氮空位引起的氮化铟相变—第一性原理研究

《氮空位引起的氮化铟相变—第一性原理研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、氮空位引起的氮化铟相变——第一性原理研究阙茂飞2016年1月中图分类号：O469UDC分类号：538.9氮空位引起的氮化铟相变——第一性原理研究作者姓名阙茂飞学院名称物理学院指导教师石丽洁，郭伟答辩委员会主席江兆潭教授申请学位理学硕士学科专业凝聚态物理学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年1月Afirst-principlesstudyofnitrogenvacancyinducedphasetransitionofindiumnitrideCandidateName：MaofeiQueSchoolorDepartment:Schoo

2、lofphysicsFacultyMentor:Prof.LijieShi,Prof.WeiGuoChair,ThesisCommittee：Prof.ZhaotanJiangDegreeApplied:MasterofScienceMajor：PhysicsDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,2016研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经

3、发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要窄带隙的半导体纳米材料在光电、生物，医学等众多领域都展现出了良好的应用前景，因此也在学术界和工业界吸引了大量的关注。氮化铟作为一种窄带隙的半导体材料，其在太阳能电池、激光器等领域有着巨大的潜在应用价值，高质量的氮化铟纳米材料，例如纳米薄膜和纳米颗粒可以给器件带来更好的性能，因此制备高质量的氮化铟纳米材料一直是工业界

4、和学术界研究的一个热点问题。ChenZhuo研究组结合了传统的液相合成方法和气相合成方法，在二氧化硅外壳的包裹下合成了具有一致球体形状的立方闪锌矿相氮化铟纳米颗粒。研究人员发现通过改变二氧化硅外壳的厚度可以调控氮化铟纳米颗粒的晶体结构：当二氧化硅外壳较厚，约为3至5纳米的时候，合成的氮化铟纳米颗粒是立方闪锌矿相的；而当二氧化硅外壳逐渐变薄的过程中，氮化铟纳米颗粒的相会逐渐变成立方闪锌矿相和六角相的混合相，最后完全变为六角相。事实上在其他合成氮化铟纳米材料的过程中，六角相和立方闪锌矿相的共存和转化也广泛存在，研究清楚这两个相的共存和转化机制对于

5、制备高质量的氮化铟纳米材料有着很重要的意义。压强是导致材料发生相变的最常见的因素之一，氮化铟材料在外压下发生相变也有着很多的研究，事实上六角相和立方闪锌矿相在正压下都会转变成立方氯化钠相，但是六角相并不会直接转变成立方闪锌矿相。通过晶格常数等的计算我们原本预计负压下会发生六角相到立方闪锌矿的相比，但是本文的计算结果显示，负压下也没有发生预期的转变。由于ChenZhuo研究组的实验过程对温度有明显的要求和依赖，而且温度也是发生相变的可能因素之一，于是本文对温度导致相变也进行了相关的理论实验计算和研究，但是发现温度也不是导致相变发生的原因。最后发

6、现，因为二氧化硅外壳导致氮源，即氨气难以进入反应环境与氧化铟发生反应，而在氮缺乏的反应条件下形成的氮空位才是最后导致相变发生的原因。如此的结论对于制备高质量氮化铟纳米材料中需要注意的问题具有直接而重要的指导意义。关键词：氮化铟；相变；氮空位I北京理工大学硕士学位论文AbstractNarrowbandgapsemi-conductivenanomaterialsaredrawingmuchattentionfrombothindustryandacademicgroups,becauseitexhibitingexcellentusagein

7、manyfields,likesolarenergy,photoelectricityandbiomedicalscience.Indiumnitrideasoneofthemostimportantnarrowbandgapsemi-conductorhasbeenusedinsolarbatteries,laserdevicesandmanyothers.Highqualityindiumnitridenanomaterialssuchasnanofilmsandquantumdotscouldbringbetterperformance

8、fordevices,that’sthereasonwhypreparinghighqualityindiumnitridenanomaterialsisconst