【正文】 機(jī)溶液作用下，大面積石墨烯和二維結(jié)構(gòu)超薄納米材料的化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的輸出電學(xué)性能。測(cè)試了暴露面積以及遮蓋不同位置下，大面積二維結(jié)構(gòu)超薄納米材料的化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的電流以及電壓隨時(shí)間變化規(guī)律，獲得了最優(yōu)化的聚合物遮蓋層材料種類以及遮蓋位置和暴露面積等器件關(guān)鍵設(shè)計(jì)。我們選擇了生長(zhǎng)質(zhì)量良好的超薄二維半導(dǎo)體納米片，經(jīng)過一系列的工藝，制備了化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)的超薄二維半導(dǎo)體納米材料自供電傳感器件，測(cè)試了其基本電學(xué)性能。相信隨著納米科技的發(fā)展，自供電傳感器件作為一種優(yōu)秀的納米功能器件，具有非常廣闊的前景。展望本課題對(duì)化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件性能進(jìn)行了初步研究，證實(shí)二維超薄材料納米傳感器件在極性分子作用下能夠產(chǎn)生穩(wěn)定持續(xù)的電能，為解決微納電子器件的微電源的維護(hù)和替換難題提供了新的思路。此外，通過正負(fù)極（源極漏極）倒轉(zhuǎn)連接等方式，重復(fù)測(cè)試了大面積二維結(jié)構(gòu)超薄納米材料化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的電流以及電壓隨時(shí)間變化規(guī)律，獲得了預(yù)期的形狀相似但方向相反的電流電壓信號(hào)，如圖8（d）所示為氧化石墨烯器件正負(fù)極（源極漏極）倒轉(zhuǎn)后滴加二氯甲烷的電流電壓隨時(shí)間的變化曲線，結(jié)合直接采用二氧化硅介質(zhì)層作為功能單元制作的器件測(cè)試結(jié)果，證明了在滴加極性有機(jī)液體后產(chǎn)生的電流電壓信號(hào)非偶然發(fā)生，而是由于化學(xué)有機(jī)溶液分子驅(qū)動(dòng)作用下，石墨烯以及二維超薄納米材料等功能層產(chǎn)生的必然規(guī)律性信號(hào)?；瘜W(xué)分子吸附在二維超薄半導(dǎo)體納米片表面時(shí)，器件產(chǎn)生電信號(hào)，伴隨載流子的轉(zhuǎn)移，二維超薄半導(dǎo)體納米片密封端和暴露端的費(fèi)米能級(jí)達(dá)到平衡，電信號(hào)消失；要使器件持續(xù)工作，必須使化學(xué)分子處于不斷吸附脫附的動(dòng)態(tài)循環(huán)中?；诖?，我們首先測(cè)試了大面積石 8大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告墨烯基化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的基本電學(xué)性能：包括石墨烯化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的漏電流行為，以此評(píng)價(jià)器件封裝完好性以及相關(guān)介質(zhì)層的絕緣性能等；在此基礎(chǔ)之上，通過測(cè)試石墨烯化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的伏安特性曲線，獲得了石墨烯化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的工作特性以及電極接觸類型等關(guān)鍵器件參數(shù)，如圖7（a）是超薄二維半導(dǎo)體納米材料（石墨烯）的伏安特性曲線；最后，在P型硅/二氧化硅介質(zhì)層襯底的作用，通過調(diào)控背底柵極電壓，測(cè)試了石墨烯化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的轉(zhuǎn)移特性曲線，測(cè)試了器件的半導(dǎo)體類型和柵極電壓的調(diào)控作用等器件參數(shù)，圖7（b）是柵壓對(duì)石墨烯伏安特性曲線的調(diào)控作用。經(jīng)外引導(dǎo)線，獲得了以大面積石墨烯為功能單元的聚合物半遮蓋式化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件。以化學(xué)氣相沉積制備的大面積石墨烯材料和LangmuirBlodget方法制備的大面積氧化石墨烯薄膜為功能單元，制作化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)的自供電傳感器件。采用化學(xué)氣相沉積方法，制備了具有二維超薄結(jié)構(gòu)的氧化鋅以及二硫化鉬半導(dǎo)體納米材料?；瘜W(xué)氣相沉積法是制備石墨烯常用的方法，該方法的優(yōu)點(diǎn)在于易實(shí)現(xiàn)石墨烯的大面積合成，常以銅、鎳、鉑等金屬為襯底，通過滲碳冷卻、表面催化等工藝制備得到大面積連續(xù)的石墨烯薄膜。近十年來，石墨烯因其獨(dú)特的物理化學(xué)特性成為材料界最為活躍的研究主題，在能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)、柔性透明顯示、復(fù)合材料、傳感器、集成電路等領(lǐng)域表現(xiàn)出十分誘人的應(yīng)用前景。