SiGe纳米晶镶嵌SiO2薄膜的生长及光学特性研究的开题报告.docx

SiGe纳米晶镶嵌SiO2薄膜的生长及光学特性研究的开题报告
一、研究背景及意义
随着纳米技术的不断发展和应用，SiGe纳米晶镶嵌SiO2薄膜因其在微电子、光学器件、热电转换器、生物传感器、太阳电池等领域的广泛应用而备受关注。其中，SiGe纳米晶是指直径在1-50纳米的SiGe晶体颗粒，这种纳米晶具有巨大的表面积，从而有效地增强了材料的电学、光学和热学性能。在SiGe纳米晶的基础上嵌入了SiO2薄膜，则可以进一步改善材料的性质，并扩展其应用。因此，研究SiGe纳米晶镶嵌SiO2薄膜的生长及光学特性具有重要的科学意义和应用价值。
二、研究内容与研究方法
1.研究内容
本次研究的主要内容为：通过化学气相沉积法生长SiGe纳米晶，然后在其表面镶嵌SiO2薄膜，并研究这种结构的光学特性和它们的关系。
2.研究方法
生长SiGe纳米晶：采用化学气相沉积法制备SiGe纳米晶。首先，在单晶硅表面制备SiO2层。然后，使用SiH4和GeH4气体在800℃下生长SiGe纳米晶。应该注意到的是，控制SiH4和GeH4的流量比很重要，以获得所需的SiGe比例。
镶嵌SiO2薄膜：在SiGe纳米晶表面制备SiO2薄膜。首先，将SiGe纳米晶放入氧化炉中，并在氧气和氮气的流动下通过热氧化进行表面氧化处理。然后利用化学气相沉积法，在SiGe纳米晶表面上沉积一层SiO2薄膜。
测量光学特性：使用紫外可见光谱仪和荧光光谱仪测量SiGe纳米晶镶嵌SiO2薄膜的吸收和发射谱。
三、预期研究结果
本次研究的预期研究结果如下：
1.成功生长SiGe纳米晶：通过化学气相沉积法生长SiGe纳米晶，并控制SiH4和GeH4的流量比以获得SiGe比例。
2.制备SiGe纳米晶镶嵌SiO2薄膜：在SiGe纳米晶表面制备SiO2薄膜，通过化学气相沉积法实现。
3.分析光学性质：通过紫外可见光谱仪和荧光光谱仪测量SiGe纳米晶镶嵌SiO2薄膜的吸收和发射谱，分析其光学性质。
四、可能存在的问题及解决方案
1.SiGe纳米晶生长不均匀，SiGe比例不精确
解决方案：优化化学气相沉积条件，通过控制SiH4和GeH4的流量比实现SiGe比例的控制。
2.SiO2薄膜沉积不精准
解决方案：优化化学气相沉积条件，通过控制沉积时间和温度实现精准沉积。
3.光学测量误差大
解决方案：在测量过程中，减小附加误差，增加测量次数，确保测量精度。
五、时间安排及经费预算
1.时间安排
时间节点研究内容
2021年6月-7月搜集文献资料，制定研究计划
2021年7月-8月SiGe纳米晶的生长
2021年8月-9月SiO2薄膜的制备
2021年9月-10月光学性质测量与数据分析
2021年10月-11月论文撰写
2.经费预算
本次研究的经费预算主要包括材料费、设备费、实验耗材费、印刷费、差旅费等，总计人民币2万元。其中，印刷费和差旅费按照实际情况进行预算。