【正文】 的器件未來(lái)在物聯(lián)網(wǎng)傳感器、2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)告可穿戴器件、生物醫(yī)療器件等領(lǐng)域的自供電檢測(cè)/自驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)建等方面有巨大的應(yīng)用前景。4）可從環(huán)境中持續(xù)捕獲能量。附件：二〇一二年四月二十三日第五篇：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)告一種集成式自供電納米化學(xué)傳感器的設(shè)計(jì)和制作項(xiàng)目成員：何旺球（1426410514）王鵬云1426410408 陶俊賢1326410232 黃家儀1326410116 指導(dǎo)教師：祝元坤 摘要：本項(xiàng)目以石墨烯作為基本功能單元，設(shè)計(jì)并制備一種新型的集成式化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件；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)。、成績(jī)優(yōu)良的在校全日制普通本科生均具有申報(bào)資格。結(jié)題通過(guò)的項(xiàng)目須在哈爾濱商業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練智能管理系統(tǒng)提交電子版《哈爾濱商業(yè)大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃結(jié)題報(bào)告》及相關(guān)成果資料。學(xué)校根據(jù)學(xué)院推薦項(xiàng)目組織專家進(jìn)行評(píng)審，按排名高低確立各級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目。、不同專業(yè)的學(xué)生組隊(duì)。創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目要求項(xiàng)目負(fù)責(zé)人在畢業(yè)前完成項(xiàng)目。（二）申報(bào)對(duì)象。申請(qǐng)者須品學(xué)兼優(yōu)、學(xué)有余力，考慮到項(xiàng)目周期及學(xué)生對(duì)知識(shí)掌握，本年度項(xiàng)目申請(qǐng)人以202011級(jí)大學(xué)生為主，鼓勵(lì)2012級(jí)大學(xué)生加入。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。、省級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目資助且未結(jié)題者不得參與申報(bào)創(chuàng)新訓(xùn)練項(xiàng)目。：許麗英、黃順容、鄭長(zhǎng)焰，聯(lián)系電話:83789605。二、結(jié)題程序，學(xué)生向?qū)W院提出結(jié)題申請(qǐng)。每名學(xué)生只能參加一個(gè)項(xiàng)目，不允許交叉申報(bào)。石墨烯部分被聚合物薄膜所覆蓋且另一部分暴露，當(dāng)器件接觸極性分子時(shí)，可以產(chǎn)生明顯的電信號(hào)。微電源器件不僅要有能量存儲(chǔ)功能，還要能持續(xù)將環(huán)境中的能量轉(zhuǎn)換為電能。圖1 吸氣呼氣循環(huán)作用于ZnO陣列自供電傳感器件所產(chǎn)生的電信號(hào) 超薄二維納米材料，如石墨烯等，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[15]。以石墨烯制備器件具有以下優(yōu)勢(shì)：首先，二維石墨烯具有大的比表面積，對(duì)化學(xué)分子有更高的敏感性，更容易進(jìn)行表面電勢(shì)的調(diào)節(jié)；其次，石墨烯具有良好的機(jī)械性質(zhì)，可以做成柔性器件；再次，石墨烯的電子輸運(yùn)性質(zhì)和功函數(shù)可在很大范圍內(nèi)調(diào)控，表面改性、應(yīng)力、化學(xué)環(huán)境等都可以使石墨烯功函數(shù)發(fā)生變化。基于這一點(diǎn)，在本項(xiàng)目中，我們提出利用石墨烯作為基本功能單元制備新一代的分子驅(qū)動(dòng)能量轉(zhuǎn)換及自供電傳感器件，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)。通過(guò)設(shè)計(jì)掩膜版的位置和大小，鍍制電極，涂覆半遮蓋式聚合物薄膜等步驟，制備了化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件。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?；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(guò)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(guò)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。化學(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(guò)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。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(wú)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?；谶@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)。微納自供電傳感器件的國(guó)內(nèi)外研發(fā)現(xiàn)狀：[2]。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)。通過(guò)雙向選擇確定指導(dǎo)教師和項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人。