1. 研究目的与意义
上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及硅集成电路的研制成功，导致了电子工命；上世纪70年代初石英材料和gaas激光器的发明，促进了光纤通信技术的迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。随后，超晶格概念的提出彻底改变了光电器件得到设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。
我国led产业诞生于20世纪70年代，起步较早。我国自主研发的第一只发光二极管仅比世界晚了几个月。2004年7月3日，科技部正式启动“国家半导体照明工程”首批50个项目。在半导体照明技术领域，我国与世界先进水平差距不大，但在产业化方面却有较大差距。为此，国家已在多个城市设立国家半导体照明产业化基地。
与第一代、第二代电子材料相比，第三代宽禁带半导体具有能隙更宽、饱和电子速率更高、击穿电压更大、介电常数更小、导热性能更好等特点[1]。特别是对 gan 而言，其化学性质稳定、耐高温、耐腐蚀，非常适合制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成电子器件。所有这些优良的性质，很好地弥补了前两代半导体材料本身固有的缺点。所以近10年来，氮化镓材料一直是人们关注的热点，但同时也面临着效率低下等难以解决的问题。此外，氮化镓材料大多采用蓝宝石作为基底材料，在实际应用方面，蓝宝石基底存在着一些问题，比如导电性差、很难图案化等，在一定程度上限制了铒掺杂氮化镓在电路上的应用。[4]
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容：
1、学习半导体材料及氧化镓的性质
氧化镓是一种透明的氧化物宽禁带半导体材料，禁带宽度在4.9ev左右,禁带宽度是半导体的一个重要的特征参量，其大小主要决定于半导体的能带结构，即与晶体结构和原子的结合性质有关。半导体价带中的大量电子都是价键上的电子，不能导电，即不是载流子，只有当价电子跃迁到导带而产生自由电子和自由空穴之后，才能够导电。因此，禁带宽度的大小实际上是反映了价电子被束缚强弱程度的一个物理量，也就是产生本征激发所需要的最小能量。
3. 研究的方法与步骤
| 研究步骤：1、收集资料，确定研究方法2、生长出多组符合要求的薄膜用于表征用3、对氧化镓薄膜进行退火，研究不同温度热处理对薄膜质量的影响4、选用合适的氧化镓薄膜材料制作发光二极管研究方法：1、采用脉冲激光沉积法在硅衬底上生长薄膜，通过控制变量（激光能量、衬底温度、氧压等）生长出多组薄膜材料。2、通过X射线衍射仪、扫描电镜、阴极射线等多种表征方法对薄膜表面形貌进行表征。3、通过控制退火温度和时间来获得高质量的薄膜，并以同样的方法进行表征来了解热处理后表面形貌及质量的影响。4、将合适的薄膜进行封装，安上电极，制作成发光二极管。
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4. 参考文献
[1] 田民波，薄膜技术与薄膜材料，清华大学出版社，2006；[2] 张端明，脉冲激光沉积动力学原理，科学出版社，2011；[3] 马海林，苏庆，氧气分压对射制备氧化结构及光学带隙的影响，物理学报，2014(11): 230-234；[4] 潘惠平，成枫锋，李琳，蓝宝石村底上生长的氧化镓-x薄膜的结构分析，物理学报，2013(4): 509-514；[5] Orita M, Hiramatsu H, Ohta H, et al. Preparation of highly conductive deep ultraviolet transparent beita-Ga2O3 thin film at low deposition temperatures, Thin Solid Films, 2002, 411(1): 134-139；[6] 王震，黄蕙芬，张浩康，电阻蒸发氧化镓薄膜成分和结构的研究，电子器件，2004，27(1): 40-43；[7] 宋歌，磁控溅射法制备氧化镓薄膜，宿州教育学院学报，2007，10(2): 126—127；[8] 戴江南，王立，方文卿，常压MOCVD生长Ga2O3薄膜及其分析，发光学报，2006，27(3): 417-420。[9] Siegel R.W.Synthesis and properties of nanophase materials[J]. Nanostructured Materials,1993,3:1-18.[10]郭彦，吴强，等.氧化镓纳米带的合成和发光性质的研究[J].无机化学学报，2005,21（5）：669-672.
5. 计划与进度安排
1、3月5日-3月19日 查阅文献收集资料，完成开题报告。
2、3月19日-3月31日 学习基础理论，确定设计方案。
3、4月1日-4月30日 联系实验室，制定薄膜生长计划，并完成多组薄膜的制备。同时将已经做好的薄膜拿到实验室进行表征，记录数据并汇总制图。
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