁电薄膜的畴分布特性,并得到了其具体的畴分布体积分数数值;该畴分布特性结果与压电力显微镜照片相吻合,确定了光学二次谐波系统测试结果的可靠性,从而实现了铁电薄膜畴分布特性的光学二次谐波测量。(3)以不同斜切角度miscut基底上生长的BTO薄膜为例,建立了 BTO薄膜二阶非线性光学系数与光学二次谐波信号之间的关系,研究了斜切基底应力对BTO薄膜二阶非线性光学系数的影响。研究发现,不同的基底斜切角度会带来不同的应力状态,从而对BTO薄膜的二阶非线性光学系数产生不同的影响,由此,通过不同斜切角度的miscut基底,可实现BTO铁电薄膜二阶非线性光学系数的应力调控。(4)基于太赫兹时域光谱系统,建立了针对多铁性纳米粉体材料动态磁电耦合效应(电磁振子)的飞秒激光探测方法。以Nd掺杂的BFO(BNFO)纳米粉体为例,研究了 BNFO纳米粉体电磁振子的物理特性及产生机制,并分析了掺杂诱导的相变对BNFO纳米粉体电磁振子特性的影响。通过表征BNFO纳米粉体的铁磁性和拉曼等其他性能,确定了 Nd掺杂带来的BFO纳米粉体的结构和性能变化,进一步探讨了掺杂对BNFO纳米粉体电磁振子特性的影响,最终实现了 BFO纳米粉体电磁振子特性的相变调控研究。
蒋城欢[6](2018)在《金属团簇与石墨烯、二硫化钼复合体系的电子结构和输运性质》文中研究表明2004年,单原子层石墨结构(石墨烯)的发现推开了通往二维材料的大门。时至今日,在研究人员的不懈努力下,大量新型的类石墨烯二维材料相继被发现或合成,如六角氮化硼、二硫化钼、黑磷、硅烯等。然而,具有磁性和催化等优异特性的过渡金属因d轨道价电子的局域性而难以形成类石墨烯二维结构。本论文基于第一性原理计算,围绕过渡金属原子团簇与类石墨烯二维材料复合体系的电子结构和自旋极化输运展开了一系列研究工作。探讨了过渡金属团簇在二维材料表面的成核与生长机制,预测了多种具有不同功能的二维金属与类石墨烯复合材料。主要研究内容与结果如下:1.石墨烯支撑的具有自旋极化输运特性的Co原子链。我们提出了一种在石墨烯表面形成一维铁磁性Co原子链的途径,并研究了其自旋输运特性。基于第一性原理计算得到的团簇结构、结合能以及Co原子的迁移势垒等,我们预测石墨烯表面的线状缺陷能有效的汇聚和锚定吸附在表面的Co原子,形成尺寸和取向一致的Co原子链。进一步的研究还发现这类Co原子链表现出了稳定的铁磁性。沿着原子链轴向的电子输运表现出了较强的自旋极化特性,并且极化电流分布在两侧的石墨烯内,表明自旋极化的电子有效的注入了迁移率极高的石墨烯内。由于己有文献报道能在石墨烯上定位生长有序的“5-5-8”线状缺陷,因此该工作对未来制造基于石墨烯的二维自旋极化电路器件有实际意义。2.金属与类石墨烯二维材料复合体系(RuMoS2和FeMoS2)的原子结构和电子性质。研究发现了过渡金属Ru和Fe原子能在MoS2表面的Mo顶位形成有序的二维单原子层结构,RuMoS2和FeMoS2。这种具有原子层厚度的金属/类石墨烯复合材料具有稳定的室温铁磁性。进一步的研究还发现:RuMoS2存在着指向面外的易磁轴方向,磁各向异性能(MAE)为3.4 meV/atom。这种磁各向异性二维材料在未来的高密度存储领域将有着重要的应用前景;而FeMoS2存在奇特的铁磁半金属性,是自旋电子器件中自旋注入源的理想材料。虽然计算也表明这类金属复合二维材料的结合能低于对应的金属块材,属于亚稳态结构。但是,基于第一性原理的分子动力学模拟表明,在表面覆盖单层石墨烯或六角氮化硼的条件下,这类新型复合二维材料的结构和性质都能在室温下稳定存在,因而和已有的很多二维材料一样有着广阔的应用潜力。3.Ⅷ族过渡金属原子在MoS2表面的成核生长规律与二维面内p-n结NiMoS2-MoS2。我们研究总结了Ⅷ族过渡金属(Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir和Pt)原子在MoS2表面成核与生长的规律。通过对各类尺寸为n=6-9的金属团簇吸附结构的研究,我们发现过渡金属在MoS2表面的吸附结构大致可分为三类:颗粒型、锥台型和平铺型。不同的结构类型主要是由金属元素在MoS2表面的吸附能与金属块体本身的形成能之比来决定。其中Ni原子和MoS2表面有相对较强的吸附能,能在表面生成稳定的单层结构。Ni原子会和MoS2表面的S原子成很强的化学键,并构成特殊的NiMoS2二维结构。虽然这种结构不具备磁性,但却是一种半导体。特别引起我们注意的是,NiMoS2和MoS2的带边位置可以构成“第二类型”(“Type Ⅱ”)的匹配模式,组合在一起的异质结有利于光吸收和电子空穴的有效分离。结合上述结果,我们预测了一种以Ti为电极的面内横向p-n结NiMoS2-MoS2,可以应用于光探测器等二维光电子器件中。
宋亮[7](2018)在《AlGaN/GaN HEMT器件可靠性研究》文中研究表明GaN作为第三代半导体,具有禁带宽度大、击穿场强高、电子迁移率高、以及耐热特性和抗辐射性能良好等优异的半导体性能,非常适合应用于高温、高频、高功率及高击穿电压电力电子器件当中。基于AlGaN/GaN异质结处二维电子气的HEMT器件成为现阶段电力电子器件的研究热点并展现出极大的应用潜力。然而,现在存在的很多问题尤其是可靠性问题制约着AlGaN/GaN HEMT的大规模应用。因此AlGaN/GaN HEMT的可靠性问题是目前的研究热点,也是目前迫切需要解决的一个技术难题。在本论文中,研究工作主要围绕AlGaN/GaN HEMT器件及可靠性展开,从结构设计和理论分析入手,优化器件的制备工艺并对其可靠性、物理机制进行分析,论文的主要内容如下:1、AlGaN/GaN HEMT器件漏电及耐压的研究。