創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申請(qǐng)書(edition2)剖析

1、項(xiàng)目編號(hào)：吉林大學(xué)“大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃”創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目申請(qǐng)書項(xiàng)目名稱金屬摻雜In 2Q和ZnO的第一性原理研究項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 王睿所在學(xué)院、年級(jí)、專業(yè)材料科學(xué)與工程學(xué)院2011級(jí)材料科學(xué)與工程聯(lián)系電子郵件 744193865指導(dǎo)教師姓名 1 連建設(shè) 職稱指導(dǎo)教師姓名2 職稱填表日期 2012 年11 月15 日吉林大學(xué)教務(wù)處制表填表須知一、本表適用于創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。本科生個(gè)人或團(tuán)隊(duì)，在校內(nèi)導(dǎo)師指導(dǎo)下， 自主完成創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)、設(shè)備和材料的準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)的實(shí)施、數(shù)據(jù) 處理與分析、總結(jié)報(bào)告撰寫等工作。二、申報(bào)書請(qǐng)按順序逐項(xiàng)填寫，實(shí)事求是，表達(dá)明確嚴(yán)謹(jǐn)?？杖表?xiàng)要填“無”三、申

2、請(qǐng)參加大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的人數(shù)不得超過 5人。四、申請(qǐng)項(xiàng)目，必須聘請(qǐng)教師作為指導(dǎo)老師，并請(qǐng)指導(dǎo)教師在申請(qǐng)書中的指導(dǎo)教師意見欄中簽署意見。五、填寫時(shí)可以改變字體大小等，但要確保表格的樣式不變；不得隨意涂 改；A4紙打印，左側(cè)裝訂。六、本表由項(xiàng)目負(fù)責(zé)人報(bào)所在學(xué)院初審，學(xué)院簽署初審意見后報(bào)送教務(wù)處 實(shí)習(xí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)科（一式3份原件）。七、“項(xiàng)目編號(hào)”由教務(wù)處填寫。八、申報(bào)過程有不明事宜，請(qǐng)與教務(wù)處實(shí)習(xí)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)科聯(lián)系，電話85166413究 原2n月 年 至 月11負(fù)責(zé)人名 姓院 學(xué)業(yè) 專號(hào) 學(xué) 教aa m E-級(jí)?|學(xué) 材學(xué)程怦程項(xiàng)目組成員詞 新 黃級(jí)材學(xué)程怦程I琪 瑞 rKU級(jí)u料學(xué) 材學(xué)程怦

3、程宇 浩 楊級(jí)一201U”SJ 材學(xué)程怦程佳?|皿 材學(xué)程怦程指導(dǎo)教師1名 姓設(shè) 建 連院 學(xué) 程 工 IT 學(xué) 科 料 材 學(xué) 大 林 吉aa m EE誘坯情完皿2 八In:W雜眛 題摻拔dNMg,均究Y研 ,的 8性特 學(xué) 對(duì)謔 內(nèi)及A指導(dǎo)教師2名 姓aa m E-誘坯情心宀九 計(jì)中 設(shè)地 小基 很實(shí) 創(chuàng)死 小室究 、驗(yàn)研研 明 實(shí) 性調(diào) 發(fā)放礎(chǔ)會(huì) 小開fe社 口 口題m 立科 、干師 H 教 口程 工 IT 學(xué) 科 料 材填助 渠腫 也兄體 対劭具 受州或 乙、” 鋁贛無無來源和經(jīng)費(fèi)，包括 獲獎(jiǎng)情況）一、立項(xiàng)背景和依據(jù)（包括研究目的、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析與評(píng)價(jià)、研究意義，應(yīng)附主要 參考文獻(xiàn)

4、及出處）立項(xiàng)背景：在當(dāng)今世界飛速發(fā)展的背景下，尋找高效率、廉價(jià)、環(huán)保材料已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者們的 研究的熱點(diǎn)。近年來，在半導(dǎo)體氧化物中通過摻雜改變其帶隙寬度從而改變其導(dǎo)電性能和 光學(xué)性能的這一方面研究日益受到科學(xué)家們的重視。In 2Q和ZnO是典型的寬帶隙氧化物半導(dǎo)體材料，具有良好的電學(xué)和光學(xué)性能，價(jià)格低廉，無毒環(huán)保并且具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)等 特點(diǎn)。薄膜太陽能電池作為一種價(jià)格低廉，具有廣闊發(fā)展前景的一種能源器件，更加值得研 究。但是由于中間半導(dǎo)體層幾乎沒有橫向?qū)щ娦阅?，因此必須使用TCO（ Tran spare ntConductive Oxide ）玻璃有效收集電池的電流，同時(shí)TCO薄膜具有高透和

