几何结构对GaN纳米线力学性能的影响研究

【作者】 明帮铭； 王如志； 任志勇；

【机构】 北京工业大学材料科学与工程学院； 北京计算科学研究中心计算方法实验室；

【摘要】 本文利用密度泛函紧束缚理论(DFTB)研究了生长取向为[0001]Ga N纳米线杨氏模量与纳米线几何结构的关系。研究结果表明,纳米线的几何结构对纳米线力学性能具有较大的影响。本工作中,我们主要考虑了Ga N纳米线截面形状及其直径对其力学性能的影响。研究表明,截面为三角形纳米线的杨氏模量随着纳米线边长的增加而增大,并且截面为六边形纳米线在直径大于某个临界值时也有相同的趋势,但在直径在临界值时,杨氏模量相对要小。出现这一现象主要原因是直径为临界值时六边形纳米线表面可以看成是由和晶面组成,表面纳米线的杨氏模量比三角形纳米线表面为的要小。另外本研究还发现,截面为方形纳米线的杨氏模量随其直径增加而减小,这一结果正好与截面为三角形和六边形的趋势相反。主要可能是由于截面为三角形和六边形纳米线的表面由同一个晶面族构成,而方形纳米线则是有两个不同的晶面族构成。因此,在设计Ga N线器件时,纳米线的几何结构形状必须全面考虑。更多还原