我们对离子注入隔离的漏电路径进行了深入的研究,得到离子注入区域AlGaN和SiNx之间的界面漏电是主要漏电途径,退火可以降低界面态,最终降低器件的漏电,得到开关比为1010的器件。另外,我们采用MIS结构在栅电极下插入LPCVDSiNx作为介质层并采用场板结构来调制电场,器件在7μm的栅漏间距下击穿电压达到1082V,但器件的动态电阻与击穿电压随场板长度的变化趋势相反,需要做一个权衡。2、AlGaN/GaN HEMT器件欧姆接触的影响因素及老化研究。欧姆接触的制备条件制约着其可靠性。我们研究了表面处理和Ti/Al比、Au厚度、ICP刻蚀、退火温度对欧姆接触接触电阻的影响,淀积金属前经过ICP刻蚀总计12 nm GaN盖帽层及AlGaN势垒层以及5 min 200 W的O等离子体处理和2min HCl:H2O=1:10的溶液漂洗,淀积金属选择20/130/50/50 nm的Ti/Al/Ni/Au并在810 ℃下退火能达到最低的欧姆接触接触电阻,为0.24 Ω·mm。同时此样品展现了较好的表面形貌,在变温测试和400 ℃ N2氛围下的长时间老化实验时,样品展现出了更好的稳定性。3、AlGaN/GaN HEMT动态特性、界面态及介质研究。我们采用LPCVD淀积的SiNx作为栅介质实现MIS结构,通过提高生长过程中SiH2Cl2和NH3的流量比有效地抑制了电流崩塌。利用界面态分析及SIMS测试对其物理机制进行分析,我们认为界面处引入了Si原子作为施主,其趋向于离化出电子,填充界面处深能级缺陷使其主导的虚栅效应被抑制。我们设计了新的器件制备工艺流程来利用LPCVDSiNx作为场板下介质,更有效地提高了击穿电压,抑制了电流崩塌,600 V关态stress下动态比导通电阻约为1.18。4、AlGaN/GaN HEMT长时间退化研究。我们搭建了长时间关态stress退化测试系统,对AlGaN/GaN MIS-HEMT器件进行了长时间关态stress退化,得到栅极漏电逐渐减小,漏极漏电随着测试周期增加、恢复相循环,阈值电压左移,回滞增大,导通电阻增大,输出电流减小等退化现象。通过对这些现象的分析及关态stress下拉曼光谱的E2峰正向漂移现象,我们认为在长时间关态stress测试过程中,逆压电效应是AlGaN/GaN MIS-HEMT退化的主要物理机制。
费付聪[8](2018)在《拓扑绝缘体横向异质结与二类狄拉克半金属的生长与物性研究》文中研究指明凝聚态中的拓扑物态是一种对物质形态的全新分类方式。这一新概念是近十年来在凝聚态物理和材料科学领域的热点话题。人们基于这一概念发现了多种拓扑材料,如拓扑绝缘体和拓扑半金属等等。在这些材料中,存在着奇异的准粒子激发行为,也充满了各种新奇的物理现象。丰富多样的拓扑材料不仅为基础物理研究提供了绝佳的实验平台,在未来电子工业和量子计算领域也有着诱人的应用前景。从三维拓扑绝缘体发现至今,已有十年的时间,这期间拓扑材料在凝聚态物理与材料科学领域取得了空前的巨大发展。经过对该领域的不断探索,目前拓扑材料的发展十分迅速,研究方向也逐步走向成熟。未来拓扑材料领域将会朝着两个主要的方向进行发展:一方面基于现有拓扑材料进行物性的研究与器件开发,特别是针对Bi2Se3家族拓扑绝缘体的研究尤为深入;另一方面不断发现新型拓扑相,不断完善和优化拓扑材料家族体系。本文的研究成果在这两个方面均有所涉及,主要包括以下几个部分:(1)通过两步溶剂热合成了由两种拓扑绝缘体Bi2Te3、Sb2Te3构成的横向同心异质结构。通过X射线衍射、EDS mapping、高分辨透射电镜、原子力显微镜等多种表征手段,证明了其横向同心异质结的构型,且内外区域厚度一致,均为10-20纳米。两种材料结晶性良好,界面是晶格匹配的外延生长,在纳米尺度下尖锐分明,完美光滑。进一步通过微加工工艺,将横向异质结制成两电极器件,测量了低温电输运性质。通过在低温下的整流效应,揭示了在异质结界面处约3 meV的势垒,进而给出了异质结体系的能带构型。此外,我们通过分析低温磁电阻输运中的弱反局域化效应,揭示了异质结中拓扑表面态的输运贡献。(2)对二类狄拉克半金属PdTe2进行单晶合成与物性测量。对于低温磁化测量中发现的量子振荡进行了细致的分析,在一套频率为8T的低频振荡模式中,发现了非平庸的Berry相位,理论计算指出量子振荡实验中的非平庸低频振荡模式来自由狄拉克锥倾斜而形成的空穴口袋,其截面大小约为0.077 11Inm-2。角分辨光电子能谱则展示了 PdTe2中沿着kz方向严重倾斜的二类狄拉克锥,狄拉克点位于费米面下方0.53eV。PdTe2还是超导转变温度约为1.91K的超导体,其各向异性的超导电性也被系统地研究。(3)针对PdTe2家族能带上的不足,我们提出了一种新型的二类狄拉克半金属Pt掺杂的IrTe2体系,其能带结构较PdTe2家族有了极大的优化。不同掺杂量的单晶样品通过助熔剂法成功合成。结合第一性原理计算与角分辨光电子能谱,该体系的能带结构被系统地研究。实验与理论计算高度吻合,证明了Ir1-xPtxTe2是一种理想的二类狄拉克半金属,且体系的费米面可以通过Pt的掺杂量在费米面附近进行调控。我们还发现在该体系中当费米面靠近狄拉克点时,样品会体现出超导电性。且当掺杂量x= 0.3时,样品费米面刚好位于狄拉克点,其超导电性仍然保持,超导转变温度约为0.15 K。该体系集二类狄拉克锥、费米面可调、超导电性于一身,有希望为二类狄拉克半金属的相关研究提供良好的材料平台,也为拓扑超导和马约纳拉费米子的相关研究提供了可能的道路。
