《光电材料与器件》课程教学大纲

《光电材料与器件》教学大纲一、课程基本信息课程名称光电材料与器件OptoelectronicMaterialsandDevices课程编码SCC620521020开课院部理学院课程团队光电材料与器件学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时32适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程应用光学、物理光学、激光原理与技术课程简介（限选）光电子技术作为微电子技术一种发展,在社会生产实践中已经发挥着越来越重要的作用,突出的表现集中在信息和能源两大领域。而这两大领域的发展又极大地推动了人类社会的发展。本课程是光电信息科学与工程专业本科生的选修课程，它的主要内容包括光电子材料和器件的组成、性能、制备技术和用途，其中以半导体光电子发光、探测、成像、光电调制和非线性光电材料与器件为主要学习内容。课程的教学目标是通过对光电材料的基本原理、制备方法和器件应用系统讲授,提高学生对科学的兴趣,培养学生树立科学的世界观,增强学生分析问题和解决问题的能力,增进学生对科学技术应用的了解,培养学生的探索精神、创新意识、严谨的治学态度、活跃的创新意识、理论联系实际和适应科技发展的综合能力等；并能将相关的理论和方法运用到解决光电领域复杂工程问题的过程中,为进一步学习其它专业课程或从事科研工作奠定基础。Asadevelopmentofmicroelectronictechnology,optoelectronictechnologyhasplayedamoreandmoreimportantroleinsocialproductionpractice.Theoutstandingperformanceisconcentratedinthetwofieldsofinformationandenergy.Thedevelopmentofthesetwofieldshasgreatlypromotedthedevelopmentofhumansociety.ThiscourseisanelectivecourseforundergraduatesmajoringinOptoelectronicInformationScienceandengineering.Itsmaincontentsincludethecomposition,performance,preparationtechnologyandapplicationofoptoelectronicmaterialsanddevices.Amongthem,themainlearningcontentsaresemiconductorphotoelectronluminescence,detection,imaging,photoelectricmodulationandnonlinearphotoelectricmaterialsanddevices.Thegoalofthecourseistoimprovestudents'interestinscience,cultivatestudents'scientificoutlook,enhancetheirabilitytoanalyzeandsolveproblems,andenhancetheirunderstandingoftheapplicationofscienceandtechnology,cultivatestudents'explorationspirit,innovationconsciousness,rigorousacademicattitude,activeinnovationconsciousness,thecomprehensiveabilityofintegratingtheorywithpracticeandadaptingtothedevelopmentofscienceandtechnologybysystematicallyteachingthebasicprinciplesofoptoelectronicmaterials,preparationmethodsanddeviceapplications。Andstudentscanapplytherelevanttheoriesandmethodstothesolutionofcomplexengineeringproblemsinthefieldofoptoelectronics，soastolayafoundationforfurtherlearningotherprofessionalcoursesorengaginginscientificresearch.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：掌握常见光电子器件的材料、结构、制备方法，并能够分析常见光电子器件的工作原理，组成结构。是2.12.12M2目标2：能够掌握光电子材料以及器件发展过程中的规律，分析和总结光电子材料和器件性能提升的途径和方法。是3.13.13M3目标3：能够对光电子材料与器件领域出现的新方法、新技术进行分析、总结，具有终身学习的能力。是12.212.2三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章绪论本章重点、难点：重点是光电技术的应用领域、常见的光电材料与器件、光电效应。难点是内光电效应，透明导电材料。/////21.11.1光电技术的发展历史及应用光电技术发展的规律。M11讲授1线上学习教学大纲31.21.2常见的光电材料与器件半导体材料，光电发光器件，光电探测器件，光电显示器件，光电成像器件，光电调制器件。M12讲授2作业41.31.3光电效应外光电效应，光电导效应，光伏效应。M11讲授1作业51.41.4透明导电材料TCO材料，ITO材料，有机透明导电材料。M32讲授2作业6第二章半导体光电材料理论基础本章重点、难点：重点是半导体材料pn结形成，半导体材料能带，半导体异质结，半导体掺杂，化合物半导体材料。难点是半导体材料pn结形成原理，化合物半导体的能带工程。