研究目的
研究沉积在非晶锗衬底上的Bi2O3薄膜的结构、光学和介电性能，并探讨锗衬底对这些性能的影响，特别是针对可见光通信技术等光电子应用。
研究成果
使用锗衬底会显著改变Bi2O3薄膜的结构和光学特性，导致缺陷密度增加、能带隙减小、红外区域介电响应增强，以及漂移迁移率提高和等离子体频率范围扩展等光学电导参数的改善。这些变化使Ge/Bi2O3异质结适用于光电子应用，特别是在薄膜晶体管和可见光通信技术领域。未来研究可聚焦于针对特定器件应用优化衬底材料和薄膜特性。
研究不足
该研究仅限于特定薄膜厚度（Bi2O3为200纳米，Ge为500纳米）和真空条件。Ge基底的非晶特性及Bi2O3的应变结构可能引入影响性能的缺陷。光学测量范围限制在300-1100纳米，且Ge/Bi2O3样品的XRD峰数量不足以进行详细的晶格参数测定。潜在优化方向包括改变基底类型、薄膜厚度及探索其他沉积技术。
1：实验设计与方法选择：
本研究采用真空热蒸发技术在玻璃和锗衬底上沉积锗（Ge）和三氧化二铋（Bi?O?）薄膜。通过X射线衍射进行结构分析，利用分光光度计和反射仪测量光学特性，并应用德鲁德-洛伦兹模型进行光学电导率分析。
2：样品选择与数据来源：
样品包括沉积在玻璃和锗衬底上的500纳米厚锗膜和200纳米厚Bi?O?膜。材料来源于高纯度锗晶体块（99.999%）和Bi?O?粉末（99.99%）。
3：999%）和Bi?O?粉末（99%）。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：使用VCM-600物理气相沉积系统进行薄膜生长，INFICON STM-2厚度监测仪测量厚度，600W Miniflex X射线衍射仪进行结构分析，Thermoscientific Evolution 300分光光度计测量透射率和反射率，Pike 15°反射仪进行反射测量。
4：实验流程与操作步骤：
在真空条件下依次在衬底上沉积锗和Bi?O?薄膜，原位监测厚度。记录X射线衍射图谱，并在300-1100纳米波长范围内以垂直入射方式测量光学特性（透射率和反射率）。通过数据分析确定结构参数、能带间隙、介电常数和光学电导率。
5：数据分析方法：
根据XRD数据使用已发表公式计算结构参数（晶粒尺寸、微应变、位错密度、层错）。从透射率和反射率数据推导光学吸收系数。使用Tauc方程确定能带间隙。通过菲涅尔方程计算介电常数和光学电导率，并采用德鲁德-洛伦兹模型进行建模。
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Thermoscientific Evolution 300 spectrophotometer
Evolution 300
Thermoscientific
Used to measure optical transmittance and reflectance at normal incidence.
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VCM-600 physical vapor deposition system
VCM-600
Used to grow germanium and bismuth oxide thin films by thermal evaporation technique.
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INFICON STM-2 thickness monitor
STM-2
INFICON
High resolution in situ monitoring of film thicknesses during deposition.
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Miniflex X-ray diffractometer
Miniflex
600 W X-ray diffractometer used for structural measurements of the films.
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Pike 15° reflectometer
15°
Pike
Used to measure reflectance of the samples.
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Ge crystal lumps
Alpha Aeser
Source material for depositing germanium thin films.
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Bi2O3 powders
Alpha Aeser
Source material for depositing bismuth oxide thin films.
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