陈锦辉[9](2018)在《二维材料集成石英光纤的光电子器件》文中研究说明二维材料与微纳光纤的研究几乎是同时兴起的,经过十几年的发展,两个领域都取得了丰富的成果。以石墨烯为代表的二维材料,由于具有优异的电学、光学、热学、力学甚至化学特性,而得到研究者广泛关注,并在基础物理研究和光电子器件应用中起着重要角色;而微纳光纤作为光纤光学与纳米技术的连接桥梁,实现了微米尺度甚至纳米尺度光-物质相互作用,在传感、非线性光学、量子光学等领域有着重要应用。随着光学器件集成化、小型化和多功能化成为光子学发展的主要趋势,传统的以熔石英为基本材料的微纳光纤器件已经不能满足需求。因此,对于研究者来说,将二维材料与微纳光纤/光纤结合,利用二维材料的优势特性,弥补石英光纤的不足之处,将可能为光纤领域研究注入新的活力。本论文主要关注二维材料集成石英微纳光纤/光纤的光电子器件的设计与开发,具体研究内容包括以下三个方面:(1)基于石墨烯-微纳光纤三维螺旋环结构的多功能集成器件。独特的微纳光纤三维螺旋环结构可以实现任意的光-石墨烯相互作用长度,同时保持器件的小型化。在理论和实验上证明了该器件可以作为近红外波段宽带光纤起偏器,偏振消光度>15dB;进一步地,考虑相邻微纳光纤环的耦合效应,以及器件本身的偏振依赖损耗特性,成功地制备了单模单偏振光学谐振腔,偏振消光度>11 dB,这可以应用于偏振滤波和光纤传感。在这项工作基础上,论文还探索了该器件在全光调制方面应用的可能性,利用石墨烯中光电子Pauli阻塞效应,实验测得器件的调制深度达到了 7.5dB,调制效率为0.2dB/mW。通过器件结构的优化设计,石墨烯-微纳光纤三维螺旋环结构将可能在全光纤系统中应用于偏振控制、滤波和全光调制,实现器件的多功能化。(2)应变调控微纳光纤波导侧面耦合单层石墨烯和二硫化钨(WS2)薄膜。首先,论文详细地探讨了利用波导结构增强基于应变效应的石墨烯光调制器的性能的可能性:从理论和实验两方面系统地研究了微纳光纤尺寸、探测光波长、应变大小等因素对于器件调制深度的影响。实验上测得器件在受到5%应变的条件下,调制深度达到30%,比之前报道的结果提高了两个数量级以上。论文也讨论了器件在机械振动探测和光调制等领域应用的可能性。在微纳光纤-二硫化钨结构中,发现波导结构可以有效增强WS2的光吸收/荧光发射强度以及二次谐波转换效率;进一步地,在实验上首次实现了波导耦合的WS2激子光吸收与光发射波长的动态调控,以及复合波导的二次谐波转换效率的调制。这种设计与调控思路可以推广到其它二维材料体系,为波导集成二维材料,高性能、可调谐的光电子器件设计提供一定的借鉴。(3)单模光纤端面集成二硫化钼(MoS2)和石墨烯-CsPbBr3异质结的光电探测器。开发了一整套在光纤端面集成金属电极、半导体材料的工艺流程,先后实现了 MoS2薄膜、石墨烯-CsPbBr3异质结的光纤光电探测器,并优化了光电探测器光响应度性能。对于MoS2光电探测器,其响应度在近紫外波段(@400nm)为0.6 A/W;而在石墨烯-CsPbBr3异质结中,由于石墨烯与CsPbBr3薄膜的协同作用,器件的光电增益极大地提高,光响应度达到2×104A/W。这种设计方案可能为光纤集成的有源光电子器件开发提供新的思路。
任晓强[10](2018)在《CBN珩齿刀具涂层制备及加工特性研究》文中认为在强力珩齿加工中,超硬刀具的研究逐渐成为先进制造技术的重点研究方向,立方氮化硼(CBN)珩磨轮因其具有较高的硬度、较高的热稳定性以及化学稳定性等良好的物理和化学性质成为解决硬齿面齿轮精加工难题的有效途径,因此立方氮化硼涂层的制备以及性能研究一直是国际上研究的热点。本文在撰写过程中查阅了大量国内外文献,建立了 CBN薄膜生长的相场模型,运用MATLAB软件,完成了物理气相沉积过程的模拟仿真,缩短了实验周期;采用的磁控溅射的物理气相沉积方法在钢制基底上,制成了 CBN涂层珩磨轮;最后对物理气相沉积制备的CBN涂层珩磨轮的性能进行了研究和测试分析。本文的主要研究内容如下:(1)应用相场法理论通过MATLAB软件对CBN涂层的气相沉积过程进行了模拟计算,分析了被电离气体粒子在不同密度下的涂层表面微观形貌以及沉积时间对涂层表面形貌的影响。确定了实验过程中最佳气体流量,气体离子浓度配比以及最佳的沉积时间。(2)对于CBN涂层的制备工艺进行了探究,包括基底试样表面的处理工艺选择、涂层制备工艺的选择、靶材表面的预处理方法选择以及溅射电源的选择、涂层性能的检测手段等。同时通过对比实验验证了预溅射在沉积过程中的重要性。(3)通过检测和分析实验结果研究了实验参数对CBN涂层的影响,并得到如下结论:溅射功率在350W时涂层的膜基结合性能较好,溅射功率为300W或者400W时涂层与基底表面压痕边缘会出现明显的裂纹,涂层与基底的结合性能偏差;当反应腔内气体压力达到0.4Pa时,涂层的致密性和表面的粗糙度达到最佳,涂层中元素含量分布比较均匀;基底温度是350℃左右膜基结合力最好。本研究选用的的CBN涂层刀具的制备工艺参数为:靶材溅射功率为350W、沉积温度为350℃、反应过程的工作气压为0.4Pa,氮气流量为30sccm,氩气流量为150scm。(4)采用KISTLER 9129AA切削力测量系统和Ref]ex Core振动噪声采集分析系统,采集了未涂层珩磨轮与CBN涂层珩磨轮的珩削力、珩削振动、珩削噪声等珩削性能指标,对比和分析结果得出,珩磨轮刀具表面的CBN涂层,可以有效提高刀具的切削效率,并且减小机床本身的振动和噪音。
二、cBN/SiN-p异质结的电学性质研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、cBN/SiN-p异质结的电学性质研究(论文提纲范文)
(1)石墨烯-六方氮化硼异质结中复合极化激元电磁特性及应用研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 二维范德华材料 |
1.2 石墨烯 |
1.3 六方氮化硼 |
1.4 石墨烯-六方氮化硼范德华异质结 |
1.5 本文的研究目的、意义及主要内容 |
