兰茂林-结题 - 湘潭 - 湘潭大学教务处

兰茂林-结 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 - 湘潭 - 湘潭大学教务处 大学生研究性学习和创新性实验 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 项目 结题报告书 项目名称 具有高开路光伏电压铁电薄膜的制备及光伏效应研究 项目主持人 兰 茂 林 所在学校及院系 湘潭大学 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 与广电物理学院 项目级别 ?国家级 ?省级 ?校级 立项年份 2011 年 指导老师 王 金 斌 教 授 填表日期 2013年3月17日 湘 潭 大 学 教 务 处 制 填 写 说 明 一、本表要按要求逐项认真填写～填写内容必须实事求是～表达明确严谨。空缺项要填“无”。 二、格式要求:表格中的字体用小四号仿宋体～1.5倍行距,需签字部分由相关人员以黑色钢笔或水笔签名。均用A4纸双面打印～于左侧装订成册。 三、本页不装订。 一、基本情况 具有高开路光伏电压铁电薄膜的制备及光伏效应研究 项目名称 立项时间 完成时间 2011年 2013年 项目中的 序号 姓 名 学号 专业班级 所在院(系) 分 工 项 2009级材料科材料与光电物主持、实目 1 兰茂林 2009700617 学与工程 理学院 验 主 要 2009级材料科材料与光电物实验、理2 田自然 2009700636 研 学与工程 理学院 论 究 2009级材料科材料与光电物实验、理3 李尚坤 2009700625 人 学与工程 理学院 论 员 2009级材料科材料与光电物实验、整4 吴亚瑜 2009700608 学与工程 理学院 理 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 ?产品 ?系统软件 ?论文 ?专利 ?其它 项目成 果类型 (注:请在相应成果复选框内打“?”，其它请具体说明) 项目成BNT薄膜中陷阱态与光响应的关联 果名称 研究的目的、意义 近来,铁电薄膜的光伏效应在光探测、非破坏性光读、光伏器件等方面体现出的应用前景,引发了研究者的兴趣。然而,到目前为止,铁电薄膜的光伏机理还没有完全弄清楚,人们对影响铁电薄膜光伏效应的可能因素做了大量的研究工作,包括入射光强度5和波长、界面肖特基势垒、极化大小与方向、薄膜厚度、电极界面等,但是陷阱作为影响铁电薄膜光响应的一种因素,人们却研究很少。高质量的铁电薄膜是良好光伏性能的保证,然而,事实上,通常制备出的铁电薄膜多为多晶膜,缺陷形成的陷阱广泛存在于晶界或薄膜与电极的界面处,因此,研究陷阱对铁电薄膜光响应的影响是很有必要的。一些文献报道了铁电体中的陷阱可以提高其光响应,但是其物理机理还不清楚,围绕陷阱和光响应的关联有待开展更多的工作。 本文制备面内光伏结构,用溶胶凝胶法在绝缘衬底YSZ/Si上低温沉积BNT铁电薄膜。尝试通过电压应力改变薄膜中的陷阱状态,从而研究陷阱状态和光响应的关联。Nd掺杂的钛酸铋 (BiTiO)是一种新型无毒的铁电材料,研究选取具体成分为4312 BiNdTiO(BNT)的铁电薄膜作为研究对象。实验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 结构示意图如图1所示。 3.150.85312 Pt Pt BNT YSZ Si substrate 图1实验结构示意图 研究成果的主要内容 分别用XRD衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对BNT薄膜的晶体结构和表面形貌进行表征,测试结果如图2所示,BNT薄膜虽然在较低的温度(600?)下结晶,但是其特征峰已清晰可见,并且没有杂相,呈多晶结构,低温结晶的BNT薄膜晶粒细小。 100nm 图2 沉积在YSZ/Si衬底上的BNT铁电薄膜的XRD图谱，插图为SEM表面扫描图 对BNT薄膜面内结构的电滞回线测试,如图3所示,从图中看出,虽然施加的电场只有500V/cm,但是回线已经呈现出良好的饱和形状,说明实验制得的BNT薄膜样品具 有良好的铁电性。 图3面内BNT薄膜在(a)原始态，(b)210V预处理和(c)热处理后的电滞回线 对薄膜依次施加80,150,210V的预处理电压,并且每次预处理后测试光响应,图4为BNT薄膜在原始态和不同的预处理电压下的暗光J-V曲线。从图中看出,预处理电压对光响应造成了显著影响。 图1. (a) 实验结构示意图和 (b) 沉积在YSZ/Si衬底上的BNT铁电薄膜的XRD图谱 图4面内BNT薄膜分别在(a)原始态，(b)80V，(c)150V和(d)210V预处理电压下的暗-光条件下 的J-V曲线 通过对不同预处理态的暗电导的观测发现,电导随预处理电压的增大而增大,通过分析,本实验中预处理电压对薄膜电学性能造成的影响源于被捕获的空间电荷。 