《電子材料測試技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《電子材料測試技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程名稱（中英文）中文名稱：電子材料測試技術(shù)英文名稱：CharacterizationofElectronicMaterials二、課程代碼及性質(zhì)專業(yè)選修課程三、學(xué)時(shí)與學(xué)分總學(xué)時(shí)：32學(xué)分：2四、先修課程《大學(xué)物理》、《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《固體物理》、《電子材料》五、授課對象本課程面向功能材料專業(yè)學(xué)生開設(shè)六、課程教學(xué)目的（對學(xué)生知識、能力、素質(zhì)培養(yǎng)的貢獻(xiàn)和作用）【注：教學(xué)目的要突出各項(xiàng)“能力”，且與表1中的某項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)相對應(yīng)】本課程是功能材料專業(yè)的選修課之一，其教學(xué)目的包括：1、掌握半導(dǎo)體材料的常用測試技術(shù)的基本原理和主要特點(diǎn)，培養(yǎng)能夠科學(xué)構(gòu)建并實(shí)施半導(dǎo)體材料測試的綜合實(shí)驗(yàn)的能力。2、了解半導(dǎo)體材料測試所需的常用設(shè)備和實(shí)驗(yàn)儀器，具備調(diào)控設(shè)備及儀器參數(shù)，進(jìn)行測控和維護(hù)的能力。3、了解半導(dǎo)體材料測試的技術(shù)前沿和發(fā)展趨勢，正確認(rèn)識該技術(shù)領(lǐng)域在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所起的作用。4、掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)搜索工具的使用方法。能夠應(yīng)用現(xiàn)代工具撰寫報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。表1課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求及其指標(biāo)點(diǎn)本課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求1：工程知識能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題。1.1掌握了用于解決功能材料領(lǐng)域復(fù)雜問題的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識。1.2掌握了用于解決功能材料領(lǐng)域復(fù)雜問題的物理、化學(xué)等自然科學(xué)基礎(chǔ)知識。1.3掌握了用于解決功能材料領(lǐng)域復(fù)雜問題的工程力學(xué)基礎(chǔ)知識。1.4掌握了用于解決功能材料領(lǐng)域復(fù)雜問題的工程檢測與控制基礎(chǔ)知識。1.5系統(tǒng)掌握了專業(yè)知識，能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識用于解決功能材料領(lǐng)域復(fù)雜問題。畢業(yè)要求2：問題分析能夠應(yīng)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.1能夠應(yīng)用工程數(shù)學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。2.2能夠應(yīng)用物理、化學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。2.3能夠應(yīng)用力學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。2.4能夠應(yīng)用工程科學(xué)基本原理，識別、表達(dá)、并通過文獻(xiàn)研究分析復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論。畢業(yè)要求3：設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案能夠設(shè)計(jì)針對復(fù)雜工程問題的解決方案，設(shè)計(jì)滿足特定需求的系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識，考慮法律、健康、安全、文化、社會(huì)以及環(huán)境等因素。3.1了解功能材料與器件問題的特征，掌握解決復(fù)雜工程問題的設(shè)計(jì)方法。3.2在考慮法律、健康、安全、文化、社會(huì)以及環(huán)境等制約因素的前提下，能夠設(shè)計(jì)（開發(fā)）針對復(fù)雜功能材料與器件問題的解決方案，具備設(shè)計(jì)（開發(fā)）滿足特定工程需求的功能材料系統(tǒng)、單元（部件）或工藝流程的能力。3.3在設(shè)計(jì)（開發(fā)）過程中，具有追求功能材料領(lǐng)域復(fù)雜問題創(chuàng)新解決的態(tài)度和意識，掌握了基本的創(chuàng)新方法，清楚創(chuàng)新方向及領(lǐng)域。