本章小结 |
第2章 固体中的准粒子与材料参数的表征 |
2.1 固体中的基本物理模型 |
2.1.1 弹性散射与非弹性散射 |
2.1.2 简易谐振子模型 |
2.1.3 等离子体频率 |
2.2 固体中的元激发 |
2.2.1 光致发光 |
2.2.2 表面发光 |
2.2.3 索末菲局域场 |
2.3 固体材料参数的表征 |
2.3.1 德鲁德模型(Drude Model)与洛伦兹模型(Lorentz Model) |
2.3.2 能带理论 |
2.3.3 随机相位近似模型 |
2.3.3.1 自洽场理论 |
2.3.3.2 外加电磁矢势中的单电子模型 |
2.3.4 k.p微扰理论与介电常数 |
2.3.5 有限弛豫时间的随机相位近似模型 |
本章小结 |
第3章 多层复杂介质中的偶极辐射 |
3.1 随机相位近似计算的石墨烯电导率 |
3.2 多层复杂介质中透射、反射系数 |
3.2.1 导电界面处的局域反射与透射 |
3.2.2 多层复杂介质中的全局反射与透射 |
3.3 双曲材料中的电偶极子辐射 |
3.4 双曲材料中的磁偶极子辐射 |
3.4.1 对偶原理 |
3.4.2 磁偶极子辐射 |
3.5 多层复杂介质中的点源辐射 |
3.6 双曲材料中的索末菲积分适用性 |
本章小结 |
第4章 圆极化偶极子的可调定向激发 |
4.1 三层波导结构与特征方程 |
4.2 色散曲线与模式群速度 |
4.3 六方氮化硼的二重双曲特性与声子极化激元反常传输特性 |
4.4 石墨烯调制的六方氮化硼三层波导的反常传输特性 |
本章小结 |
第5章 惠更斯与贾努斯偶极子的可调定向激发 |
5.1 五层波导结构与特征方程 |
5.2 色散曲线与模式群速度 |
5.3 惠更斯偶极子与贾努斯偶极子的辐射特性 |
5.4 石墨烯调制的六方氮化硼五层波导的反常传输特性 |
5.5 拓展讨论 |
本章小结 |
第6章 工作展望 |
6.1 复合偶极辐射定向激发的实验可行性探讨 |
6.2 非笛卡尔系统中的多极子辐射 |
6.3 相对论效应中的偶极子散射 |
6.4 闵可夫斯基-阿贝尔动量流悖论的探索与实验观测 |
6.5 异向介质的凝聚态方法探索 |
第7章 结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表成果 |
个人简历 |
(2)半导体纳米线异质结的结构特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 半导体纳米线异质结的生长制备 |
1.2.1 气相生长 |
1.2.2 液相生长 |
1.2.3 固相生长 |
1.3 半导体纳米线异质结的表征方法 |
1.4 半导体纳米线异质结的应用 |
1.5 论文安排 |
参考文献 |
第二章 理论与计算方法 |
2.1 引言 |
2.2 连续弹性理论 |
2.3 有限元法 |
2.4 晶格动力学理论 |
2.5 运动学散射理论 |
参考文献 |
第三章 核-壳纳米线异质结的径向生长模型 |
3.1 引言 |
3.2 研究背景 |
3.3 核-壳纳米线异质结径向生长理论模型 |
3.4 核-壳纳米线异质结壳层的组分演变 |
3.5 本章小结 |
参考文献 |
第四章 Ge-GeSi核-壳纳米线异质结的结构特性研究 |
4.1 引言 |
4.2 研究背景 |
4.3 Ge-GeSi核-壳纳米线拉曼光谱的理论计算 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 GeSn-Ge双纳米线异质结的结构特性研究 |
5.1 引言 |
5.2 研究背景 |
5.3 GeSn-Ge双纳米线异质结的实验生长 |
5.4 GeSn-Ge双纳米线异质结拉曼光谱的理论计算 |
5.5 本章小结 |
参考文献 |
第六章 纳米线异质结形态对轴向应变的影响 |
6.1 引言 |
6.2 研究背景 |
6.3 生长于Si衬底的Ge纳米线轴向应变分析 |
6.4 Ge-Si核-壳纳米线异质结轴向应变分析 |
6.5 本章小结 |
参考文献 |
第七章 总结与展望 |
7.1 论文总结 |
7.2 未来工作展望 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
(3)二维Rashba自旋轨道耦合电子气中无序效应的理论研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 二维电子气中的自旋轨道耦合相互作用和铁磁交换相互作用 |
1.1.1 二维电子气 |
1.1.2 自旋轨道耦合相互作用 |
1.1.3 实现二维Rashba自旋轨道耦合电子气的材料 |
1.1.4 自旋铁磁交换相互作用的平均场近似 |
1.2 无序对二维自旋轨道耦合系统中准粒子及输运性质影响的研究背景 |
1.2.1 多重散射与Urbach带尾 |
1.2.2 直流扩散电导率 |
1.2.3 反常霍尔效应 |
1.3 无序引起的安德森局域化 |
1.3.1 安德森局域化与单参数标度理论 |
1.3.2 无序系统对称性分类 |
1.3.3 场论研究 |
1.3.4 二维系统安德森相变及临界行为 |
1.4 本论文的研究工作 |
第二章 模型及无序种类介绍 |
2.1 模型与基本物理量 |
2.1.1 二维Rashba自旋轨道耦合系统 |
2.1.2 二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统 |
2.1.3 晶格紧束缚模型 |
2.2 常见的无序 |
2.2.1 短程安德森无序 |
2.2.2 短程高斯无序 |
2.2.3 长程高斯无序 |
