稀土掺杂氮化镓材料的物性研究-毕业设计

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1、苏州科技学院本科生毕业设计稀土掺杂GaN材料的物性研究摘要本论文主要研究铕掺杂GaN材料的相关特性。首先,以氧化钾（Ga2O3)为主要原料，以氧化铕（Eu2O3）为掺杂剂，经高温氨化合成GaN:Eu粉末。然后分别用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和阴极荧光谱仪对样品的结构、形貌、阴极射线发光特性进行表征。分析显示：GaN:Eu粉末为六方纤锌矿结构；粉末中既有纳米颗粒也有微米颗粒，基本团聚在一起，粒径分布不均匀，尺寸的大小和氮化温度有关，而氮化镓颗粒大小又会影响铕离子发光特性；铕掺杂氮化镓发出红光，最佳掺杂浓度为2%。这一结果为将来稀土掺杂Ga

2、N的应用打下相关基础。关键词稀土掺杂氮化镓；X射线衍射；扫描电子显微镜；阴极射线--苏州科技学院本科生毕业设计StudyonPropertiesofGaN:REPowdersAbstractThedissertationistostudythepropertiesofGaN:Eu.TheprecursorissynthesizedwhenGa2O3andEu2O3areusedasrawmaterialanddopingagentrespectively,andabrownpowderisformedaftertheprecursorisnitridize

3、dinalkalineair.X-raypowderdiffraction(XRD)andscanningelectron-microscope(SEM)wereappliedtocharacterizethecompositionsandmorphologiesoftheproducts,andluminescencepropertiesweremeasuredbycathodeFluorescenceSpectrophotometer.Theresultsshowedthatthepowderisnano-crystalGaNwithhexagular

4、wurtzitestructure.Bothnano-particlesandmicro-particlescanbefoundinthepowder,almostallthepowdersreunitedtogether,thedistributionoftheparticlesizeisinhomogeneousandthesizeoftheparticleisrelevanttotemperature.What’smore,theparticlesizeofGaNwouldaffecttheluminescencepropertiesofEuropi

5、umion.Eu-dopedGaNglowred,theoptimumdopingconcentrationis2%.Theresultslayarelevantbasisforthefutureapplicationofrare-earth-dopedGaN.KeywordsGaN:RE；XRD；SEM；CL36苏州科技学院本科生毕业设计目录第1章绪论11.1氮化镓材料的性质极其研究进展21.1.1GaN的相关特性21.1.2GaN薄膜的制备方法31.1.3GaN材料的应用前景41.2稀土掺杂GaN材料的特性及其研究进展51.2.1稀土掺杂的发光机理51

6、.2.2稀土掺杂方法51.2.3GaN∶RE的光谱研究71.2.4稀土掺杂在平板显示领域的应用81.3稀土元素Eu掺杂GaN性能研究的发展现状与趋势101.3.1光学性能研究101.3.2生长条件对光学性能影响101.3.3世界主要研究小组的研究内容与方向11第2章实验方法及原理122.1样品的制备122.1.1同一氮化温度不同掺杂浓度下样品的制备122.1.2不同氮化温度同一掺杂浓度下样品的制备122.2样品测试与表征122.2.1X射线衍射(XRD)仪的结构及其原理122.2.2扫描电子显微镜（SEM）基本结构及其原理132.2.3阴极荧光谱仪14第3

7、章结果和分析173.1X射线衍射（XRD）分析173.2扫描电子显微镜（SEM）分析193.3阴极射线发光特性（CL）分析19结论22致谢23参考文献24附录A译文25铕掺杂氮化镓粉末由纳米级小颗粒聚集成微米级大颗粒而导致的光致发光谱的变化25附录B外文原文3136苏州科技学院本科生毕业设计第1章绪论以氮化镓(GaN)为代表的III-V族宽带隙化合物半导体材料,内、外量子效率高,具有高发光效率、高热导率、耐高温、抗辐射、耐酸碱、高强度和高硬度等特性,是目前世界上最先进的半导体材料。室温下GaN的禁带宽度为3.4eV,是优良的光电子材料,可以实现从红外到紫外

8、全可见光范围的光发射和红、黄、蓝三原色具备的全光固体显示,紫外光可