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1、湖北文理学院2015年大学生创新创业训练项目申报书项 目 名 称磁控溅射原位退火法制备氧化锌薄膜及其输运性质的研究项 目 类 型（ ）创新训练项目（ ）创业训练项目（ ）创业实践项目项 目 负 责 人贾天明指 导 教 师魏彦锋申 报 日 期2015年4月15日湖北文理学院教务处二一五年四月填 写 须 知一、项目分类说明：1.创新训练项目是本科生个人或团队，在校内导师指导下，自主完成创新性研究项目设计、研究条件准备和项目实施、研究报告撰写、成果（学术）交流等工作。2.创业训练项目是本科生团队，在校内导师指导下，团队中每个学生在项目实施过程中承担一个或多个具体的角色，通过编制商业计划书、开展可行性
2、研究、模拟企业运行、进行一定程度的验证试验，撰写创业报告等工作。3.创业实践项目是学生团队，在学校导师和企业导师共同指导下，采用前期创新训练项目（或创新性实验）的成果，提出一项具有市场前景的创新性产品或者服务，以此为基础开展创业实践活动。申报该类项目需额外提交企业导师合作指导协议书作为附件。二、申报书请按顺序逐项填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。空缺项要填“无”。三、申请参加大学生创新创业训练计划项目团队的人数含负责人在内不得超过5人。四、填写时可以改变字体大小等，但要确保表格的样式没有被改变；填写完后用A4纸张双面打印，不得随意涂改。项目名称磁控溅射原位退火法制备氧化锌薄膜及其输运性
3、质的研究项目起止时间 2015 年5月 至 2016年5月负责人姓名年级学院学号联系电话E-mail贾天明大一物电项目组成员常 毅大一物电王再兴大一物电张 恒大一物电指导教师姓名魏彦锋职务/职称讲师所在单位湖北文理学院物理与电子工程学院联系电话13886230623E-校外导师姓名职务/职称所在单位联系电话E-mail一、项目简介（200字左右）ZnO是新一代宽禁带半导体材料，具有优异的光学、电学及压电特性，在发光二极管、光致荧光器件、光探测器、透明导电薄膜、声表面波器件等领域有着广泛的应用前景。带隙可调，具有n型、p型掺杂的高质量、高稳定性单晶和薄膜材料的获得是目前制约ZnO全面应用的最关键
4、因素。本项目研究磁控溅射法制备ZnO薄膜的工艺，探索原位退火的方法如何影响和提高样品物理性能。原位退火具有提高薄膜结晶度、控制掺杂等优点，重点研究不同退火条件对电学输运性质的影响。本项目的成功实施将有助于总结不同工艺条件对ZnO制备的影响方式，为下一步的应用打下基础。二、申请理由（包括自身/团队具备的知识、条件、特长、兴趣、前期准备等）自身及团队具备的知识：进入大学后，经过一年的学习，我们团队成员学习了普通物理以及相关专业课程，已经具备了基本的专业知识。此外经过教师的指导，结合团队成员的兴趣爱好，我们对有关ZnO的固体物理的知识进行了补充，通过资料查询和文献阅读，了解和熟悉了相关研究进展，掌握
5、了磁控溅射镀膜的原理。自身及团队具备的条件： 本项目组由3名成员组成，成员各有特长，1名擅长实验操作，1名擅长理论分析，1名擅长协作协调。成员组在实验、理论知识及管理沟通合作等方面都具备了相应的能力。并且项目组成员通过前期学习，相互探讨，对本项目研究内容具有浓厚的研究兴趣和动力。 在实验硬件条件上，本项目可依托物电学院的“低维光电材料与器件”湖北省重点实验室和大学物理实验省级示范中心，实验室和示范中心设备齐全，为项目开展提高了完善的实验条件。 项目组指导教师在半导体材料研究方面具有丰富的实践经验和理论知识，并且承担了国家自然科学基金的研究，可为项目的推进提供科学和全面的指导。并且团队成员学习能
6、力很强。自身及团队具备的特长、兴趣：本团队成员有的基础理化和英语知识好，擅长对知识的整理，喜欢实验中学习理论；有的动手能力强，具有丰富的实践经验；有的擅长沟通，交流合作、协调安排等，成员之间形成了良好的合作互补关系。前期准备：本项目的灵感来源于上学期近代物理实验课程一个实验项目，该项目成功地制备出ZnO薄膜，并且用台阶义、XRD、SEM等仪器对样品进行了测量，获得了有关样品的很多重要信息。与相关文献报道对比，晶体结构、能隙大小等方面结果反映样品具有不错的质量。由于时间和经费的限制，对电输运性质的表征还未进行，而电输运性质如电导率和霍尔系数，能揭示样品载流子和掺杂的重要信息。同时，退火是改进样品