我们由图4的J-V曲线,对其导电机制进行分析,结果表明面内结构的BNT薄 α膜符合有陷阱存在的空间电荷限制电导模型(SCLC),J-V曲线可以描述为J?V,α为陷阱敏感因子,可以敏感反映薄膜中的陷阱状态。将图4的曲线的做成log-J-Vlog的坐标形式,如图5所示。我们通过分析不同预处理态下的α的变化,分析了薄膜中陷阱态和光响应的关联。对于原始态,光照条件下,光生载流子抑制了畴的翻转,电注入和光注入载流子共同填充薄膜中离散分布的陷阱,观察到明显的光电导现象,对于80V电压预处理态,由于空间电荷对电注入载流子的限制,光注入的载流子在填充陷阱中起主要作用,陷阱俘获光生载流子后,载流子必须要被激发到导带才能再通过复合中心复合,这就大大增加了光生载流子的寿命,因此光的作用被突显出来,当用150V电压做预处理时,薄膜中少量的陷阱,使光生载流子填充陷阱的机会大大减小,因此,光响应呈现明显减小,而对于用更大的210V电压对薄膜样品进行预处理时,光响应与150V的情况基本一致,说明更大的预处理电压并非总是能在铁电薄膜中制造出新的陷阱状态,但这并不意味着薄膜中的陷阱已被完全填满,而只是载流子的产生、载流子的复合和从陷阱中逃逸的载流子达到了动态平衡。 图5.为了理解不同预处理电压造成的陷阱态和光响应的关联，将图4的J-V特性曲线做成空间电荷限制模型下的log-log坐标形式. 图6.为了观察热处理后薄膜状态是否回到原始态，将热处理后的 Log(J) vs Log(V)曲线与原始态的做比较. 经过210V电压预处理的I-V特性曲线可以保持很长时间,当将该样品在快速退火炉中在400?保持5min后,其电导(图6),光响应和电滞回线(图3(c))几乎恢复到原始态。如图6所示,热处理后的Log(J) vs Log(V)曲线各段斜率与原始态基本吻合,这是因为被陷阱捕获的载流子在足够的热激发下从陷阱中逃逸,陷阱重新被释放,系统又恢复到原始状态。 本研究用溶胶-凝胶法制备了面内BNT薄膜光伏结构,主要研究了BNT薄膜中陷阱态和光响应之间的关联。对薄膜施加预处理电压后,其J-V特性曲线发生显著 变化,这归因于深陷阱捕获了注入的载流子,从而薄膜中的陷阱状态发生改变,最终导致光响应呈现出显著差别,分析表明,BNT薄膜中陷阱的状态与光响应的大小息息相关。 重要观点或对策建议 从实验探索得到的结果看,薄膜中的陷阱态与光响应有着密切的关联,陷阱的存在有利于提高薄膜的光响应,适当的陷阱分布状态会使大大提高BNT铁电薄膜的光响。缺陷不见得在铁电薄膜中总是起负面作用,其对提高光响应有重要贡献,但是要实现对缺陷合理控制以提高光响应还需进一步的探索。 研究成果和研究方法的特色 研究手段上,采用面内光伏结构,通过电压应力有效地控制铁电薄膜中的陷阱态。 研究内容上,较详细深入的对铁电薄膜中陷阱态和光响应的关联进行了探究,以往的研究大部分停留在对实验现象的观察上。 三、项目研究总结报告 本项目拟开展有关光伏铁电薄膜的制备以及铁电光伏效应机制等方面的研究,掌握铁电薄膜的制备工艺及关键实验参数,研究铁电薄膜的光伏效应,制备出具有高开路光伏电压的铁电薄膜。在项目研究前期,我们的主要工作在探索出具有高开路光伏电压的铁电薄膜的制备工艺。我们运用掺杂改性来降低铁电薄膜的禁带宽度,以期改善禁带宽度和极化强度。我们依照此思想,利用溶胶凝胶法成功制备出了Mn掺杂的钛酸钡薄膜,但由于实验条件以及理论知识掌握程度有限,并没有获得理想的结果。后期我们的主要工作在制备出BNT薄膜并探索其光伏机理,着重研究BNT薄膜中陷阱态与光响应的关联,最后取得了一些成绩,撰写出了论文。 通过本次项目研究的锻炼,我们对科研过程有了更清楚的了解,丰富了相关领域的 知识储备,同时也极大地提高了自己分析问题、解决问题的能力以及团队协作能力。在研究工作中我们也存在着很多不足,例如对理论知识掌握不够,做实验时不够严谨以及与老师没有足够的沟通等。在项目开展过程中也遇到一些困难,如缺乏理论指导,缺少必要的实验药品和实验仪器以及团队的意见不合等,经过老师和课题组师兄师姐的帮助,我们较好地解决了上述问题。通过团队的不断深入交流,我们也达成了一致方案,提高了团队的协作能力。 四、经费使用情况 经费合计1198 元，其中，学校配套资助1198 元，学院(所)配套资助 0 元，其他经费 0 元。 经费支出情况: 项目所必需的的资料费,1.打印、复印,900, 五、指导教师及学院(系)审核意见 项目指导教师对结题的意见，包括对项目研究工作和研究成果的评价等。 负责人签章: 年 月 日 项目主持人所在学院(系)对结题的意见，包括对项目研究工作和研究成果的评价等。 负责人签章: 年 月 日 六、学校结题审核意见 学校对项目研究的任务、目标、方法和研究成果水平等进行评价，是否结题。 年 月 日