5、減反射的功能讓大部分光進(jìn)入吸收層。但是，薄膜太陽能電池的轉(zhuǎn)換率過低，所以作為TCO薄膜的主要材料，如何提高寬隙半導(dǎo)體ZnO和In2Q的帶隙，減少可見光的吸收，從而增加轉(zhuǎn)換率，成為 當(dāng)今世界的研究熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析與評(píng)價(jià)：1972年Fujishima對(duì)二氧化鈦光催化性能的研究引起了科學(xué)界的廣泛關(guān)注，使光電信息材料成為人們的研究熱點(diǎn)。上世紀(jì)90年代初2，利用p型摻雜氮化鎵材料研制出的半導(dǎo)體元件標(biāo)志著第三代半導(dǎo)體材料的興起。研究發(fā)現(xiàn)，摻雜可以通過調(diào)整氧化物的帶隙寬度 從而改變半導(dǎo)體的光電性能。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于In2Q和ZnO的光學(xué)性質(zhì)及磁學(xué)性質(zhì)的研究較為完善，理論研究較多，能夠充分地利用出這兩

6、種半導(dǎo)體氧化物優(yōu)越的性能開發(fā)出更有 價(jià)值的應(yīng)用。而對(duì)于摻雜ZnO國(guó)內(nèi)外已有了很多研究，女口 4,5,6 Al摻雜ZnO薄膜對(duì)甲醇具有良好的氣 敏性能，在較高的溫度下有短的反應(yīng)時(shí)間。7,8,9 Cu摻雜ZnO的納米顆?？捎糜跉怏w催化， 催化反應(yīng)在可見光條件下可以發(fā)生，催化產(chǎn)物為H2，和So 10,11Ni摻雜ZnO納米粒子結(jié)構(gòu)制備的氣敏元件在甲醛測(cè)試方面有良好的氣敏性能，能夠檢測(cè)濃度為100PP m的甲醛氣體。12,13 Mg摻雜ZnO納米晶體對(duì)亞甲基藍(lán)呈現(xiàn)出良好的催化作用?？傮w來說，針對(duì)14-18金屬摻雜ZnO的研究國(guó)內(nèi)外大多圍繞著薄膜和顆粒展開，對(duì)于它的光學(xué)特性研究較少，這類材料往往擁有獨(dú)特

7、的光電性能和磁學(xué)性能，因此具有潛在的應(yīng)用前景。而對(duì)于19,20,21,22 “2Q來說，金屬摻雜In2Q在光電產(chǎn)業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。 在光電產(chǎn) 業(yè)中有著非常廣泛的應(yīng)用。而 Sn摻雜In 2O薄膜的應(yīng)用領(lǐng)域最廣、工業(yè)產(chǎn)量最大， Nb摻雜 In2Q薄膜則是一種近年來新發(fā)現(xiàn)的 TCC薄膜。而對(duì)丫摻雜In 2Q的研究國(guó)內(nèi)外很少。研究目的及意義：基于以上ln2Q和ZnO摻雜領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目以金屬元素和過渡金屬元素和 稀土元素作為摻雜劑，利用第一性原理等手段，從理論上對(duì)摻雜對(duì)InzQ和ZnO的帶隙改變和光電性能的改變進(jìn)行研究。通過對(duì)這一問題的研究，從理論上歸納和總結(jié)出各種摻雜對(duì)In20和Zn

