摘要:為適應新時期人才培養(yǎng)需要，在我校教學項目的支持下，對大四專業(yè)實驗課程半導體物理實驗進行一系列的教學改革，旨在側重于學生的實踐動手能力、創(chuàng)新能力和綜合素質的培養(yǎng)和提高。通過兩年的實踐，教師和學生普遍感覺到新實驗教學體系的目的性、整體性和層次性都得到了極大的提高，教學內容和教學方式的調整，使學生理論聯(lián)系實際的能力得到增強，大大提高了學生的積極性和主動性。

關鍵詞:半導體物理實驗;教學改革;專業(yè)實驗

實驗教學作為高校教學環(huán)節(jié)中的一個重要組成部分，不僅因為其是課堂教學的延伸，更由于通過實驗教學，可以加深學生對理論知識的理解，培養(yǎng)學生的動手能力，拓展學生的創(chuàng)造思維［1，2］。實驗教學分為基礎實驗和專業(yè)實驗兩部分［3，4］:基礎實驗面向全校學生，如大學物理實驗、普通化學實驗等，其主要任務是鞏固學生對所學基礎知識和規(guī)律的理解，旨在提高學生的觀察、分析及解決問題的能力，提供知識儲備［5，6］;與基礎實驗不同，專業(yè)實驗僅面向某一專業(yè)，是針對專業(yè)理論課程的具體學習要求設計的實驗教學內容，對于學生專業(yè)方向能力的提高具有極強的促進作用［7～8］。通過專業(yè)實驗教學使學生能夠更好的理解、掌握和應用基礎知識和專業(yè)知識，提高分析問題的能力并解決生活中涉及專業(yè)的實際問題，為學生開展專業(yè)創(chuàng)新實踐活動打下堅實的基礎［9～11］。

1半導體物理實驗課程存在的問題與困難

半導體物理實驗是物理學專業(yè)電子材料與器件工程方向必修的一門專業(yè)實驗課，旨在培養(yǎng)學生對半導體材料和器件的制備及測試方法的實踐操作能力，其教學效果直接影響著后續(xù)研究生階段的學習和畢業(yè)工作實踐。通過對前幾年本專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)情況分析，發(fā)現(xiàn)該專業(yè)畢業(yè)生缺乏對領域內前沿技術的理解和掌握。由于沒有經(jīng)過相關知識的實驗訓練，不少畢業(yè)生就業(yè)后再學習過程較長，融入企事業(yè)單位較慢，因此提升空間受到限制。1．1教學內容簡單陳舊。目前，國內高校在半導體物理實驗課程教學內容的設置上大同小異，基礎性實驗居多，對于新能源、新型電子器件等領域的相關實驗內容完全沒有或涉及較少。某些高校還利用虛擬實驗來進行實驗教學，其實驗效果遠不如學生實際動手操作。我校的半導體物理實驗原有教學內容主要參照上個世紀七、八十年代國家對半導體產業(yè)人才培養(yǎng)的要求所設置，受技術、條件所限，主要以傳統(tǒng)半導體物理的基礎類實驗為主，實驗內容陳舊。但是在實驗內容中添加新能源、新型電子器件等領域的技術方法，對于增加學生對所學領域內最新前沿技術的了解，掌握現(xiàn)代技術中半導體材料特性相關的實驗手段和測試技術是極為重要的。1．2儀器設備嚴重匱乏。半導體物理實驗的教學目標是使學生熟練掌握半導體材料和器件的制備、基本物理參數(shù)以及物理性質的測試原理和表征方法，為半導體材料與器件的開發(fā)設計與研制奠定基礎。隨著科學技術的不斷發(fā)展，專業(yè)實驗的教學內容應隨著專業(yè)知識的更新及行業(yè)的發(fā)展及時調整，從而能更好的完成課程教學目標的要求，培養(yǎng)新時代的人才。實驗內容的調整和更新需要有新型的實驗儀器設備做保障，但我校原有實驗教學儀器設備絕大部分生產于上個世紀六七十年代，在長期實驗教學過程中，不少儀器因無法修復的故障而處于待報廢狀態(tài)。由于儀器設備不能及時更新，致使個別實驗內容無法正常進行，可運行的儀器設備也因為年代久遠，實驗誤差大、重復性低，有時甚至會得到錯誤的實驗結果，只能作學生“按部就班”的基礎實驗，難以進行實驗內容的調整，將新技術新方法應用于教學中。因此，在改革之前半導體物理實驗的實驗設計以基礎類實驗為主，設計性、應用性、綜合性等提高類實驗較少，且無法開展創(chuàng)新類實驗。缺少自主設計、創(chuàng)新、協(xié)作等實踐能力的訓練，不僅極大地降低學生對專業(yè)實驗的興趣，且不利于學生實踐和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的培養(yǎng)，半導體物理實驗課程的改革勢在必行。

