共掺硅基复合薄膜发光特性及纳米结构生长过程的原位研究的开题报告.docx

共掺硅基复合薄膜发光特性及纳米结构生长过程的原位研究的开题报告
一、课题背景
随着科技的不断发展和进步，纳米科技成为了人们关注的热点领域之一。纳米结构具有很多优异的特性，如表面积大、界面作用、量子尺寸效应等，因此在材料学、化学、物理学等多个领域都有广泛的应用和研究。其中，纳米材料的光电性能一直是人们关注的热点问题，尤其是在光电器件等领域的应用。
通过掺杂不同的杂质原子，可以改变半导体的能带结构，从而调节其光电性能。硅材料是目前应用最广泛的材料之一，其光电性能也受到广泛关注。本课题研究的共掺硅基复合薄膜，为一种新型硅材料。其通过掺杂不同的杂质原子（如锗、碳、氮等）的手段，改变硅材料的能带结构，从而实现对硅材料光电性能的调节。本课题旨在通过对共掺硅基复合薄膜的研究，探究其在发光特性、纳米结构生长等方面的特性和规律，为硅材料的应用和发展提供新的思路。
二、课题内容
本课题主要围绕共掺硅基复合薄膜的发光特性和纳米结构生长规律进行研究，具体内容如下：
1.共掺硅基复合薄膜的制备
本课题将采用化学气相沉积（CVD）技术制备共掺硅基复合薄膜。通过控制CVD反应的参数，如反应温度、反应气氛、反应时间等，达到获取不同掺杂元素浓度的薄膜样品。
2.共掺硅基复合薄膜的光电性能测试
通过光致发光光谱（PL）测试，研究掺杂元素对硅材料光电性能的影响。同时，采用X射线衍射（XRD）等手段，分析薄膜的晶体结构。
3.共掺硅基复合薄膜的纳米结构生长过程的原位研究
通过原位透射电子显微镜（TEM）观察薄膜样品的纳米结构生长过程，并进行分析和探讨。
三、研究意义
1.为硅材料的光电性能调节和应用提供新的思路。
2.深入了解掺杂元素对硅材料的光电性能的影响及其机制。
3.探究共掺硅基复合薄膜的纳米结构生长规律，为相关领域的研究提供基础性数据。
四、研究方法
本课题将采用化学气相沉积（CVD）制备共掺硅基复合薄膜，并通过光致发光光谱（PL）、X射线衍射（XRD）、原位透射电子显微镜（TEM）等手段进行测试和分析。其中，PL测试和XRD测试可对样品的发光性能和晶体结构进行表征和分析；TEM测试可对材料的纳米结构进行观察、分析和探讨。
五、进度安排
本课题的研究进度如下：
第一年：
1.学习相关材料的理论知识，熟悉CVD技术，开始制备共掺硅基复合薄膜；
2.对制备的样品进行PL、XRD等测试，并分析光电性能和晶体结构；
3.对样品进行原位TEM测试，观察其纳米结构生长过程。
第二年：
1.继续制备共掺硅基复合薄膜，控制掺杂浓度等参数；
2.进一步分析和研究样品的光电性能、晶体结构和纳米结构生长规律；
3.撰写和发表相关的学术论文。
六、参考文献
1.W.Zou,M.Kutty,H.M.El-Zouzagh,etal.(2013).Silicon-basedmaterialsanddevicesforphotonicapplications.JournalofMaterialsChemistryC,1(28),4385-4402.
2.S.H.Islam,K.Swaminathan,R.J.Bell,etal.(2015).Characterizationofsiliconnanocrystalsembeddedinsilicon-richsiliconnitridefilmsforapplicationinopticaldevices.JournalofAppliedPhysics,117(15),153106.
3.R.S.Wagner,W.C.Ellis.Vapor-liquid-solidmechanismofsinglecrystalgrowth.AppliedPhysicsLetters,1964,4(5):89-90.
4.Y.Gao,Y.Yao,B.Tian,etal.(2015).Insitutransmissionelectronmicroscopyobservationofself-catalyzedgrowthofgalliumnitridenanowires.NatureCommunications,6,6989.