Tm掺杂氮化镓薄膜材料的发光性质研究开题报告

1. 研究目的与意义

iii–v族半导体具有良好的物理，化学特性。其中gan禁带宽度大，原子结合性强，散热快，它的光谱覆盖了可见光范围，是理想的的发光半导体材料。同时，gan熔点高，化学性质极其稳定，适合用于温度要求高，输出能量要求高的器件。在全彩色显示屏，光纤通信和发光器件方面有着巨大的应用前景。gan基半导体材料发光较强，且随着温度升高，发光猝灭效应较弱，在光电子领域成为研究热点。

takahei等人为inp：yb提出了一种基于稀土相关陷阱能级的能量转移模型,后来扩展到其他稀土掺杂半导体。在该模型中，半导体的稀土掺杂导致在宿主的带隙中形成与稀土相关的能级。这一能级可以捕获光激发的自由载流子，这些自由载流子随后重新组合并将其能量转移到稀土4f能级内部跃迁。

由于gan材料是直接带隙半导体，耐高温、耐腐蚀的特性，还有gan本身发紫光，掺杂稀土离子，更是将其发光光谱从紫外扩展到红光。gan材料对高浓度缺陷的存在不敏感，而缺陷的存在有利于激发稀土离子的发光。所以稀土掺杂gan材料是一种具有发展前景的材料。

2. 研究内容和预期目标

论文包括了解宽禁带半导体gan材料的结构特征，物理化学性质和离子注入法掺杂稀土离子过程。不同tm离子注入剂量gan薄膜的发光性质，研究发光机理及注入浓度对材料的发光性能的影响。此研究为薄膜材料应用于蓝光发光二极管领域打下基础。

具体内容如下：

（1）采用离子注入法制备1×10¹⁴，5×10¹⁴，1×10¹⁵at/cm²三种tm离子注入剂量的gan薄膜。

3. 研究的方法与步骤

一．材料制备

（1）制备gan薄膜材料。

4. 参考文献

[1] 陈维德，陈长勇，宋淑芳，等. 掺稀土半导体光电特性和应用[j]. 中国稀土学报, 2002, 20( 6): 521-525.

[2] 韩晶晶，王晓丹，夏永禄，等. eu 掺杂 gan 薄膜的阴极荧光特性[j]. 发光学报，2018，39(9):1268-1271

[3] 张书明，杨 辉，段俐宏，等. 氮化镓基蓝 、绿光 led 中游工艺技术产业化研究[j].液晶与显示，2003，18(1):44-47.

5. 计划与进度安排

1．2022.12.6～2022.2.26学生与指导老师联系，根据指导老师的建议查阅文献资料；

2．2022.2.27～2022.3.12开学后，向指导老师汇报情况，并根据任务书写出开题报告；

3．2022.3.13～2022.5.7学生根据调研资料和指导老师要求进行实验，并进行数据分析，及时与教师交流实验进展，及时解决出现的问题；