2半導體物理實驗課程改革的內容與舉措

摘要本文重點對半導體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點半導體微結構材料，寬帶隙半導體材料，光子晶體材料，量子比特構建與材料等目前達到的水平和器件應用概況及其發(fā)展趨勢作了概述。最后，提出了發(fā)展我國半導體材料的建議。

關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術產業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術的發(fā)展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

摘要本文重點對半導體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點半導體微結構材料，寬帶隙半導體材料，光子晶體材料，量子比特構建與材料等目前達到的水平和器件應用概況及其發(fā)展趨勢作了概述。最后，提出了發(fā)展我國半導體材料的建議。

關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術產業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術的發(fā)展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術產業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術的發(fā)展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發(fā)展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC‘s）技術正處在由實驗室向工業(yè)生產轉變中。目前300mm，0.18μm工藝的硅ULSI生產線已經(jīng)投入生產，300mm，0.13μm工藝生產線也將在2003年完成評估。18英寸重達414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實驗室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。

從進一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會成為硅材料發(fā)展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發(fā)展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開發(fā)中。

摘要：知識、技能、情感、態(tài)度是研究性學習不可或缺的四要素，當然，對主體性和創(chuàng)造性價值的培養(yǎng)也同樣重要,以此方式促進教師向以學生為主體這一現(xiàn)代教學理念的轉變。我們將研究性學習思想引入到半導體物理的教學活動中，來探討研究型學習教學模式對學生學習方式與學習興趣的影響。

關鍵詞：研究性學習；半導體物理；微電子技術；教學

微電子技術已經(jīng)發(fā)展的越來越廣泛，已經(jīng)應用到生活中的各個領域。隨著半導體、集成電路技術的發(fā)展的越來越快，繼續(xù)研究半導體基礎理論是非常重要的。目前,大多數(shù)高校工科學生現(xiàn)在都重視做實驗而忽視了理論的發(fā)展,而對于微電子學專業(yè)的學生來說,是重視電路的設計而忽視了半導體的發(fā)展，所以，學生學習半導體物理的積極性并不高,這與教學課程設計有很大的關系，教學中理論聯(lián)系實際缺乏，教學方法單一等都是造成學生積極性不高的原因。而半導體物理是微電子學專業(yè)一門重要的專業(yè)基礎課，主要內容包括能帶的概念、本證光譜和能帶結構、雜質電子態(tài)、載流子運輸、半導體表面和界面、非晶態(tài)半導體、非平衡載流子和運動規(guī)律等基本概念和理論，這些知識為學生后面進行相關學科的學習奠定了基礎。在半導體物理的專業(yè)實驗課上開展諸如半導體電阻率、非平衡少數(shù)載流子壽命、電容電壓特性和霍爾遷移率測量等簡單的測試性實驗。在實驗過程中，實驗的操作和實驗數(shù)據(jù)的處理過于簡單化，而且，實驗時長安排不妥，學生往往用不到一半的時間就可以完成全部內容，所以，實際上，學生在實驗過程中收獲的并不是很多。綜上所述，在半導體物理的教學過程中還存在一些不足需要改進，內容如下:（一）基礎知識掌握不牢固。半導體物理涉及的內容包括固體物理、量子力學等多門學科。這樣學生所學知識點變得更多，頭緒不清，不知道什么是重點，對基本概念的理解更是不清不楚，且不能將所學的知識融會貫通。（二）教材上的內容不能隨發(fā)展而變。也就是說教材的教學內容更新已經(jīng)跟不上半導體相關科學知識的飛速發(fā)展。因為半導體學科領域極速發(fā)展,不斷涌現(xiàn)新理論和新成果。（三）教學枯燥無味。只靠教師口述教學內容會讓學生感覺內容枯燥、缺乏學習興趣。教學內容抽象化學生被強加灌輸知識，導致學習者在學習方面缺乏主動性和創(chuàng)造性。（四）學生自主學習主管能動性差?，F(xiàn)在的教學模式顯得被動、單一，這樣的教學模式只會導致學生學習興趣不高，自主學習和主動探索的能力差。（五）學生動手能力差。實驗課的設置較少，學生動手的機會也就少了，導致學生缺乏創(chuàng)新精神。半導體物理的學習強調理論與實驗相結合，但目前開展的實驗內容單一、實驗環(huán)節(jié)固化，感覺不到學生對實驗的融入，不僅無法引起學生學習理論課的興趣，也無法達到訓練學生創(chuàng)新性的目的。我們探索并實踐了將研究性學習思想引入到半導體物理的教學活動中[1]，重視主體性和創(chuàng)造性價值的培養(yǎng)。以此方式來解決目前半導體物理教學中存在的這些問題，具體的改革如下：

