半导体自组织量子点系统应力应变的解析计算与生长过程的动力学蒙特卡罗模拟

论文摘要

半导体自组织生长量子点是一种新型半导体材料，它在纳米电子学、光电子学和生命科学中有广泛的应用前景，本论文紧密围绕光电子材料和器件相关的理论和技术展开，重点研究了半导体量子点系统中的应力应变的解析计算，以及运用动力学蒙特卡罗方法，模拟量子点的动态生长过程。 首先，运用解析方法对量子点的结构进行分析，通过对积分核函数进行计算，可以得到各种量子点结构的应力应变分布。具体分析了常见的金字塔形和圆锥形等结构的量子点，并且与有限元方法计算得到的结果进行了比较。结果表明，这种方法能够更加普遍地得到量子点的结构的应力应变分布，提高了计算速度，可以方便地应用于量子点的电子能级计算。 其次，利用计算机模拟了量子点的动态生长，通过建立动力学蒙特卡罗方法在均匀衬底和非均匀衬底条件下的二维模型，获得原子沉积的表面图样和对簇的大小分布的数学统计，比较各种生长参数：温度，沉积速率，衬底吸附能等对最后衬底图样的影响，得到量子点外延生长的优化条件，例如提高生长温度T，或者降低沉积速率等，这对制备具有规则纳米结构的半导体低维量子结构材料提供了理论指导。 最后，对所做的工作做了简单的总结与展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究的背景、目的和进展
• 1.2 本论文的结构安排
• 参考文献
• 第二章 半导体量子点材料生长的基本理论和背景知识
• 2.1 半导体量子点的电子态
• 2.2 薄膜生长的理论模型
• 2.2.1 薄膜的生长的特点
• 2.2.2 分子束外延生长技术
• 2.2.3 薄膜生长模式的分类
• 2.2.4 S-K模式的生长机理
• 2.3 计算机模拟薄膜生长方法简介
• 2.4 影响量子点生长因素的分析
• 2.4.1 表面特性对量子点生长的影响
• 2.4.2 温度和扩散长度对量子点生长的影响
• 2.5 本章小结
• 参考文献：
• 第三章 基于格林函数法的应变自组织低维材料的应变分布计算
• 3.1 半导体量子点的应力和应变
• 3.2 模型的建立及其理论基础
• 3.3 量子点的应力应变的解析计算
• 3.4 本章小结
• 参考文献：
• 第四章 蒙特卡罗模拟外延薄膜材料的生长
• 4.1 动力学蒙特卡罗算法方法
• 4.2 模拟过程中的生长参数设定
• 4.2.1 原子扩散的势垒
• 4.2.2 周期边界条件
• 4.3 理想均匀衬底上量子点的薄膜生长
• 4.4 非均匀预应变衬底上的量子点薄膜生长
• 4.5 本章小结
• 参考文献：
• 第五章 后续工作及展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文