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ZnO材料的MOCVD生长、掺杂及相关物性研究的任务书
任务书：ZnO材料的MOCVD生长、掺杂及相关物性研究
一、研究背景
氧化锌(ZnO)材料具有许多优异的电学、光学、催化、生物医药等特性，因此在现代科技中有着广泛的应用。例如，ZnO材料在太阳能电池、发光二极管、传感器、光电导、电化学电容器等领域都有着广泛的应用。是因为其在UV-Vis光谱中有着明显的光吸收峰，同时其能带结构允许掺杂的出现，不同掺杂会产生不同的元素电子态，从而导致ZnO的电学、光学等性质的变化。因此，对于ZnO生长、掺杂以及相关物性的研究，不仅是理论上的发展需要，也是实践上的需求。
目前，为了实现对ZnO材料的精准控制，移动化学气相沉积法(MOCVD)已经成为了主流的制备方法。MOCVD可以在相对较低的温度下，在晶体表面沉积出具有高度晶化程度和稳定性的ZnO晶体膜。此外，掺杂是ZnO材料研究中重要的一环。掺杂可以改变ZnO的性质，例如增大光电导率、改变材料的电子结构、使材料呈现半导体性质等。因此，MOCVD与掺杂成为了ZnO材料研究中至关重要的部分。
二、研究目的
本研究旨在利用MOCVD技术对ZnO材料进行生长，并通过掺杂改变材料的性质。具体包括以下几点：
1.利用MOCVD技术制备具有高质量的ZnO薄膜；
2.通过掺杂不同原子（例如Li、Al、Cu、Fe等）来改变ZnO材料的电学、光学、磁学等性质；
3.探究掺杂对ZnO晶体结构的影响；
4.从以上研究中分析ZnO材料在电子、光学、磁性等方面的应用潜力。
三、研究内容
1.MOCVD制备高质量ZnO薄膜
利用化学气相沉积方法，在具有合适晶体结构的衬底（例如Si、ZnO、Al2O3等）上制备高质量的ZnO薄膜。为了控制膜层质量，需要对比研究不同的生长条件（温度、压力、载气量、沉积速率等），并进行XRD、SEM、TEM等表征。
2.掺杂制备掺杂ZnO薄膜
采用化合物源或者金属源进行掺杂，例如采用氧化物化合物源，将其中掺杂原子在MOCVD生长过程中进行氧化物分解和ZnO晶格的替代，从而掺杂到ZnO晶体中。同时，可以通过控制掺杂原子的浓度改变ZnO晶体的性质。
3.分析掺杂对ZnO晶体结构的影响
通过XRD、TEM、EDS等方法分析掺杂对ZnO晶体结构的影响，探究掺杂后性质变化的原理和机制。
4.分析不同掺杂对ZnO材料电学、光学、磁学等性质的影响
通过IV测试、光电子能谱测试、磁性测试等分析不同掺杂对ZnO材料电学、光学、磁学等性质的影响。对于具有优异性能的ZnO材料进行进一步应用研究探究。
四、研究意义
本次研究主要目的在于探究ZnO材料利用MOCVD技术生长和掺杂后的物理性质，通过制备掺杂ZnO薄膜并进行物性表征，该研究具有以下意义：
1.提高ZnO的制备技术
通过利用MOCVD制备高质量ZnO薄膜，并进行分析改善和优化制备技术，提高ZnO材料的制备效率和质量。
2.探究ZnO掺杂后的性质
本次研究通过掺杂不同原子对ZnO材料性质的改变，探究掺杂对ZnO晶体结构和性质的影响，从而为ZnO应用研究提供基础理论。
3.发掘ZnO的应用潜力
本次研究通过掺杂ZnO材料探究其电学、光学、磁学等性质，为ZnO在电子、光电器件、传感器、光电医学等领域的应用提供科学基础和技术支持。
五、研究进度与任务分配
本次研究预计历时两年完成。具体研究进度与任务分配如下：
第一年：利用MOCVD制备高质量的ZnO薄膜，并进行表征。探究不同掺杂对ZnO晶体结构和性质的影响。
第二年：分析不同掺杂对ZnO材料电学、光学、磁学等性质的影响，并进行进一步应用研究。
任务分配：
1.第一年：负责利用MOCVD制备高质量的ZnO薄膜，进行表征，探究不同条件下ZnO生长的影响。组内1名博士生负责。
2.第一年和第二年：负责探究不同掺杂对ZnO晶体结构和性质的影响。组内1名博士生负责。
3.第二年：负责分析不同掺杂对ZnO材料电学、光学、磁学等性质的影响，并进行进一步应用研究。组内1名博士生负责。
4.第一年和第二年：指导学生进行实验，帮助学生完成实验，并对实验数据进行分析和处理。项目负责人负责。
5.项目实验室日常管理、学术交流组织等由项目负责人负责。