7、物理性能的重要方法，本项目采用原位退火的方法。进一步研究调节和提高样品质量的方法。在前期准备阶段，我们团队通过网络资料和文献查询、与指导教师交流，以及实地考察研究实验室及实验设备等活动，掌握了实验室磁控溅射镀膜机的操作方法，初步接触了样品表征方法，如：XRD测量晶体结构、SEM测量表面形貌、光谱测量透射率等。对项目的研究内容及研究方案进行了充分的探讨，为项目的开展进行做好了理论知识及相关实验前期准备。下面两张附图是前一项目所制备ZnO薄膜XRD和透射率结果。图一. ZnO薄膜XRD结果，峰值在34.34度，对应（002）面的衍射，表明薄膜是很好的外延生长图二. ZnO薄膜透射率结果，可见光波段
8、透射率在90%以上，紫外段强烈吸收，透射率3%以下，吸收陡峭处对应波长375 nm，推算材料能隙3.3 ev三、项目方案（计划、技术路线、人员分工等） 研究计划：本项目计划研究以下内容：1. 磁控溅射法制备ZnO薄膜在不同退火温度、速度和气氛下溅射薄膜；表征样品，用XRD、SEM和光谱仪等仪器测量样品晶体结构、形貌和光学性能。2. 测量ZnO薄膜的电输运性质在薄膜表面蒸镀Al电极，要保证电极和薄膜接触良好；采用四端法测量，测量样品电导率和霍尔系数。3. 总结原位退火对薄膜性能影响规律根据以上结果总结规律，进一步改变退火参数，重复镀膜和表征的步骤，改进或验证所总结的规律。获得高质量的ZnO薄膜技
9、术路线：如图所示采用不同退火参数，溅射薄膜用XRD，SEM等表征样品调整退火参数重复试验测量电输运性质根据结果总结规律项目人员分工：职 位主 要 工 作 内 容负责人：贾天明组织协调小组工作，设计实验方案，理论分析。组 员：常 毅负责磁控溅射法制备ZnO膜。组 员：王再兴制备用于四端测量的电极。组 员：张 恒对ZnO薄膜进行电输运测量。四、项目特色与创新点本项目研究磁控溅射法制备ZnO薄膜，辅以各种表征手段，以获得生长条件对薄膜性能影响的规律，从而提高薄膜质量或通过调节参数制备所需掺杂条件的样品。相比目前磁控溅射法制备ZnO薄膜的研究，本项目有如下特色和创新：1、当前研究中，多采用后退火的方法
10、，即，把样品从镀膜机中取出，在专用炉子中退火。原位退火可以避免样品暴露大气所引入的污染，更有效增加结晶度，已有少量的相关报道，但多集中在退火温度的研究上。本项目将详细研究退火中温度、速度和气氛等多种因素对样品的影响。这是本项目的一个特色。2、与原位退火工艺相结合，电输运测量能有效反映载流子浓度与掺杂特性，获得更加全面的信息。这也是本项目的一个特色。四、 五、项目进度安排1、项目准备阶段（2015.052015.06）（1）收集和学习项目相关的文献和资料，主要包括：薄膜电输运测量的方法及现有结果，退火研究的结果；（2） 结合前期调研结果，制定项目更详实得实验方案和研究内容；2、项目实施阶段 （2
11、015.072016.02） （1）研究原位退火温度、速度、气氛等参数对ZnO薄膜性能的影响； （2）测量样品电输运特性，获得电导率、载流子浓度和类型等相关信息 ； （3）根据测试表征结果，调整工艺参数，获得优化的可控制备参数。3、项目总结阶段（2016.032016.05）针对项目实施中出现的问题和解决途径，分析总结项目研究经验，撰写项目研究报告。六、项目经费使用计划（要求说明项目经费）资料收集费：100.00元实验材料费：1000.00元差 旅 费：0.00元加工制作费：200.00元上机上网费：0.00元版 面 费：1000.00元申请专利费：500.00元文具用品费：100.00元其
12、它：100.00元合 计：3000.00元七、项目完成预期成果（论文级别、专利、设计、产品、服务；创新实践项目需说明公司规模、营业额等）1、获得原位退火对ZnO薄膜物理性质影响的规律；2、发表1-2篇相关学术论文；3、通过项目训练，提高理论联系实践和解决问题的能力。指导教师意见：该项目选题针对目前困扰ZnO材料全面应用的一大难题：各种掺杂高质量样品的制备。采用磁控溅射的方法制备ZnO薄膜，通过电输运的测量，结合其他表征手段，研究原位退火对样品性能的影响。选题新颖，具有良好的理论价值和现实意义，项目研究内容和实验方案科学合理，团队成员具有完成项目的基础和能力。特推荐申报。签 名： 魏彦锋2015年 4 月 15 日学院意见： 签名盖章： 年 月 日学校意见： 签名盖章： 年 月 日
