半导体相关的毕业论文

全文地址 摘要：简述了生物传感器尤其是微生物传感器近年来在发酵工业及环境监测领域中的研究与应用，对其发展前景及市场化作了预测及展望。生物电极是以固定化生物体组成作为分子识别元件的敏感材料，与氧电极、膜电极和燃料电极等构成生物传感器，在发酵工业、环境监测、食品监测、临床医学等方面得到广泛的应用。生物传感器专一性好、易操作、设备简单、测量快速准确、适用范围广。随着固定化技术的发展，生物传感器在市场上具有极强的竞争力。关键词：生物传感器；发酵工业；环境监测。一、 引言从1962年，Clark和Lyons最先提出生物传感器的设想距今已有40 年。生物传感器在发酵工艺、环境监测、食品工程、临床医学、军事及军事医学等方面得到了深度重视和广泛应用。在最初15年里，生物传感器主要是以研制酶电极制作的生物传感器为主，但是由于酶的价格昂贵并不够稳定，因此以酶作为敏感材料的传感器，其应用受到一定的限制。近些年来，微生物固定化技术的不断发展，产生了微生物电极。微生物电极以微生物活体作为分子识别元件，与酶电极相比有其独到之处。它可以克服价格昂贵、提取困难及不稳定等弱点。此外，还可以同时利用微生物体内的辅酶处理复杂反应。而目前，光纤生物传感器的应用也越来越广泛。而且随着聚合酶链式反应技术（PCR）的发展，应用PCR的DNA生物传感器也越来越多。二、 研究现状及主要应用领域1、 发酵工业各种生物传感器中，微生物传感器最适合发酵工业的测定。因为发酵过程中常存在对酶的干扰物质，并且发酵液往往不是清澈透明的，不适用于光谱等方法测定。而应用微生物传感器则极有可能消除干扰，并且不受发酵液混浊程度的限制。同时，由于发酵工业是大规模的生产，微生物传感器其成本低设备简单的特点使其具有极大的优势。(1). 原材料及代谢产物的测定微生物传感器可用于原材料如糖蜜、乙酸等的测定，代谢产物如头孢霉素、谷氨酸、甲酸、甲烷、醇类、青霉素、乳酸等的测定。测量的原理基本上都是用适合的微生物电极与氧电极组成，利用微生物的同化作用耗氧，通过测量氧电极电流的变化量来测量氧气的减少量，从而达到测量底物浓度的目的。在各种原材料中葡萄糖的测定对过程控制尤其重要，用荧光假单胞菌（Psoudomonas fluorescens）代谢消耗葡萄糖的作用，通过氧电极进行检测，可以估计葡萄糖的浓度。这种微生物电极和葡萄糖酶电极型相比，测定结果是类似的，而微生物电极灵敏度高，重复实用性好，而且不必使用昂贵的葡萄糖酶。当乙酸用作碳源进行微生物培养时，乙酸含量高于某一浓度会抑制微生物的生长，因此需要在线测定。用固定化酵母（Trichosporon brassicae），透气膜和氧电极组成的微生物传感器可以测定乙酸的浓度。此外，还有用大肠杆菌（）组合二氧化碳气敏电极，可以构成测定谷氨酸的微生物传感器，将柠檬酸杆菌完整细胞固定化在胶原蛋白膜内，由细菌—胶原蛋白膜反应器和组合式玻璃电极构成的微生物传感器可应用于发酵液中头孢酶素的测定等等。(2). 微生物细胞总数的测定在发酵控制方面，一直需要直接测定细胞数目的简单而连续的方法。人们发现在阳极表面，细菌可以直接被氧化并产生电流。这种电化学系统已应用于细胞数目的测定，其结果与传统的菌斑计数法测细胞数是相同的[1]。(3). 代谢试验的鉴定传统的微生物代谢类型的鉴定都是根据微生物在某种培养基上的生长情况进行的。这些实验方法需要较长的培养时间和专门的技术。微生物对底物的同化作用可以通过其呼吸活性进行测定。用氧电极可以直接测量微生物的呼吸活性。因此，可以用微生物传感器来测定微生物的代谢特征。这个系统已用于微生物的简单鉴定、微生物培养基的选择、微生物酶活性的测定、废水中可被生物降解的物质估计、用于废水处理的微生物选择、活性污泥的同化作用试验、生物降解物的确定、微生物的保存方法选择等[2]。2、 环境监测(1). 生化需氧量的测定生化需氧量（biochemical oxygen demand –BOD）的测定是监测水体被有机物污染状况的最常用指标。