大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告圖4 D8ADVANCE型轉(zhuǎn)靶X射線衍射儀(SEM)掃描電子顯微鏡可以方便的得到所制備材料的形貌特征及結(jié)構(gòu)特征，是材料研究的關(guān)鍵。設(shè)置程序，測(cè)試器件的伏安特性曲線、轉(zhuǎn)移特性曲線，探究器件的遷移率、載流子濃度等基本的電學(xué)性能和半導(dǎo)體材料的電流電壓隨時(shí)間的變化曲線。實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)藥品及氣體固體材料：超薄二維納米材料（石墨烯）所用極性有機(jī)液體：無水乙醇、異丙醇、丙酮、二氯甲烷、吡啶、二甲基甲酰胺主要測(cè)試光照：黑暗、日光燈、紫外燈（365nm） 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器本實(shí)驗(yàn)所用到的設(shè)備儀器： 半導(dǎo)體參數(shù)分析儀是一個(gè)模塊化、可定制、高度一體化的參數(shù)分析儀，可同時(shí)進(jìn)行電流電壓(IV)、電容電壓(CV)和超快脈沖 IV 電學(xué)測(cè)試。當(dāng)工作端接觸乙醇分子時(shí)，工作端工作函數(shù)發(fā)生變化，而密封端工作函數(shù)仍保持不變；由于同一種材料費(fèi)米能級(jí)必須處于同一水平，由于載流子的遷移，器件兩端產(chǎn)生接觸電勢(shì)差[25]。石墨烯作為器件功能單元的可行性與優(yōu)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告勢(shì)：近十年來，石墨烯因其獨(dú)特的物理化學(xué)特性成為材料界最為活躍的研究主題，在能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)、柔性透明顯示、復(fù)合材料、傳感器、集成電路等領(lǐng)域表現(xiàn)出十分誘人的應(yīng)用前景[2023]。理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，石墨烯的功函數(shù)可以通過原子分子摻雜和氣體分子的吸附進(jìn)行有效調(diào)控前期研究工作從實(shí)驗(yàn)上證明了利用半導(dǎo)體功函數(shù)調(diào)控實(shí)現(xiàn)能量捕獲的可行性，但是，器件要取得實(shí)際應(yīng)用，必須要有高的能量轉(zhuǎn)換效率，且能實(shí)現(xiàn)持續(xù)電能轉(zhuǎn)換，這就需要對(duì)器件性能影響因素及器件工作機(jī)制進(jìn)行深入研究[19]。基于這一點(diǎn)，我們提出利用超薄二維納米材料（石墨烯）作為基本功能單元制備新一代的自供電傳感器件，使器件能感受到環(huán)境中化學(xué)分子狀態(tài)的改變而輸出電信號(hào)。器件能將人體連續(xù)的吸氣呼氣轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，這意味著人呼吸也可以發(fā)電，無疑是令人振奮的。北京大學(xué)和大連化物所在石墨烯PN結(jié)的調(diào)控調(diào)制摻雜生長(zhǎng)與光電轉(zhuǎn)換器件研究中進(jìn)行了前沿性探索[9]。上海交通大學(xué)利用非硅微加工技術(shù)制備了基于MEMS的壓電發(fā)電機(jī)并表征了其俘能效果。微納自供電傳感器件的國內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀：[2]。為滿足自供電、自供能驅(qū)動(dòng)等系統(tǒng)的需求，微電源器件應(yīng)易于和傳感器等進(jìn)行集成。如何在減小尺寸的同時(shí)保持高的能量轉(zhuǎn)換效率，需要新材料和新工藝。如果微電源器件能夠持續(xù)收集環(huán)境中的能量并轉(zhuǎn)換為電能，將會(huì)永久性解決電池耗盡的問題。該類自供電傳感器件可能應(yīng)用于生產(chǎn)微型納米傳感器，具有自主創(chuàng)新知識(shí)產(chǎn)權(quán)。聯(lián)系電話：67783258；電子郵箱：jwcd。于5月7日以前將申請(qǐng)書和匯總表報(bào)教務(wù)處實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理科，同時(shí)提交電子文檔。申報(bào)國家級(jí)項(xiàng)目時(shí)院（系）或項(xiàng)目組導(dǎo)師承諾在地方財(cái)政劃撥經(jīng)費(fèi)和學(xué)校資助經(jīng)費(fèi)的基礎(chǔ)上配套經(jīng)費(fèi)的，同等條件下學(xué)校將優(yōu)先立項(xiàng)。通過雙向選擇確定指導(dǎo)教師和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。申請(qǐng)立項(xiàng)的項(xiàng)目要求思路新穎，創(chuàng)新性、實(shí)踐性強(qiáng)，立論根據(jù)充分，研究目標(biāo)明確，技術(shù)先進(jìn)，方法合理，訓(xùn)練效果好，并應(yīng)進(jìn)行可行性論證。，同時(shí)確認(rèn)項(xiàng)目組成員素質(zhì)教育（創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育）學(xué)分、考核教師工作量。