8、O性能的影響。對(duì)二者的光學(xué)和電學(xué)以及磁學(xué)方面的性能進(jìn)行更深層次的探討，發(fā)掘InzQ和ZnO更高的利用價(jià)值和利用方式，研發(fā)高效率、高性能、高科技的環(huán)保廉價(jià)型新材料(主要是TCO薄膜方面)。主要參考文獻(xiàn)：1 Fujishima.A.,H on da,K.,Electrochemicalphotolysis of water at asemic on ductor electrode,Nature 1972,238:37-382 于曉慧 金屬摻雜TiO2和ZnO的第一性原理研究 江蘇大學(xué)2010年12月3 洪瑞金，賀洪波，邵建達(dá)，范正修 寬禁帶氧化鋅半導(dǎo)體薄膜的研究進(jìn)展中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究

9、所，上海 201800,2005年2月4 侯清玉,趙春旺,李繼軍，王鋼 Al高摻雜濃度對(duì)ZnO導(dǎo)電性能影響的第一性原理研究 物理學(xué)報(bào) Acta Phys. Sin. Vol. 60，No. 4 (2011) 0471045 張富春,鄧周虎，閻軍鋒,允江妮，張志勇Ga Al In 摻雜ZnO電子結(jié)構(gòu)的第一性原 理計(jì)算 電子元件與材料2005年8月 第八期6 宋立媛，唐利斌，姬榮斌，陳雪梅，劉新近，莊繼勝，王茺，楊宇 溶膠-凝膠法制備Al 3+摻雜ZnO薄膜的結(jié)構(gòu)和光學(xué)性能7 吳兆豐Co、Cr、Cu Mn等過渡金屬摻雜ZnO薄膜的合成與性能研究蘇州大學(xué)8 許 露，梁紅偉，劉遠(yuǎn)達(dá),李春野，馮秋菊,柳

10、 陽,李國(guó)興,杜國(guó)同Cu摻雜ZnO的光 致發(fā)光光譜 材料導(dǎo)報(bào)A:綜述篇2011年2月(上)第25卷第2期9 熊志華ZnO摻雜改性的第一性原理研究南昌大學(xué)10 張富春張威虎董軍堂張志勇Ni摻雜ZnO納米線的電子結(jié)構(gòu)與磁性 物理化學(xué) 學(xué)報(bào) 2011 27 (10)，2326-233211 肖振林,史力斌 利用第一性原理研究Ni摻雜ZnO鐵磁性起源物理學(xué)報(bào)Acta Phys. Sin. Vol. 60, No. 2 (2011) 02750212 靳錫聯(lián),婁世云,孔德國(guó),李蘊(yùn)才,杜祖亮Mg摻雜ZnO所致的禁帶寬度增大現(xiàn)象研究物理學(xué)報(bào)第 55卷 第9期 2006 年9月 1000-3290/2006/

11、55(09)/4809-0713 張彭義.余 剛.蔣展鵬 半導(dǎo)體光催化劑及其改性技術(shù)進(jìn)展環(huán)境科學(xué)進(jìn)展 第5卷第3期1997年6月14 J.H.Zhe ngJL.So ng,Z.Zhao,Q .Jian g,J.S .L ia n Opti on al a nd magn etic properties of Nd-doped ZnO nan oparticles15 張立德，牟季美.納米材料和納米結(jié)構(gòu)四.北京：科學(xué)出版社，200116 BAI Li-Na, LIAN Jia n-She, JIANG Qi ng Electro nic Properties of WurtziteStructu

12、re Zn 1-xMgO Alloys CHIN. PHYS. LETT. Vol. 28, No. 11 (2011) 117101117 BAI Li-Na, SUNHai-Mi ng, LIAN Jia n-She, JIANG Qi ng Tu nable UVAbsorpti on and Mobility of Yttrium-Doped ZnO by First-Pri nciples CHIN. PHYS. LETT. Vol. 29,No. 11 (2012) 11710118 唐 鑫,呂海峰,馬春雨,趙紀(jì)軍,張慶瑜Cd摻雜纖鋅礦ZnO電子結(jié)構(gòu)的第一性原理研究物理學(xué)報(bào) 第57