常规的BOD测定需要5天的培养期，操作复杂、重复性差、耗时耗力、干扰性大，不宜现场监测，所以迫切需要一种操作简单、快速准确、自动化程度高、适用广的新方法来测定。目前，有研究人员分离了两种新的酵母菌种SPT1和SPT2，并将其固定在玻璃碳极上以构成微生物传感器用于测量BOD，其重复性在±10%以内。将该传感器用于测量纸浆厂污水中BOD的测定，其测量最小值可达2 mg/l，所用时间为5min[3]。还有一种新的微生物传感器，用耐高渗透压的酵母菌种作为敏感材料，在高渗透压下可以正常工作。并且其菌株可长期干燥保存，浸泡后即恢复活性，为海水中BOD的测定提供了快捷简便的方法[4]。除了微生物传感器，还有一种光纤生物传感器已经研制出来用于测定河水中较低的BOD值。该传感器的反应时间是15min，最适工作条件为30°C，pH=7。这个传感器系统几乎不受氯离子的影响（在1000mg/l范围内），并且不被重金属（Fe3+、Cu2+、Mn2+、Cr3+、Zn2+）所影响。该传感器已经应用于河水BOD的测定，并且获得了较好的结果[4]。现在有一种将BOD生物传感器经过光处理（即以TiO2作为半导体，用6 W灯照射约4min）后，灵敏度大大提高，很适用于河水中较低BOD的测量[5]。同时，一种紧凑的光学生物传感器已经发展出来用于同时测量多重样品的BOD值。它使用三对发光二极管和硅光电二极管，假单胞细菌（Pseudomonas fluorescens）用光致交联的树脂固定在反应器的底层，该测量方法既迅速又简便，在4℃下可使用六周，已经用于工厂废水处理的过程中[5]。(2). 各种污染物的测定常用的重要污染指标有氨、亚硝酸盐、硫化物、磷酸盐、致癌物质与致变物质、重金属离子、酚类化合物、表面活性剂等物质的浓度。目前已经研制出了多种测量各类污染物的生物传感器并已投入实际应用中了。测量氨和硝酸盐的微生物传感器，多是用从废水处理装置中分离出来的硝化细菌和氧电极组合构成。目前有一种微生物传感器可以在黑暗和有光的条件下测量硝酸盐和亚硝酸盐(NOx-)，它在盐环境下的测量使得它可以不受其他种类的氮的氧化物的影响。用它对河口的NOx-进行了测量，其效果较好[6]。硫化物的测定是用从硫铁矿附近酸性土壤中分离筛选得到的专性、自养、好氧性氧化硫硫杆菌制成的微生物传感器。在pH=、31℃时一周测量200余次，活性保持不变，两周后活性降低20%。传感器寿命为7天，其设备简单，成本低，操作方便。目前还有用一种光微生物电极测硫化物含量，所用细菌是，与氢电极连接构成[7]。最近科学家们在污染区分离出一种能够发荧光的细菌，此种细菌含有荧光基因，在污染源的刺激下能够产生荧光蛋白，从而发出荧光。可以通过遗传工程的方法将这种基因导入合适的细菌内，制成微生物传感器，用于环境监测。现在已经将荧光素酶导入大肠杆菌（）中，用来检测砷的有毒化合物[8]。水体中酚类和表面活性剂的浓度测定已经有了很大的发展。目前，有9种革兰氏阴性细菌从西西伯利亚石油盆地的土壤中分离出来，以酚作为唯一的碳源和能源。这些菌种可以提高生物传感器的感受器部分的灵敏度。它对酚的监测极限为5 ´10-9mol。该传感器工作的最适条件为：pH=、35℃，连续工作时间为30h[9]。还有一种假单胞菌属（Pseudomonas rathonis）制成的测量表面活性剂浓度的电流型生物传感器，将微生物细胞固定在凝胶（琼脂、琼脂糖和海藻酸钙盐）和聚乙醇膜上，可以用层析试纸GF/A，或者是谷氨酸醛引起的微生物细胞在凝胶中的交联，长距离的保持它们在高浓度表面活性剂检测中的活性和生长力。该传感器能在测量结束后很快的恢复敏感元件的活性[10]。还有一种电流式生物传感器，用于测定有机磷杀虫剂，使用的是人造酶。利用有机磷杀虫剂水解酶，对硝基酚和二乙基酚的测量极限为100´10-9mol，在40℃只要4min[11]。还有一种新发展起来的磷酸盐生物传感器，使用丙酮酸氧化酶G，与自动系统CL-FIA台式电脑结合，可以检测(32~96)´10-9mol的磷酸盐，在25°C下可以使用两周以上，重复性高[12]。