本科生科技創(chuàng)新項(xiàng)目撰寫論文規(guī)范※※本科教學(xué)網(wǎng)北

1、本科生科技創(chuàng)新項(xiàng)目撰寫論文規(guī)范1. 論文內(nèi)容每篇論文不超過 5000字（含圖表），不超過 5個(gè) A4頁面。論文內(nèi)容主要反映學(xué) 術(shù)研究情況（包括選題背景、方案論證、研究方法、研究結(jié)果、創(chuàng)新點(diǎn)等） 。論文上 要注明學(xué)科類別（理、工、經(jīng)、管、法、文、史、哲、教、醫(yī)學(xué)、農(nóng)、林、跨學(xué)科） 。2. 論文 WOR文D 檔排版格式 學(xué)科類別：四號(hào)黑體，居左 論文題目：三號(hào)黑體，居中； 學(xué)院名、學(xué)生姓名：小四號(hào)仿宋體，居中； 指導(dǎo)教師姓名及職稱：另起一行，小四號(hào)仿宋體，居中； 摘 要：不超過 120 個(gè)字，五號(hào)楷體； 關(guān) 鍵 詞： 3-5 個(gè)，用分號(hào)隔開，五號(hào)楷體； 一級(jí)標(biāo)題：四號(hào)楷體； 二級(jí)標(biāo)題：小四號(hào)黑體；

2、 三級(jí)標(biāo)題：五號(hào)宋體，加黑； 正文文字：五號(hào)宋體； 參考文獻(xiàn)：不超過 5 篇，五號(hào)宋體。格式如下： 1 期刊：作者，題目 J ，刊 名，年份，卷數(shù)（期數(shù)） ：起止頁； 2 專著：作者，書名 M ，出版地：出版社， 出版年份。參考文獻(xiàn)作者 3 人以上時(shí)，必須寫齊前 3 人姓名，超過 3 人時(shí)，其后加 “，等”。頁面格式： A4 版面，頁邊距為上 2.5cm、下 2.5cm、左 3cm、右 2.5cm，行距為 1.25 倍、段前和段后均為 0 磅。3. 論文樣例見附頁 附頁： 學(xué)科類別：工科氧化鋅納米材料的摻雜及其物理性能研究 材料科學(xué)與工程學(xué)院 崔興達(dá) 楊林 指導(dǎo)老師 常永勤 副教授 摘要：采用

3、化學(xué)氣相沉積法 （ CVD）結(jié)合溶液生長法制備出 Al 摻雜 ZnO納米材料，采用 CVD法制備出 P摻雜 ZnO納米材料，通過掃描電子顯微鏡（ SEM）、 X射線衍射 （XRD）、X射線能譜（EDS）對其進(jìn)行了表征，通過熒光光譜儀（ PL）對 P 摻雜 ZnO納米材料進(jìn)行了光致發(fā)光性 能的研究。關(guān)鍵詞： ZnO納米材料；摻 Al ；摻 P；光致發(fā)光1 選題背景ZnO不僅具有 3.37eV 的寬能隙，而且還具有高達(dá) 60meV的激子束縛能。 近年來發(fā)現(xiàn) ZnO納 米材料在光學(xué)、催化、磁學(xué)、力學(xué)等方面展現(xiàn)出許多特殊的功能，使其在光學(xué)、電子、陶 瓷、化工、生物、醫(yī)藥等許多領(lǐng)域有重要的應(yīng)用價(jià)值。Zn

4、O表現(xiàn)出與體材料不同的特殊性質(zhì)，尤其是其光電性質(zhì)、光催化等性能有著重要的應(yīng) 用價(jià)值和研究意義，在半導(dǎo)體氧化物中獨(dú)占鰲頭。而且，在準(zhǔn)一維納米材料中，ZnO的形貌最為豐富多彩，它不僅有傳統(tǒng)的納米線和納米帶，還有非常奇特的形貌，諸如納米梳、納 米管、納米環(huán)、納米彈簧、納米橋和納米釘?shù)取诫s是一種非常有效的改善 ZnO納米材料性能的途徑， 這也是 ZnO納米材料應(yīng)用的關(guān)鍵， 早在數(shù)年前 Ryu等就開展了 ZnO薄膜的摻雜研究和 p-n結(jié)生長的探索 1 。目前主要的摻雜元素 有B、Al、In 、Ga、Sn、Pb、P等。近年來隨著摻雜和超晶格技術(shù)的不斷完善，一維結(jié)構(gòu)的 ZnO納米材料以其獨(dú)特的物理特性以及

5、在光電子器件方面的巨大潛能，越來越受到人們的關(guān)注。2 方案論證近年來人們相繼用 CVD法、物理氣相沉積法（ PVD）、溶膠凝膠法、磁控濺射法、溶液生教教師（在有多年的研指導(dǎo)下，我法對 ZnO納長法等成功合成了 ZnO納米線、納米帶、納米梳、納米釘?shù)葴?zhǔn)一維納米結(jié)構(gòu)，并對其實(shí)現(xiàn)了不同元素的有效摻雜。在常永勤副低維氧化鋅納米材料與物理領(lǐng)域具究積累并獲得重要的研究成果）的 們最終選擇采用 CVD法和溶液生長 米材料進(jìn)行了 P和Al 的摻雜。而且項(xiàng)目所依托的實(shí)驗(yàn)室已有的實(shí)驗(yàn)設(shè)備 （兩套可以精確控制 的氣相沉積設(shè)備（如右圖所示）以及一臺(tái)恒溫磁力攪拌器）和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)（本校材料學(xué)院實(shí) 驗(yàn)測試中心有不同型號(hào)的先進(jìn)