13、卷第2期2008年2月1000-3290/2008/57(02)/1066-0719 馬 勇；，孔春陽ITO 薄膜的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用重慶大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2002年08期20 陳猛，白雪冬，裴志亮，孫超，宮駿，黃榮芳，聞立時(shí)In 2Q:Sn (ITO)薄膜的光 學(xué)特性研究金屬學(xué)報(bào)1999年09期21 王建恩,王運(yùn)濤.王 軍.張兵臨，何金田，張艷蘭 三氧化二錮基透明導(dǎo)電薄膜光、電特性的研究鄭州大學(xué)22 韋 軍,周菊英,李政林,林艷,古家虹三氧化二銦的制備及其光催化性能電子元件與材料第28卷 第4期2009.4二、項(xiàng)目研究?jī)?nèi)容(項(xiàng)目主要研究?jī)?nèi)容；擬解決的關(guān)鍵問題、重點(diǎn)和難點(diǎn))1. 研究?jī)?nèi)

14、容ln2Q的摻雜： 在In 2Q摻入金屬Sn,改變摻雜量即改變摻雜比例，從而改變其帶隙的寬度和光學(xué) 性能。 在InzQ摻入金屬丫，這是一種缺陷摻雜，丫原子沒有取代晶格上的原子，而是進(jìn) 入了晶格間隙中。這一方面目前還沒有人深入研究。也是通過改變摻雜的比例改變其帶隙 的寬度，從而改變其光學(xué)性能。ZnO的摻雜：在ZnO中摻入金屬M(fèi)o改變摻雜量即改變摻雜比例，從而改變其帶隙的寬度和光學(xué) 性能以及磁學(xué)性能。2. 關(guān)鍵問題、重點(diǎn)和難點(diǎn)： 在氧化物半導(dǎo)體中摻雜不同比例的金屬，總結(jié)出能帶變化的規(guī)律 利用第一性原理計(jì)算出理論上摻雜對(duì)半導(dǎo)體氧化物帶隙的改變和其幾何電子結(jié)構(gòu) 和光學(xué)性能 利用Material Stu

15、dio 5.5 的CASTE組件對(duì)晶體幾何結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬和計(jì)算，從理 論上觀測(cè)摻雜后的氧化物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)、態(tài)密度和分波態(tài)密度、介電函數(shù)、吸收系數(shù)和能量損失譜及相關(guān)參數(shù)等進(jìn)行計(jì)算 摻雜導(dǎo)致晶格畸變，對(duì)缺陷摻雜進(jìn)行理論上的研究三、項(xiàng)目特色及創(chuàng)新點(diǎn)通過理論上的計(jì)算，利用第一性原理和 Material Studio 5.5 的CASTE組件，推算和 模擬出摻雜不同金屬盒不同比例的金屬對(duì)三氧化二銦和氧化鋅的能帶結(jié)構(gòu)和光學(xué)性質(zhì)的影 響。改變其帶隙的寬度，使其光譜藍(lán)移(blue shift)，減少三氧化二銦和氧化鋅在可見光 范圍內(nèi)的吸收，提高其透明度和光學(xué)性能，制備高透明的半導(dǎo)體材料。從而研發(fā)出更加穩(wěn) 定

16、、高效的光學(xué)半導(dǎo)體材料，制備性能更加優(yōu)越的太陽能電池薄膜、平面顯示器等光電子 元件，研發(fā)出更精密的光學(xué)元件。四、申請(qǐng)理由（1、團(tuán)隊(duì)條件一一自身/團(tuán)隊(duì)具備的知識(shí)、素質(zhì)、能力、特長(zhǎng)、興趣；2、前 期準(zhǔn)備基礎(chǔ)等）1.團(tuán)隊(duì)條件：我們的團(tuán)隊(duì)共有5名成員，均來自2011級(jí)材料科學(xué)與工程專業(yè)，是生活中的好同學(xué)，研究中的好伙伴。我們5人本著對(duì)科技創(chuàng)新的濃厚興趣，和探索新領(lǐng)域的熱情參加了本次 創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人王睿，男，材料科學(xué)與工程學(xué)院431106班本科生，材料科學(xué)與工程專業(yè)。本課題組組 長(zhǎng)，從小對(duì)動(dòng)手操作有濃厚興趣，對(duì)科學(xué)研究十分熱愛，喜愛鉆研，敢于挑戰(zhàn)難題。高中 時(shí)曾獲兩年全國(guó)高中數(shù)學(xué)聯(lián)賽二等獎(jiǎng)，富

