《薄膜材料與器件》教學(xué)大綱

《薄膜材料與器件》教學(xué)大綱適用范圍：202X版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：03154211課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：2學(xué)分學(xué)時(shí)：32學(xué)時(shí)（理論32學(xué)時(shí)）先修課程：高等數(shù)學(xué)、無機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)A、現(xiàn)代材料分析方法等后續(xù)課程：電鍍工藝學(xué)、腐蝕與防護(hù)等適用專業(yè)：新能源材料與器件專業(yè)開課單位：材料科學(xué)與工程學(xué)院一、課程說明《薄膜材料與器件》是新能源材料與器件專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)平臺(tái)選修課。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生了解薄膜制備的真空技術(shù)，薄膜制備的物理、化學(xué)方法，薄膜制備中的相關(guān)技術(shù)，薄膜形成、生長(zhǎng)的原理等內(nèi)容涉及的基本理論、基本知識(shí)和基本技能，同時(shí)，對(duì)目前廣泛研究和應(yīng)用的幾種薄膜進(jìn)行介紹。課程在保證教學(xué)科學(xué)性和系統(tǒng)性的前提下，著重突出薄膜材料及其技術(shù)的實(shí)用性，從而為培養(yǎng)“厚基礎(chǔ)、寬口徑、高素質(zhì)、強(qiáng)能力”的應(yīng)用型專業(yè)技術(shù)人才奠定基礎(chǔ)。二、課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到如下目標(biāo)：課程目標(biāo)1：通過學(xué)習(xí)薄膜材料與器件理論知識(shí)，掌握薄膜材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)與性能。結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)、物理知識(shí)、工程知識(shí)和新能源專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用于新能源復(fù)雜系統(tǒng)或裝置的分析與設(shè)計(jì)；在課程教學(xué)中，通過課外資料和課堂討論，對(duì)多種薄膜材料的研究及應(yīng)用有較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在學(xué)習(xí)過程中使學(xué)生堅(jiān)定正確的政治方向，樹立科學(xué)的世界觀、人生觀和價(jià)值觀。課程目標(biāo)2：在專業(yè)領(lǐng)域里，要求學(xué)生對(duì)多種功能薄膜的生長(zhǎng)機(jī)制、過程和方法有一定的了解，在熟悉薄膜基本生長(zhǎng)工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)迅速發(fā)展的薄膜技術(shù)有較完整的認(rèn)識(shí)，并在上述過程中獲得解決實(shí)際科學(xué)、工程、技術(shù)問題的能力；并在此過程中使學(xué)生獲得一定的創(chuàng)新意識(shí)、工作適應(yīng)能力和材料分析測(cè)試的綜合運(yùn)用能力，從而，具有較強(qiáng)的自學(xué)能力，以獲取新知識(shí)適應(yīng)學(xué)科、行業(yè)發(fā)展的能力并具有良好的心理素質(zhì)、較高的人文科學(xué)素養(yǎng)和勞動(dòng)精神，樹立正確的審美觀和勞動(dòng)觀，進(jìn)而具備良好的社會(huì)公德和職業(yè)道德、較強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任感和團(tuán)隊(duì)合作精神。三、課程目標(biāo)與畢業(yè)要求《薄膜材料與器件》課程教學(xué)目標(biāo)對(duì)新能源材料與器件專業(yè)畢業(yè)要求的支撐見表1。表1課程教學(xué)目標(biāo)與畢業(yè)要求關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)支撐強(qiáng)度1.工程知識(shí)1.3能夠?qū)I(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于推演、分析薄膜材料與器件領(lǐng)域問題并對(duì)解決方案進(jìn)行比較與綜合。課程目標(biāo)1：通過學(xué)習(xí)薄膜材料與器件理論知識(shí)，掌握薄膜材料的合成、制備、結(jié)構(gòu)與性能。綜合運(yùn)用新能源復(fù)雜系統(tǒng)或裝置的分析與設(shè)計(jì)對(duì)多種薄膜材料的研究及應(yīng)用有較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。H2.問題分析2.2能通過文獻(xiàn)研究分析，發(fā)現(xiàn)新能源產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)過程中的過程中的復(fù)雜工程問題，獲得有效結(jié)論并能提出有效的解決。課程目標(biāo)2：使學(xué)生具有運(yùn)用薄膜材料與器件的基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能分析、解決實(shí)際科學(xué)、工程、技術(shù)問題的能力及創(chuàng)新意識(shí)，具備自主學(xué)習(xí)薄膜材料與器件領(lǐng)域新知識(shí)的能力，獲取適應(yīng)學(xué)科、行業(yè)發(fā)展的能力并具有良好的心理素質(zhì)、較高的人文科學(xué)素養(yǎng)和勞動(dòng)精神。