本科生毕业设计(论文)开题报告

本科生毕业 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 (论文)开题 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 论文题目 碳纳米薄膜/硅异质结的氢气敏感特性研究 一、选题依据及研究意义 在自然界中，纳米碳材料的构型千变万化，如纳米金刚石膜、非晶纳米碳颗粒膜、碳纳米管、纳米碳纤维等。而纳米碳材料的物理特性主要 23由碳原子之间的结合键sp与sp的比例决定，通过改变制备条件可 [1]以改变两种结合键的比例，进而改变薄膜的性质。例如，在类金刚 32石薄膜中，sp键与sp键的比例决定了它的硬度，当沉积负偏压升 3[2]32高时，薄膜内sp的含量不断提高，sp/sp比值就越大，硬度越高[3]。发展至今，在非晶碳膜的制备技术方面上己经取得了很大的进展，例如离子束、溅射、阴极弧、脉冲激光沉积、等离子体增强化学气相沉积等 [4]多种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 来制备。由于制备方法和沉积条件的不同，厚度可以从几十纳 [2]米到几十微米不等。 目前，为了研究纳米碳材料的微观结构，人们主要采用STM和AFM两种手段;为了理解纳米碳材料的微观形成机理，人们对纳米碳膜进行了Si、N、Pd等元素的掺杂。经过大量的实验表明，掺杂在很大程度上影响了纳米碳膜的微结构。而且，纳米碳材料的制备条件也对其微结构有很大的影响。 基于纳米碳材料独特的电学特性，尤其是非晶碳膜，它的制备方法简单、沉积温度低，而且沉积面积大，可以制作针对多种气体的微型气体 [5]探测器，在机械、光学、电学、声学和热学等领域的应用前景非常广泛。2009年，美国研究者发现(在Science上发表)，非晶碳膜在拉伸或者均匀压缩时，可产生奇特的力学效应，预言非晶碳膜可用于制作复合材料、 [6]人工肌肉等一些特殊物质 。 当前，许多领域对氢气传感器有很大的需求，例如，化学药品的炼制、航天器的火箭燃料、燃料电池、微电子学中的半导体加工，以及生物医学等。鉴于这些需求，在一个相对较广泛的温度范围内，研制一种具有灵敏度高、限制因素少、响应时间短、复原时间快、低误报率、稳定时间长等特性的氢气传感器就显的尤为重要。 二、国内外研究现状 近几年中，人们通过不断的摸索，开始研究利用纳米材料制备探测不同气体的传感器，并取得了不错的成果。 在氢气传感器研究方面，2005年，T. Xu 等人发现将硅氧烷自组装单层膜放在基片和脱水超薄钯膜之间，促进了钯纳米蔟的形成，减少了钯与基片之间的静摩擦力，可以监测到2%的氢气，并且响应时间达到70ms [7]左右;2006年，L. L. Fields等人研究了在无催化剂下采用热蒸镀法制得单壁二氧化锡纳米带，并发现在室温下，灵敏度大于50%，响应时间小于 [8]220s，能量损耗小于10nW;2007年，Syed Mubeen等人在单壁碳纳米管上沉积Pd颗粒，发现探测氢气的浓度下限为100ppm，上至1000ppm，而 [9]且响应时间也得到了较大的改善;2008年，Chikai Lin等人发现，在室温下，当非连续钯膜置在非晶碳膜上时，加压氢气后碳膜的电导下降，而 [10]不存在钯层时，加压氢气后碳膜的电导保持不变。 上个世纪末，国外一些课题组针对纳米碳/硅异质结的独特性质，借助PECVD及PLD，对其进行了较为深入的研究，不过，对于利用磁控溅射的方法来制备碳/硅异质结，并对其相关电学性质进行深入研究的 资料 新概念英语资料下载李居明饿命改运学pdf成本会计期末资料社会工作导论资料工程结算所需资料清单 就相对较少。 目前，对于气敏传感器材料的研究主要集中在金属氧化物—半导体和 [11]导电高分子材料上，在氢气传感器的研发中，最具商业化的应以金属氧化物为基础(比如说氧化锡)，以化学电阻的形式成形。一般，这些基于金属氧化物的传感器需要加热到400?C以上来维持正常工作。近来，基于钯或者钯合金的薄膜和厚膜传感器被提议作为金属氧化物传感器的替代者，因为相比而言，它们对氢气表现出更好的敏感性和可选择性，并且可以工作在室温下来侦测氢气。具体的作用机制可以简单表述为:在钯的面心立方结构框架中，氢原子占据八面体空隙位置，氢原子的加入促成了钯的氢化物的形成，于是便有可能产生适当的变化(例如，电阻、逸出功、颗粒尺寸以及α-β相位变迁)。当前，一种基于钯颗粒通入氢气后阻值变化的化敏电阻器正在研发之中。同时， Dwivedi等人正在研究一种基于场效应晶体管构型，将钯膜作为栅极的氢气传感器。 由于磁控溅射具有溅射粒子能量大、溅射面积广、沉积均匀、可制 [12]高熔点金属合金膜、基底升温小的优点，本课题的出发点就是在现有实验基础上，利用磁控溅射方法制备纳米碳/硅异质结，在不用的实验条件下，研究对氢气有较好敏感性的碳/硅异质结材料。 三、研究目标、研究内容、拟解决的关键问题 1、研究目标 制备出对氢气有较好敏感特性的纳米碳/硅异质结材料，并 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 其界面特性、电学特性。通过实验测量，结合理论分析，探讨纳米碳/硅异质结材料对氢气的敏感性作用机制。 2、研究内容 1)在硅基片上生长碳纳米薄膜。利用磁控溅射技术在一定沉积温度、氩气气压、溅射功率、频率等条件下在硅基片上生长碳纳米薄膜。在初始制备完成的薄膜，通过热处理，表面掺杂等方法，制备获得具有氢气敏感特性的碳纳米薄膜。 2)研究不同制备条件对碳纳米薄膜/硅异质结材料的电学特性和氢气敏感特性的影响，包括沉积时间、沉积气压、掺杂浓度等对碳纳米薄膜/硅异质结材料的电流-电压、电容、电阻、载流子浓度等的影响。 3、拟解决的关键问题 1) 制备对氢气有较好敏感特性的纳米碳薄膜/硅异质结材料。 