光電子器件與技術-課程大綱-2022版

《光電子器件與技術》課程教學大綱一、課程基本信息課程名稱(中文)光電子器件與技術(英文)OptoelectronicDevicesandTechnology課程代碼課程性質專業(yè)基礎課(必修)開課院部物理與光電工程學院課程負責人課程團隊授課學期第五學期學分/學時2學分/32學時課內學時32理論學時32實驗學時實訓（含上機）實習其他適用專業(yè)電子科學與技術授課語言中文對先修的要求先修《高等數(shù)學》、《大學物理》、《固體物理》、《半導體物理與器件》。掌握光電轉換和半導體載流子導電的物理機制，熟悉電路集成以及半導體結構。對后續(xù)的支撐為學生以后學習和從事與光電知識及應用相關工作打下基礎。課程簡介課程的主要內容是以半導體物理為基礎講述光電子器件的基本物理基礎知識包括物理模型和數(shù)值分析方法，以及這些知識在光伏器件、顯示與照明器件、電光調制和光放大器件、以及光探測等光電子器件中的應用。通過本課程的學習使學生對光電子技術中的基本概念、基本技術和基本器件有較全面和系統(tǒng)的認識，掌握光電子器件相關理論與器件物理，為光電子器件的研究、設計及應用奠定理論基礎。本課程將以學生獲得知識能力為目標，采用集中講授、案例和視頻教學，并課堂講授結合課下答疑的方式使學生系統(tǒng)掌握這門課程。Themaincontentofthecourseistointroducethebasicphysicalknowledgeofoptoelectronicdevicesbasedonsemiconductorphysics,includingphysicalmodelsandnumericalanalysismethods。Theapplicationoftheseknowledgeinoptoelectronicdevicessuchasphotovoltaicdevices,displayandlightingdevices,opticalmodulationandopticalamplificationdevices,andopticaldetectiondevices.Throughthestudyofthiscourse,studentswillhaveacomprehensiveandsystematicunderstandingofthebasicconcepts,basictechnologiesandbasicdevicesinoptoelectronictechnology,mastertherelevanttheoriesanddevicephysicsofoptoelectronicdevices,andobtainatheoreticalfoundationfortheresearch,designandapplicationofoptoelectronicdevices.二、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐序號課程目標支撐畢業(yè)要求觀測點畢業(yè)要求1目標1：了解光電子器件的發(fā)展及其重要性，掌握光電子器件工作原理及其結構、工作特性和各類器件在各方面的應用，掌握光電子器件的制備與設計過程，并能應用相關的理論和技術解決光電子器件的工程問題。1.3能夠將相關知識和數(shù)學模型方法用于推演、分析電子器件和應用電子系統(tǒng)方面的復雜工程問題，用于解決方案的比較與綜合。1.工程知識——能夠將數(shù)學、自然科學、工程基礎、專業(yè)知識用于解決電子器件和應用電子系統(tǒng)方面的復雜工程問題。2目標2：了解光電子器件的制備及其應用對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響和意義。7.2能夠評價專業(yè)相關領域工程實踐對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響。7.環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展——能夠理解和評價針對復雜工程問題的工程實踐對環(huán)境、社會可持續(xù)發(fā)展的影響。三、教學內容及進度安排序號教學內容學生學習預期成果課內學時教學方式支撐課程目標1光電器件簡介和發(fā)展現(xiàn)狀思政內容導入：通過闡述光電器件的發(fā)展和應用，使學生認識到光電器件的重要性，激發(fā)學生的學習興趣和愛國熱情。了解光電器件的發(fā)展概況，理解各種光電器件的結構及基本原理。2講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標1和目標22太陽能的特點以及其作為清潔能源在光伏發(fā)電中的發(fā)展和重要意義。思政內容導入：通過講述我國在新能源中太陽能電池以及光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和在世界上占有的領先地位，讓學生增強愛國自信心，以及意識到大力發(fā)展光伏發(fā)電在新清潔能源中的重要意義。