博士畢業(yè)論文開題報告

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　　博士畢業(yè)論文開題報告篇1

　　論文題目：疊層透明導(dǎo)電薄膜的制備及其性能研究

　　一、選題背景

　　透明導(dǎo)電薄膜由于具有高透過率和高導(dǎo)電性而被廣泛應(yīng)用于當(dāng)代科學(xué)與技術(shù)的各個領(lǐng)域，并成為物理電子學(xué)、材料學(xué)、半導(dǎo)體光電子學(xué)等各種新興交叉學(xué)科的材料基礎(chǔ)。但是，在沒有發(fā)現(xiàn)透明導(dǎo)電氧化物之前，人們認(rèn)為在自然界中所有導(dǎo)電的物質(zhì)都是不透明的。直到 1907 年，Badeker打破了人們對導(dǎo)電物質(zhì)的透明性的傳統(tǒng)認(rèn)識，他發(fā)現(xiàn) CdO 這個材料不僅導(dǎo)電同時還是半透明的。而最初這種透明導(dǎo)電氧化物只是用在飛機(jī)的擋風(fēng)玻璃上。之后，薄膜科學(xué)與技術(shù)飛速發(fā)展，在二十世紀(jì)五十年代，人們先后制備出了SnO2基透明導(dǎo)電薄膜和In2O3基透明導(dǎo)電薄膜。為了降低薄膜的成本，在 20 世紀(jì) 80 年代，人們開始關(guān)注 ZnO基透明導(dǎo)電薄膜。目前，摻雜型的透明導(dǎo)電薄膜的主體材料主要有 In2O3、ZnO、SnO2、Ga2O3、CdO。其中，應(yīng)用比較廣泛的摻雜體系有 ZnO:Al (AZO)、SnO2:F、SnO2:Sb、In2O3:SnO2(ITO)。[6-13]而透明導(dǎo)電薄膜的制備方法可以分為化學(xué)鍍膜法和物理鍍膜法。化學(xué)鍍膜法主要有等溶膠-凝膠，噴涂熱分解，以及各種化學(xué)氣相沉積;物理鍍膜法主要有各種濺射鍍膜技術(shù)，各種真空蒸發(fā)鍍膜技術(shù)，其中包括離子源輔助的電子束熱蒸發(fā)鍍膜技術(shù)。

　　不同的制備方法各有利弊，比如說噴涂熱分解法的制備成本低，但制備出的薄膜的性能不夠理想;而目前公認(rèn)的最佳制備透明導(dǎo)電薄膜的磁控濺射法，雖然其工藝已經(jīng)非常成熟，并且可以生產(chǎn)商業(yè)化的 ITO，但是也存在著成本高，效率低等缺點(diǎn)。目前，除了建筑和節(jié)能窗戶外，透明導(dǎo)電薄膜主要應(yīng)用在顯示和太陽能電池方面。作為有機(jī)光電器件中的電極材料，透明導(dǎo)電薄膜在市場上也有著巨大的需求量。迄今為止，應(yīng)用最廣泛的是 ITO 透明導(dǎo)電薄膜，同時它也是最早應(yīng)用在有機(jī)光電器件當(dāng)中的透明導(dǎo)電薄膜。但 ITO 中的銦是一種稀有元素，隨著對薄膜需求量的增加，銦價格上漲的同時還面臨著耗盡的威脅。而且隨著科技的快速發(fā)展，ITO 透明導(dǎo)電薄膜作為透明電極已經(jīng)不能滿足日新月異的光電器件的發(fā)展需求，比如人們希望透明導(dǎo)電薄膜的制備成本可以更低，在作為光電器件的載流子注入電極時，它的功函數(shù)是可控的等等。這些要求 ITO 已經(jīng)不能夠滿足，因此，研發(fā)新型高性能實(shí)用化的透明導(dǎo)電薄膜有著重要的意義和價值。近年來報道了一些可作為 ITO 替代品的電極，例如碳納米管、石墨烯、導(dǎo)電聚合物、金屬薄膜、金屬納米線，以及金屬網(wǎng)格等等。這些電極都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在光電性質(zhì)及其穩(wěn)定性、生產(chǎn)工藝等方面仍面臨不少問題需要解決，相信隨著研究的不斷深入，若干種材料的.性能將逐漸完善，并進(jìn)入實(shí)用化階段。而現(xiàn)階段研制出新型具有良好光電性能的透明導(dǎo)電薄膜仍是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。