最近，有一种新型的微生物传感器，用细菌细胞作为生物组成部分，测定地表水中壬基酚（nonyl-phenol etoxylate --NP-80E）的含量。用一个电流型氧电极作传感器，微生物细胞固定在氧电极上的透析膜上，其测量原理是测量毛孢子菌属（Trichosporum grablata）细胞的呼吸活性。该生物传感器的反应时间为15~20min，寿命为7~10天（用于连续测定时）。在浓度范围内，电信号与NP-80E浓度呈线性关系，很适合于污染的地表水中分子表面活性剂的检测[13]。除此之外，污水中重金属离子浓度的测定也是不容忽视的。目前已经成功设计了一个完整的，基于固定化微生物和生物体发光测量技术上的重金属离子生物有效性测定的监测和分析系统。将弧菌属细菌（Vibrio fischeri）体内的一个操纵子在一个铜诱导启动子的控制下导入产碱杆菌属细菌（Alcaligenes eutrophus (AE1239)）中，细菌在铜离子的诱导下发光，发光程度与离子浓度成正比。将微生物和光纤一起包埋在聚合物基质中，可以获得灵敏度高、选择性好、测量范围广、储藏稳定性强的生物传感器。目前，这种微生物传感器可以达到最低测量浓度1´10-9mol[14]。还有一种专门测量铜离子的电流型微生物传感器。它用酒酿酵母（Saccharomyces cerevisiae）重组菌株作为生物元件，这些菌株带有酒酿酵母CUP1基因上的铜离子诱导启动子与大肠杆菌lacZ基因的融合体。其工作原理，首先是CUP1启动子被Cu2+诱导，随后乳糖被用作底物进行测量。如果Cu2+存在于溶液中，这些重组体细菌就可以利用乳糖作为碳源，这将导致这些好氧细胞需氧量的改变。该生物传感器可以在浓度范围()´10-3mol范围内测定CuSO4溶液。目前已经将各类金属离子诱导启动子转入大肠杆菌中，使得大肠杆菌会在含有各种金属离子的的溶液中出现发光反应。根据它发光的强度可以测定重金属离子的浓度，其测量范围可以从纳摩尔到微摩尔，所需时间为60~100min[15][16]。用于测量污水中锌浓度的生物传感器也已经研制成功，使用嗜碱性细菌Alcaligenes cutrophus，并用于对污水中锌的浓度和生物有效性进行测量，其结果令人满意[17]。估测河口出水流污染情况的海藻传感器是由一种螺旋藻属蓝细菌（ cyanobacterium Spirlina subsalsa）和一个气敏电极构成的。通过监测光合作用被抑制的程度来估测由于环境污染物的存在而引起水的毒性变化。以标准天然水为介质，对三种主要污染物（重金属、除草剂、氨基甲酸盐杀虫剂）的不同浓度进行了测定，均可监测到它们的有毒反应，重复性和再生性都很高[18]。近来由于聚合酶链式反应技术（PCR）的迅猛发展及其在环境监测方面的广泛应用，不少科学家开始着手于将它与生物传感器技术结合应用。有一种应用PCR技术的DNA压电生物传感器，可以测定一种特殊的细菌毒素。将生物素酰化的探针固定在装有链酶抗生素铂金表面的石英晶体上，用1´10-6mol的盐酸可以使循环式测量在同一晶体表面进行。用细菌中提取的DNA样品进行同样的杂交反应并由PCR放大，产物为气单胞菌属（Aeromonas hydrophila）的一种特殊基因片断。这种压电生物传感器可以鉴别样品中是否含有这种基因，这为从水样中检测是否含带有这种病原的各种气单胞菌提供了可能[19]。还有一种通道生物传感器可以检测浮游植物和水母等生物体产生的腰鞭毛虫神经毒素等毒性物质，目前已经能够测量在一个浮游生物细胞内含有的极微量的PSP毒素[20]。DNA传感器也在迅速的得到应用，目前有一种小型化DNA生物传感器，能将DNA识别信号转换为电信号，用于测量水样中隐孢子和其他水源传染体。该传感器着重于改进核酸的识别作用和加强该传感器的特异性和灵敏性，并寻求将杂交信号转化为有用信号的新方法，目前研究工作为识别装置和转换装置的一体化[21]。

