《薄膜物理与技术》课程教学大纲

《薄膜物理与技术》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称薄膜物理与技术课程编号330020059课程性质必修课课程类别专业基础课开课单位无机材料教研室授课学期第六学期学分/学时3/48课内学时48理论授课48上机学时0课内实践0实验学时0课外学时57.6适用专业新能源材料与器件是否双语否先修课程高等数学、大学物理、材料科学基础后续课程无二、课程简介《薄膜物理与技术》是新能源材料与器件专业的一门必修学科专业基础课。通过学习本课程可以使学生了解和掌握真空蒸镀、溅射沉积、化学气相沉积、分子束外延、液相外延等基本的薄膜的物理和化学制备技术，了解薄膜材料的基本特点和物性检测主要方法，拓宽学生的知识领域，培养出知识结构更为合理的优秀人才。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.掌握半导体薄膜常用的制膜方法，生产过程中的基本理论知识和规律，利用薄膜生长过程基本理论。课程目标2.能够分析、评价和解决半导体薄膜生产实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为半导体薄膜生产过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神、团队合作精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。（二）课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点：1-4掌握用于解决复杂工程问题的新能源材料与器件专业基础知识，并能用于新能源材料的制备、表征、器件组装、性能检测等，解决新能源材料与器件领域复杂工程问题。1-工程知识课程目标2指标点：2-3具有应用新能源材料与器件的基本原理，并通过文献研究对新能源材料与器件工程领域内复杂工程问题进行识别、分析、表达，以获得有效结论的能力。2-问题分析课程目标3指标点：2-3具有应用新能源材料与器件的基本原理，并通过文献研究对新能源材料与器件工程领域内复杂工程问题进行识别、分析、表达，以获得有效结论的能力。指标点3-1：针对新能源材料与器件产品或项目等复杂工程问题，具有设计满足特定需求的新能源材料与器件生产过程系统、操作单元或工艺流程的能力，并能够在设计环节中体现创新意识。2-问题分析3-设计/开发解决方案四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元绪论和真空技术（学时数：2学时）1.课程主要内容（1）薄膜材料的特性、分类、特点和应用；（2）真空对制备薄膜的重要性以及如何获得和测量真空。2.重点和难点真空的获得、测量及其对薄膜制备的重要意义。3.教学方法通过多媒体课件和传统教学相结合，阐明本课程的主要研究内容。讲述薄膜材料的特性、分类、特点；通过实际案例讲述薄膜材料在生产生活中的应用；讲述真空对制备薄膜的重要性以及如何获得和测量真空。4.学生学习预期成果（1）了解薄膜材料的特性、分类、特点和应用价值；（2）了解如何获得和测量真空，以及真空对薄膜制备的意义。5.支撑课程目标课程目标1.掌握半导体薄膜常用的制膜方法，生产过程中的基本理论知识和规律，利用薄膜生长过程基本理论。课程目标2.能够分析、评价和解决半导体薄膜生产实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为半导体薄膜生产过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。第二单元物理气相沉积（PVD）（学时数：16学时）1.课程主要内容（1）真空蒸镀技术。真空蒸镀技术中蒸发和形核过程以及薄膜形成过程。（2）脉冲激光沉积（PLD）技术。PLD方法的基本原理和实验装置以及用PLD方法制备的薄膜材料；PLD过程中最主要的问题及解决方案。（3）溅射沉积技术。溅射沉积方法的机理和溅射法的特点，了解溅射过程和溅射沉积的基本装置以及溅射技术的应用。2.重点和难点重点：真空蒸镀技术和溅射沉积技术。难点：溅射沉积技术的机理；溅射沉积技术过程和装置。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，讲述三种典型物理气相沉积方法（真空蒸镀、脉冲激光沉积和溅射技术）的原理、过程和装置。结合实例，讲述各薄膜沉积方法的应用。（2）通过分小组调研讨论，课堂汇报的方式，让学生查找其他物理气相沉积方法及应用案例。4.学生学习预期成果（1）了解三种典型物理气相沉积方法（真空蒸镀、脉冲激光沉积和溅射技术）的原理、过程和装置；（2）通过对实际应用案例的学习，从中获取分析问题和解决问题能力。（3）通过小组讨论和结果陈述过程，增强团队合作精神，培养探索精神、创新意识和表达能力。5.支撑课程目标课程目标1.掌握半导体薄膜常用的制膜方法，生产过程中的基本理论知识和规律，利用薄膜生长过程基本理论。课程目标2.能够分析、评价和解决半导体薄膜生产实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为半导体薄膜生产过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神、团队合作精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。第三单元化学气相沉积（CVD）（学时数：8学时）1.课程主要内容（1）化学气相沉积（CVD）技术的基本原理、分类和实验装置；（2）CVD热力学和动力学。（3）硅外延薄膜的CVD制备原理、过程和设备。（4）CVD掺杂技术。2.重点和难点重点：化学气相沉积（CVD）技术的基本原理、分类和实验装置；CVD热力学和动力学；硅外延薄膜的CVD制备原理、过程和设备。难点：CVD热力学和动力学。3.教学方法（1）通过多媒体课件与传统教学相结合，讲述化学气相沉积（CVD）技术的基本原理、分类和实验装置；CVD热力学和动力学；硅外延薄膜的CVD制备原理、过程和设备。（2）通过小组讨论和汇报的形式，结合实际案例，了解CVD技术的应用以及其他特殊的CVD技术。4.学生学习预期成果（1）了解化学气相沉积（CVD）技术的基本原理和过程，尤其是硅外延薄膜的CVD制备。（2）了解CVD的动力学和热力学过程。