　　二、研究目的和意義

　　介質(zhì)/金屬/介質(zhì)(Dielectric/Metal/Dielectric, DMD)疊層透明導(dǎo)電薄膜是新型無銦透明導(dǎo)電薄膜之一，這種導(dǎo)電薄膜可以通過調(diào)節(jié)金屬兩側(cè)介質(zhì)的厚度來調(diào)節(jié)薄膜的透過率，使其在獲得高電導(dǎo)率的同時在可見光區(qū)域具有高透過率。而且，這種薄膜的制備工藝簡單，不需要加高溫，可選擇的材料范圍也很廣，并不僅僅限制于幾種材料。[2,46-48]DMD 薄膜雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些需要解決的問題，比如它的導(dǎo)電機(jī)理尚不明確，作為電極和相鄰的有機(jī)層之間還存在一定的界面問題等。這些方面都需要相關(guān)研究者做進(jìn)一步的研究工作。

　　三、本文研究涉及的主要理論

　　隨著透明導(dǎo)電薄膜的飛速發(fā)展，越來越多的新型的透明導(dǎo)電薄膜出現(xiàn)在人們面前，按照薄膜的組成成分和組成結(jié)構(gòu)，我們將透明導(dǎo)電薄膜大致可分為以下幾類：透明導(dǎo)電金屬薄膜、透明導(dǎo)電氧化物薄膜、疊層透明導(dǎo)電薄膜、聚合物導(dǎo)電薄膜、導(dǎo)電性粒子分散介電體、透明導(dǎo)電化合物薄膜、新型納米結(jié)構(gòu)導(dǎo)電薄膜。

　　金屬薄膜(如 Au、Cu、Ag、Al 等)由于自由載流子濃度高(1020cm-3以上)，所以它具有很好的導(dǎo)電性。但同時也因?yàn)檩d流子濃度高，金屬薄膜是紅外光和可見光的反射體，等離子體頻率分布在近紫外光區(qū)，所以它在可見光區(qū)域內(nèi)透過率不是很好。如果想提高可見光區(qū)域的透過率，就需要將金屬薄膜做得很薄(<20nm)。金屬薄膜厚度在 10 nm 左右時光電性能最好，但薄膜是島狀結(jié)構(gòu)，為了提高薄膜的成膜性，人們在基底上鍍一層氧化物，比如 SiO2、Al2O3等，但這樣受到雜質(zhì)和表面效應(yīng)的影響薄膜的電阻率變大了。因此很難制備出連續(xù)的且光電性能良好的金屬薄膜。除此之外，金屬薄膜易受外界環(huán)境的影響，且強(qiáng)度低。總之，金屬薄膜的缺點(diǎn)很多，但最突出的優(yōu)點(diǎn)就是電阻率小。表 1.2 為常見的金屬膜的材料性能。

　　氧化銦是一種白色或淡黃色的物質(zhì)，它的晶體結(jié)構(gòu)如圖 1.1 所示，是立方錳鐵礦結(jié)構(gòu)，又叫做稀土氧化物結(jié)構(gòu)，它是由四個 In 原子和六個 O 原子組成的原胞，圖中紫色的球代表 In 原子，紅色的球代表 O 原子，六個 O 原子位于立方體的頂角，留下兩個氧空位，而氧空位是一種點(diǎn)缺陷。一個完整的氧化銦晶胞是由80 個原子組成的，它的結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜。通過光學(xué)實(shí)驗(yàn)測量了氧化銦的直接躍遷禁帶寬度是在 3.55 eV-3.75 eV，在可見光區(qū)域的透過率在 85%左右，此外，In2O3具有較高的施主雜質(zhì)濃度(>1019cm-3)和霍爾遷移率(>50 cm2·V-1·s-1)。氧化銦光電性能可以通過用高價陽離子或者低價陰離子替位的方法來提高。常見的摻雜元素有 Sn、Mo、F、Ti 等，其中 In2O3: Sn (ITO)的性能最好，已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的透明導(dǎo)電薄膜。

