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Ga2O3薄膜及其Mg掺杂的磁控溅射制备与性质研究的任务书 任务书 一、任务概述: 随着电子行业的不断发展,半导体材料的需求不断增加。而Ga2O3(氧化镓)材料具有较高的能带宽度、较高的电子迁移率、较高的载流子浓度、较高的肖特基势垒高度等优良的性质,因而成为近年来最具前途的一种新型半导体材料之一。该材料具有重要的应用价值,例如太阳能电池、固态照明、高功率电子器件等。同时,Mg掺杂的Ga2O3材料还可以用于制备磁性材料。 本研究拟采用磁控溅射方法制备Ga2O3薄膜,并探究Mg掺杂的对其性质的影响,旨在为该材料的应用提供重要的基础研究和实验支持。 二、任务具体要求: 1.磁控溅射制备Ga2O3薄膜。通过研究磁控溅射器的制备方法、参数优化等方式,制备出Ga2O3薄膜,并通过实验确定最佳条件。 2.研究Mg掺杂对Ga2O3薄膜性质的影响。将制备的Ga2O3薄膜进行Mg掺杂处理,研究掺杂浓度、掺杂时间等因素对Ga2O3薄膜的影响,测量其结构、光学、电学性质。 3.系统性分析Ga2O3薄膜的物理及化学性质。通过实验测量,认真分析Ga2O3薄膜的物理及化学性质,如薄膜的形貌、晶体结构、表面性质、光电性能等。 4.编写实验报告。根据实验结果,撰写详细的实验报告,包括实验方法、实验结果、数据分析、结果讨论等,提出该研究的启示性意见和建议。 5.提供实验数据和样品。对于实验所需的数据和样品,要严格监管,确保实验安全和数据可靠性。 三、实验思路和方法: (1)磁控溅射器制备方法和参数优化: 本实验采用磁控溅射法制备Ga2O3薄膜。具体实验步骤为:在真空室内放置Ga2O3靶片,并在外部施加磁场,使得在靶片表面附近的空间产生等离子体。通过氩离子轰击,使得靶片表面的Ga原子逸出并在基底上形成薄膜。 调整磁场的强度和氩离子束的能量,优化制备参数。在不同的功率和气压下进行实验,测试并比对实验结果,选择最优的实验条件。 (2)Ga2O3薄膜Mg掺杂方法: 将制备好的Ga2O3薄膜进行Mg掺杂处理。具体实验方法为:将制备的Ga2O3薄膜置于MgCl2的气氛中,通过退火或等离子体处理等方式进行掺杂,依据实验需要改变浓度和时间。 (3)实验结果的测试和数据分析: 通过多种实验手段测试和分析制备的Ga2O3薄膜以及掺杂后的性质,如XRD、AFM、UV-vis、光子电子能谱和霍尔效应等,得出其单晶结构、表面形态、光学和电学性质,并进行数据分析,计算出粘度、导电度、电阻率等指标。 四、时间安排: 本任务将需要调研文献、制备实验设备、实施实验、数据分析与报告撰写。任务时间预估为3-6个月。详细时间安排如下: 1.第一阶段:文献调研和实验设备的制备(1-2个月) 2.第二阶段:制备Ga2O3薄膜(1-2个月) 3.第三阶段:Mg掺杂处理及实验测试(1-2个月) 4.第四阶段:数据分析与报告撰写(1-2个月) 五、实验预算: 本实验需要的设备、试剂、仪器等的经费预计约为5万到10万之间,具体预算以实际情况为准。其中包括以下内容: 1.购置靶材、空气离子源、磁场调节器、真空泵和稳压电源等设备; 2.购置MgCl2试剂和玻璃基底等试剂、辅助材料; 3.租用测试设备,使用测试仪器进行实验,如X射线衍射分析仪、原子力显微镜、光电传感器、五进腔等。 六、实验安全: 1.实验操纵需严格遵守实验室安全规定,保证实验人员和设备的安全; 2.实验过程中若要使用有毒有害物品,应严格按照实验室安全规定进行操作; 3.实验结束后,应清理实验现场,收拾好实验器材,保持实验室环境整洁卫生; 4.涉及实验化学品和设备都需要完整标注,做好分类存储和管理,确保安全使用。