6、的 SEM、TEM、 XRD等測試和表征設(shè)備） ，故上述實(shí)驗(yàn)方案定能 夠順利完成。3 研究方法Al 的摻雜采用兩步法（ CVD法和溶液生長發(fā)相結(jié)合）實(shí)現(xiàn) Al 的摻雜，首先通過 CVD方法制備出 ZnO 納米顆粒膜，然后以該顆粒膜作為籽晶在 Al 3+、Zn2+的六次甲基四胺（ HMT）溶液中結(jié)晶形成 Al 摻雜ZnO納米材料（生長于 ZnO納米籽晶基底上） 。CVD法制備籽晶 參照文獻(xiàn)和老師及師兄的指導(dǎo)下，經(jīng)過不斷的分析和實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)，確定的方案設(shè) 計(jì)如下：組源狀態(tài)溫度升溫時(shí)間保溫時(shí)間氣流量別(C)（min）（min）(ml/min )A鋅粉620351050B鋅粉600351550C鋅粉

7、580352050雖然基本上已經(jīng)可以重復(fù)性的制作出薄膜籽晶，但是沉積量并不大，經(jīng)分析后知原因 可能在于參與反應(yīng)的鋅粉并不充分， 大部分鋅粉由于表面形成致密氧化鋅 （熔點(diǎn)為 1975C） 未能參與反應(yīng)。后來發(fā)現(xiàn)鐵粉，欲將其與鋅粉混合作為蒸發(fā)源，一是考慮到能夠使鋅粉分 布得更為稀疏（不至于在表面形成致密的氧化鋅） ；二是考慮到鐵粉具有很強(qiáng)的導(dǎo)熱性能， 能夠在短時(shí)間能使整個(gè)蒸發(fā)源的溫度分布均勻，從而使更多的鋅粉參與反應(yīng)，以達(dá)到更大 沉積量的效果，故另設(shè)計(jì)方案：組源狀態(tài)溫度升溫時(shí)間保溫時(shí)間氣流量別(C)（min）（min）(ml/min )A鋅粉：鐵粉 =2：1620351050B鋅粉：鐵粉 =2：1

8、600351550C鋅粉：鐵粉 =2：1580352050實(shí)驗(yàn)下來，符合預(yù)想，鋅粉基本上全部反應(yīng)，通過SEM觀察形貌也是薄膜狀，最重要的是沉積情況比純鋅粉要好，故最終確定以上為制備籽晶的實(shí)驗(yàn)方案。溶液生長法 2經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)的探索，最終確定以下方案對 ZnO納米材料進(jìn)行 Al 的摻雜： 量取等摩爾質(zhì)量的 HMT和六水合硝酸鋅 （Zn（NO3）26H2O），配置成混合水溶液 , 再往溶 液中加入一定量的九水合硝酸鋁（ Al（NO3）39H2O），其中 Al的摻雜量為 210%（ Al 3+/Zn 2+）。 將配置好的生長溶液在恒溫磁力攪拌器上加熱攪拌至8595。將上述生長溶液恒定在8595，并停止

9、攪拌；再將 ZnO納米籽晶放入生長溶液中進(jìn)行生長，條件恒定在 8595下 保溫46小時(shí)。取出硅片后用去離子水沖洗后放在空氣中，自然干燥。將上述自然干燥后的 硅片再次放入管式爐中，溫度恒定在 200300之間，處理 1020min，以達(dá)到去除易揮發(fā)類 雜質(zhì)的效果，取出后再用去離子水洗凈，在空氣中放置，自然干燥。通過上述兩步， 即能制備出 Al摻雜 ZnO納米材料， 并且還能探索出不同摻雜量對 Al 摻雜 ZnO納米材料參數(shù)的影響。P的摻雜參照文獻(xiàn)和老師及師兄的指導(dǎo)下，經(jīng)過不斷的分析和實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn)，確定的方案設(shè) 計(jì)如下：組源狀態(tài)溫度保溫時(shí)氣流量備注別(C)間（ min）(ml/min)AZn粉+

10、 P2O5粉（分開520603040溫度達(dá)到后放入放）源BZn粉+ P2O5粉（分開500303040溫度達(dá)到后放入放）源實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在 P2O5取量較少的情況下， Si 片上能夠獲得少量的沉積物，通過分析，發(fā)現(xiàn) 已經(jīng)成功摻入 P元素，不過摻雜量相差很大， SEM觀察形貌以顆粒為主。故繼續(xù)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方 案，探索合適的條件控制摻雜的量以及微觀形貌。P摻雜優(yōu)化方案：取一定量的 Zn粉放入石英舟的中央位置， P2O5粉放在 Zn粉上游 1cm處 （ Zn粉和P2O5粉質(zhì)量比為 20 1） 。將鍍有 Au膜的 （100） 單晶硅片清洗干凈后作為接收襯底 , 固定在 Zn粉的正上方。 水平管式爐中放有石英管

