《薄膜物理與技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《薄膜物理與技術(shù)》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱(chēng)薄膜物理與技術(shù)課程編號(hào)330020059課程性質(zhì)必修課課程類(lèi)別專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課開(kāi)課單位無(wú)機(jī)材料教研室授課學(xué)期第六學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)3/48課內(nèi)學(xué)時(shí)48理論授課48上機(jī)學(xué)時(shí)0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0課外學(xué)時(shí)57.6適用專(zhuān)業(yè)新能源材料與器件是否雙語(yǔ)否先修課程高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、材料科學(xué)基礎(chǔ)后續(xù)課程無(wú)二、課程簡(jiǎn)介《薄膜物理與技術(shù)》是新能源材料與器件專(zhuān)業(yè)的一門(mén)必修學(xué)科專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課。通過(guò)學(xué)習(xí)本課程可以使學(xué)生了解和掌握真空蒸鍍、濺射沉積、化學(xué)氣相沉積、分子束外延、液相外延等基本的薄膜的物理和化學(xué)制備技術(shù)，了解薄膜材料的基本特點(diǎn)和物性檢測(cè)主要方法，拓寬學(xué)生的知識(shí)領(lǐng)域，培養(yǎng)出知識(shí)結(jié)構(gòu)更為合理的優(yōu)秀人才。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.掌握半導(dǎo)體薄膜常用的制膜方法，生產(chǎn)過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用薄膜生長(zhǎng)過(guò)程基本理論。課程目標(biāo)2.能夠分析、評(píng)價(jià)和解決半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程和問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。（二）課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)：1-4掌握用于解決復(fù)雜工程問(wèn)題的新能源材料與器件專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并能用于新能源材料的制備、表征、器件組裝、性能檢測(cè)等，解決新能源材料與器件領(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題。1-工程知識(shí)課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)：2-3具有應(yīng)用新能源材料與器件的基本原理，并通過(guò)文獻(xiàn)研究對(duì)新能源材料與器件工程領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別、分析、表達(dá)，以獲得有效結(jié)論的能力。2-問(wèn)題分析課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)：2-3具有應(yīng)用新能源材料與器件的基本原理，并通過(guò)文獻(xiàn)研究對(duì)新能源材料與器件工程領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別、分析、表達(dá)，以獲得有效結(jié)論的能力。指標(biāo)點(diǎn)3-1：針對(duì)新能源材料與器件產(chǎn)品或項(xiàng)目等復(fù)雜工程問(wèn)題，具有設(shè)計(jì)滿(mǎn)足特定需求的新能源材料與器件生產(chǎn)過(guò)程系統(tǒng)、操作單元或工藝流程的能力，并能夠在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。2-問(wèn)題分析3-設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)解決方案四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元緒論和真空技術(shù)（學(xué)時(shí)數(shù)：2學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）薄膜材料的特性、分類(lèi)、特點(diǎn)和應(yīng)用；（2）真空對(duì)制備薄膜的重要性以及如何獲得和測(cè)量真空。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)真空的獲得、測(cè)量及其對(duì)薄膜制備的重要意義。3.教學(xué)方法通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，闡明本課程的主要研究?jī)?nèi)容。講述薄膜材料的特性、分類(lèi)、特點(diǎn)；通過(guò)實(shí)際案例講述薄膜材料在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用；講述真空對(duì)制備薄膜的重要性以及如何獲得和測(cè)量真空。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果（1）了解薄膜材料的特性、分類(lèi)、特點(diǎn)和應(yīng)用價(jià)值；（2）了解如何獲得和測(cè)量真空，以及真空對(duì)薄膜制備的意義。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.掌握半導(dǎo)體薄膜常用的制膜方法，生產(chǎn)過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用薄膜生長(zhǎng)過(guò)程基本理論。課程目標(biāo)2.能夠分析、評(píng)價(jià)和解決半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程和問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。第二單元物理氣相沉積（PVD）（學(xué)時(shí)數(shù)：16學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）真空蒸鍍技術(shù)。真空蒸鍍技術(shù)中蒸發(fā)和形核過(guò)程以及薄膜形成過(guò)程。（2）脈沖激光沉積（PLD）技術(shù)。PLD方法的基本原理和實(shí)驗(yàn)裝置以及用PLD方法制備的薄膜材料；PLD過(guò)程中最主要的問(wèn)題及解決方案。（3）濺射沉積技術(shù)。濺射沉積方法的機(jī)理和濺射法的特點(diǎn)，了解濺射過(guò)程和濺射沉積的基本裝置以及濺射技術(shù)的應(yīng)用。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：真空蒸鍍技術(shù)和濺射沉積技術(shù)。