1. 研究目的与意义
gan材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，它是研制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与sic、zno等半导体材料一起被誉为第三代半导体材料。gan在室温下具有宽的3.4ev的直接带隙、25mev的激子结合能、电子漂移饱和速度高、介电常数小、导热性能好、化学性质稳定等特点，具备高发光效率、高导热率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性，是目前最先进的半导体材料之一，在高亮度蓝、绿光发光二极管、蓝色激光器和紫外探测器领域有着广阔的应用潜力和良好的市场前景，也非常适合于制作抗辐射、高频、高温大功率和高密度集成的电子器件。gan也是一种理想的稀土元素掺杂的基体材料其宽的禁带宽度可降低温度淬灭效应，且大多数稀土离子在gan晶格中占据ga的位置。
稀土元素是21世纪的重要战略资源，是现代工业的“味精”、“新材料之母”。稀土掺杂半导体材料具有发光效率高、色度纯、受周围环境影响小等优点，在光通信、光储存、平面显示等领域有巨大的应用前景。在gan中掺入不同的稀土元素可以发出从可见光到红外的不同波长的光，加上gan本身可发紫外光，因此，掺稀土的gan材料可发出紫外到红外波段的光。
稀土元素中er3 比较特别，er:gan材料在1540 nm 处的发光刚好对应于光纤通讯中光损失最小的波段，且还能发出很强的绿光。er:gan和tm:gan中由于外层电子的存在使得稀土元素4f能级跃迁几乎不受基体的影响,同时不同的4f电子结构使得稀土元素的发光范围可以覆盖红外到紫外的区域。er:gan材料在1.5μm波段可以发出很强的红外光，在光纤通信领域具有十分广阔的应用前景。er:gan还可以在538nm以及559nm波段发出绿光而tm:gan在477nm波段发出的是蓝光。如果把er和tm共掺杂到gan中可以获得混合色彩发光，此材料有望制成全色平板显示器件。
2. 研究内容和预期目标
本论文主要研究采用离子注入法制备的er,tm共掺gan薄膜。首先采用离子注入法制备1×1014，1×1015at/cm2离子注入剂量的er:gan、tm:gan及er,tm共掺gan薄膜。其次通过采用透射电镜，扫描电子显微镜以及阴极荧光等表征手段对样品的结构、形貌和光谱性质进行表征。最后分析实验结果得出结论。
具体内容如下：
一、稀土离子er,tm共掺杂gan薄膜的研究
3. 研究的方法与步骤
一、稀土离子er,tm共掺杂gan薄膜光谱性质的研究
（1）利用金属有机物化学气相沉积（mocvd）的方法，在蓝宝石衬底上异质外延生长gan薄膜
（2）采用离子注入法制备出1×1014，1×1015at/cm2离子注入剂量的er:gan、tm:gan及er,tm共掺gan薄膜。（注：为了避免沟道效应，离子注入方向偏离晶带轴[0001]方向10）
4. 参考文献
[1] 王美娜，李倩倩，李英. 稀土元素gd掺杂gan的电子结构和磁学性质研究[j]. 河北工业大学学报，2013, 42(4): 58-63.
[2] 宋淑芳，陈维德， 陈长勇，等. 掺铒 gan 薄膜光致发光的研究[j]. 中国稀土学报，2002, 20(6):535-539.
[3] 陆稳，雷天民．纤锌矿gan光电性质的第一性原理研究 [j]．电子科技，2009，22(5): 55-58.
5. 计划与进度安排
1．2022.12. 6～2022.2.26学生与指导老师见面，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，时与教师交流实验进展，及时解决出现的问题;
