GaN:Pr薄膜材料光学性质研究开题报告

1. 研究目的与意义

III-V 族化合物GaN作为第三代半导体材料, 具有禁带宽、电子漂移饱和速度高、介电常数小、导电性能好、击穿电压高、衬底的绝缘性能好和高温化学稳定性好等特点，已成为目前世界上最先进的半导体材料之一。由于GaN室温禁带宽度为3.4eV，载流子带间跃迁产生辐射波短，掺杂后，不仅可以在高温、高频、大功率和高密度集成下工作，还可使发光波长移至可见区域，因此，GaN基材料是制备紫外到可见光范围内光电子器件的理想材料。除此以外，GaN中的缺陷和杂质对材料的电子输运性质和光学性质有很大的影响。

近年来，掺稀土GaN材料在光通讯和显示技术等方面显现出广泛的应用前景，因而受到科研人员的热切关注。Pr³ 在1300nm处的发光，对应于光纤通讯中光损失最小的波段。在650nm处的可见红光发射，可以作为三色光的红光，在GaN 中掺入一种稀土元素可获得一种单色光, 若掺入两种或多种不同比例的稀土元素可获得混合色彩的光。因此借助掩模术用离子注入法进行选区掺杂, 在一个芯片上可获得不同色彩的光, 从而实现全色显示。研究不同Pr离子注入剂量GaN薄膜的发光性能和结构特征，有望将此材料应用于平板显示领域。

采用离子注入技术将Pr³ 掺入GaN中进行发光性能的研究较少，因此，本论文主要是对Pr掺杂GaN薄膜材料的光谱性能进行研究。

2. 研究内容和预期目标

稀土掺杂的gan发光线较窄，同时可以覆盖整个可见光区域，其中gan: pr材料发光波段为650nm，发红光，有望结合其他稀土掺杂的gan制成电致发光器件应用于全色平板显示。本毕业论文主要研究gan:pr薄膜的光学性质。研究不同pr离子注入剂量gan薄膜的发光性能和结构特征。

本论文具体内容如下：

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

3. 研究的方法与步骤

pr离子掺杂gan薄膜的研究方法及步骤：

（1）采用离子注入技术制备gan:pr薄膜样品。

实验设备是国产lc-4型高能离子注入机，之后在900℃下对所有样品进行快速退火5min，以便消除高能离子注入引起样品的晶格损伤。

4. 参考文献

[1]

[1] [1]宋淑芳, 陈维德, 张春光，等. 掺镨gan薄膜的微结构与光致发光[j]. 发光学报，2005，26(4):513-516

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，及时与教师交流实验进展，及时解决出现的问题；