2) 探索氢气与纳米碳/硅半导体异质结的电学性质改变之间的本质联系。 四、研究方法、技术路线可行性分析 1、研究方法 利用磁控溅射的方法制备纳米碳/硅异质结。深入研究制备条件对纳米碳/硅异质结电学特性的影响，给出纳米碳/硅异质结的电学特性的作用机理。 2、技术路线 温度气压相同 时间不同 制 气体敏感性 备实验现温度时间相同 C/Si象解释 气压不同 异 质 微观结构分析 结 掺杂度不同 3、可行性分析 1) 我的指导老师—薛庆忠教授，一直从事着该领域的研究，在纳米碳膜的制备、表征、物理性能等方面积累了丰富的经验。 2) 当前，实验室具有良好的实验条件，制备、检测、分析设备都比较 齐全，为本课题的开展提供了硬件保证。 3)在本科的学习生活中，我利用暑假及课余时间完成了一些科研工作，参加了许多科技竞赛，并以第一作者在核心期刊发表论文2篇，因此，科研基础相对较扎实，我完全有信心完成本课题的研究。 五、课题的创新性 利用磁控溅射方法制备纳米碳/硅异质结材料，并探索其对氢气敏感特性的研究还鲜有报道，本课题改变其外界条件(如沉积时间、沉积气压、溅射功率、掺杂浓度)来研究其电学特性，为进一步开发新型氢气传感器提供一定的参考。同时，也有助于改善传统氢气传感器灵敏度低、温度影响大、复原时间长、误报率高等一些缺陷。 六、进度安排 2010年3月27日 ——2010年4月2日 撰写并下达任务书 2010年4月3 日 —— 2010年4月23日 完成开题报告 2010年4月24日—— 2010年5月20日 完成实验 2010年5月21日—— 2010年5月31日 实验结果分析与总结 2010年6月1 日—— 2010年6月15日 撰写设计论文 七、预期结果 1) 利用磁控溅射方法制备对氢气比较敏感的材料。 2) 建立合适的理论模型分析解释实验现象。 3) 完成毕业论文的撰写，使自己的科研素养与科研能力得到进一步的提高。 参考文献 [1] Konofaos N., Angelis C. T., Evangelou E. K., et al. Electrical characterization of TiN/a-C/Si devices grown by magnetron sputtering at room temperature [J]. Appl. Phys. Lett. 2001, 78(12): 1682-1624. [2] 李敬财, 何玉定, 胡杜军等. 类金刚石薄膜的应用 [J]. 新材料产业, 2004, (3):39-42. [3] Robertson J. Diamond-like amorphous carbon [J]. Materials Science and Engineering R, 2002, 37: 129-281. [4] 赖起邦. 射频、直流磁控溅射和多弧离子镀沉积类金刚石薄膜的拉曼 光谱分析 [J].光谱实验室, 2008, 25, (3): 459-461. [5] T. Xu， M. P. Zach, Z. L. Xiao, et al. Self-assembled monolayer-enhanced hydrogen sensing with ultrathin palladium ,lms [J]. Appl. Phys. Lett. 2005, 86, (20): 203104. [6] Syed Mubeen, Ting Zhang, Bongyoung Yoo, et al. Palladium Nanoparticles Decorated Single-Walled Carbon Nanotube Hydrogen Sensor [J]. J. Phys. Chem. C. 2007, 111, (17): 6321-6327. [7] Chikai Lin, Zhenzhen Yang, Tao Xu, et al. An in situ electrical study on primary hydrogen spillover from nanocatalysts to amorphous carbon sup- port [J]. Appl. Phys. Lett. 2008, 93, (23): 233110. [8] L. L. Fields, J. P. Zheng, Y. Cheng, et al. Room-temperature low-power hydrogen sensor based on a single tin dioxide nanobelt [J]. Appl. Phys. Lett. 2006, 88, (26): 263102. [9] 聂国政. 类金刚石薄膜的制备、电子结构及光学性能的研究 [D]. 长 沙:中南大学, 2006. [10] 江民洪, 刘心宇, 李海麒. 靶材自制ZAO薄膜的制备与光电性能 [J]. 微细加工技术, 2008, (1): 21-25. [11] S. G. Wang, Qing Zhang, D. J. Yang, et al. Multi-walled carbon nanotube-based gas sensors for NH detection [J]. Diamond Relat. Mater. 3 2004, 13, (4-8): 1327-1332. [12] Ali E. Aliev, Jiyoung Oh, Mikhail E. Kozlov, et al. Giant-Stroke, Superelastic Carbon Nanotube Aerogel Muscles [J]. Science. 2009, 323, (5921): 1575-1578. 学生(签名):罗玉祥 2010年4月23日