尹濤ZnO的制備與光學特性的研究

1、Sol-Ge1Nd：ZnO光學特性的研究 申請人：高振飛 李國興 馬曉虎導(dǎo) 師：朋興平1內(nèi)容導(dǎo)航應(yīng)用價值及國內(nèi)研究現(xiàn)狀項目的特色和創(chuàng)新之處實施步驟和預(yù)期成果可行性分析2一、應(yīng)用價值及國內(nèi)研究現(xiàn)狀 ZnO是一種纖鋅礦結(jié)構(gòu)的直接帶隙的寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有優(yōu)良的電學、光學和壓電以及紫外受激發(fā)射的性質(zhì)。被廣泛的應(yīng)用于紫外探測器、發(fā)光二極管、激光、表面聲波器材、氣體傳感器、太陽能電池、以及緩沖層等領(lǐng)域。目前已經(jīng)有許多沉積技術(shù)，如金屬有機化合物化學氣相沉積、脈沖激光沉積、熱解噴涂、和濺射等技術(shù)都可以用來制備ZnO薄膜3一、應(yīng)用價值及國內(nèi)研究現(xiàn)狀 研究發(fā)現(xiàn)，通過對ZnO薄膜適量摻雜可以對它的光電特性產(chǎn)生很

2、大的影響。 ZnO薄膜的n型摻雜可以通過摻雜族和族元素以及稀土元素等來實現(xiàn)。而國內(nèi)目前在稀土元素摻雜方面的研究還不多，用Sol-Gel法對ZnO薄膜進行稀土元素的摻雜的研究更是鮮有。4二、項目的特色與創(chuàng)新之處 相比傳統(tǒng)的磁控濺射等方法，Sol-Gel法更容易控制薄膜的組成結(jié)構(gòu)和形成大面積的薄膜，而且具有合成溫度低、化學計量比準確、成本低廉、工藝和設(shè)備簡單等特點。5二、項目的特色與創(chuàng)新之處 稀土元素具有特殊的物理與化學性能，是一般元素無法比擬的。它的發(fā)光幾乎覆蓋了整個固體發(fā)光范疇，這些優(yōu)異的特性為稀土元素的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。Nd是重要的輕稀土磁性元素之一，是一個巨大的發(fā)光材料寶庫 。通過Nd摻雜Z

3、nO研究，發(fā)掘其光、電、磁等性能，為稀土摻雜ZnO的應(yīng)用提供實驗基礎(chǔ)。6三、實施步驟和預(yù)期成果（一）、實施步驟1. Sol-Ge1法制備Nd：ZnO薄膜二水合乙酸鋅、釹鹽（或釹的氧化物）、乙二醇甲醚、乙醇胺制備環(huán)境的建立 落實實驗室溫度濕度照度 實驗材料的準備 制備條件的摸索 高質(zhì)量的Nd：ZnO 72. 光學特性測試測試環(huán)境的建立用原子力顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡觀察Nd：ZnO薄膜的二維和三維表面形貌圖光學特性測試測試樣品的觀察落實實驗室溫度濕度照度 測試設(shè)備的準備 光信號源、分光計熒光分光光度計X射線衍射儀原子力顯微鏡He-Cd激光器 PL譜折射率透射率色散率吸收率反射率8（二）、項目的目標和預(yù)期效果制備得到不同釹摻雜濃度的ZnO薄膜獲得Nd：ZnO 薄膜的二維和三維表面形貌圖測得Nd：ZnO 薄膜的X 射線衍射圖測得Nd：ZnO 薄膜的光致發(fā)光譜： 典型的Nd：ZnO薄膜室溫PL譜 室溫各種激發(fā)波長激發(fā)下的PL譜 不同溫度下Nd：ZnO薄膜的PL譜 室溫下激發(fā)光強度對PL譜的影響 5. 摸索出Nd：ZnO 薄膜的光致發(fā)光特性及其隨摻雜濃度的變化規(guī)律。9四、可行性分析ZnO的研究是國家“863計劃”和 “973計劃” 中關(guān)于能源、信息、資源環(huán)境領(lǐng)域的重大科學問題。有很多