尹濤--ZnO的制備與光學(xué)特性的研究

1、Sol-Ge1法制備法制備Nd：ZnO薄膜薄膜及其及其光學(xué)特性的研究光學(xué)特性的研究物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 申請人：高振飛申請人：高振飛 李國興李國興 馬曉虎馬曉虎導(dǎo) 師：朋興平內(nèi)容導(dǎo)航一應(yīng)用價(jià)值及國內(nèi)研究現(xiàn)狀二項(xiàng)目的特色和創(chuàng)新之處三實(shí)施步驟和預(yù)期成果四可行性分析一、應(yīng)用價(jià)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(xué)、光學(xué)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(jī)化合物化學(xué)氣相沉積、脈沖激光沉積、熱解噴涂、和濺射等技術(shù)都可

2、以用來制備ZnO薄膜一、應(yīng)用價(jià)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(shí)現(xiàn)。而國內(nèi)目前在稀土元素?fù)诫s方面的研究還不多，用Sol-Gel法對ZnO薄膜進(jìn)行稀土元素的摻雜的研究更是鮮有。二、項(xiàng)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(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確、成本低廉、工藝和設(shè)備簡單等特點(diǎn)。二、項(xiàng)目的特色與創(chuàng)新之處 稀土元素具有特殊的物理與化學(xué)性能，是一般元素?zé)o法比擬的。它的發(fā)光幾乎覆蓋了整個(gè)固體發(fā)光范疇，這些優(yōu)異的特性

3、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(gè)巨大的發(fā)光材料寶庫 。通過Nd摻雜ZnO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(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。三、實(shí)施步驟和預(yù)期成果（一）、實(shí)施步驟1. Sol-Ge1法制備法制備Nd：ZnO薄膜薄膜二水合乙酸鋅、釹鹽二水合乙酸鋅、釹鹽（或釹的氧化物）、乙（或釹的氧化物）、乙二醇甲醚、乙醇胺二醇甲醚、乙醇胺制備環(huán)境制備環(huán)境的建立的建立 落實(shí)實(shí)驗(yàn)室落實(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度溫度濕度濕度照度照度 實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備的準(zhǔn)備 制備條件制備條件的摸索的摸索 高質(zhì)量的高質(zhì)量的Nd：ZnO 2. 光學(xué)特性測試光學(xué)特性測試測試環(huán)境的建立測試環(huán)境的建立用原子

4、力顯微鏡、掃描電鏡用原子力顯微鏡、掃描電鏡和透射電鏡觀察和透射電鏡觀察Nd：ZnO薄薄膜的二維和三維表面形貌圖膜的二維和三維表面形貌圖光學(xué)特性測試光學(xué)特性測試測試樣品的觀察測試樣品的觀察落實(shí)實(shí)驗(yàn)室落實(shí)實(shí)驗(yàn)室溫度溫度濕度濕度照度照度 測試設(shè)備的準(zhǔn)備測試設(shè)備的準(zhǔn)備 光信號源光信號源、分光計(jì)、分光計(jì)熒光分光光度計(jì)熒光分光光度計(jì)X X射線衍射儀射線衍射儀原子力顯微鏡原子力顯微鏡He-Cd激光器激光器 PL譜譜折射率折射率透射率透射率色散率色散率吸收率吸收率反射率反射率（二）、項(xiàng)目的目標(biāo)和預(yù)期效果1. 制備得到不同釹摻雜濃度的ZnO薄膜2. 獲得Nd：ZnO 薄膜的二維和三維表面形貌圖3. 測得Nd：ZnO 薄膜的X 射線衍射圖4. 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(qiáng)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。四、可行性分析 ZnO的研究是國家“863計(jì)劃”和 “973計(jì)劃” 中關(guān)于能源、信息、資源環(huán)境