尹涛--ZnO的制备与光学特性的研究

Sol-Ge1法制备Nd：ZnO薄膜及其光学特性的研究物理科学与技术学院申请人：高振飞李国兴马晓虎导师：朋兴平内容导航一．应用价值及国内研究现状二．项目的特色和创新之处三．实施步骤和预期成果四．可行性分析一、应用价值及国内研究现状ZnO是一种纤锌矿结构的直接带隙的宽禁带半导体材料，具有优良的电学、光学和压电以及紫外受激发射的性质。被广泛的应用于紫外探测器、发光二极管、激光、表面声波器材、气体传感器、太阳能电池、以及缓冲层等领域。目前已经有许多沉积技术，如金属有机化合物化学气相沉积、脉冲激光沉积、热解喷涂、和溅射等技术都可以用来制备ZnO薄膜．一、应用价值及国内研究现状研究发现，通过对ZnO薄膜适量掺杂可以对它的光电特性产生很大的影响。ZnO薄膜的n型掺杂可以通过掺杂Ⅲ族和Ⅳ族元素以及稀土元素等来实现。而国内目前在稀土元素掺杂方面的研究还不多，用Sol-Gel法对ZnO薄膜进行稀土元素的掺杂的研究更是鲜有。二、项目的特色与创新之处相比传统的磁控溅射等方法，Sol-Gel法更容易控制薄膜的组成结构和形成大面积的薄膜，而且具有合成温度低、化学计量比准确、成本低廉、工艺和设备简单等特点。二、项目的特色与创新之处稀土元素具有特殊的物理与化学性能，是一般元素无法比拟的。它的发光几乎覆盖了整个固体发光范畴，这些优异的特性为稀土元素的应用提供了基础。Nd是重要的轻稀土磁性元素之一，是一个巨大的发光材料宝库。通过Nd掺杂ZnO研究，发掘其光、电、磁等性能，为稀土掺杂ZnO的应用提供实验基础。三、实施步骤和预期成果（一）、实施步骤1.Sol-Ge1法制备Nd：ZnO薄膜二水合乙酸锌、钕盐（或钕的氧化物）、乙二醇甲醚、乙醇胺制备环境的建立落实实验室温度湿度照度实验材料的准备制备条件的摸索高质量的Nd：ZnO2.光学特性测试测试环境的建立用原子力显微镜、扫描电镜和透射电镜观察Nd：ZnO薄膜的二维和三维表面形貌图光学特性测试测试样品的观察落实实验室温度湿度照度测试设备的准备光信号源、分光计荧光分光光度计X射线衍射仪原子力显微镜He-Cd激光器PL谱折射率透射率色散率吸收率反射率（二）、项目的目标和预期效果1.制备得到不同钕掺杂浓度的ZnO薄膜2.获得Nd：ZnO薄膜的二维和三维表面形貌图3.测得Nd：ZnO薄膜的X射线衍射图4.测得Nd：ZnO薄膜的光致发光谱：典型的Nd：ZnO薄膜室温PL谱室温各种激发波长激发下的PL谱不同温度下Nd：ZnO薄膜的PL谱室温下激发光强度对PL谱的影响5.摸索出Nd：ZnO薄膜的光致发光特性及其随掺杂浓度的变化规律。四、可行性分析•ZnO的研究是国家“863计划”和“973计划”中关于能源、信息、资源环境领域的重大科学问题。有很多相关的理论成果可以借鉴和参考。•朋老师一直从事氧化锌薄膜掺杂方面的研究，有丰富的经验和成果，可以提供相关的仪器和药品。