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物理学毕业论文题目

1、物理学史与物理教学结合的理论与实践研究

2、二氧化碳深含水层隔离的二相渗流模拟与岩石物理学研究

3、二十世纪中国原子分子物理学的建立和发展

4、普通高中物理课程内容与大学物理课程内容的适切性研究

5、从现代物理学理论发展探讨孙思邈修道养生观

6、地震岩石物理学及其应用研究

7、碎屑岩地震岩石物理学特征研究

8、信息技术支持下的物理学与教的研究

9、物理学中对称现象的语境分析及其意义

10、本质直观视域下的量子引力学困境

11、复杂金融系统的相互作用结构与大波动动力学研究

12、大小细胞视觉通路在早期开角型青光眼和双眼竞争中作用的功能磁共振成像及视觉心理物理学研究

13、经济物理学中的金融数据分析：统计与建模

14、农村高中物理学困生的差异教学研究

15、基于PD控制的拟态物理学优化算法的研究

16、多目标拟态物理学优化算法解集分布性研究

17、利用物理学史 教育 资源优化中学物理教学的研究

18、中学生与物理学家共同体概念形成过程的对比研究

19、物理学专业师范生PCK研究

20、物理学史融入高中物理教学的实践研究

21、莱布尼茨物理学哲学思想研究

22、运用高中物理教材栏目开展物理学史教育的实践

23、新课程下 高一物理 学困生转化策略

24、运用高中物理“学案教学”提高学生问题意识的实践

25、基于书目记录的《中图法》物理学类目调整 方法

26、物理学专业师范生教学技能训练现状调查与对策研究

27、高中物理学困生成因及转化策略研究

28、从物理学家的研究方法看物理学的进展

29、高中物理学困生学习动机的实证调查与影响因素分析

30、食管癌调强放疗物理学参数对放射性肺炎的评估价值

31、近代物理学史在高中物理教学中的应用

32、提升物理学困生自主学习能力的教学策略研究

33、物理学史在高中物理教学中的应用研究

34、关于培养学生物理学科素养的教学实践研究

35、高一物理学困生学习效率低下成因及转化策略

36、校本课程《生活中的物理学原理 DIY 》的开发与实践

37、高中物理教学中物理学史教育现状调查与研究

38、高中物理学困生学业情绪现状及影响因素的调查研究

39、利用物理学史促进高中生理解科学本质的实践研究

40、物理学史融入中学课堂教学的实践研究

2021中学物理论文题目

1、 中学物理教材的重难点内容表达方式的研究

2、 关于中学物理学习中学生素质培养之设想

3、 中学物理学习中互动作用的深入研究

4、 通过力学教学实现中学物理到大学物理的良好过渡

5、 一类变分问题在中学物理课外教学中的尝试

6、 在中学物理知识结构化中锻造学生核心素养

7、 浅谈中学物理探究教学的策略

8、 物理模型在中学物理教学中的作用研究

9、 浅谈中学物理学习中创造性思维的障碍与对策

10、 中学物理知识在甜樱桃保鲜中的应用

11、 浅谈中学物理教学中的“骆驼教学法”

