光电子器件与技术-课程大纲-2022版

《光电子器件与技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称(中文)光电子器件与技术(英文)OptoelectronicDevicesandTechnology课程代码课程性质专业基础课(必修)开课院部物理与光电工程学院课程负责人课程团队授课学期第五学期学分/学时2学分/32学时课内学时32理论学时32实验学时实训（含上机）实习其他适用专业电子科学与技术授课语言中文对先修的要求先修《高等数学》、《大学物理》、《固体物理》、《半导体物理与器件》。掌握光电转换和半导体载流子导电的物理机制，熟悉电路集成以及半导体结构。对后续的支撑为学生以后学习和从事与光电知识及应用相关工作打下基础。课程简介课程的主要内容是以半导体物理为基础讲述光电子器件的基本物理基础知识包括物理模型和数值分析方法，以及这些知识在光伏器件、显示与照明器件、电光调制和光放大器件、以及光探测等光电子器件中的应用。通过本课程的学习使学生对光电子技术中的基本概念、基本技术和基本器件有较全面和系统的认识，掌握光电子器件相关理论与器件物理，为光电子器件的研究、设计及应用奠定理论基础。本课程将以学生获得知识能力为目标，采用集中讲授、案例和视频教学，并课堂讲授结合课下答疑的方式使学生系统掌握这门课程。Themaincontentofthecourseistointroducethebasicphysicalknowledgeofoptoelectronicdevicesbasedonsemiconductorphysics,includingphysicalmodelsandnumericalanalysismethods。Theapplicationoftheseknowledgeinoptoelectronicdevicessuchasphotovoltaicdevices,displayandlightingdevices,opticalmodulationandopticalamplificationdevices,andopticaldetectiondevices.Throughthestudyofthiscourse,studentswillhaveacomprehensiveandsystematicunderstandingofthebasicconcepts,basictechnologiesandbasicdevicesinoptoelectronictechnology,mastertherelevanttheoriesanddevicephysicsofoptoelectronicdevices,andobtainatheoreticalfoundationfortheresearch,designandapplicationofoptoelectronicdevices.二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑序号课程目标支撑毕业要求观测点毕业要求1目标1：了解光电子器件的发展及其重要性，掌握光电子器件工作原理及其结构、工作特性和各类器件在各方面的应用，掌握光电子器件的制备与设计过程，并能应用相关的理论和技术解决光电子器件的工程问题。1.3能够将相关知识和数学模型方法用于推演、分析电子器件和应用电子系统方面的复杂工程问题，用于解决方案的比较与综合。1.工程知识——能够将数学、自然科学、工程基础、专业知识用于解决电子器件和应用电子系统方面的复杂工程问题。2目标2：了解光电子器件的制备及其应用对环境和社会可持续发展的影响和意义。7.2能够评价专业相关领域工程实践对环境和社会可持续发展的影响。7.环境和可持续发展——能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响。三、教学内容及进度安排序号教学内容学生学习预期成果课内学时教学方式支撑课程目标1光电器件简介和发展现状思政内容导入：通过阐述光电器件的发展和应用，使学生认识到光电器件的重要性，激发学生的学习兴趣和爱国热情。了解光电器件的发展概况，理解各种光电器件的结构及基本原理。