　　四、本文研究的主要內(nèi)容

　　研制出具有良好光電性能的柔性低成本的新型透明電極是一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)。本論文針對這一難題展開了研究，分別用疊層透明導(dǎo)電薄膜制備了高功函數(shù)的陽極和低功函數(shù)的陰極，并分別以它們?yōu)殡姌O成功制備了有機(jī)太陽能電池，具體的工作內(nèi)容如下：

　　(1) 首次用 NiO 這一材料制備 DMD 疊層結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電薄膜，研究 Ag 兩側(cè)的NiO 厚度對 NiO/Ag/NiO (NAN)薄膜光電性能的影響，同時研究 NAN 薄膜的環(huán)境穩(wěn)定性和溫濕度穩(wěn)定性。此外，用 NAN 作為陽極，PEDOT:PSS 作為陽極界面緩沖層，制備正置結(jié)構(gòu)有機(jī)太陽能電池。

　　(2) 在 PET 上制備高柔韌性、高穩(wěn)定性的 PET/NAN 柔性電極，并進(jìn)一步采用紫外臭氧(UVO)輻照方式，顯著提高 NAN 電極的功函數(shù)。除此之外，分別用 NAN 和 ITO 為陽極，制備柔性太陽能電池，研究以 NAN 和 ITO 為電極的柔性太陽能電池的穩(wěn)定性。

　　(3) 用末端離子源輔助的電子束熱蒸發(fā)方法制備 SnOx/Ag/SnOx(SAS)疊層結(jié)構(gòu)的透明導(dǎo)電薄膜，研究 Ag 兩側(cè)的 SnOx厚度對 SAS 薄膜光電性能的影響。除此之外，用 SAS 作為陰極，ZnO 作為陰極界面緩沖層，制備倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池。

　　(4) 首次用超薄 Bi2O3修飾 SAS，制備高性能低功函數(shù)疊層透明導(dǎo)電薄膜SnOx/Ag/SnOx/Bi2O3(SASB)。最后，以 SASB 為陰極制備倒置結(jié)構(gòu)的有機(jī)太陽能電池。

　　五、寫作提綱

　　摘要 4-6

　　Abstract 6-7

　　目錄 8-11

　　第1章緒論 11-37

　　1.1 課題研究背景及意義 11-12

　　1.2 透明導(dǎo)電薄膜的分類及特性 12-20

　　1.2.1 單層透明導(dǎo)電薄膜 13-19

　　1.2.2 疊層透明導(dǎo)電薄膜 19-20

　　1.3 界面對疊層透明導(dǎo)電薄膜性能的影響 20-22

　　1.3.1 界面對疊層透明導(dǎo)電薄膜穩(wěn)定性的影響 21-22

　　1.3.2 界面對疊層透明導(dǎo)電薄膜光電性能的影響 22

　　1.4 透明導(dǎo)電薄膜的應(yīng)用 22-30

　　1.5 疊層透明導(dǎo)電薄膜的研究現(xiàn)狀 30-34

　　1.6 本論文的主要工作及創(chuàng)新點(diǎn) 34-37

　　第2章新型高性能NiO/Ag/NiO疊層透明導(dǎo)電薄膜的制備及其在有機(jī)太陽能電池上的應(yīng)用 37-65

　　2.1 引言 37-39

　　2.2 實(shí)驗(yàn)方法 39-41

　　2.2.1 NAN疊層透明導(dǎo)電薄膜的制備與性能測試 39

　　2.2.2 以NAN和ITO為陽極的太陽能電池的制備方法與性能測試 39-41

　　2.3 結(jié)果與討論 41-51

　　2.3.1 NAN薄膜的光學(xué)性能 41-45

　　2.3.2 NAN薄膜的電學(xué)性能及其穩(wěn)定性 45-48

　　2.3.3 NAN薄膜的表面形貌 48-49

　　2.3.4 NAN薄膜在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用 49-51

　　2.4 本章小結(jié) 51-52

　　2.5 引言 52-53

　　2.6 實(shí)驗(yàn)方法 53-54

　　2.7 結(jié)果與討論 54-63

　　2.8 本章小結(jié) 63-65

　　第3章疊層透明導(dǎo)電薄膜SnO_x/Ag/SnO_x的制備及其在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用 65-96