2.2.4 自旋关联无序 |
2.2.5 连续与离散模型中无序表达式的区别 |
第三章 无序对二维无磁性与铁磁性Rashba自旋轨道耦合系统的准粒子及输运性质的影响 |
3.1 准粒子性质 |
3.1.1 引言 |
3.1.2 自能函数 |
3.1.3 弛豫时间 |
3.1.4 态密度与载流子浓度 |
3.1.5 谱函数与色散关系 |
3.1.6 小结 |
3.2 无序二维Rashba自旋轨道耦合系统的直流扩散电导率 |
3.2.1 引言 |
3.2.2 玻尔兹曼输运理论 |
3.2.3 久保公式 |
3.2.4 带尾电导率与载流子浓度的幂函数关系 |
3.2.5 小结 |
3.3 无序二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统的反常霍尔电导率 |
3.3.1 引言 |
3.3.2 计算反常霍尔电导率的常用方法 |
3.3.3 无序对反常霍尔电导率与能带结构的影响 |
3.3.4 小结 |
第四章 二维无磁性与铁磁性Rashba自旋轨道耦合系统中无序诱导的量子相变 |
4.1 引言 |
4.2 二维Rashba自旋轨道耦合系统的金属-绝缘体相变 |
4.2.1 有限尺寸系统电导 |
4.2.2 孤立相变点单参数标度理论 |
4.3 二维铁磁Rashba自旋轨道耦合系统中的非传统KT型相变 |
4.3.1 KT型标度函数关系 |
4.3.2 分数维度平台 |
4.4 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
参考文献 |
附录A 实空间及动量空间Lanczos迭代法 |
附录B 传递矩阵法计算局域化长度 |
附录C 电导的Landauer-Buttiker公式与迭代格林函数法 |
C.0.1 Landauer-Buttiker公式 |
C.0.2 导线表面格林函数 |
C.0.3 散射区格林函数 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(4)层状二硫化钼材料的太赫兹发射光谱研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 新型光电功能材料的太赫兹发射光谱研究现状 |
1.2 二硫化钼的基本物理性质 |
1.3 二硫化钼在太赫兹波段的研究现状 |
1.4 本文选题的目的和意义 |
第二章 太赫兹光谱系统的搭建与太赫兹辐射的物理机理 |
2.1 太赫兹光谱系统的搭建 |
2.1.1 飞秒激光系统 |
2.1.2 太赫兹光谱系统的实验装置 |
2.1.3 太赫兹光谱系统的搭建与优化 |
2.1.4 太赫兹时域信号的探测原理 |
2.2 基于超快激光激发下材料太赫兹辐射的物理机理 |
2.2.1 光整流效应 |
2.2.2 表面耗尽电场 |
2.2.3 光致丹倍效应 |
2.2.4 光致电流效应 |
2.2.5 光牵引效应 |
2.3 本章小结 |
第三章 二硫化钼晶体反射型太赫兹辐射的机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 MoS_2晶体的表征 |
3.3 实验结果与讨论 |
3.3.1 MoS_2晶体产生太赫兹辐射的特性 |
3.3.2 MoS_2晶体产生太赫兹辐射与泵浦光通量的依赖关系 |
3.3.3 MoS_2晶体产生太赫兹辐射与样品方位角的依赖关系 |
3.3.4 MoS_2晶体产生太赫兹辐射与入射光偏振角的依赖关系 |
3.4 本章小结 |
第四章 二硫化钼晶体透射型太赫兹辐射的机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验结果与讨论 |
4.2.1 透射型太赫兹发射光谱实验系统 |
4.2.2 表面对称破缺引起的共振光整流效应 |
4.2.3 表面耗尽电场引起的太赫兹辐射 |
4.2.4 光整流效应与表面耗尽电场对太赫兹辐射的贡献 |
4.3 本章小结 |
第五章 二硫化钼晶体椭偏型太赫兹辐射的机理研究 |
5.1 引言 |
5.2 中心反演对称块体材料中的内部自旋极化 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.3.1 椭偏型太赫兹发射光谱系统 |
5.3.2 MoS_2晶体的椭偏太赫兹辐射与圆偏振光生电流 |
5.3.3 不同偏振光激发下太赫兹辐射偏振的演变 |
5.3.4 圆偏振激发下太赫兹辐射与泵浦光通量的依赖关系 |
5.4 MoS_2晶体圆偏振光致电流的微观解释 |
5.4.1 MoS_2晶体的内部自旋轨道耦合 |
5.4.2 局域Dresselhaus效应引起的圆偏振光致电流 |
5.5 本章小结 |
第六章 单层二硫化钼及石墨烯/二硫化钼异质结太赫兹辐射的机理研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验结果与讨论 |
6.2.1 单层MoS_2在不同波长下的太赫兹发射光谱特性 |
6.2.2 单层MoS_2产生太赫兹辐射与泵浦光功率的依赖关系 |
6.2.3 石墨烯/MoS_2异质结的光学表征 |
6.2.4 石墨烯/MoS_2异质结的太赫兹辐射增强 |
6.2.5 石墨烯/MoS_2异质结在不同波长下的界面电流 |
6.3 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间取得的科研成果 |
作者简介 |
(5)BiFeO3铁电体畴分布特性及动态磁电耦合效应的飞秒激光探测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 铁电材料的畴分布特性 |