2讲授、教学视频、实例分析、作业目标1和目标22太阳能的特点以及其作为清洁能源在光伏发电中的发展和重要意义。思政内容导入：通过讲述我国在新能源中太阳能电池以及光伏发电产业的发展和在世界上占有的领先地位，让学生增强爱国自信心，以及意识到大力发展光伏发电在新清洁能源中的重要意义。了解太阳光的特性，以及光伏发电作为洁净的可再生能源在改变现有的能源结构、改善生态环境以及未来能源中的地位；了解目前太阳能电池的发展现状，以及下一代电池的启示和设计。2讲授、教学视频、实例分析、作业目标1和目标23太阳能电池的光伏原理、结构、制备技术和性能测试:内容包括半导体和PN结物理基础，各种太阳能电池结构、制备和工作原理，电池的光伏性能测试。（1）掌握半导体材料及PN结的物理基础，以及半导体的电学和光学特性；（2）了解不同类型太阳能电池的结构和性能特点，以及制备技术；（3）掌握电池的光伏性能的重要物理参数，以及如何进行表征测试。8讲授、教学视频、实例分析、作业目标14太阳能电池的集成及其应用:内容包括太阳板的设计，互联效应，温度效应以及其它问题，各种电池板的寿命，以及各类电池和电池板的面临的挑战，产业化和发展方向（1）了解太阳能电池集成的意义和设计理念。（2）掌握太能电池集成的影响因素和如何进行优化设计。（3）了解各类电池和电池板的应用和发展方向。4讲授、教学视频、实例分析、作业目标15LED照明技术简介了解半导体照明的优势、应用前景、发展历史以及相关产业链；理解LED照明技术对健康、安全、环境等的影响。2讲授、教学视频、实例分析、作业目标1和目标26LED器件及其技术掌握LED的工作原理；了解LED的制备工艺；掌握白光LED的实现方法、了解白光LED照明用荧光粉的基本特性；熟悉LED几种常见的封装方法，掌握功率型LED封装的散热方法；理解LED照明与健康、环境等的关系4讲授、教学视频、实例分析、作业目标17平板显示技术了解平板显示的发展概况，理解各种平板显示的结构及显示原理，掌握各种性能参数的定义；掌握液晶材料物理性质对显示的影响。4讲授、教学视频、实例分析、作业目标18电光调制和光放大技术了解电光调制和光放大技术的发展和意义，掌握其基本工作原理以及器件结构与主要性能关系，了解器件的设计和基本制造工艺。2讲授、教学视频、实例分析、作业目标19光电探测技术了解光电探测技术的发展和意义，以及其器件的分类和结构；掌握光电探测器件的工作原理和重要的物理参数，了解光电器件的设计和制造工艺。4讲授、教学视频、实例分析、作业目标1课程考核序号课程目标（支撑毕业要求指标点）考核内容评价依据及成绩比例(%)成绩比例(%)出勤作业考试1目标1：了解光电子器件的发展及其重要性，掌握光电子器件工作原理及其结构、工作特性和各类器件在各方面的应用，掌握光电子器件的制备与设计过程，并能应用相关的理论和技术解决光电子器件的工程问题。了解各光电子器件的发展及其重要意义。能够掌握光电子器件的工作原理，以及器件的制备；（3）能够掌握材料/器件结构与电学、光学性能之间的关系。(4)掌握表征器件主要性能的重要物理参数，以及如何进行测试；(5)掌握影响光电器件性能的重要因素以及如何进行优化设计。151550802目标2：了解光电子器件的制备及其应用对环境和社会可持续发展的影响和意义。（1）了解各类光电器件的应用和发展方向。（2）了解光电器件如太阳能电池和LED对环境和社会可持续发展的意义。002020合计151570100注：各类考核评价的具体评分标准见《附录：各类考核评分标准表》五、教材及参考资料1.教材自编PPT讲义2.主要参考书[1]《光电子技术及应用》（第2版），周自刚著，电子工业出版社，2017。[2]《太阳能电池-工作原理、技术和系统应用》(第一版)，MartinA.Green著，狄大卫、曹昭阳等译，上海交通大学出版社，2010。[3]方志烈编著，《半导体照明教程》，电子工业出版社，2014。[4]王丽娟编著，《平板显示技术基础》，北京大学出版社，2013。六、教学条件多媒体教室课程大纲执笔人：审核人(专业负责人/系主任)：制定时间：2022年2月1日

附录：各类考核评分标准表作业评分标准表80-100分60-79分40-59分0-39分得分作业完成进度（权重0.5）按时完成延迟一周完