郑州大学 力学与安全工程学院, 郑州 450001
利用有限元分析方法, 研究了p型GaN压电半导体杆在简谐力作用下的拉伸振动问题, 得到了位移、电势和空穴浓度非线性动态响应的数值解, 并分析了简谐力对p型GaN压电半导体杆力电耦合性能的调控作用。研究结果表明, 简谐力显著地影响压电半导体杆内力电场的分布情况: 由于电流密度中的电非线性项, 电场和空穴浓度的分布失去对称性或反对称性; 力电场在简谐力驱动下表现为周期性变化, 但空穴浓度的动态响应表现为明显的非对称波动。
压电半导体杆 非线性 动态拉伸 多场耦合 piezoelectric semiconductor rod nonlinearity dynamic stretching multi-field coupling
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采用微分算子法,理论研究了一维热压电半导体梁在横向力作用下的静态弯曲问题,得到了位移、电势、载流子、温度以及剪力、弯矩、电位移和电流密度等物理场的解析解,并分析了温度对n型ZnO压电半导体悬臂梁力电热耦合性能的调控作用。研究结果表明: 温度能显著影响压电半导体梁的力电场分布,造成电势、载流子、电场和电位移在高温区域发生显著变化,而对于位移、剪力和弯矩影响较小。该温度调控效果主要是由热释电效应产生的极化电荷引起的。
压电半导体梁 静态弯曲 温度 微分算子法 多场耦合 piezoelectric semiconductor beam static bending temperature differential operator method multi-field coupling
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采用有限元分析方法, 研究了一种n型压电半导体纳米线(氧化锌)的电热耦合性能, 分析了外部温度对氧化锌纳米线内部机械场、电场及电流场分布的影响, 并讨论了本构方程线性化对电学参数的影响。研究结果表明, 温度对氧化锌纳米线的电场、载流子浓度和电流密度影响很大, 采用线性本构和非线性本构求得的电场、电子浓度和电流密度最大相差分别为24%, 32%和68%, 基于非线性本构分析压电半导体的电学性能会引起很大误差。该研究结果可为压电半导体器件利用温度调控电场、电流提供理论依据。
压电半导体 有限元法 热电耦合 温度 材料非线性 piezoelectric semiconductor finite element method thermoelectric coupling characterization temperature material nonlinearity
北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100192
通过介绍锑化铟红外探测器的基本构成及其材料热学相关特征，阐述了激光辐照锑化铟红外探测器造成的损伤机理，采用有限元分析法，分析相关的辐照环境和条件并建立了一种三维仿真模型。仿真模拟了波长为10.6 μm 的CO2 激光辐照锑化铟红外探测器时各部分的温度变化情况，通过数值分析得出了在光斑面积一定的情况下只有激光功率密度增大到一定程度时，锑化铟探测器表面才会发生熔融损伤，且功率密度越高，造成破坏所需的时间越短；对于探测器各部分受到不同脉冲宽度的激光辐照时，损伤阈值与脉冲宽度的对数之间呈线性变化。将锑化铟探测器材料的损伤阈值区间，同已有实验数据进行对比，验证了模型的精确性。
锑化铟 有限元分析法 红外探测器 损伤阈值 InSb finite element method infrared detector damage threshold