12、 中学物理良性学习习惯的现状调查及分析

13、 函数图像法在中学物理中的应用

14、 中学物理异课同构教研活动设计研究

15、 中学物理教学中缄默知识的应用研究

16、 中学物理教学对大学物理教学的影响——以安阳师范学院为例

17、 物理实验在中学物理教学中的地位和作用

18、 中学物理活动教学的设计研究

19、 中学物理课堂环境评价量表的实证检测

20、 中学物理教学中概念的教学策略研究

21、 几何画板在中学物理教学中的应用

22、 引导式 反思 :将HPS教育融入中学物理教学的方式

23、 中学物理实验课堂环境的测评研究——以北京地区为例

24、 我国中学物理教育研究的进展与趋势——基于中国知网的文献计量学研究

25、 国际科学教育坐标中的我国中学物理教育研究:基于文献计量学的国际比较研究

26、 中学物理实验技能的评价研究

27、 中学物理教学中激发学生学习动机的策略研究

28、 突破中学物理教学难点的策略

29、 探究中学物理课堂的实际案例中如何引入新的教学模式

30、 中学物理“微实验”创设的价值思考

31、 中学物理实验教学的新思考

32、 提高中学物理教师信息技术应用技能的策略

33、 高师本科物理专业中学物理教学能力培养目标体系的研究

34、 刍议中学物理教科书中的举例说明题

35、 中学物理教学的问题情境创设

36、 3D虚拟增强现实技术在中学物理教学中的应用研究

37、 以藏族 文化 生活为例,开发藏区中学物理课程实验资源

38、 贯通大中学物理综合能力培养的物理学术竞赛教学模式

39、 中学物理在教学内容上的改革思考

40、 我国中学物理“时间观”课程教学的现实与改进

41、 中学物理教学中演示实验的应用策略

42、 中学物理教学中学生动手能力的培养

43、 新课程背景下农村中学物理实验教学的探索

44、 浅谈提高中学物理低成本实验教学的有效性

45、 浅谈中学物理“生活化”教学的策略

物理教学论文题目

1、 高中物理教学中常见电学实验问题分析

2、 以生活化教学模式提高初中物理教学的有效性

3、 工科专业大学物理教学现状与改革方向研究

4、 大学物理教学中创新型人才的培养与实践

5、 教学新范式下大学物理教学的几点思考

6、 基于翻转课堂理念的独立学院大学物理教学模式研究

7、 基于CDIO理念的大学物理教学改革探索

8、 统计物理教学中引入Jarzynski等式的必要性

9、 物理教学融入工匠精神的思考与实践

10、 让“陶花”在物理教学实践中绽放——浅议过程性评价和物理教学实践

11、 高中物理教学中培养学生的思维

12、 “蜂窝视频元”在高中物理教学中的应用实践研究

13、 中学物理教学中缄默知识的应用研究

14、 提高大学物理教学质量的 措施 与对策

15、 高分子物理教学中关于链段概念的讲解

16、 以提高人才培养质量为目标,探索新形势下大学物理教学策略

17、 基于翻转式课堂模式的大学物理教学研究

18、 中学物理教学对大学物理教学的影响——以安阳师范学院为例

19、 高分子物理教学中“结晶”概念的讲解

20、 引导式反思:将HPS教育融入中学物理教学的方式

21、 高中物理教学核心素养:演示实验创新

22、 数形结合思想在高中数学与物理教学中的应用研究

23、 浅析信息技术在初中物理教学中的应用——以欧姆定律学习为例

24、 新工科背景下大学物理教学研究

25、 地方本科院校大学物理教学改革模式探究

26、 高师本科物理专业中学物理教学能力培养目标体系的研究

27、 高中物理教学使用 思维导图 的几个误区

28、 中学物理教学的问题情境创设

29、 3D虚拟增强现实技术在中学物理教学中的应用研究

30、 MATLAB的可视化在物理教学中的应用

31、 案例教学法在“半导体器件物理”教学中的尝试与反思

32、 新工科背景下“类像思维”在半导体物理教学中的应用