畢業(yè)要求4：研究能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對復(fù)雜工程問題進(jìn)行研究，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、分析與解釋數(shù)據(jù)、并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。4.1掌握功能材料的合成與制備技術(shù)的原理及特點(diǎn)，能夠采用科學(xué)方法，具備合理設(shè)計(jì)制備功能材料的復(fù)雜實(shí)驗(yàn)、開展科學(xué)研究的能力。4.2掌握功能材料與器件的分析測試技術(shù)的原理及主要特點(diǎn)，能夠采用科學(xué)方法，正確構(gòu)建并實(shí)施功能材料與器件測試的綜合實(shí)驗(yàn)，得出正確結(jié)果的能力。課程目標(biāo)14.3能正確使用和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過信息綜合處理，具備對復(fù)雜的功能材料和器件的測試結(jié)果進(jìn)行正確分析的能力。4.4了解功能材料制備與測試所需的常用設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器及實(shí)驗(yàn)方法，具備調(diào)控設(shè)備及儀器參數(shù)，進(jìn)行測控和維護(hù)的能力。課程目標(biāo)2畢業(yè)要求5：使用現(xiàn)代工具能夠針對復(fù)雜工程問題，開發(fā)、選擇與使用恰當(dāng)?shù)募夹g(shù)、資源、現(xiàn)代工程工具和信息技術(shù)工具，包括對復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬，并能夠理解其局限性。5.1掌握文獻(xiàn)檢索、資料查詢、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)搜索工具的使用方法。課程目標(biāo)45.2了解功能材料專業(yè)重要資料來源及獲取方法。5.3具備應(yīng)用各類文獻(xiàn)、信息及資料進(jìn)行功能材料與器件領(lǐng)域的工程實(shí)踐的能力。5.4掌握功能材料與器件領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的預(yù)測與模擬方法，理解其局限性。畢業(yè)要求6：工程與社會(huì)能夠基于工程相關(guān)背景知識進(jìn)行合理分析，評價(jià)專業(yè)工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案對社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，并理解應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。6.1了解與功能材料相關(guān)的國家方針、政策與法律法規(guī)，能夠評價(jià)工程實(shí)踐對社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響。6.2了解功能材料專業(yè)的特點(diǎn)及其對社會(huì)、健康、安全、法律以及文化的影響，能夠正確評價(jià)各種功能材料制備與表征方案的優(yōu)劣。6.3能正確認(rèn)識功能材料的制備和加工中的各種復(fù)雜工藝對于客觀世界和社會(huì)的影響，理解并能夠承擔(dān)的相應(yīng)工程和社會(huì)責(zé)任。畢業(yè)要求7：環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能夠理解和評價(jià)針對復(fù)雜工程問題的工程實(shí)踐對環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。7.1了解功能材料專業(yè)的專業(yè)特征、學(xué)科前沿和發(fā)展趨勢，正確認(rèn)識本專業(yè)對于社會(huì)發(fā)展的重要性。課程目標(biāo)37.2能正確理解和評價(jià)功能材料領(lǐng)域復(fù)雜問題的實(shí)施對環(huán)境保護(hù)及社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等的影響。7.3在解決功能材料領(lǐng)域復(fù)雜的實(shí)際問題中，能夠正確理解并考慮工程實(shí)踐對環(huán)境、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響。畢業(yè)要求8：職業(yè)規(guī)范具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)、社會(huì)責(zé)任感，能夠在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行責(zé)任。8.1具有人文社會(huì)科學(xué)素養(yǎng)，理解世界觀、人生觀的基本意義及其影響。8.2了解中國國情，理解中國可持續(xù)科學(xué)發(fā)展道路以及個(gè)人的做人規(guī)范，具有較高的社會(huì)責(zé)任感。8.3在工程實(shí)踐中，理解工程師的職業(yè)性質(zhì)、職業(yè)責(zé)任,具備工程師的職業(yè)道德8.4具有健康的體質(zhì)和良好的心理素質(zhì)，能較好地履行責(zé)任。畢業(yè)要求9：個(gè)人和團(tuán)隊(duì)能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊(duì)中承擔(dān)個(gè)體、團(tuán)隊(duì)成員以及負(fù)責(zé)人的角色。