二维压电半导体的断裂问题分析

摘要

压电半导体是同时具有压电特性和半导体特性的材料，由于这类材料的性能对于裂纹等缺陷非常敏感，所以对裂纹的分析、断裂方面的研究至关重要。不同于弹性、压电、电磁等材料，由于压电半导体材料控制方程的特殊性，其断裂问题的解析解比较困难，本文发展广义不连续位移边界积分方程、边界元法来分析压电半导体介质中的裂纹问题。本文主要工作如下：
　　(1)基于二维n型压电半导体材料的控制方程，根据其通解和 Fourier变换，求解出以裂纹面上法线、切线方向的不连续位移、不连续电势和不连续载流子密度为基本综量的广义不连续位移基本解。在此基础上，提出了二维压电半导体中的直线裂纹受多场作用时的广义不连续位移边界元法，计算给出裂纹面上的广义不连续位移和裂纹尖端的广义应力强度因子。
　　(2)将广义不连续位移法推广到二维n型热压电半导体材料中的裂纹问题，求出在裂纹面上分别作用均布的广义不连续位移时所对应的基本解，并且利用广义不连续位移边界元法计算了裂纹面的不连续位移、不连续温度和裂纹尖端的应力强度因子、热流强度因子。
　　(3)考虑到裂纹腔内的介质及真实裂纹的边界条件，在电半可穿透与热半可穿透的边界条件下，给出迭代算法，计算得到相关数值结果，研究压电半导体材料中的裂纹问题。

目录

声明

1 引言

1.1选题意义

1.2压电半导体材料的研究现状

1.3断裂问题的研究现状

1.4 本文的主要工作

2 二维压电半导体中裂纹问题的广义不连续位移法

2.1基本方程

2.2通解

2.3广义不连续位移基本解

2.4广义不连续位移边界元法

2.5二维无限大n型压电半导体中直线裂纹的数值分析

2.6小结

3 二维热压电半导体中裂纹问题的广义不连续位移法

3.1基本方程

3.2通解

3.3广义不连续位移基本解

3.4广义不连续位移边界元法

3.5无限大二维n型热压电半导体中直线裂纹的数值分析

3.6小结

4 不同边界条件的影响

4.1电边界条件的提出

4.2电半可穿透边界条件下的裂纹问题分析

4.3热半可穿透边界条件下的裂纹问题分析

4.4小结

5 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

附录

附录A：式(2.7)中的系数

附录B：式(2.8)中的系数

附录C：式(2.31)和(2.42)中的系数nij和mij

附录D：式(3.9)中的系数

个人简历、在校期间发表的学术论文及研究成果

致谢