33、 核心素养下的高校半导体物理教学改革路径研究

34、 材料专业大学物理教学内容的改革与实践

35、 为提高大学物理教学的学术水平而努力

36、 材料学专业固体物理教学中的抽象与形象思维转化

37、 大学物理教学研究现状与展望——基于10年核心期刊论文分析

38、 高考3+3新模式下中学与大学物理教学的衔接性校本研究:热学部分

39、 浅析STS教育在职业学校物理教学中的有效渗透

40、 智慧教育理念在大学物理教学改革中的应用研究

41、 混合教学模式在固体物理教学中的应用

42、 物理学思维方法在大学物理教学中的应用

43、 多媒体在应用型本科院校大学物理教学中的应用

44、 在物理教学中渗透生涯教育的探索——由新高考选考物理遇冷说开去

45、 浅谈初中物理教学中“弱势学生”激励策略

46、 “物理教学论实验”课程的“课例化”教学模式研究

47、 提高大学物理教学效果的策略

48、 利用虚拟实验改进物理教学

49、 基于建筑学学生思维特点的实践性建筑物理教学初探

50、 核心素养视角下初中物理教学的方法

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论文开题报告基本要素

各部分撰写内容

论文标题应该简洁，且能让读者对论文所研究的主题一目了然。

摘要是对论文提纲的总结，通常不超过1或2页，摘要包含以下内容：

目录应该列出所有带有页码的标题和副标题， 副标题应缩进。

这部分应该从宏观的角度来解释研究背景，缩小研究问题的范围，适当列出相关的参考文献。

这一部分不只是你已经阅读过的相关文献的总结摘要，而是必须对其进行批判性评论，并能够将这些文献与你提出的研究联系起来。

这部分应该告诉读者你想在研究中发现什么。在这部分明确地陈述你的研究问题和假设。在大多数情况下，主要研究问题应该足够广泛，而次要研究问题和假设则更具体，每个问题都应该侧重于研究的某个方面。

半导体器件中的泊松方程是描述电子和空穴在非平衡状态下的空间电荷分布和电势分布的基本方程，其数值求解是半导体器件模拟中的重要问题。追赶法（Sweeping method）是常用的求解半导体泊松方程的一种数值方法，其基本思想是通过将泊松方程转化为一组差分方程，并利用迭代求解法逐步追赶更新电势和空间电荷分布的结果。追赶法的基本过程如下：将泊松方程离散化为一组差分方程，通常采用有限差分法或有限元法等数值方法。初始化电势分布和空间电荷分布，通常可以采用均匀分布或给定的初始条件。通过迭代求解法逐步更新电势分布和空间电荷分布，直到收敛为止。根据求解结果计算器件的电流、电场和载流子浓度等物理参数，以评估器件的性能和可靠性。追赶法的优点是计算速度快、精度高、收敛稳定，适用于各种半导体器件的仿真计算。但其缺点是需要对差分方程进行合理的离散化和边界条件的处理，对计算精度和稳定性要求较高。总的来说，追赶法是求解半导体泊松方程的重要数值方法之一，可应用于半导体器件设计、制造和测试等领域。

半导体泊松方程追赶法是一种数值求解半导体器件中的泊松方程的方法。泊松方程在半导体器件的静态行为中扮演着极为重要的角色，求解泊松方程可以得到器件中的电场分布，从而预测器件的静态特性。半导体泊松方程追赶法是一种时间域的有限差分数值方法，可以用于求解时变的三维泊松方程。半导体泊松方程追赶法的基本思想是将泊松方程中的二阶空间导数变换为两个一阶导数，同时引入一个时间变量，将三维泊松方程转化为与时间有关的一维偏微分方程组。然后利用追赶法（类似于显式欧拉法），根据时间的顺序求解每个时间步上的方程，每步计算只需要考虑相邻两个时间步的解，从而大大提高了求解的速度。半导体泊松方程追赶法较为适用于求解中小型器件的三维泊松方程，求解精度较高，且速度较快，能够有效模拟半导体器件的电场分布。半导体泊松方程追赶法的主要优点是简单易懂，易于实现，并具有较高的求解速度，因此被广泛应用于半导体器件的数值模拟和设计。