　　3.1 引言 65

　　3.2 實(shí)驗(yàn)方法 65-67

　　3.2.1 SAS疊層透明導(dǎo)電薄膜的制備與性能測試 66

　　3.2.2 以SAS和ITO為陰極的太陽能電池的制備方法與性能測試 66-67

　　3.3 結(jié)果與討論 67-77

　　3.3.1 SAS薄膜的光學(xué)性能 67-70

　　3.3.2 SAS薄膜的電學(xué)性能 70-72

　　3.3.3 SAS薄膜的表面形貌 72-73

　　3.3.4 SAS薄膜在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用 73-77

　　3.4 本章小結(jié) 77-78

　　3.5 引言 78-79

　　3.6 實(shí)驗(yàn)方法 79-80

　　3.6.1 Bi_2O_3界面層以及SASB電極的制備過程及測試方法 79-80

　　3.6.2 倒置太陽能電池的制備過程 80

　　3.7 結(jié)果與討論 80-92

　　3.7.1 Bi_O_3作為陰極界面層在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用 80-82

　　3.7.2 SASB 薄膜的光電性能 82-84

　　3.7.3 SASB的表面形貌 84-86

　　3.7.4 低功函SASB電極在有機(jī)太陽能電池中的應(yīng)用 86-92

　　3.8 本章小結(jié) 92-93

　　3.9 總結(jié) 93-94

　　3.10 展望 94-96

　　參考文獻(xiàn) 96-111

　　在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況 111-112

　　指導(dǎo)教師及作者簡介 112-113

　　六、目前已經(jīng)閱讀的主要文獻(xiàn)

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　　博士畢業(yè)論文開題報告篇2

　　一、關(guān)于文獻(xiàn)綜述的撰寫

　　在題目選定的情況下，文獻(xiàn)綜述就是整個論文構(gòu)思與寫作的基礎(chǔ)，因?yàn)椋挥腥妗⑸羁痰亻喿x、理解了國內(nèi)外同行的最新研究進(jìn)展，才能明確自己工作的起點(diǎn);做好文獻(xiàn)綜述就等于凝煉出了有價值的問題，找到了研究的突破口。撰寫文獻(xiàn)綜述的首要環(huán)節(jié)是對以往成果進(jìn)行線條清晰的梳理和系統(tǒng)全面的評價。

　　在文獻(xiàn)綜述撰寫中，常見的錯誤有以下幾種:

　　一是只簡單羅列他人觀點(diǎn)，未對已有研究成果進(jìn)行分類、歸納和提煉。

　　二是雖然對已有成果進(jìn)行了歸納或梳理，但未做系統(tǒng)、深人的分析、評價。對已有成果進(jìn)行分析、評價，找到矛盾和癥結(jié)所在，進(jìn)而凝煉出有價值的科學(xué)問題是文獻(xiàn)綜述要解決的基本問題。

　　三是雖然對已有成果進(jìn)行了分析、評價，但是對問題的提煉不夠精確。對他人成果進(jìn)行評價并不是最終目的，只有在評說他人的基礎(chǔ)上挖掘出待研究的問題，才達(dá)到了文獻(xiàn)綜述的目的。

　　在對以往研究不足的分析和闡述中，有時會出現(xiàn)對前人工作中存在的問題或不足過分夸大的錯誤。有的博士生為了突出說明自身研究的重要性，對以往研究的缺欠或不足進(jìn)行了人為的放大。實(shí)際上，這種不符合客觀實(shí)際的放大，不僅不能夠提升自身研究的價值，反而有可能造成小題大做甚至是重復(fù)研究的結(jié)果。

　　二、關(guān)于參考文獻(xiàn)的引用

　　一般的博士畢業(yè)論文開題報告在文獻(xiàn)綜述之后要列出主要參考文獻(xiàn)。有的博士生認(rèn)為，參考文獻(xiàn)的編排只是全部研究的輔助環(huán)節(jié)，因此，沒有給予足夠的重視。這其中有許多技術(shù)環(huán)節(jié)需要引起博士生的注意。在參考文獻(xiàn)的.編排中常見的錯誤主要有以下幾種。

　　一是為了顯示資料搜集的系統(tǒng)和全面，將盡可能多的參考文獻(xiàn)編人其中，以多取勝。這種做法的直接后果是將一些貌似相關(guān)、實(shí)則無用的研究成果編人參考文獻(xiàn)之中，或?qū)⒁恍﹥?nèi)容相同，甚至是重復(fù)研究的成果也誤當(dāng)重要文獻(xiàn)列人。

