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微电子专业半导体材料测试技术的教学改革

来源:UC论文网2020-09-09 14:17

摘要:

  本文分析了我校微电子专业《现代半导体材料的制备与表征技术》的课程特点和教学过程中存在的问题,结合微电子专业的学科背景和教授此课程的切身体会,针对性的提出通过调整教材内容、教授方式多样化、教学和科研相结合和鼓励研究生参与仪器管理等方式达到提升教学效果的改革措施。  微电子技术是随着超大规模集成电路而发展起来的一门新兴技术,包括了半导体集成电路设计、芯片制造、材料的制备及测试、封装等方面,是现代大...

  本文分析了我校微电子专业《现代半导体材料的制备与表征技术》的课程特点和教学过程中存在的问题,结合微电子专业的学科背景和教授此课程的切身体会,针对性的提出通过调整教材内容、教授方式多样化、教学和科研相结合和鼓励研究生参与仪器管理等方式达到提升教学效果的改革措施。


  微电子技术是随着超大规模集成电路而发展起来的一门新兴技术,包括了半导体集成电路设计、芯片制造、材料的制备及测试、封装等方面,是现代大学微电子学专业需要掌握的综合工艺技术。《现代半导体材料的制备与表征技术》是我校微电子专业研究生的专业课程之一,针对新型半导体器件方向的学生开设,用于介绍半导体的制备和测试表征技术,对提高物联网学院微电子专业研究生的创新和实践能力具有重要意义。针对电子技术日新月异的发展,本文结合微电子专业研究生学习此门课程的问题以及现有教学经验,探讨关于该课的教学改革,从而培养学生的创新能力和综合素质。


  1课程特点及教学过程中存在的问题


  《现代半导体材料的制备与表征技术》是江南大学微电子专业的一门专业基础课,涉及材料、化学、物理、光学和微电子学等多种学科,具有综合性、科学性和应用性等特点。课程内容主要通过仪器分析现代半导体材料的微观结构。通过本课程的学习,学生应掌握各种材料的制备方法,学会测试仪器的基本原理、制样方式和仪器主要的应用领域,知晓相关制备和测试技术,从而懂得如何在研究生课题中加以应用。学生学习结束后能够从本课程中选择合适和正确的制备方法及测试表征手段进行研究,为新型半導体器件的构筑课题积累基本的理论知识,成为未来社会所需要的人才。


  教学过程中存在的问题有以下四个方面:(1)微电子专业研究生教育背景差异导致对课程的接受能力参差不齐。(2)教材涉及的制备和分析方法种类多,内容跨度较大,多学科交叉综合性内容较抽象,学生难以理解,致使教学效果不佳;(3)授课选用的经典教材存在和部分本科生专业课程内容相同,教授过程中过于偏重仪器的工作原理和构成部件的功能,而且内容更新速度较慢,已经远远落后于技术发展现状;(4)课程缺少实践教学,教材中的大型仪器价值昂贵,仪器测试和维护费用高,限制了动手操作仪器掌握其重要功能的途径,学生的实践能力得不到提高,学习的积极主动性较差,师生的课堂互动气氛不活跃。


  2教学改革与实践


  2.1结合微电子专业特点,调整教材内容


  对于教学内容,除了基础性和完整性外,还需兼顾先进性和新颖性,但现有教材的更新较慢而且制备和测试方法落后。因此,针对微电子专业特点,应自编教材使教学内容具有学科前沿性,比如现有教材中涉及热分析、光谱分析、X射线衍射分析等,对于微电子专业学生热分析和红外分析技术使用频率不高,而常用XRD、紫外分析、拉曼和电镜分析等测试方法,所以教授内容上专注以上常用设备的操作及分析方法有利于研究生开展课题研究。


  2.2教授方式多样化


  《现代半导体材料的制备和表征技术》是多学科交叉并与时俱进的一门课程,为了取得良好的教学效果,在授课方式上应多样化,吸引学生的注意力,提高学生的主动性。首先,采用多媒体技术、动画资料等新方式和重要内容板书显示相结合的方法解决此课程教学内容多而课时较少的问题。其次,运用翻转课堂、讨论式和启发式等多种教授方法。教师选择当前热门的前沿课题和教学重点为讨论内容,如二维过渡金属材料的制备与表征、氧化锌复合材料的制备及光探测器器件的组装、氮化镓高功率器件的有效性分析等。


  2.3教学与科研结合,培养学生创新能力


  教学和科研结合,对于研究生日常进行的科研项目,如半导体材料的制备、表征测试、数据分析、器件组装、集成应用和仿真模拟等,都可以将实验过程中出现的问题、大型仪器的操作和维护、如何获取清晰的图片影像以及图谱中峰形位置的变化对结构的影响等等,带入到教学中,为学生答疑解惑从而验证课堂所讲基本理论,达到教学辅助科研,科研促进教学的目的,进而提高学生主动性和积极性,同时有利于课程的高效开展。


  2.4鼓励研究生参与大型仪器管理


  《现代半导体材料的制备和表征技术》课程中讲到的大型仪器,价格昂贵,维护成本较高。为保证大型仪器的正常运转,均有责任教师管理。为了提高微电子专业研究生的实际操作和科研创新能力,同时提高仪器利用率,鼓励研究生参与仪器管理工作,对巩固课程所讲内容具有非常重要的应用价值,也助于提高学生的科研能力。


  3结语


  《现代半导体材料的制备和表征技术》应用性强,研究生若没有扎实的基本理论知识做储备,则无法在具体的实验过程中理解并阐述材料的生长机理以及取得很好的实验结果。因此,教学过程中应注重理论教学,调动学生积极性,提高教学质量,培养更具实践能力的现代化人才。

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