/////72.12.1半导体材料半导体材料的基本性质，载流子。M11讲授1作业82.22.2半导体材料的掺杂本征半导体，p型半导体，n型半导体。M21讲授1作业92.32.3pn结与其能带平衡态下的pn结的能带，内建电势差，电场强度，空间电荷区，允带与禁带。M11讲授1作业102.42.4pn结电流电压特性外加电压（正向和反向偏压）pn结势垒的变化、载流子的运动。M11讲授1作业112.52.5金属半导体接触和半导体异质结肖特基二极管，异质结的能带图。M12讲授2作业122.62.6化合物半导体材料固溶体，能带工程，直接带隙材料，间接带隙材料。M2,M32讲授2专题报告13第三章半导体发光器件和材料本章重点、难点：重点是半导体发光材料的特点、LED工作原理和性能、双异质结半导体激光器原理。难点是LED芯片工艺流程、白光LED设计。/////143.13.1半导体发光材料载流子的复合，半导体发光材料的条件，典型半导体发光材料，其他非iii-v族半导体发光材料。M11讲授1作业153.23.2发光二极管LED基本原理及基本结构，LED主要光学特性，LED芯片制作流程，LED封装技术，白光LED的结构，LED荧光粉涂覆技术。M22讲授2作业163.33.3半导体激光器双异质结半导体激光器，分布反馈半导体激光器，分布布拉格反射半导体激光器，垂直腔表面发射激光器（VCSEL）。M31讲授1作业17第四章非线性光学材料与器件本章重点、难点：重点是非线性光学效应的产生、光学倍频和混频效应、受激散射效应、光学参量振荡器。难点是相位匹配技术。/////184.14.1非线性光学效应简述线性极化，非线性极化，二次非线性效应。M12讲授2作业194.24.2光学倍频、混频效应倍频光的产生，倍频光的转换效率，光学混频效应。M12讲授2作业204.34.2位相匹配方法多位相匹配角的计算，位相匹配条件的物理图像，方位角的选取，晶体长度的选取。M1,M22讲授2作业214.44.4现代倍频技术倍频原理，倍频激光器的结构。M2,M31讲授1作业224.54.5受激散射效应光散射的物理机制，受激瑞利散射，受激喇曼散射效应。M1,M21讲授1作业234.64.6非线性光学晶体KDP晶体，KTP晶体，LiNbO3晶体，BBO晶体，LBO晶体。M31讲授1作业244.74.7光参量振荡器及其应用实例光参量振荡器，光参量振荡器测量单波长高反射率的应用。M1,M31讲授1专题报告25第五章触控屏本章重点、难点：重点是触控技术的原理和种类。难点是触控技术的工作原理。/////265.15.1触控技术触控技术工作原理。M11讲授1作业275.25.2电阻和电容触摸屏表面电容触摸屏，投射电容式触摸屏。M11讲授1作业285.35.3其他触控技术红外线技术触摸屏，表面声波触摸屏。M2,M31讲授1作业295.45.4触控技术前沿嵌入式触摸屏，forcetouch屏，柔性触控技术。M2,M31讲授1作业四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时作业1.每周布置3~6道题目，平均每次课2道题以上。2.成绩采用百分制，根据作业完成准确性、是否按时上交、是否独立完成评分。3.考核学生对固体物理学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力题型主要有作图、分析和计算题。20%2随堂测试测试学生对课堂讲授知识的预习和掌握情况。20%3专题报告1.本课程要要求学生根据光电子材料与器件领域中的某种理论或方法的在光电材料与器件设计制作方面的应用进行探讨或者瞄准某一种材料或器件的新进展撰写文献报告。2.主要培养学生利用掌握的理论或方法解决光电领域复杂工程问题，以及关注科技发展前沿动态进行终身学习的能力。20%4期末考试1.开卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对固体物理学基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有填空题、选择题、简答题、分析题、计算题、论述题等。40%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时作业30%A:独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B:独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C:独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D:作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。2M1随堂测试20%由雨课堂每次课测验的成绩累积。3M1期末考试50%根据试卷标准答案和评分标准评定。4M2平时作业30%A:独立思考、按时完成，作图规范，解题思路清晰、步骤完整、格式合理、答案准确。B:独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式合理、答案准确。C:独立思考、按时完成，作图比较规范，解题思路比较清晰、步骤比较完整、格式比较合理、答案准确。D:作业抄袭，未能按时完成，作图不规范，解题思路混乱。5M2随堂测试30%由雨课堂每次课测验的成绩累积。6M2期末考试40%根据试卷标准答案和评分标准评定。7M3专题报告70%A:能根据所学理论和方法对光电领域中的器件或材料进行讨论或设计，相关描述完善、逻辑性较强，对相关领域的前沿发展动态有丰富的了解和阐述，论文撰写结构合理。B:能根据所学理论和方法对光电领域中的器件或材料进行讨论或设计，但是相关描述不够完美，对相关领域的前沿发展动态有较多的了解，论文撰写结构合理，缺乏最新参考文献。C:能根据所学理论和方法对光电领域中的器件或材料进行讨论或设计，但是相关描述粗糙，对相关领域的前沿发展动态有较少的了解，论文撰写逻辑性不强，参考文献较少。D:能根据所学理论和方法对光电领域中的器件或材料进行简单的讨论或设计，但是相关阐述不精确或者所采用的方法不当，对相关研究对象的发展动态不了解。