　　二是為了證明對國外研究進(jìn)展的全面把握，將自己從來沒有看過的外文資料也編人參考文獻(xiàn)，甚至將那些以自己不懂的語言出版的文獻(xiàn)也列人其中。

　　三是為了表征研究基礎(chǔ)的雄厚，將自己(或?qū)?與博士畢業(yè)論文研究相關(guān)性不大的成果也列人參考文獻(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)資源日益豐富的今天，通過網(wǎng)絡(luò)可以輕易地搜索到成千上萬篇文獻(xiàn)。然而，在這些文獻(xiàn)中，與自己的研究相關(guān)且真正具有參考價值的文獻(xiàn)少而又少。為此，

　　筆者建議，參考文獻(xiàn)的引用和編排要遵循“三不要”的工作原則：

　　1.沒有認(rèn)真閱讀過的文獻(xiàn)不要引用;

　　2.非一流期刊上的論文不要引用或慎重引用;

　　3.雖然讀過，但對博士畢業(yè)論文研究工作沒有借鑒意義的名人之作不要勉強(qiáng)引用。

　　三、關(guān)于研究內(nèi)容的安排

　　研究內(nèi)容是整個開題報告的核心，它所以如此重要，是因?yàn)檠芯績?nèi)容在整個博士畢業(yè)論文研究中發(fā)揮著承前啟后的作用。

　　首先，研究內(nèi)容是對文獻(xiàn)綜述的進(jìn)一步展開，它實(shí)際上是文獻(xiàn)綜述所提問題的求解程序。

　　其次，研究內(nèi)容搭建起整個研究的基本框架，下一步研究就是按此框架循序漸進(jìn)地開展。研究內(nèi)容安排得合理，就會使整個研究少走彎路，順利達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

　　第三，研究內(nèi)容的確定又是設(shè)計技術(shù)路線和選擇研究方法的依據(jù)。

　　第四，研究內(nèi)容確定之后，往往就預(yù)示著在哪些環(huán)節(jié)能取得突破，因此，它又是闡述預(yù)期創(chuàng)新點(diǎn)的邏輯前提。

　　筆者提出如下建議：

　　研究框架的搭建要切合實(shí)際;

　　玩弄新鮮名詞、濫造時髦概念的研究風(fēng)格不值得提倡;

　　要注意研究內(nèi)容安排與技術(shù)路線設(shè)計的相互照應(yīng)。

　　四、關(guān)于創(chuàng)新點(diǎn)的提煉與表述

　　創(chuàng)新點(diǎn)是博士畢業(yè)論文的點(diǎn)晴之筆，是其核心價值所在。創(chuàng)新點(diǎn)提煉得精準(zhǔn)、明確，既能凸顯論文的理論或應(yīng)用價值，又能使閱讀者較快地把握論文的基本觀點(diǎn)和主要貢獻(xiàn)。實(shí)際上，有相當(dāng)一部分博士畢業(yè)論文的評閱者首先閱讀的是作者對創(chuàng)新點(diǎn)的闡述。因此，提煉創(chuàng)新點(diǎn)不僅對于論文的寫作具有導(dǎo)向作用，對于論文順利通過評審、答辯也至關(guān)重要。

　　對于創(chuàng)新點(diǎn)的凝煉和陳述，筆者有如下建議：

　　(1)創(chuàng)新點(diǎn)是指你設(shè)了哪些他人未設(shè)之問、說了哪些他人未說之理、用了哪些他人未用之法、解了哪些他人未解之惑。

　　(2)對于創(chuàng)新點(diǎn)的闡述一般有以下幾種模式。

　　一是填補(bǔ)某領(lǐng)域(或方向)研究空白。

　　二是某學(xué)科領(lǐng)域基本理論的完善、發(fā)展，乃至突破。這種理論貢獻(xiàn)對于學(xué)科的發(fā)展具有基礎(chǔ)性意義。

　　三是某對象(問題)研究方法的創(chuàng)新。

　　四是某問題解決方案(具體對策)的設(shè)計。

　　(3)對創(chuàng)新點(diǎn)的闡述切忌任意拔高。有些博士生為了強(qiáng)調(diào)自己工作的重要性，對創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行了不符合實(shí)際的拔高和提升，這種做法不符合實(shí)事求是的科學(xué)精神。

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