1.1.1 铁电材料的概述 |
1.1.2 铁电畴的概述 |
1.1.3 铁电材料畴分布特性定量分析的重要性 |
1.1.4 铁电材料畴分布特性定量分析观测方法的研究进展 |
1.2 单相多铁性材料的磁电耦合效应 |
1.2.1 单相多铁性材料的概述 |
1.2.2 单相多铁性材料磁电耦合效应的起源 |
1.2.3 单相多铁性材料的静态磁电耦合效应 |
1.2.4 单相多铁性材料的动态磁电耦合效应(电磁振子) |
1.3 飞秒激光表征铁电畴分布特性和电磁振子特性的优越性 |
1.3.1 飞秒激光的概述 |
1.3.2 飞秒激光表征铁电畴分布特性的研究进展 |
1.3.3 飞秒激光表征电磁振子特性的研究进展 |
1.4 本论文的选题依据及主要研究内容 |
1.4.1 本论文的选题依据 |
1.4.2 本论文的主要研究内容 |
第2章 铁电畴分布特性飞秒激光探测方法的建立 |
2.1 引言 |
2.2 铁电畴分布特性光学二次谐波探测系统的搭建 |
2.2.1 非线性光学的简介 |
2.2.2 光学二次谐波的简介 |
2.2.3 铁电畴分布特性光学二次谐波探测系统的搭建 |
2.3 铁电畴分布特性光学二次谐波探测分析模型的建立 |
2.3.1 入射光偏振依赖光学二次谐波分析模型的建立 |
2.3.2 方位角-入射光偏振依赖光学二次谐波分析模型的建立 |
2.4 本章小结 |
第3章 菱方相BiFeO_3铁电畴分布特性的飞秒激光探测研究 |
3.1 引言 |
3.2 菱方相71°畴壁BiFeO_3薄膜铁电畴分布特性的探测分析 |
3.3 菱方相109°畴壁BiFeO_3薄膜铁电畴分布特性的探测分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 四方相BiFeO_3铁电畴分布特性的飞秒激光探测研究 |
4.1 引言 |
4.2 经典四方相铁电薄膜畴分布特性的飞秒激光探测研究 |
4.2.1 四方相BaTiO_3薄膜二阶非线性光学系数的调控研究 |
4.2.2 四方相BaTiO_3薄膜铁电畴分布特性的探测分析 |
4.2.3 四方相Pb(Zr_(0.2)Ti_(0.8))O_3铁电薄膜畴分布特性的探测分析 |
4.3 四方相BiFeO_3薄膜铁电畴分布特性的探测分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 BiFeO_3动态磁电耦合效应的飞秒激光探测研究 |
5.1 引言 |
5.2 动态磁电耦合效应(电磁振子)探测方法的建立 |
5.2.1 动态磁电耦合效应(电磁振子)测试系统的建立 |
5.2.2 动态磁电耦合效应(电磁振子)分析模型的建立 |
5.3 BiFeO_3纳米粉体的电磁振子特性研究 |
5.4 Nd掺杂对BiFeO_3纳米粉体电磁振子特性的影响研究 |
5.4.1 Nd掺杂对BiFeO_3纳米粉体结构的影响 |
5.4.2 Nd掺杂对BiFeO_3纳米粉体电磁振子特性的影响 |
5.5 Nd掺杂对BiFeO_3纳米粉体其它性能的影响 |
5.6 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文和专利 |
(6)金属团簇与石墨烯、二硫化钼复合体系的电子结构和输运性质(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 二维材料简介 |
1.1.1 石墨烯的基本性质和制备方法 |
1.1.2 二硫化钼的基本性质和制备方法 |
1.2 磁性二维材料的研究现状 |
1.2.1 具有内禀磁性的二维材料 |
1.2.2 二维材料的磁性掺杂 |
1.3 二维材料与金属团簇复合体系 |
1.3.1 二维材料/零维金属复合结构 |
1.3.2 二维材料/一维金属复合结构 |
1.3.3 二维材料/二维金属复合结构 |
1.4 本论文的主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 理论基础和计算方法 |
2.1 Hartree-Fock理论 |
2.1.1 Born-Oppenheimer近似 |
2.1.2 Hartree单电子近似 |
2.2 密度泛函理论(DFT) |
2.2.1 Hohenberg-Kohn定理 |
2.2.2 Kohn-Sham方程 |
2.2.3 交换关联泛函 |
2.2.4 赝势(Pseudo Potential,PP)方法 |
2.3 微动弹性带(NEB)方法寻找过渡态 |
2.4 蒙特卡罗模拟 |
2.5 非平衡态格林函数(NEGF)方法计算电荷输运 |
2.5.1 双极性电子器件和非平衡态电子分布 |
2.5.2 非平衡态格林函数(NEGF)方法 |
2.5.3 非平衡格林函数与第一性原理结合的方法 |
2.6 计算软件包介绍 |
2.6.1 VASP介绍 |
2.6.2 ATK介绍 |
参考文献 |
第三章 石墨烯支撑Co链的结构与自旋极化输运 |
3.1 引言 |
3.2 计算方法 |
3.3 结果和讨论 |
3.3.1 单个Co原子在具有“5-5-8”LD石墨烯上的稳定性 |
3.3.2 Co团簇在具有“5-5-8”LD石墨烯上的稳定性 |
3.3.3 Co/LD@Gr异质结构的输运性质 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 具有铁磁性的二维RuMoS_2和FeMoS_2结构 |
4.1 引言 |
4.2 计算方法 |
4.3 结果与讨论 |
4.3.1 Ru原子在MoS_2表面的吸附 |
4.3.2 二维RuMoS_2的电子结构与铁磁性 |
4.3.3 Fe原子在MoS_2表面的吸附 |