11、 ,加熱前 , 先向石英管中預(yù)通入 5minAr氣, 流 量為300ml/min 。完成后 ,將氣流量調(diào)至 16ml/min, 管式爐以 20/min的速度將爐溫升至 515，放入另一裝有約 1g P 2O5粉的小舟，保溫 10分鐘后取出小舟（使管內(nèi)處于 P2O5的氣氛 之中），將爐子升溫至 650，關(guān)閉氣流，將石英舟放置在爐子的恒溫區(qū)域, ，保溫 1h。當(dāng)爐子冷卻到常溫時(shí)取出硅片 , 發(fā)現(xiàn)硅片上沉積有大量白色略帶淺黃色產(chǎn)物。SEM觀察主要形貌為納米梳， EDS表明 P的摻雜含量約 2 %（原子分?jǐn)?shù) ） ，XRD峰顯示為 ZnO，說明 P摻入了晶格。 4 研究成果一種納米 ZnO半導(dǎo)體在實(shí)驗(yàn)前

12、期準(zhǔn)備與制備籽晶環(huán)節(jié)，已能夠可控制備出不同微觀形貌、不同生長取向的 ZnO納米材料。ZnO納米薄膜本課題現(xiàn)已獲得專利兩篇： 一種鋁摻雜氧化鋅納米線的制備方法； 結(jié)陣列及其制備方法。Al 的摻雜目前已能采用 CVD法可控制備出籽晶；采用溶液生長法實(shí)現(xiàn)了 Al 的摻雜，從而形成兩步法制備出 Al摻雜 ZnO納米材料（如右圖所示），并提出了一項(xiàng)專利（在審） ：一種 Al摻雜 ZnO半導(dǎo)體納米柱的制備方法。 在實(shí)現(xiàn) Al 摻雜ZnO納米材料的同時(shí)，探索出不同摻雜量對 Al 摻雜ZnO納米材料參數(shù)的影 響。P的摻雜 采用CVD法制備出了 P摻雜 ZnO納米梳，通過 SEM發(fā)現(xiàn)部分梳子為雙層結(jié)構(gòu)。對于單根

13、齒， 其生長過程中有明顯的頸部收縮，頂端形貌為六面體。對于其生長機(jī)理還需進(jìn)一步研究。光致發(fā)光物理性能研究在室溫下測了 P摻雜ZnO樣品的光致發(fā)光譜 , 其中A、B、C三條曲線分別為同一樣品不同部位的光致發(fā)光曲線。通常由簡單化學(xué)氣相沉積法制備的 ZnO摻雜樣品都有雜摻不均的缺點(diǎn)，作者認(rèn)為導(dǎo)致同一樣品不同部位的光致發(fā)光曲線存在差異的原因是 P的摻雜不均。圖中 370nm左右的峰屬于近帶邊發(fā)射； 515nm左右的綠光發(fā)光峰一般認(rèn)為與氧空位有關(guān)；在 750nm左右出現(xiàn)的峰是不摻雜 ZnO光 致發(fā)光譜中沒有的， 有P摻雜ZnO納米線相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道過這一發(fā)光峰 3 ，他們認(rèn)為這是離化的 施主和受主的輻射復(fù)合

14、引起的，并且該峰的出現(xiàn)說明氧空位的濃度較低。5 創(chuàng)新點(diǎn)1、提出采用 CVD法制備 ZnO 納米籽晶，相比溶膠凝膠法更具有穩(wěn)定性及可控性；2、在采用 CVD法制備 ZnO納米籽晶的環(huán)節(jié)，使用鐵粉與鋅粉混合作為蒸發(fā)源，高了采用 CVD法制備 ZnO 納米材料的沉積量；3、提出了兩步法制備了 Al 摻雜 ZnO納米材料： 與一般 CVD方法相比， 不需要采用在真 空中反應(yīng)，同時(shí)生長的溫度更低；二是與一般水熱法相比，該方法避免了使用反應(yīng) 釜，可以在常壓下進(jìn)行。從而簡化了實(shí)驗(yàn)條件，降低了生產(chǎn)成本，并且穩(wěn)定性及可 控性更好；4、實(shí)現(xiàn)了不同摻雜量對 Al 摻雜 ZnO納米材料參數(shù)的影響；5、采用 CVD法制備出了 P摻雜 ZnO納米材料，相比常用的磁控濺射法成本更低，從而 簡化了實(shí)驗(yàn)條件，降低了生產(chǎn)成本；6、制備出的納米梳，發(fā)現(xiàn)了單根齒具有明顯的頸縮效應(yīng)，這對進(jìn)一步研究其生長機(jī)理 提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)。參考文獻(xiàn)1 Ryu Y. R, Kim W. J, White H. W. Fabrication of homostructural ZnOp -n junctionsJ.Journal of Crystal Growth, 2000, 219: 419-