GaN基半导体/Terfenol-D复合结构的磁电光效应研究

发布时间：2024-05-12 22:55

　　新型材料和结构的多物理场耦合行为研究是电磁固体力学研究领域的前沿课题。对于磁电效应以及GaN半导体的研究都是国内外未来值得关注的热点问题。目前对于磁电复合材料和结构的研究主要集中于利用传统陶瓷材料作为压电层的复合结构,而关于利用半导体压电效应的研究极少,针对其磁-力-电-光多物理场耦合行为的研究比较缺乏。已有的研究主要集中于实验现象的捕捉,缺乏相关的理论研究,但实验过程中影响因素较多,无法准确评估各因素对复合结构多物理场耦合行为的作用效果。基于材料的压电效应以及磁致伸缩效应,本文对GaN基半导体/Terfenol-D多层复合结构的多物理场耦合行为进行了理论研究,提出了复合结构的磁电模型和磁电光模型,分析了磁场和预应力对量子阱内的能带、波函数重叠率、电子和空穴的空间分布情况、光学性质的影响。主要内容和结论有以下几个方面:1.建立了GaN基半导体的压电模型和Terfenol-D薄膜的磁致伸缩模型,基于上述压电模型以及磁致伸缩模型建立了复合结构的磁电模型,模型可以定量分析复合结构在不同磁场和预应力下压电层内的极化电荷和应变的变化情况。研究结果对于提升复合结构的磁电性能具有重要的指导意义。2....

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 智能材料
        1.1.2 半导体材料
        1.1.3 多物理场耦合
    1.2 国内外研究现状
    1.3 拟解决的关键问题
    1.4 研究内容和章节安排
    1.5 本章小结
第二章 基本理论
    2.1 GaN基材料的极化行为
        2.1.1 GaN基材料简介
        2.1.2 极化效应
    2.2 磁致伸缩行为
        2.2.1 Terfenol-D材料简介
        2.2.2 磁致伸缩效应
    2.3 磁电效应
        2.3.1 介绍磁电效应
        2.3.2 磁电效应在复合材料中的应用
    2.4 本章小结
第三章 GaN基半导体/Terfenol-D复合结构的磁电效应
    3.1 压电和磁致伸缩模型
        3.1.1 压电模型
        3.1.2 磁致伸缩模型
    3.2 GaN基半导体/Terfenol-D复合结构磁电模型
    3.3 结果与讨论
    3.4 本章小结
第四章 GaN基半导体/Terfenol-D复合结构的磁电光效应
    4.1 自洽理论模型
        4.1.1 InGaN/GaN量子阱模型
        4.1.2 薛定谔和泊松方程及有限差分法
    4.2 GaN基半导体/Terfenol-D复合结构的磁电光模型
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 磁致伸缩效应对电子和空穴的影响
        4.3.2 磁致伸缩效应对能带和极化电场的影响
        4.3.3 磁致伸缩效应对复合结构发光的影响
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3972016