一教師教學觀念的轉變是實施研究性學習的前提

半導體物理的特點是概念多，理論多，物理模型抽象，不易理解，在課本上上學習，學生會感到內容枯燥，缺少直觀性和形象性，學習起來比較困難。因此，教師想盡其所能改變傳統(tǒng)的教育方式，在教學中進行專題講座、分組討論、充分利用PPT，flash等多媒體軟件，安排學生針對具體研究問題進行研究實踐等教學形式，轉變教學觀念，改變學習方式和狀態(tài)，把學生置于學習的主體地位，創(chuàng)設使學生主動參與的教學情景，激發(fā)學生學習的主動性[2]。

二加強課程建設，根據(jù)專業(yè)特點及科技發(fā)展的需要

摘要本文重點對半導體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點半導體微結構材料，寬帶隙半導體材料，光子晶體材料，量子比特構建與材料等目前達到的水平和器件應用概況及其發(fā)展趨勢作了概述。最后，提出了發(fā)展我國半導體材料的建議。

關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術產業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術的發(fā)展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

摘要本文重點對半導體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點半導體微結構材料，寬帶隙半導體材料，光子晶體材料，量子比特構建與材料等目前達到的水平和器件應用概況及其發(fā)展趨勢作了概述。最后，提出了發(fā)展我國半導體材料的建議。

關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術產業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術的發(fā)展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

摘要本文重點對半導體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點半導體微結構材料，寬帶隙半導體材料，光子晶體材料，量子比特構建與材料等目前達到的水平和器件應用概況及其發(fā)展趨勢作了概述。最后，提出了發(fā)展我國半導體材料的建議。

關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術產業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術的發(fā)展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

摘要本文重點對半導體硅材料，GaAs和InP單晶材料，半導體超晶格、量子阱材料，一維量子線、零維量子點半導體微結構材料，寬帶隙半導體材料，光子晶體材料，量子比特構建與材料等目前達到的水平和器件應用概況及其發(fā)展趨勢作了概述。最后，提出了發(fā)展我國半導體材料的建議。

關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰(zhàn)略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業(yè)革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進了光纖通信技術迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術產業(yè)，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米科學技術的發(fā)展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經(jīng)濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

2.1硅材料

摘要：本文重點介紹光敏Z-元件、磁敏Z-元件的特性、典型應用電路、設計方法和應用示例，供廣大用戶利用光、磁敏Z-元件進行應用開發(fā)時參考。

關健詞：Z-元件、光敏Z-元件、磁敏Z-元件、傳感器

一、前言

光敏Z-元件是Z-半導體敏感元件產品系列中[3]重要品種之一。它具有與溫敏Z-元件相似的伏安特性，該元件也具有應用電路極其簡單、體積小、輸出幅值大、靈敏度高、功耗低、抗干擾能力強等特點。能提供模擬、開關和脈沖頻率三種輸出信號供用戶選擇。用它開發(fā)出的三端數(shù)字傳感器，不需要前置放大器、A/D或V/F變換器，就能與計算機直接通訊。該元件的技術參數(shù)符合QJ/HN002-1998的有關規(guī)定。

磁敏Z-元件是Z-半導體敏感元件產品系列中[3]第三個重要品種。它具有與溫敏Z-元件相似的伏安特性，該元件體積小，應用電路極其簡單，在磁場的作用下，能輸出模擬信號、開關信號和脈沖頻率信號，而且輸出信號的幅值大、靈敏度高、抗干擾能力強。

光敏、磁敏Z-元件及其三端數(shù)字傳感器，通過光、磁的作用，可實現(xiàn)對物理參數(shù)的測量、控制與報警。