《科研立项申请》doc版.doc

编号： xx大学学生科研项目申请书 课题名称： 稀土元素掺杂ZnO薄膜的制备及其性质研究 申请者： xx 所在学院： 材料科学与工程学院 年级、专业： xx班 指导老师： xx 申请日期： xx年xx月 项目类别（在相应的类别上打）A、自然科学类论文 B、发明制作类C、社会科学类论文 xx大学学生科研立项管理委员会制 说 明l、申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2、表内项目填写时一律打印，此申报书可复制。3、编号由学生科研立项管理委员会统一填写。 4、申报作品有关材料请以打印件附于申请书后，申请书为A3纸双面复印中缝装订，一份，（活页部分单独装订），由所在单位审查签署意见、加盖公章后在规定时间内统一报送校团委，团委不接受个人申报。 5、在以前批次大学生科研课题立项中立项，但没有结题的同学，不得申报此次大学生科研课题。6、第十二批申报的重点项目不适用本申报书。7、有关其他事宜请向校团委咨询。8、联系人：xx申请者姓 名xx性 别男出生年月1992.01政治面貌团员所在学院材料学院专业年级11级学 历 本科联系电话 xxxxxxxxxx其他联系方法申请者曾承担科研项目及完成情况课 题 名 称批准时间完成情况申请者本人近几年以来的主要研究成果（注明刊物的年、期或出版社、出版日期）合作者情况姓 名性别年龄学 历学 院专 业 班 级申请者所在学院分管科研的领导对该项目的基本评价 签章： 年 月 日学院意见 签章： 年 月 日编号： xx大学学生科研项目申请书（活页） 课题名称： 稀土元素掺杂ZnO薄膜的制备及其性质研究 申请年度： xx年 xx大学学生科研立项管理委员会制说 明l、申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。2、表内项目填写时一律打印，此申报书可复制。3、编号由学生科研立项管理委员会统一填写。 4、申报作品有关材料请以打印件附于申请书后，申请书（活页）为A3纸双面复印中缝装订，一式三份和申请书一起由所在单位在规定时间内统一报送校团委，团委不接受个人申报。 5、在活页中，一律不得出现申报者和指导教师的信息，否则取消申报资格。6、第十二批申报的重点项目不适用本申报书（活页）。7、有关其他事宜请向校团委咨询。8、联系人：xx 研究课题名 称稀土元素掺杂ZnO薄膜的制备及其性质研究所属类别（A）、A、自然科学类论文B、发明制作C、社会科学类论文起止时间xx成果形式科学论文申请经费总 额1000 元其它经费来源一、项目的基本内容，项目研究的目的基本思路，国内外研究现状、水平和发展趋势，本研究达到的科学技术水平和预期社会经济效益ZnO属-族半导体材料,是一种直接带隙、宽禁带n型氧化物半导体,室温下禁带宽度为3.37 eV,激子束缚能60 meV,该性质使其在光电领域具有重要的应用前景。此外, ZnO薄膜由于具有光电耦合系数大、介电常数小、光透过率高及化学性能稳定等特性,在制造透明导电电极、表面声波器件、传感器、平面板显示器件、太阳能电池等许多领域具有广阔的应用前景，吸引了国内外学术界的广泛关注。这些年来各国科研人员进行了大量的工作，获得了许多重要的成果，每年发表的相关论文数量呈几何级数迅速递增，ZnO也成为了半导体领域的一个重要的热门课题。ZnO因其非线性系数高，浪涌吸收能力强，用其制备的压敏电阻器可作为电路过流保护元件，并且广泛用于各种电器设备的电压保护、抑制浪涌及消除电火花。本项目从制备ZnO薄膜出发，重点研究其压敏性能，对其进行元素掺杂改性，旨在降低漏电流，提高其非线性系数，进一步提高ZnO防浪涌能力。ZnO由于存在ZnOi、V0、H+ 等本征点缺陷而呈型。未掺杂的ZnO薄膜一般电阻率较大，性能不稳定。稀土元素（RE）因其独特的电子层结构具有优异的能量转换功能，其中稀土发光和激光材料尤其引人注目，已广泛用于计算机显示器、彩色电视机显像管、医疗设备、通讯等方面。本项目拟用稀土氧化物对ZnO薄膜进行掺杂改性研究，以探索其改性机理，进一步提高ZnO薄膜的压敏性能。目前制备ZnO的常用方法主要有化学气相沉积法、溶胶-凝胶法、磁控溅射法、喷雾热分解法、分子束外延法、激光脉冲沉积法等。这些技术各有特点，综合考虑制备成本、制备难易、过程能耗、环境友好等因素，本项目采用溶胶-凝胶法制备ZnO压敏薄膜。ZnO压敏薄膜在微电子工业、大型电力系统、防雷避雷系统有着极大应用价值，进一步提高非线性系数，降低漏电流，其实际意义不言而喻。二、项目的研究思路和方法，技术路线、实验方案及可行性分析（包括过去的研究工作基础、现有条件）溶胶-凝胶法（sol-gel)是一种由金属有机化合物、无机化合物或上述两者混合物经过水解缩聚过程，逐渐凝胶化及热处理过程而形成氧化物或其它化合物固体的新工艺。研究思路及技术路线如下：1. 配制前驱体溶胶溶胶的制备主要是利用锌的可溶性无机盐或有机盐，在稳定剂的作用下，溶解于乙二醇甲醚等有机溶剂中形成。