了解太陽光的特性，以及光伏發(fā)電作為潔凈的可再生能源在改變現(xiàn)有的能源結構、改善生態(tài)環(huán)境以及未來能源中的地位；了解目前太陽能電池的發(fā)展現(xiàn)狀，以及下一代電池的啟示和設計。2講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標1和目標23太陽能電池的光伏原理、結構、制備技術和性能測試:內容包括半導體和PN結物理基礎，各種太陽能電池結構、制備和工作原理，電池的光伏性能測試。（1）掌握半導體材料及PN結的物理基礎，以及半導體的電學和光學特性；（2）了解不同類型太陽能電池的結構和性能特點，以及制備技術；（3）掌握電池的光伏性能的重要物理參數(shù)，以及如何進行表征測試。8講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標14太陽能電池的集成及其應用:內容包括太陽板的設計，互聯(lián)效應，溫度效應以及其它問題，各種電池板的壽命，以及各類電池和電池板的面臨的挑戰(zhàn)，產(chǎn)業(yè)化和發(fā)展方向（1）了解太陽能電池集成的意義和設計理念。（2）掌握太能電池集成的影響因素和如何進行優(yōu)化設計。（3）了解各類電池和電池板的應用和發(fā)展方向。4講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標15LED照明技術簡介了解半導體照明的優(yōu)勢、應用前景、發(fā)展歷史以及相關產(chǎn)業(yè)鏈；理解LED照明技術對健康、安全、環(huán)境等的影響。2講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標1和目標26LED器件及其技術掌握LED的工作原理；了解LED的制備工藝；掌握白光LED的實現(xiàn)方法、了解白光LED照明用熒光粉的基本特性；熟悉LED幾種常見的封裝方法，掌握功率型LED封裝的散熱方法；理解LED照明與健康、環(huán)境等的關系4講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標17平板顯示技術了解平板顯示的發(fā)展概況，理解各種平板顯示的結構及顯示原理，掌握各種性能參數(shù)的定義；掌握液晶材料物理性質對顯示的影響。4講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標18電光調制和光放大技術了解電光調制和光放大技術的發(fā)展和意義，掌握其基本工作原理以及器件結構與主要性能關系，了解器件的設計和基本制造工藝。2講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標19光電探測技術了解光電探測技術的發(fā)展和意義，以及其器件的分類和結構；掌握光電探測器件的工作原理和重要的物理參數(shù)，了解光電器件的設計和制造工藝。4講授、教學視頻、實例分析、作業(yè)目標1課程考核序號課程目標（支撐畢業(yè)要求指標點）考核內容評價依據(jù)及成績比例(%)成績比例(%)出勤作業(yè)考試1目標1：了解光電子器件的發(fā)展及其重要性，掌握光電子器件工作原理及其結構、工作特性和各類器件在各方面的應用，掌握光電子器件的制備與設計過程，并能應用相關的理論和技術解決光電子器件的工程問題。了解各光電子器件的發(fā)展及其重要意義。能夠掌握光電子器件的工作原理，以及器件的制備；（3）能夠掌握材料/器件結構與電學、光學性能之間的關系。(4)掌握表征器件主要性能的重要物理參數(shù)，以及如何進行測試；(5)掌握影響光電器件性能的重要因素以及如何進行優(yōu)化設計。151550802目標2：了解光電子器件的制備及其應用對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的影響和意義。（1）了解各類光電器件的應用和發(fā)展方向。（2）了解光電器件如太陽能電池和LED對環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的意義。002020合計151570100注：各類考核評價的具體評分標準見《附錄：各類考核評分標準表》五、教材及參考資料1.教材自編PPT講義2.主要參考書[1]《光電子技術及應用》（第2版），周自剛著，電子工業(yè)出版社，2017。[2]《太陽能電池-工作原理、技術和系統(tǒng)應用》(第一版)，MartinA.Green著，狄大衛(wèi)、曹昭陽等譯，上海交通大學出版社，2010。[3]方志烈編著，《半導體照明教程》，電子工業(yè)出版社，2014。[4]王麗娟編著，《平板顯示技術基礎》，北京大學出版社，2013。六、教學條件多媒體教室課程大綱執(zhí)筆人：審核人(專業(yè)負責人/系主任)：制定時間：2022年2月1日

附錄：各類考核評分標準表作業(yè)評分標準表80-100分60-79分40-59分0-39分得分作業(yè)完成進度（權重0.5）按時完成延遲一周完