纳米半导体因为其独特的结构而表现出来许多新奇的物理和化学性质,吸引了众多研究者的目光,用纳米半导体设计光电器件时,禁带宽度是非常重要的性质,对器件的最终性能有至关重要的影响。在本文中建立了三个纳米半导体禁带宽度预测模型,它们的预测结果和实验数据有很好的一致性。论文的主要研究内容如下:(1)建立了纳米半导体合金禁带宽度尺寸、成分效应函数模型。根据模型,纳米半导体合金的禁带宽度随尺寸的减小而增大,而且当纳米尺寸小于5 nm时,禁带宽度随成分的变化接近线性关系。随着尺寸的增大,在弯曲常数的作用下,禁带宽度从近似线性函数转变为非线性函数。函数模型预测结果与实验结果具有很好的一致性,证实了模型的有效性。(2)建立了不含可调参数来研究Cd Se纳米棒禁带宽度在尺寸效应和长度效应下变化趋势的函数模型。模型预测结果显示,纳米棒的尺寸和长度的减小都会使禁带宽度增大,其中尺寸是影响禁带宽度的主要因素,长度为次要因素。此外,当纳米棒的长度比尺寸小时,尺寸效应对禁带宽度的影响为从纳米线、纳米粒子到纳米棒依次加强,长度比尺寸大时则为从纳米粒子、纳米棒到纳米线依次加强。(3)建立了预测尺寸、维数、压力共同作用下III–V族纳米半导体化合物禁带宽度变化的函数模型。根据模型,纳米颗粒和纳米线中禁带宽度在尺寸D<5 nm时尺寸和维数对禁带宽度的影响更为明显,它们对禁带宽度的影响直接与表面积体积比(A/V)大小相关,纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜分别能够用A/V=6/D,A/V=4/D和A/V=2/D来表示。压力主要是作用在单个键上使纳米材料增加额外的能量,由于A/V的不同,在纳米颗粒、纳米线和纳米薄膜中纳米颗粒的表面曲率最大,并有最大的表面层断键数量及最强的结合能,所以其对压力最不敏感,纳米薄膜则与之相反。