9.1具備較寬廣的本學(xué)科基礎(chǔ)知識和較高的個(gè)人素質(zhì)，能夠在多學(xué)科背景下，承擔(dān)個(gè)人及團(tuán)隊(duì)成員的作用。9.2具備良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，善于和團(tuán)隊(duì)其它成員協(xié)作、互補(bǔ)、交往。9.3能夠承擔(dān)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人角色，具備綜合團(tuán)隊(duì)成員意見和建議，進(jìn)行合理決策之領(lǐng)導(dǎo)能力。畢業(yè)要求10：溝通能夠就復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，包括撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令。并具備一定的國際視野，能夠在跨文化背景下進(jìn)行溝通和交流。10.1較好地掌握了一門外語，了解不同文化的差異，具有一定的跨文化交流能力。10.2了解本專業(yè)領(lǐng)域及其相關(guān)行業(yè)的國內(nèi)外的技術(shù)現(xiàn)狀，具有較強(qiáng)的業(yè)務(wù)溝通能力與競爭能力。10.3能夠應(yīng)用現(xiàn)代工具撰寫報(bào)告、設(shè)計(jì)文稿、陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令，就復(fù)雜的專業(yè)工程問題進(jìn)行有效溝通和交流。課程目標(biāo)4畢業(yè)要求11：項(xiàng)目管理理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法，并能在多學(xué)科環(huán)境中應(yīng)用。11.1了解電子及材料工程管理和經(jīng)濟(jì)決策的基本知識，理解并掌握工程管理原理與經(jīng)濟(jì)決策方法。11.2具備應(yīng)用工程管理和經(jīng)濟(jì)決策知識實(shí)踐的工作能力，具有一定的組織、管理及領(lǐng)導(dǎo)能力，能夠較好地通過口頭或書面方式表達(dá)自己的想法。11.3具有較強(qiáng)的綜合歸納能力，能在多學(xué)科環(huán)境中加于應(yīng)用。畢業(yè)要求12：終身學(xué)習(xí)具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。12.1對終身學(xué)習(xí)的重要性，有自覺的意識和正確的認(rèn)識。12.2能夠采用合適的方法，自我學(xué)習(xí)、提高的能力。12.3能夠適應(yīng)社會(huì)進(jìn)步與發(fā)展，與時(shí)代同步。七、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)：課程重點(diǎn)：電子材料種類多樣，值得測試的性能參數(shù)也很繁多。本課程重點(diǎn)介紹針對半導(dǎo)體材料的電學(xué)性能和雜質(zhì)與缺陷特征的測試。在了解半導(dǎo)體材料相關(guān)物理理論知識的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)學(xué)習(xí)半導(dǎo)體導(dǎo)電性能關(guān)鍵參數(shù)（包括導(dǎo)電類型、載流子濃度、載流子遷移率等）的不同測試方法，如探針法、霍爾效應(yīng)法等。重點(diǎn)學(xué)習(xí)的章節(jié)內(nèi)容包括：第3章“導(dǎo)電性能測試”（4學(xué)時(shí)）、第4章“少數(shù)載流子特征參數(shù)測試”（4學(xué)時(shí)）、第5章“雜質(zhì)與缺陷測試”（14學(xué)時(shí)）。課程難點(diǎn)：通過本課程的學(xué)習(xí)，充分理解幾種常用半導(dǎo)體測試方法的基本原理，從而系統(tǒng)掌握各種方法的主要特點(diǎn)、影響因素和適用范圍。通過對測試原理的理解和測試方法的掌握，能夠?qū)⒉煌臏y試技術(shù)靈活應(yīng)用于具體半導(dǎo)體樣品的表征，并能對測試結(jié)果和實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行合理的分析，從而具備設(shè)計(jì)半導(dǎo)體材料測試實(shí)驗(yàn)的能力。

八、教學(xué)方法與手段：教學(xué)方法：在課堂講授中，教師全面而又有所側(cè)重地闡述各章節(jié)的主要教學(xué)內(nèi)容。教學(xué)課件的內(nèi)容安排將與教科書中的內(nèi)容相配合，力圖起一個(gè)提綱挈領(lǐng)的作用。每一次課后，學(xué)生溫習(xí)自學(xué)教科書上的相關(guān)內(nèi)容，并結(jié)合文獻(xiàn)檢索與資料查詢，對所學(xué)內(nèi)容加以拓展和鞏固。適當(dāng)安排討論課。討論課有利于提高學(xué)生的主體意識和對課堂的參與度，并能加強(qiáng)學(xué)生之間以及師生之間的交流互動(dòng)，從而能夠強(qiáng)化教學(xué)效果。教學(xué)手段：多媒體幻燈片放映，結(jié)合黑板板書。九、教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排【注：每一章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容都要有對應(yīng)的思考題作為課后作業(yè)】（1）總體安排教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)的總體安排，如表2所示。