M注：表中“H（高）、M（中）”表示課程與相關(guān)畢業(yè)要求的關(guān)聯(lián)度。四、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配理論部分的教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配見表2。表2教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求，教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)理論學(xué)時(shí)對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)1.真空技術(shù)基礎(chǔ)1.1真空基礎(chǔ)1.2稀薄氣體的性質(zhì)1.3真空的獲得1.4真空的測(cè)量教學(xué)要求：使學(xué)生了解真空的基本知識(shí)；掌握常用真空獲得及原理；掌握常用真空測(cè)量基本裝置的原理。重點(diǎn):真空系統(tǒng)的流導(dǎo)；機(jī)械泵、擴(kuò)散泵、冷凝泵等真空泵的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)。難點(diǎn):熱偶式真空計(jì)、電離式真空計(jì)、隔膜式真空計(jì)等真空計(jì)的結(jié)構(gòu)、工作原理及特點(diǎn)。41、22.薄膜的物理制備工藝學(xué)2.1薄膜制備方法概論2.2真空蒸發(fā)鍍膜2.3濺射鍍膜2.4離子束鍍膜2.5分子束外延技術(shù)2.6脈沖激光沉積技術(shù)教學(xué)要求：理解并掌握物理氣相沉積；真空蒸發(fā)法特點(diǎn)；理解并掌握薄膜蒸發(fā)沉積裝置；薄膜蒸發(fā)沉積條件；掌握真空對(duì)薄膜質(zhì)量的影響；鍍料的蒸發(fā)；蒸發(fā)源。理解并掌握氣體放電現(xiàn)象與等離子體；濺射法制備薄膜的物理過程；離子鍍；反應(yīng)蒸發(fā)沉積；離子束沉積等。重點(diǎn)：真空蒸發(fā)法原理及特點(diǎn)，氣體放電對(duì)薄膜制備的重要影響；濺射方法制備薄膜材料的原理、特征和裝置系統(tǒng)。難點(diǎn)：多種蒸發(fā)源的原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用特征；鍍料的蒸發(fā)原理及過程；離子鍍方法制備薄膜材料的原理、特征；離子束沉積薄膜材料的原理、特征。101、23.薄膜的化學(xué)制備工藝學(xué)3.1概述3.2化學(xué)氣相沉積簡(jiǎn)介3.3薄膜的化學(xué)溶液制備技術(shù)3.4薄膜的軟溶液制備技術(shù)3.5超薄有機(jī)薄膜的LB制備技術(shù)教學(xué)要求：了解各種用于薄膜制備的化學(xué)方法，包括其基本原理和相關(guān)設(shè)備；掌握化學(xué)氣相沉積制備薄膜的原理和相應(yīng)設(shè)備。重點(diǎn)：化學(xué)氣相沉積技術(shù)的基本要求；化學(xué)氣相沉積裝置的組成。難點(diǎn)：化學(xué)氣相淀積過程動(dòng)力學(xué)；化學(xué)氣相沉積法的原理。71、24.薄膜制備中的相關(guān)技術(shù)4.1基片4.2薄膜厚度的測(cè)量與監(jiān)控4.3薄膜圖形制備技術(shù)4.4薄膜制備的環(huán)境教學(xué)要求：俄歇電子能譜分析、X射線光電子能譜分析的原理、分析方法及其應(yīng)用；原子力顯微鏡的原理、分析方法及其應(yīng)用。重點(diǎn)：俄歇電子能譜分析、X射線光電子能譜分析的原理、分析方法及其應(yīng)用；原子力顯微鏡的原理。難點(diǎn)：俄歇電子、X射線光電子能譜分析的原理。31、25.薄膜的形成與生長(zhǎng)5.1凝結(jié)過程與表面擴(kuò)散過程5.2薄膜晶核的形成與生長(zhǎng)5.3薄膜的形成與生長(zhǎng)教學(xué)要求：了解薄膜制備過程中的形核和生長(zhǎng)過程；了解典型的形核理論；掌握薄膜的生長(zhǎng)模式及生長(zhǎng)過程中沉積參數(shù)的影響；了解遠(yuǎn)離平衡態(tài)的薄膜生長(zhǎng)過程。重點(diǎn)：薄膜的形核與生長(zhǎng)過程；薄膜組織形態(tài)的決定因素。難點(diǎn)：薄膜織構(gòu)產(chǎn)生的原因；薄膜的外延技術(shù)；薄膜界面形態(tài)和界面附著力。41、26、薄膜應(yīng)用6.1半導(dǎo)體薄膜應(yīng)用6.2光學(xué)薄膜應(yīng)用6.3磁性薄膜應(yīng)用6.4發(fā)光薄膜應(yīng)用6.5鐵電薄膜應(yīng)用6.6超導(dǎo)薄膜應(yīng)用6.7LB膜的應(yīng)用教學(xué)要求：、了解各種功能薄膜的制備、性能、研究進(jìn)展及應(yīng)用。重點(diǎn)：各種功能薄膜的研究進(jìn)展及應(yīng)用。難點(diǎn)：各種功能薄膜的性能。41、2合計(jì)32五、教學(xué)方法及手段本課程以課堂講授為主，結(jié)合討論、案例、視頻資源共享、實(shí)驗(yàn)視頻演示等教學(xué)手段完成課程教學(xué)任務(wù)和相關(guān)能力的培養(yǎng)。使學(xué)生比較全面地理解薄膜材料與器件的基本原理、設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、試樣的制備方法、薄膜材料制備的分析與解析方法，培養(yǎng)學(xué)生具有利用薄膜材料與器件理論解決實(shí)際薄膜制備、器件及應(yīng)用工程和技術(shù)中問題的初步能力，為以后的研究、創(chuàng)新性學(xué)習(xí)和實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。六、課程資源1.推薦教材：肖定全、朱建國(guó)、朱基亮、申琳編著.