難點(diǎn)：濺射沉積技術(shù)的機(jī)理；濺射沉積技術(shù)過(guò)程和裝置。3.教學(xué)方法（1）通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講述三種典型物理氣相沉積方法（真空蒸鍍、脈沖激光沉積和濺射技術(shù)）的原理、過(guò)程和裝置。結(jié)合實(shí)例，講述各薄膜沉積方法的應(yīng)用。（2）通過(guò)分小組調(diào)研討論，課堂匯報(bào)的方式，讓學(xué)生查找其他物理氣相沉積方法及應(yīng)用案例。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果（1）了解三種典型物理氣相沉積方法（真空蒸鍍、脈沖激光沉積和濺射技術(shù)）的原理、過(guò)程和裝置；（2）通過(guò)對(duì)實(shí)際應(yīng)用案例的學(xué)習(xí)，從中獲取分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力。（3）通過(guò)小組討論和結(jié)果陳述過(guò)程，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)探索精神、創(chuàng)新意識(shí)和表達(dá)能力。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.掌握半導(dǎo)體薄膜常用的制膜方法，生產(chǎn)過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用薄膜生長(zhǎng)過(guò)程基本理論。課程目標(biāo)2.能夠分析、評(píng)價(jià)和解決半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程和問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。第三單元化學(xué)氣相沉積（CVD）（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)的基本原理、分類(lèi)和實(shí)驗(yàn)裝置；（2）CVD熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。（3）硅外延薄膜的CVD制備原理、過(guò)程和設(shè)備。（4）CVD摻雜技術(shù)。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)的基本原理、分類(lèi)和實(shí)驗(yàn)裝置；CVD熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)；硅外延薄膜的CVD制備原理、過(guò)程和設(shè)備。難點(diǎn)：CVD熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。3.教學(xué)方法（1）通過(guò)多媒體課件與傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講述化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)的基本原理、分類(lèi)和實(shí)驗(yàn)裝置；CVD熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)；硅外延薄膜的CVD制備原理、過(guò)程和設(shè)備。（2）通過(guò)小組討論和匯報(bào)的形式，結(jié)合實(shí)際案例，了解CVD技術(shù)的應(yīng)用以及其他特殊的CVD技術(shù)。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果（1）了解化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)的基本原理和過(guò)程，尤其是硅外延薄膜的CVD制備。（2）了解CVD的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)過(guò)程。（3）通過(guò)小組調(diào)研、討論和匯報(bào)，了解其他特殊的CVD技術(shù)和CVD技術(shù)的應(yīng)用，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神，培養(yǎng)探索精神、創(chuàng)新意識(shí)和表達(dá)能力。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.掌握半導(dǎo)體薄膜常用的制膜方法，生產(chǎn)過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用薄膜生長(zhǎng)過(guò)程基本理論。課程目標(biāo)2.能夠分析、評(píng)價(jià)和解決半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程和問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。第四單元其他薄膜制備技術(shù)（學(xué)時(shí)數(shù)：18學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）液相外延技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置；（2）分子束外延技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置；（3）溶膠凝膠技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置；（4）薄膜性能的表征方法。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：液相外延技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置；分子束外延技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置；溶膠凝膠技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置。難點(diǎn)：溶膠凝膠技術(shù)的原理和過(guò)程。3.教學(xué)方法（1）通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講述液相外延技術(shù)、分子束外延技術(shù)和溶膠凝膠技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置。（2）通過(guò)課堂討論，學(xué)習(xí)各方法的實(shí)際應(yīng)用，尤其是與新能源相關(guān)的應(yīng)用；學(xué)習(xí)常用的薄膜性能表征方法。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果（1）了解三種制膜技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置。（2）結(jié)合實(shí)際應(yīng)用案例，了解薄膜制備在新能源領(lǐng)域的重要應(yīng)用價(jià)值。（3）能夠根據(jù)需求，選擇合適的薄膜表征方法。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.