表2基本教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)安排序號課程內(nèi)容課堂（學(xué)習(xí)、討論）學(xué)時(shí)課外（準(zhǔn)備、復(fù)試、實(shí)踐）學(xué)時(shí)1緒論222半導(dǎo)體基礎(chǔ)理論663導(dǎo)電性能測試444少數(shù)載流子特征參數(shù)測試445雜質(zhì)與缺陷測試14146半導(dǎo)體器件測試22（2）具體內(nèi)容各章節(jié)的具體內(nèi)容如下：第一章緒論（2學(xué)時(shí)）1.1課程介紹1.2電子材料介紹1.3半導(dǎo)體材料測試技術(shù)概況第二章半導(dǎo)體基礎(chǔ)理論（6學(xué)時(shí)）2.1能帶與載流子2.2雜質(zhì)與缺陷2.3載流子的輸運(yùn)第三章導(dǎo)電性能測試（4學(xué)時(shí)）3.1探針法3.2霍爾效應(yīng)法第四章少數(shù)載流子特征參數(shù)測試（4學(xué)時(shí)）4.1少子壽命測試4.2少子擴(kuò)散長度測試第五章雜質(zhì)與缺陷測試（14學(xué)時(shí)）5.1電子束誘生電流測試5.2紅外光譜5.3深能級瞬態(tài)譜5.4正電子湮滅譜5.5光致熒光譜5.6拉曼光譜5.7紫外-可見吸收光譜第六章半導(dǎo)體器件測試（2學(xué)時(shí)）6.1半導(dǎo)體PN節(jié)的測試6.2金屬-半導(dǎo)體肖特基節(jié)的測試（3）各章節(jié)的課后思考題（作業(yè)）及討論要求思考題（課后作業(yè)）：第1章思考題：1、影響半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電性能的主要因素包括哪些？2、簡述半導(dǎo)體材料的整流效應(yīng)和光伏效應(yīng)。第2章思考題：1、簡述半導(dǎo)體中載流子的主要產(chǎn)生機(jī)制。2、簡述半導(dǎo)體中點(diǎn)缺陷的主要類型。3、摻雜半導(dǎo)體中淺能級雜質(zhì)的電離能可以如何估算？第3章思考題：1、對于測試半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率/電阻率，為什么四點(diǎn)法優(yōu)于兩點(diǎn)法？2、對于一個(gè)任意形狀的范德堡樣品，其厚度為350um，R12,34為59Ω，R23,41為11Ω。該樣品的電阻率和薄膜電阻各是多少？3、如何通過半導(dǎo)體的霍爾效應(yīng)測量得出其導(dǎo)電類型、載流子濃度及載流子遷移率？4、如何減少霍爾效應(yīng)測試中由于熱磁效應(yīng)和少子注入所帶來的誤差？第4章思考題：1、少數(shù)載流子的壽命如何影響太陽能電池的性能？2、影響少數(shù)載流子壽命的主要因素包括哪些？3、簡述微波光電導(dǎo)衰減法測量少數(shù)載流子壽命的原理。4、半導(dǎo)體的表面光電壓與表面非平衡載流子濃度的關(guān)系？第5章思考題：1、簡述電子束誘生電流測試表征半導(dǎo)體內(nèi)部缺陷的原理。2、簡述深能級瞬態(tài)譜的工作原理。3、簡述光致發(fā)光譜測試半導(dǎo)體內(nèi)部缺陷的原理。4、簡述拉曼光譜的基本原理。5、簡述紫外-可見吸收光譜的基本原理。第6章思考題：1、溫度對PN節(jié)的IV特性有何影響？2、PN節(jié)和肖特基節(jié)的IV特性測試中有哪些可能的誤差源？討論（思考題及作業(yè)）要求：1、每章節(jié)學(xué)習(xí)結(jié)束后，學(xué)生都要按上課教師的具體要求以書面的形式做一定數(shù)量的思考題，作為平時(shí)的作業(yè)成績（按約10%計(jì)入課程總成績）。2、每位學(xué)生，根據(jù)自己的興趣，對1種半導(dǎo)體測試技術(shù)的原理、特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行介紹，用PPT展示匯報(bào)（時(shí)間不超過10分鐘），其它同學(xué)對該學(xué)生的匯報(bào)情況進(jìn)行評價(jià)與交流。匯報(bào)表現(xiàn)與成績，按約10%計(jì)入課程總成績。

十、教材及參考書教材：《半導(dǎo)體材料測試與分析》，楊德仁等著，科學(xué)出版社，2010年。參考書：1.《半導(dǎo)體材料與器件表征技術(shù)》，（美）DieterK.Schroder著，大連理工大學(xué)出版社，2008年。2.《半導(dǎo)體物理學(xué)》，劉恩科朱秉升羅晉生編著，電子工業(yè)出版社，2011年。十一、課程成績評定與記載課程考核及評價(jià)細(xì)則課程考核及評價(jià)細(xì)則，詳見表3。

表3課程考核及評價(jià)細(xì)則成績組成考核/評價(jià)環(huán)節(jié)分值考核/評價(jià)細(xì)則對應(yīng)的教學(xué)目標(biāo)平時(shí)成績30%上課表現(xiàn)10根據(jù)學(xué)生平時(shí)上課的出勤率、課堂表現(xiàn)及互動(dòng)情況，視其對課程學(xué)習(xí)的態(tài)度及積極程度，按10%計(jì)入課程總成績。1、2、3、4平時(shí)作業(yè)10根據(jù)學(xué)生的課后作業(yè)的完成情況及質(zhì)量，視其對課程知識理解、掌握情況，最后按10%計(jì)入課程總成績。1交流（讀書報(bào)告PPT展示等）10每位學(xué)生，根據(jù)自己