學(xué)院組織專家對(duì)國(guó)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(guò)20%。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)目除本校指導(dǎo)教師外必須聘請(qǐng)校外指導(dǎo)教師。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。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)。，在導(dǎo)師指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)中每個(gè)學(xué)生在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中扮演一個(gè)或多個(gè)具體的角色，通過(guò)編制商業(yè)計(jì)劃書(shū)、開(kāi)展可行性研究、模擬企業(yè)運(yùn)行、參加企業(yè)實(shí)踐、撰寫(xiě)創(chuàng)業(yè)報(bào)告等工作。校級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃：200項(xiàng)左右，其中創(chuàng)新訓(xùn)練、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目資助標(biāo)準(zhǔn)為2000元/項(xiàng)，創(chuàng)業(yè)實(shí)踐項(xiàng)目為5000元/項(xiàng)。，也可以是項(xiàng)目小組（創(chuàng)新訓(xùn)練、創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目成員包括負(fù)責(zé)人不超過(guò)5人）。請(qǐng)各學(xué)院于2012年5月5日前向教務(wù)處實(shí)踐科（明德樓501）提交附件1（一式八份）、附件2（一份）及其電子版（附件1以學(xué)院簡(jiǎn)稱初審成績(jī)排名項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指導(dǎo)教師方式命名，格式統(tǒng)一為office2003格式）。所有科技發(fā)明制作必須附詳細(xì)的說(shuō)明文字或研究報(bào)告?，F(xiàn)將有關(guān)事項(xiàng)通知如下：一、申報(bào)要求，應(yīng)符合《教育部關(guān)于做好“本科教學(xué)工程”國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃實(shí)施工作的通知》(教高函[2012]5號(hào))的有關(guān)要求。三、其他為加強(qiáng)我校大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃立項(xiàng)和實(shí)施過(guò)程管理，學(xué)校決定建立大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃工作聯(lián)系人制度，請(qǐng)各院（系）填寫(xiě)《大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃工作聯(lián)系人信息表》，同其他材料一并報(bào)教務(wù)處實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理科230房間。3）易于集成。利用這一原理可制成自供電的酒精檢測(cè)儀，也可檢測(cè)不同濃度、不同類別的有機(jī)化學(xué)試劑[1114]，當(dāng)人吸氣呼氣循環(huán)作用于器件時(shí)，如圖1所示，在無(wú)任何外接電源的情況下，器件可產(chǎn)生 28 nA 的脈沖電流信號(hào)，交換電極可獲得相反方向的電流信號(hào)，這意味著電流信號(hào)非測(cè)試系統(tǒng)誤差或電阻變化引起的。在前期的研究中，我們利用石墨烯制備成器件，石墨烯部分被聚合物薄膜所覆蓋，部分暴露。本論文采用美國(guó)FEI公司生產(chǎn)的QuantaFEG450型場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FieldEmission Scanning Electron Microscopy, FESEM)對(duì)樣品進(jìn)行表面形貌和結(jié)構(gòu)的表征，主要測(cè)試參數(shù)為：電子槍和樣品的距離10 mm，加速電壓為30 kV，電流為10μA。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5石墨烯化學(xué)傳感器件制作的工藝路線圖(a)在銅上生長(zhǎng)的石墨烯；(b)將石墨烯轉(zhuǎn)移到Si/SiO2襯底上；(c)用鋁箔做掩膜覆蓋石墨烯中間部分；(d)用鋁箔做掩膜蒸鍍兩端電極；(e)引出兩側(cè)電極，用鋁箔做掩膜，沉積parylene C；(f)去掉掩膜得到所需器件。在獲得化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)傳感器基本電學(xué)性能的基礎(chǔ)之上，測(cè)試了不同化學(xué)有機(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。首先測(cè)試了無(wú)外加電壓激勵(lì)作用下，化學(xué)分子驅(qū)動(dòng)自供電傳感器件的漂移電流以及電壓隨時(shí)間的變化規(guī)律，獲得了能量轉(zhuǎn)化器件的背景噪音以及穩(wěn)定性等關(guān)鍵器件指標(biāo)，圖8（a）所示為傳感器件的背景信號(hào)；隨后，通過(guò)控制滴加化學(xué)有機(jī)溶液，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，圖8（b）所示，分析大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目結(jié)題報(bào)告了化學(xué)分子蒸發(fā)速度與器件電流電壓信號(hào)的變化規(guī)律，建立了有機(jī)化學(xué)分子的極性、表面張力、潤(rùn)濕性等參數(shù)，與器件輸出電學(xué)性能之間的內(nèi)在