纳米结构氧化锌晶体的构型机制与压电效应的理论研究

来源 :中国科学院理论物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong528
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本论文旨在从压电效应理论和弹性理论出发,解释各种形态的氧化锌纳米带的形成机制,以及氧化锌纳米线被弯曲时产生电势差的机制。   论文首先介绍了压电效应的发现过程,理论和实验研究以及应用开发情况。介绍了压电效应的数学表达,以及压电效应与晶体的对称群之间的关系,讨论了压电材料的分类。然后简要介绍了液晶中相应的效应,即液晶的挠曲电效应。接着,论文描述了氧化锌的晶体结构,简要介绍长期以来人们关注的离子晶体极性表面的稳定性问题。然后是对各种形态的氧化锌纳米带的形成机制的研究。在描述了实验小组合成氧化锌纳米带的工作和实验结果之后,给出的理论模型:氧化锌的压电效应使得弯曲应变所引起的压电极化强度能够减小其自发极化强度,从而降低静电能,但同时增加了弹性能。作为这两种趋势的竞争结果,在总能量达到极小值时,就形成了实验中观察到的各种纳米带形态。应用此模型作了计算,将计算结果与实验数据进行了比较。   本文的另一项工作是利用压电效应和弹性理论解释氰化锌纳米线被弯曲而产生电势差的实验现象,即给出了纳米发电机的发电原理。为了简化六角对称纳米结构的大形变的数学描述,本文借用了单轴液晶的弹性理论和挠曲电效应理论来处理氧化锌纳米线被弯曲时的压电效应。最后是简短的总结。
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