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硅基稀土掺杂氧化锌薄膜电致发光器件的制备与研究的开题报告
一、研究背景
氧化锌具有宽带隙、高透明度、高载流子迁移率等优良的光电学性质，一直以来被广泛地应用于各种光电器件中。电致发光器件（ElectroluminescentDevice，EL）由于具有高效的转换电能为光能的特点，近年来在照明、显示等领域得到了广泛的研究与应用。然而，单纯的氧化锌薄膜在电场作用下仅能产生微弱的发光，因此研究氧化锌薄膜的掺杂成为提高其电致发光性能的重要途径之一。而稀土元素作为传统的荧光材料，具有良好的发光性能，因此近年来被广泛应用于氧化锌的掺杂研究中。本研究将以硅基稀土掺杂氧化锌薄膜电致发光器件的制备与研究为对象，探讨其电致发光特性及其对稀土掺杂量的依赖性。
二、研究内容与目标
本研究将采用射频磁控溅射技术在硅基底片上制备掺杂不同浓度稀土的氧化锌薄膜，并通过X射线衍射、扫描电镜等手段对其结构和形貌进行表征。利用光学测量系统对不同掺杂浓度的氧化锌薄膜进行测试，分析其透过率、吸收率和发光波峰等特性。同时将探究稀土掺杂浓度对氧化锌薄膜电致发光的影响，并通过SEM等手段对器件结构和表面形貌进行观察。最终的研究目标是探讨硅基稀土掺杂氧化锌薄膜电致发光器件的制备及其电致发光特性，并确定最佳的稀土掺杂浓度。
三、研究方法
1.材料制备
本研究采用射频磁控溅射技术制备氧化锌和稀土掺杂氧化锌薄膜。前驱体氧化锌陶瓷靶材和稀土补偿靶材均经过高温压制，并通过多道烧结得到高密度的靶材。将靶材放在真空腔内，通入氩气，引入高频电场，通过磁场聚焦和偏转使离子束轰击靶材表面产生蒸发和溅射，最终在硅基底片上制备出氧化锌和稀土掺杂氧化锌薄膜。
2.物性测试
利用X射线衍射仪、扫描电镜对氧化锌和稀土掺杂氧化锌薄膜进行表征。通过光学测量系统对样品进行测试，获得其透过率、吸收率和发光波谷、发光强度等特性。采用SEM观察器件结构和表面形貌。
3.晨光测试
采用电学测试系统对不同掺杂数量的硅基稀土掺杂氧化锌薄膜进行电致发光性能测试，并分析掺杂数量对器件发光亮度、发光颜色稳定性等影响。
四、预期成果
通过对硅基稀土掺杂氧化锌薄膜电致发光器件的制备与研究，预期可以获得以下成果：
1.探究稀土掺杂浓度对氧化锌薄膜的结构和形貌的影响。
2.分析氧化锌掺杂稀土后的光学性能，如透过率、吸收率和发光波峰等特性。
3.探究稀土掺杂浓度对氧化锌薄膜电致发光的影响，并获得电致发光器件的发光亮度、发光颜色稳定性等相关数据。
4.确认硅基稀土掺杂氧化锌薄膜电致发光器件的最佳稀土掺杂浓度。
五、研究意义
本研究旨在探究硅基稀土掺杂氧化锌薄膜电致发光器件的制备与研究，具有以下重要意义：
1.对氧化锌掺杂稀土的发光特性进行深入研究，探索氧化锌材料的新应用。
2.确认硅基稀土掺杂氧化锌薄膜电致发光器件的最佳稀土掺杂浓度，为其应用于照明、显示等领域提供了科学依据。
3.促进了稀土材料在发光器件领域的应用，拓展了其应用范围。
4.增进了对氧化物薄膜相关物理与化学机理的认识，推进了人类对氧化物材料的认识与利用。