17、有邏輯思維，為人認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，思維縝密，踏實(shí)穩(wěn) 重，大一基礎(chǔ)知識(shí)優(yōu)秀，積極參加各類社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)。有出國(guó)打算，正在備考GRE對(duì)外文文獻(xiàn)能達(dá)到一定程度的理解。在吉林大學(xué)電視臺(tái)擔(dān)任資訊吉大欄目組組長(zhǎng)，學(xué)院擔(dān)任團(tuán)委 新聞部部副部，具有良好的組織能力和團(tuán)隊(duì)精神。曾獲吉林大學(xué)新生獎(jiǎng)學(xué)金，校一等獎(jiǎng)學(xué) 金，單項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金，團(tuán)結(jié)普瑞瑪英才班獎(jiǎng)學(xué)金。小組成員：楊浩宇，男，材料科學(xué)與工程學(xué)院431105班本科生，材料科學(xué)與工程專業(yè)。學(xué)習(xí)能力， 理解能力強(qiáng)，能夠迅速了解并掌握新知識(shí)，并將新知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐中。能閱讀一定的國(guó)外 文獻(xiàn)。在學(xué)院擔(dān)任社聯(lián)管理部副部，展雅臺(tái)球社社長(zhǎng)，擔(dān)任學(xué)生工作，注重團(tuán)隊(duì)合作，能 夠妥善地處理與其他人之

18、間的關(guān)系。曾獲吉林大學(xué)校一等獎(jiǎng)學(xué)金，團(tuán)結(jié)普瑞瑪英才班獎(jiǎng)學(xué) 金。于志佳，男，材料科學(xué)與工程學(xué)院431106班本科生，材料科學(xué)與工程專業(yè)。遇到問題 都會(huì)有奇特的想法，想象力豐富，做事認(rèn)真細(xì)致，從不盲目執(zhí)行任務(wù)，工圖成績(jī)優(yōu)異，有 良好的空間想象能力，渴望了解前沿學(xué)術(shù)知識(shí)，領(lǐng)略高端技術(shù)的新老交替。在學(xué)院任陽光 愛心學(xué)校文案部副部，曾參與學(xué)生社會(huì)實(shí)踐的評(píng)分工作，熟悉報(bào)紙與海報(bào)排版軟件的基本操 作，獲吉林大學(xué)校三等獎(jiǎng)學(xué)金。姚瑞琪，女，材料科學(xué)與工程學(xué)院431105班本科生，材料科學(xué)與工程專業(yè)。組織能力 強(qiáng)，活動(dòng)能力強(qiáng)，積極參加各項(xiàng)活動(dòng)，觀察力強(qiáng)，具有一定的創(chuàng)新思維，富有主持經(jīng)驗(yàn)， 與人溝通能力強(qiáng)，善于與人

19、交往，具有一定感染力，具有團(tuán)隊(duì)意識(shí)，學(xué)習(xí)成績(jī)優(yōu)異，工作 能力強(qiáng)，現(xiàn)任院學(xué)生會(huì)秘書部副部，曾獲吉林大學(xué)校三等獎(jiǎng)學(xué)金，團(tuán)結(jié)普瑞瑪英才班獎(jiǎng)學(xué)金黃新詞，女，材料科學(xué)與工程學(xué)院431105班本科生，材料科學(xué)與工程專業(yè)。喜歡思考, 愛問問題，愛研究難題，不嫌麻煩，有耐性。樂于學(xué)習(xí)新知識(shí)，接受理解能力較強(qiáng)，愛積 累各方面的知識(shí)，留意平時(shí)生活中的各種知識(shí)。英語能力強(qiáng)，正在備考GRE為人和氣友善, 擅長(zhǎng)與他人溝通交流，合作互助，喜歡團(tuán)體學(xué)習(xí)和工作。動(dòng)手能力強(qiáng)，樂于實(shí)踐。實(shí)驗(yàn)?zāi)?力強(qiáng)，擅長(zhǎng)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并掌握一定技巧。獲吉林大學(xué)校三等獎(jiǎng)學(xué)金。2、前期準(zhǔn)備基礎(chǔ)：我們?cè)谇捌谘凶x了關(guān)于金屬摻雜ZnO和In 2Q光學(xué)性質(zhì)第一性原理的研究的相關(guān)論文， 對(duì)金屬摻雜ZnO和ln2Q的性質(zhì)有了簡(jiǎn)單的了解以及研究方向上