4.3.4 FeMoS_2的电子结构与铁磁半金属性 |
4.3.5 Gr/FeMoS_2和BN/FeMoS_2的稳定性 |
4.4 小结 |
参考文献 |
第五章 Ⅷ族过渡金属在MoS_2表面的生长规律与NiMoS_2-MoS_2异质结 |
5.1 引言 |
5.2 计算方法 |
5.3 结果与讨论 |
5.3.1 Ⅷ族过渡金属在MoS_2表面的生长 |
5.3.2 二维NiMoS_2的结构和稳定性 |
5.3.3 NiMoS_2的电子结构 |
5.3.4 NiMoS_2-MoS_2面内p-n结 |
5.4 小结 |
参考文献 |
第六章 研究总结与展望 |
6.1 研究总结 |
6.2 论文的创新点 |
6.3 研究工作展望 |
发表和待发表论文 |
致谢 |
(7)AlGaN/GaN HEMT器件可靠性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 GaN基HEMT器件的研究背景及研究意义 |
1.2 GaN基HEMT器件的研究现状 |
1.3 GaN基电力电子器件的研究重点 |
1.3.1 增强型GaN基HEMT器件 |
1.3.2 垂直型GaN基电力电子器件 |
1.3.3 GaN基HEMT器件可靠性 |
1.4 本论文的研究内容及安排 |
第二章 AlGaN/GaN HEMT器件的物理模型及基本结构 |
2.1 GaN物理模型 |
2.1.1 Ⅲ族氮化物材料体系的特性 |
2.1.2 极化效应 |
2.1.3 AlGaN/GaN HEMT异质结能带结构 |
2.2 AlGaN/GaN HEMT结构 |
2.2.1 AlGaN/GaN HEMT外延结构 |
2.2.2 AlGaN/GaN HEMT器件结构 |
2.2.3 AlGaN/GaN HEMT器件参数 |
2.3 本章小结 |
第三章 AlGaN/GaN HEMT器件漏电及耐压的研究 |
3.1 器件隔离漏电的研究 |
3.1.1 离子注入隔离与台面隔离的比较 |
3.1.2 退火对离子注入隔离的影响 |
3.1.3 离子注入隔离的漏电来源 |
3.2 场板提高击穿电压的研究 |
3.2.1 场板作用原理 |
3.2.2 影响击穿电压的场板参数 |
3.3 本章小结 |
第四章 AlGaN/GaN HEMT欧姆接触的影响因素及老化研究 |
4.1 AlGaN/GaN欧姆接触的基本原理 |
4.1.1 各层金属在欧姆接触中的作用 |
4.1.2 传输线模型及测试方法 |
4.2 表面处理对欧姆接触影响 |
4.3 金属、势垒层厚度及退火温度对欧姆接触影响 |
4.4 欧姆接触温度可靠性 |
4.4.1 升温测试 |
4.4.2 长时间老化 |
4.5 本章小结 |
第五章 AlGaN/GaN HEMT动态特性、界面态及介质研究 |
5.1 电流崩塌物理模型 |
5.1.1 应力模型 |
5.1.2 陷阱模型 |
5.1.3 虚栅模型 |
5.2 界面态表征方法 |
5.2.1 电导法 |
5.2.2 电容法 |
5.2.3 改进电容法 |
5.3 LPCVD SiN_x作为栅介质 |
5.3.1 LPCVD SiN_x对AlGaN/GaN MIS-HEMT性能影响 |
5.3.2 界面态表征 |
5.3.3 物理机制分析 |
5.4 LPCVD SiN_x作为场板下介质 |
5.5 本章小结 |
第六章 AlGaN/GaN HEMT长时间退化研究 |
6.1 长时间关态退化物理模型 |
6.1.1 热电子效应 |
6.1.2 逆压电效应 |
6.2 长时间关态stress退化测试系统搭建 |
6.3 AlGaN/GaN MIS-HEMT长时间关态退化测试 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(8)拓扑绝缘体横向异质结与二类狄拉克半金属的生长与物性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 凝聚态中的拓扑相 |
1.1.1 量子霍尔效应与TKNN不变量 |
1.1.2 量子自旋霍尔效应与Z_2不变量 |
1.1.3 三维拓扑绝缘体 |
1.2 拓扑绝缘体奇异物性与其器件发展 |
1.2.1 自旋动量锁定 |
1.2.2 拓扑表面态的朗道量子化 |
1.2.3 拓扑表面态的Berry相位 |
1.2.4 磁性拓扑绝缘体 |
1.2.5 拓扑绝缘体中诱导的超导现象 |
1.2.6 拓扑绝缘体异质结 |
1.3 丰富多样的新型拓扑物态 |
1.3.1 拓扑晶态绝缘体 |
1.3.2 拓扑半金属 |
1.3.3 拓扑半金属的奇异物性 |
1.3.4 二类拓扑半金属 |
第二章 实验技术与方法 |
2.1 晶体生长方法 |
2.1.1 熔炼法 |
2.1.2 布里奇曼法 |
2.1.3 助熔剂法 |
2.1.4 化学气相输运 |
2.1.5 分子束外延 |
2.1.6 水热/溶剂热法 |
2.2 材料表征方法 |
2.2.1 X射线衍射 |
2.2.2 扫描电子显微镜 |
2.2.3 透射电子显微镜 |
2.2.4 能量色散X射线光谱 |
2.2.5 原子力显微镜 |
2.2.6 角分辨光电子能谱 |
2.2.7 低温强场测量系统 |
第三章 Sb_2Te_3/Bi_2Te_3横向异质结的溶剂热合成与输运测量 |
3.1 背景介绍 |
3.2 横向异质结构的合成与表征 |
3.3 异质结界面的横向外延生长 |
3.4 器件加工及输运测量 |
3.5 本章总结 |
第四章 PdTe_2中的非平庸Berry相位及二类狄拉克半金属性质 |
4.1 背景介绍 |
4.2 PdTe_2单晶生长与表征 |
4.3 低温输运性质测量 |