薄膜材料與器件[M].國(guó)防工業(yè)出版社.2011.5.2.參考書：（1）唐偉忠編著.《薄膜材料制備原理、技術(shù)及應(yīng)用》（第2版）[M].冶金工業(yè)出版社，2005.08（2）張永宏等編著.現(xiàn)代薄膜材料與技術(shù)[M].西北工業(yè)大學(xué)出版社.2016.08（3）田民波、劉德令編譯.薄膜科學(xué)與技術(shù)手冊(cè)[M.機(jī)械工業(yè)出版社.1991.05（4）鄭傳濤等編著.薄膜材料與薄膜技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社.2004.01（5）曾冬銘.氧化物發(fā)光薄膜材料的制備及表征[D].中南大學(xué).20063.期刊：（1）羅勁明等.鐵酸鉍薄膜的電學(xué)特性及摻雜影響分析[J].化工新型材料,2017,(03)（2）吳小峰等.脈沖激光沉積制備La0.62Ca0.29K0.09MnO3外延膜及其磁熱性能[J].高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào),2013,(09)（3）Yongbo.etal.PhotovoltaicSwitchingMechanisminLateralStructureHybridPerovskiteSolarCells[J].Adv.EnergyMater,2015,(15).（4）S.Wang.etal.PhotocatalyticpropertyofFedopedanataseandrutileTiO2nanocrystalparticlespreparedbysol–geltechnique[J].AppliedSurfaceScience,2012（5）曾冬銘.氧化物發(fā)光薄膜材料的制備及表征[D].中南大學(xué)2006.4.網(wǎng)絡(luò)資源：（1）侯海虹.薄膜太陽能電池.2018/course/CSLG-1001753006（2）董彬.納米新能源材料與技術(shù).2018/course/SUDA-1001753228七、課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程成績(jī)由過程性考核成績(jī)和期末考核成績(jī)兩部分構(gòu)成，具體考核/評(píng)價(jià)細(xì)則及對(duì)課程目標(biāo)的支撐關(guān)系見表3。表3課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐考核環(huán)節(jié)占比考核/評(píng)價(jià)細(xì)則課程目標(biāo)123過程性考核課堂表現(xiàn)16（1）根據(jù)課堂出勤情況和課堂回答問題情況進(jìn)行考核，滿分100分。（2）以平時(shí)考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)?！獭獭?64階段測(cè)試12（1）根據(jù)每次測(cè)試的情況單獨(dú)評(píng)分，滿分100分；（2）取各次測(cè)試的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以該成績(jī)?cè)诳傇u(píng)成績(jī)中所占比例計(jì)入總分?！?2作業(yè)12（1）主要考核學(xué)生對(duì)各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí)、理解和掌握程度，滿分100分；（2）每次作業(yè)單獨(dú)評(píng)分，取各次成績(jī)的平均值作為此環(huán)節(jié)的最終成績(jī)。（3）以作業(yè)成績(jī)?cè)诳傇u(píng)成績(jī)中所占比例計(jì)入總分?！獭獭?52期末考核60（1）卷面/大作業(yè)成績(jī)100分，以考核成績(jī)乘以其在總評(píng)成績(jī)中所占的比例計(jì)入課程總評(píng)成績(jī)。（2）主要考核薄膜材料與器件的基本原理、儀器設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)、試樣制備的常用方法、初步分析與解析方法等內(nèi)容。（3）考核題型為：名詞解釋題、填空題、簡(jiǎn)答題、繪圖題和分析計(jì)算題等?！獭獭?02010合計(jì)：100分414316八、考核與成績(jī)?cè)u(píng)定1.考核方式及成績(jī)?cè)u(píng)定考核方式：本課程主要以課堂表現(xiàn)、階段測(cè)試、作業(yè)、期末大作業(yè)等方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核評(píng)價(jià)?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽?jī)由期末試卷/大作業(yè)成績(jī)和過程性考核成績(jī)組成。其中：期末試卷/大作業(yè)成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重60%）；課堂表現(xiàn)、階段測(cè)試、作業(yè)等過程性考核成績(jī)?yōu)?00分（權(quán)重40%）；過程性考核、期末大作業(yè)試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時(shí)基本成比例。2.過程性考核成績(jī)的標(biāo)準(zhǔn)過程性考核方式重點(diǎn)考核內(nèi)容、評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、所占比重見表4。表4過程性考核方式評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60課堂表現(xiàn)40筆記完整，積極參與教學(xué)活動(dòng)，踴躍回答問題，準(zhǔn)確率大于90%。筆記完整，認(rèn)真參與教學(xué)活動(dòng)，回答