掌握半導(dǎo)體薄膜常用的制膜方法，生產(chǎn)過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用薄膜生長(zhǎng)過(guò)程基本理論。課程目標(biāo)2.能夠分析、評(píng)價(jià)和解決半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程和問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。第五單元半導(dǎo)體超晶格（學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容（1）超晶格的概念；（2）超晶格的分類(lèi)和制備方法；（3）超晶格的特殊性能和應(yīng)用。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：超晶格的概念；超晶格的分類(lèi)和制備方法。難點(diǎn)：超晶格的分類(lèi)和制備方法。3.教學(xué)方法（1）通過(guò)多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合，講述超晶格的概念；超晶格的分類(lèi)和制備方法以及超晶格表現(xiàn)出的特殊性能。（2）結(jié)合實(shí)例，鼓勵(lì)學(xué)生課后查找資料，了解超晶格在新能源、半導(dǎo)體等領(lǐng)域的應(yīng)用。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果（1）超晶格的概念、超晶格的分類(lèi)和制備方法以及超晶格表現(xiàn)出的特殊性能。（2）通過(guò)查閱相關(guān)資料，了解超晶格的實(shí)際應(yīng)用，培養(yǎng)探索精神，提高解決問(wèn)題的能力。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.掌握半導(dǎo)體薄膜常用的制膜方法，生產(chǎn)過(guò)程中的基本理論知識(shí)和規(guī)律，利用薄膜生長(zhǎng)過(guò)程基本理論。課程目標(biāo)2.能夠分析、評(píng)價(jià)和解決半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程和問(wèn)題。能夠查閱和利用手冊(cè)、文獻(xiàn)、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等資料，為半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)際問(wèn)題尋求和設(shè)計(jì)可靠合理的解決方法和實(shí)施方案，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)操作。課程目標(biāo)3.通過(guò)課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神、團(tuán)隊(duì)合作精神和創(chuàng)新意識(shí)，努力實(shí)現(xiàn)學(xué)生知識(shí)、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例第一單元：緒論和真空技術(shù)講授法課程目標(biāo)1、221:1.2第二單元：物理氣相沉積（PVD）講授法、案例教學(xué)、課堂匯報(bào)課程目標(biāo)1、2、3161:1.2第三單元：化學(xué)氣相沉積（CVD）講授法、案例教學(xué)、課堂匯報(bào)課程目標(biāo)1、2、381:1.2第四單元：其他薄膜制備技術(shù)講授法、課堂討論課程目標(biāo)1、2、3181:1.2第五單元：半導(dǎo)體超晶格講授法課程目標(biāo)1、2、341:1.2合計(jì)48五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)成績(jī)40%作業(yè)（百分制）60本門(mén)課程5-6次作業(yè)，考核內(nèi)容：真空技術(shù)；各種薄膜制備技術(shù)的原理、過(guò)程、裝置和應(yīng)用；超晶格的概念、分類(lèi)和制備方法。目標(biāo)分值=0.6*作業(yè)平均成績(jī)課堂表現(xiàn)（百分制）40考核內(nèi)容：（1）出勤情況，無(wú)故缺勤一次扣10%；（2）課堂上是否與教師互動(dòng)，是否主動(dòng)回答問(wèn)題以及問(wèn)題回答的正確性；（3）小組合作學(xué)習(xí)、課堂匯報(bào)的表現(xiàn)情況。分別占比20%，20%和60%期末考試60%知識(shí)40考核內(nèi)容：真空技術(shù)；各種薄膜制備技術(shù)的原理、過(guò)程、裝置和應(yīng)用；超晶格的概念、分類(lèi)和制備方法等考試題型：名詞解釋?zhuān)x擇題，填空題、簡(jiǎn)答題，分析題等。評(píng)價(jià)細(xì)則：名詞解釋占15%、選擇題占10%、填空題占25%，簡(jiǎn)答題占40%，分析題占10%。能力30綜合應(yīng)用20創(chuàng)新10（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)第一單元：緒論和真空技術(shù)1-1薄膜材料的特性、分類(lèi)、特點(diǎn)和應(yīng)用；1-2真空對(duì)制備薄膜的重要性以及如何獲得和測(cè)量真空。作業(yè)、期末考試課程目標(biāo)1第二單元：物理氣相沉積（PVD）2-1真空蒸鍍技術(shù)原理以及薄膜形成過(guò)程。2-2PLD方法的基本原理和實(shí)驗(yàn)裝置以及用PLD方法制備的薄膜材料；PLD過(guò)程中最主要的問(wèn)題及解決方案。2-3濺射沉積方法的機(jī)理和濺射法的特點(diǎn)，濺射過(guò)程和濺射沉積裝置以及濺射技術(shù)的應(yīng)用。作業(yè)，課堂匯報(bào)，期末考試課程目標(biāo)1、2、3第三單元：化學(xué)氣相沉積（CVD）3-1化學(xué)氣相沉積（CVD）技術(shù)的基本原理、分類(lèi)和實(shí)驗(yàn)裝置；3-2CVD熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。3-3硅外延薄膜的CVD制備原理、過(guò)程和設(shè)備。3-4CVD摻雜技術(shù)。作業(yè)，課堂匯報(bào)，期末考試課程目標(biāo)1、2、3第四單元：其他薄膜制備技術(shù)4-1液相外延技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置；4-2分子束外延技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置；4-3溶膠凝膠技術(shù)的原理、過(guò)程和裝置；4-4薄膜性能的表征方法。作業(yè)，期末考試課程目標(biāo)1、2、3第五單元：半導(dǎo)體超晶格5-1超晶格的概念；5-2超晶格的分類(lèi)和制備方法；5-3超晶格的特殊性能和應(yīng)用。作業(yè)，期末考試課程目標(biāo)1、2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書(shū)目及課程資源（一）使用教材葉志鎮(zhèn),呂建國(guó),呂斌.《半導(dǎo)體薄膜技術(shù)與物理（第三版）》.浙江大學(xué)出版社，2021年版（二）相關(guān)推薦書(shū)目1.