（3）通过小组调研、讨论和汇报，了解其他特殊的CVD技术和CVD技术的应用，增强团队合作精神，培养探索精神、创新意识和表达能力。5.支撑课程目标课程目标1.掌握半导体薄膜常用的制膜方法，生产过程中的基本理论知识和规律，利用薄膜生长过程基本理论。课程目标2.能够分析、评价和解决半导体薄膜生产实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为半导体薄膜生产过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神、团队合作精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。第四单元其他薄膜制备技术（学时数：18学时）1.课程主要内容（1）液相外延技术的原理、过程和装置；（2）分子束外延技术的原理、过程和装置；（3）溶胶凝胶技术的原理、过程和装置；（4）薄膜性能的表征方法。2.重点和难点重点：液相外延技术的原理、过程和装置；分子束外延技术的原理、过程和装置；溶胶凝胶技术的原理、过程和装置。难点：溶胶凝胶技术的原理和过程。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，讲述液相外延技术、分子束外延技术和溶胶凝胶技术的原理、过程和装置。（2）通过课堂讨论，学习各方法的实际应用，尤其是与新能源相关的应用；学习常用的薄膜性能表征方法。4.学生学习预期成果（1）了解三种制膜技术的原理、过程和装置。（2）结合实际应用案例，了解薄膜制备在新能源领域的重要应用价值。（3）能够根据需求，选择合适的薄膜表征方法。5.支撑课程目标课程目标1.掌握半导体薄膜常用的制膜方法，生产过程中的基本理论知识和规律，利用薄膜生长过程基本理论。课程目标2.能够分析、评价和解决半导体薄膜生产实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为半导体薄膜生产过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神、团队合作精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。第五单元半导体超晶格（学时数：4学时）1.课程主要内容（1）超晶格的概念；（2）超晶格的分类和制备方法；（3）超晶格的特殊性能和应用。2.重点和难点重点：超晶格的概念；超晶格的分类和制备方法。难点：超晶格的分类和制备方法。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合，讲述超晶格的概念；超晶格的分类和制备方法以及超晶格表现出的特殊性能。（2）结合实例，鼓励学生课后查找资料，了解超晶格在新能源、半导体等领域的应用。4.学生学习预期成果（1）超晶格的概念、超晶格的分类和制备方法以及超晶格表现出的特殊性能。（2）通过查阅相关资料，了解超晶格的实际应用，培养探索精神，提高解决问题的能力。5.支撑课程目标课程目标1.掌握半导体薄膜常用的制膜方法，生产过程中的基本理论知识和规律，利用薄膜生长过程基本理论。课程目标2.能够分析、评价和解决半导体薄膜生产实际过程和问题。能够查阅和利用手册、文献、国家标准等资料，为半导体薄膜生产过程中的实际问题寻求和设计可靠合理的解决方法和实施方案，指导实际生产操作。课程目标3.通过课程教学，提高学生分析问题和解决问题能力，培养学生探索精神、团队合作精神和创新意识，努力实现学生知识、能力、素质协调发展。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例第一单元：绪论和真空技术讲授法课程目标1、221:1.2第二单元：物理气相沉积（PVD）讲授法、案例教学、课堂汇报课程目标1、2、3161:1.2第三单元：化学气相沉积（CVD）讲授法、案例教学、课堂汇报课程目标1、2、381:1.2第四单元：其他薄膜制备技术讲授法、课堂讨论课程目标1、2、3181:1.2第五单元：半导体超晶格讲授法课程目标1、2、341:1.2合计48五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩40%作业（百分制）60本门课程5-6次作业，考核内容：真空技术；各种薄膜制备技术的原理、过程、装置和应用；超晶格的概念、分类和制备方法。目标分值=0.6*作业平均成绩课堂表现（百分制）40考核内容：（1）出勤情况，无故缺勤一次扣10%；（2）课堂上是否与教师互动，是否主动回答问题以及问题回答的正确性；（3）小组合作学习、课堂汇报的表现情况。分别占比20%，20%和60%期末考试60%知识40考核内容：真空技术；各种薄膜制备技术的原理、过程、装置和应用；超晶格的概念、分类和制备方法等考试题型：名词解释，选择题，填空题、简答题，分析题等。评价细则：名词解释占15%、选择题占10%、填空题占25%，简答题占40%，分析题占10%。能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标第一单元：绪论和真空技术1-1薄膜材料的特性、分类、特点和应用；1-2真空对制备薄膜的重要性以及如何获得和测量真空。作业、期末考试课程目标1第二单元：物理气相沉积（PVD）2-1真空蒸镀技术原理以及薄膜形成过程。2-2PLD方法的基本原理和实验装置以及用PLD方法制备的薄膜材料；PLD过程中最主要的问题及解决方案。2-3溅射沉积方法的机理和溅射法的特点，溅射过程和溅射沉积装置以及溅射技术的应用。作业，课堂汇报，期末考试课程目标1、2、3第三单元：化学气相沉积（CVD）3-1化学气相沉积（CVD）技术的基本原理、分类和实验装置；3-2CVD热力学和动力学。3-3硅外延薄膜的CVD制备原理、过程和设备。3-4CVD掺杂技术。作业，课堂汇报，期末考试课程目标1、2、3第四单元：其他薄膜制备技术4-1液相外延技术的原理、过程和装置；4-2分子束外延技术的原理、过程和装置；4-3溶胶凝胶技术的原理、过程和装置；4-4薄膜性能的表征方法。作业，期末考试课程目标1、2、3第五单元：半导体超晶格5-1超晶格的概念；5-2超晶格的分类和制备方法；5-3超晶格的特殊性能和应用。作业，期末考试课程目标1、2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材叶志镇,吕建国,吕斌.《半导体薄膜技术与物理（第三版）》.浙江大学出版社，2021年版（二）相关推荐书目1.