聯(lián)系人：章劉成 陳寅平，聯(lián)系電話：84865461。學(xué)院組織專家對(duì)國家級(jí)、省級(jí)、校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目進(jìn)行材料審核和驗(yàn)收答辯，考核學(xué)生是否完成預(yù)期的任務(wù)并達(dá)到預(yù)期研究目標(biāo)，考核結(jié)果分為不合格、合格、良好和優(yōu)秀，優(yōu)秀項(xiàng)目數(shù)不超過20%。結(jié)題資料按封面、項(xiàng)目立項(xiàng)審批書、項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告、項(xiàng)目成果復(fù)印件、項(xiàng)目合同書等順序裝訂成冊(cè)?！洞髮W(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告》（見附件2），其他結(jié)題所需資料，按項(xiàng)目立項(xiàng)合同書的成果形式提供。確系無法完成的項(xiàng)目，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人必須提交一份說明，并視情況全部退回或部分退回前期支付的經(jīng)費(fèi)。驗(yàn)收專家組由45人組成，要求專家組成員中至少有1名成員外聘（從相近學(xué)科專業(yè)的學(xué)院聘請(qǐng)）。創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目負(fù)責(zé)人畢業(yè)后可根據(jù)情況更換負(fù)責(zé)人，或是在能繼續(xù)履行項(xiàng)目負(fù)責(zé)人職責(zé)的情況下，以大學(xué)生自主創(chuàng)業(yè)者的身份繼續(xù)擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人。學(xué)校按照平均每個(gè)項(xiàng)目不低于1:1的比例進(jìn)行經(jīng)費(fèi)配套。創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目除本校指導(dǎo)教師外必須聘請(qǐng)校外指導(dǎo)教師。申請(qǐng)人不得在創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目之間交叉申報(bào)。，在學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同指導(dǎo)下，采用前期創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)）的成果，提出一項(xiàng)具有市場(chǎng)前景的創(chuàng)新性產(chǎn)品或者服務(wù)，以此為基礎(chǔ)開展創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)。，對(duì)重復(fù)申報(bào)的，只支持其中一類項(xiàng)目4．聯(lián)系人：黃順容，聯(lián)系電話:83789605，Email:190577744。各學(xué)院按自愿申報(bào)原則，組織本院學(xué)生為負(fù)責(zé)人項(xiàng)目的申報(bào)初評(píng)工作，并按照項(xiàng)目類別（創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目、創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目）排序，分管領(lǐng)導(dǎo)簽字并加蓋學(xué)院公章。（五）項(xiàng)目周期申請(qǐng)資助的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)施年限一般不超過2年。學(xué)校按照平均每個(gè)項(xiàng)目不低于1：1的比例進(jìn)行經(jīng)費(fèi)配套。創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目除本校指導(dǎo)教師外必須聘請(qǐng)校外指導(dǎo)教師。申請(qǐng)人不得在創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目之間交叉申報(bào)。，在學(xué)校導(dǎo)師和企業(yè)導(dǎo)師共同指導(dǎo)下，采用前期創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目（或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)）的成果，提出一項(xiàng)具有市場(chǎng)前景的創(chuàng)新性產(chǎn)品或者服務(wù)，以此為基礎(chǔ)開展創(chuàng)業(yè)實(shí)踐活動(dòng)。2012年校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目中期檢查及結(jié)題（表格參照附件6執(zhí)行）由學(xué)院自行開展，填寫《2012年度校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目開展情況匯總表》（附件7）于2013年5月30日前上交至教務(wù)處實(shí)踐教學(xué)科。項(xiàng)目中期檢查、結(jié)題2012年國