4.4 dHvA振荡与非平庸Berry相位 |
4.5 PdTe2_能带结构的第一性原理计算与分析 |
4.6 PdTe_2的ARPES测量 |
4.7 本章总结 |
第五章 Ir_(1-x)Pt_xTe_2中二类狄拉克能带的优化与并存的超导性质 |
5.1 背景介绍 |
5.2 二类狄拉克半金属材料的优化思路 |
5.3 Ir_(1-x)Pt_xTe_2晶体生长与表征 |
5.4 Ir_(1-x)Pt_xTe_2样品的ARPES测量 |
5.5 Ir_(1-x)Pt_xTe_2中的超导性质 |
5.6 本章总结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文总结 |
6.2 未来展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表和待发表的学术论文 |
致谢 |
(9)二维材料集成石英光纤的光电子器件(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 二维材料概述 |
1.1.1 石墨烯电子能带 |
1.1.2 石墨烯光学性质仿真 |
1.1.3 石墨烯表面波导 |
1.2 光纤/微纳光纤研究概述 |
1.2.1 微纳光纤制备方法 |
1.2.2 微纳光纤基本特性 |
1.2.3 微纳光纤研究进展 |
1.3 二维材料集成光纤器件研究进展 |
1.4 论文结构和内容介绍 |
参考文献 |
第二章 微光纤螺旋环耦合石墨烯的宽带偏振器件 |
2.1 背景介绍 |
2.2 样品制备与表征 |
2.3 宽带光纤起偏器 |
2.3.1 理论分析 |
2.3.2 实验测试与结果 |
2.4 单模单偏振光学谐振腔 |
2.4.1 理论分析 |
2.4.2 实验测试与结果 |
2.5 宽带全光调制器 |
2.5.1 实验测试与结果 |
2.5.2 理论分析 |
2.6 本章小结 |
参考文献 |
第三章 微光纤侧面耦合石墨烯/二硫化钨的可调谐器件 |
3.1 背景介绍 |
3.2 应变调控石墨烯-微光纤波导吸收特性 |
3.2.1 样品制备与表征 |
3.2.2 理论分析 |
3.2.3 实验测试与结果 |
3.3 二硫化钨-微光纤波导可调谐器件 |
3.3.1 样品制备与表征 |
3.3.2 理论分析 |
3.3.3 实验测试与结果 |
3.4 本章小结 |
参考文献 |
第四章 光纤端面耦合二硫化钼/石墨烯-钙钛矿量子点结构的器件 |
4.1 背景介绍 |
4.2 光纤端面耦合少层二硫化钼的光电探测器 |
4.2.1 样品制备与表征 |
4.2.2 实验测试与结果 |
4.3 光纤端面耦合多层石墨烯/钙钛矿量子点异质结的光电探测器 |
4.3.1 样品制备与表征 |
4.3.2 实验测试与结果 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 总结与展望 |
攻读博士期间学术成果 |
致谢 |
(10)CBN珩齿刀具涂层制备及加工特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 本课题研究的目的及意义 |
1.2 常见涂层材料及制备方法 |
1.3 CBN涂层的性能及研究现状 |
1.4 本课题主要研究内容 |
第二章 物理气相沉积及相场法理论 |
2.1 相场法模拟物理气相沉积理论 |
2.2 膜基结合力及其影响因素 |
2.3 本章小结 |
第三章 相场模型的建立与仿真 |
3.1 模型建立 |
3.2 模型的初始条件及求解 |
3.3 模拟结果及分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 CBN涂层的制备工艺研究 |
4.1 引言 |
4.2 CBN涂层的制备条件 |
4.3 CBN涂层的制备及性能检测 |
4.4 CBN涂层性能的影响因素 |
第五章 CBN涂层珩轮的加工性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验条件及方法 |
5.3 实验结果与讨论 |
5.4 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 A |
注释表 |
致谢 |
个人简介 |
四、cBN/SiN-p异质结的电学性质研究(论文参考文献)
- [1]石墨烯-六方氮化硼异质结中复合极化激元电磁特性及应用研究[D]. 蒋昱昱. 浙江大学, 2021(01)
- [2]半导体纳米线异质结的结构特性研究[D]. 韩德隆. 北京邮电大学, 2020(04)
- [3]二维Rashba自旋轨道耦合电子气中无序效应的理论研究[D]. 陈微微. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]层状二硫化钼材料的太赫兹发射光谱研究[D]. 黄媛媛. 西北大学, 2019(01)
- [5]BiFeO3铁电体畴分布特性及动态磁电耦合效应的飞秒激光探测研究[D]. 张园. 湘潭大学, 2019(12)
- [6]金属团簇与石墨烯、二硫化钼复合体系的电子结构和输运性质[D]. 蒋城欢. 南京大学, 2018(02)
- [7]AlGaN/GaN HEMT器件可靠性研究[D]. 宋亮. 中国科学技术大学, 2018(11)
- [8]拓扑绝缘体横向异质结与二类狄拉克半金属的生长与物性研究[D]. 费付聪. 南京大学, 2018(09)
- [9]二维材料集成石英光纤的光电子器件[D]. 陈锦辉. 南京大学, 2018(08)
- [10]CBN珩齿刀具涂层制备及加工特性研究[D]. 任晓强. 宁夏大学, 2018(01)