尝试不同溶剂，调节溶胶pH，以此获得最佳溶胶配方。2. 稀土可溶性盐与稀土掺杂前驱溶胶的制备由于稀土药品多以氧化物形式销售，稀土盐类价格极高，为使稀土离子能混入ZnO前驱溶胶，以稀土氧化物为原料，自制稀土离子溶液。在ZnO前驱胶体中加入不同量的稀土离子溶液，加入稳定剂等调节溶胶稳定性及粘稠度，静置，待制膜。3薄膜最佳镀层数的研究设计对比实验，在硅片上分别镀不同层数的ZnO薄膜，对测试结果进行分析，在压敏性能、非线性系数和漏电流等方面进行对比，以得到最佳薄膜镀层数。4. 薄膜最佳干燥工艺的探究以浸渍提拉法在基片表面制备ZnO水性薄膜，每提拉一层必须在一定温度下进行干燥，使溶剂挥发。尝试不同干燥温度及干燥时间，从均匀性、层间结合强度、是否开裂等方面对薄膜进行对比，以得到最佳薄膜干燥工艺。5. 薄膜最佳退火工艺的研究经干燥后的ZnO薄膜仍为非晶态，其必须经过晶化退火处理，不同的前驱溶胶体系对应着不同的最佳退火工艺。尝试不同温度，不同退火时间，不同降温曲线对薄膜进行退火处理。以X射线衍射分析结果判断最佳退火工艺。6. 被电极及性能检测被电极，以CJ1001测试其压敏性能。以XRD对薄膜进行物相及结晶程度分析，以SEM对其表面形貌、稀土分布情况分析。整理测试数据，结合理论，撰写性能分析报告，重点研究稀土含量对ZnO微观形貌及电性能的影响。可行性分析a. 实验室中有关纳米材料制备、薄膜制备、薄膜测试的设施齐全。b. 现已收集大量关于ZnO薄膜制备及性能研究的相关文献，为本研究的开展提供了理论依据。c.指导老师为国内ZnO陶瓷方面的专家，实验室多位老师长期开展纳米薄膜材料的制备工作，能为该研究提供经验指导。d.申请人曾跟着指导老师做过相关实验，对实验过程和技术要求有充分了解。并且本人在平时阅读过大量相关文献，对于实验结果的分析方法有一定认识，所以对于该项研究有一定的科学分析和科学试验的能力。e.各成员前期已阅读大量相关文献，对ZnO薄膜的制备及应用已较为了解，组内分工明确，准备充足，有较强的团队协作能力。三、作品的实际应用价值和现实意义（A、C类），作品的使用范围及推广前景及市场分析和经济效益预算（B类）溶胶凝胶与其他方法相比具有众多优点，如工艺简单、可大面积成膜、化学计量比容易控制易掺杂，最重要的是摆脱了真空系统的束缚，大大降低生产成本。在广泛研究和使用ZnO的当今，选择经济实惠的制备方法是非常重要的。另外，此法还可以在分子水平控制掺杂，尤其适合于制备掺杂水平要求精确的薄膜。稀土掺杂是近年来材料领域研究的热点，极少量的的稀土掺杂可能会对材料的性能有大幅度的改善，本研究旨在降低ZnO薄膜漏电流，提高其非线性系数，降低制备成本，这在工业上有极大的实际意义。4、 年度研究计划及预期进展最终预期研究成果，有助于理解、评审的现有技术和参考文献检索目录1、年度研究计划如下：查阅、收集文献 xx稀土可溶性盐的制备 xxZnO前驱溶液体系探索 xx薄膜最佳干燥、退火工艺和镀层数研究 xx性能检测及整理数据 xx发表论文，完成报告，结题 xx 2、预期研究成果如下： 通过实验制备多组稀土掺杂ZnO薄膜样品，对其进行压敏性能、XRD、SEM等测试，分析测试结果，在压敏性能、非线性系数和漏电流等方面进行对比，得到掺杂效果最好的稀土元素，其性能很可能优于其他元素掺杂ZnO的薄膜，这会极大降低工业生产的成本，并提高产品性能。最后根据此研究，预期发表一篇EI期刊的文章。 参考文献1黄剑锋. 溶胶一凝胶原理与技术J.北京.化学工业出版社.2005.2李葵英.界面与胶体的物理化学M.哈尔滨:哈尔滨上业大学出版社，1998.3肖立娟，赵鹤平，李长山等.sol-gel法工艺对ZnO薄膜品面取向性的影啊J.电子元件与材料.2008, 24(7):50-54.4 肖立娟，赵鹤平，李长山等.p型掺杂ZnO薄膜的研究进展J.辽宁.真空.20125 兰伟, 朋兴平, 刘雪芹.溶胶凝胶法制备ZnO薄膜及性质研究J.兰州.兰州大学学报.2006.6Ding hua Bao, Hao shuang Gu, An xiang Kuang. sol-gel-derived c-axis orientedZnO thin films，Thin Solid Films.1998, 312, 37-39.7 Y. S. Choi, C.Glee, S.M.Cho. Transparent conducting ZnxCd1-xO thin filmsprepared by the sol-gel process, Thin solid Films. 1996, 289, 153-158.8 H. Y. Bae, G. M. Choi. Electriecal and reducing gas sensing properties of ZnO andZnO-CuO thin films fabrieated by spin coating meth