摘要
由于兼具压电材料和半导体材料的双重物理特性，压电半导体近年来愈发受到关注，已成为智能器件研究领域最为前沿的材料之一。在众多压电半导体结构中，以纳米纤维为代表的一维压电半导体是电子元件中重要的结构形式之一。然而，近年来的一些实验表明，微纳尺度下的材料也会表现出一系列和宏观尺寸下不同的性质，即具有尺度效应。因而，一维压电半导体应变梯度和挠曲电效应等尺度效应的理论研究工作，对微纳尺度下智能结构元件的设计具有重要指导价值。综合考虑挠曲电效应和应变梯度效应，本文开展如下工作： （1）基于压电半导体材料，对一维压电半导体受拉力作用问题进行了分析，得到了电势、载流子浓度、电位移以及电场的解析表达式。然后通过选取不同的挠曲电系数和内禀尺度参数，分析了挠曲电效应和应变梯度效应对物理场的影响。结果表明，两种效应对物理场的分布均有影响，影响程度取决于挠曲电系数和内禀尺度参数，且随着构件尺寸增加，效应会减小。 （2）利用一阶梁理论分析了一维压电半导体悬臂梁受弯曲问题，得到了挠度、转角、电势、载流子浓度的解析表达形式。分析了挠曲电效应和应变梯度效应对上述物理场的影响，结果表明两种效应对物理场的分布均有影响，且影响的大小取决于挠曲电系数和内禀尺度参数。 本文的研究工作为今后压电半导体的尺寸效应研究打下了基础，为微纳尺度压电半导体器件的设计开发提供了理论支持，对实际工程应用具有指导价值。
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