《電子材料物理》課程教學大綱

《電子材料物理》課程教學大綱課程代碼：課程中文名稱:電子材料物理課程英文名稱：PhysicsofElectronicMaterial課程性質：必修課程學分數(shù)：3學分課程學時數(shù)：48學時授課對象：材料物理、電子科學與技術及相關專業(yè)本課程的前導課程：工程化學基礎、大學物理、固體物理學、高等數(shù)學一、課程簡介本課程是電子科學與技術專業(yè)的必修專業(yè)基礎課，主要涉及電子材料的電學特性、介電特性、光學特性、磁學特性等物理性質，力求反應電子材料領域的全貌和最基礎的知識，擴展學生知識面，打通多個專業(yè)課程的相互聯(lián)系。二、教學基本內容和要求課程教學內容：以材料結構與性能之間的關系為主線，將種類繁雜、范圍廣泛的電子的基本物理性質串接起來，涵蓋之前所學的三門專業(yè)物理課中的主要基礎知識——材料的電學特性、介電特性和磁學特性，同時引入材料的結構、缺陷及擴散、液晶光學性質、相變等方面的科學研究成果。課程的重點、難點：第一章電子材料的結構了解晶體的主要特征，熟悉晶體的點陣結構、晶體的宏觀、微觀對稱性；晶體的點、線、面指數(shù)以及晶體中鍵的構型。了解典型晶體的結構，熟悉密堆積與配位數(shù)以及單質晶體的結構。了解液晶體、非晶體和準晶體的特征。本章重點：晶體的主要特征；晶體的宏觀和微觀對稱性本章難點：晶體的點、線、面指數(shù)；晶體中鍵的構型。第二章晶體中的缺陷與擴散了解晶體中的缺陷，掌握點缺陷，線缺陷和面缺陷及宏觀缺陷；了解缺陷的擴散規(guī)律，熟悉擴散的宏觀、微觀規(guī)律；了解擴散系數(shù)及其測定；了解固相反應與燒結，熟悉固相燒結的初期、中期和后期模型。本章重點：晶體中的缺陷；固相反應法。本章難點：線缺陷、面缺陷；固相反應與燒結。第三章電子材料的電導了解電導的物理現(xiàn)象，熟悉電導的主要參數(shù)，遷移率和電導率的關系；熟悉表面電阻與表面電阻率，掌握電導的分類和霍爾效應及電解效應；了解離子電導，熟悉載流子的濃度，離子遷移率和離子電導率；掌握影響離子電導率的主要因素；了解電子電導，熟悉電子遷移率、影響電子電導的因素；了解無機材料的電導，掌握多晶多相固體材料的電導規(guī)律，以及無機材料電導的混合法則；了解半導體材料的界面電導，熟悉晶界效應、表面效應和p-n結電導。本章重點：電導的物理現(xiàn)象；電導的主要參數(shù)；遷移率和電導率的關系。本章難點：無機材料的電導；多晶多相固體材料的電導規(guī)律；無機材料電導的混合法則；半導體材料的界面電導；晶界效應、表面效應和p-n結電導。第四章電子材料的介電性能了解介質的極化，掌握極化現(xiàn)象及其物理量，極化的分類；了解介質損耗，熟悉介質損耗的表示方法，介質損耗和頻率、溫度的關系；了解介電強度，熟悉熱擊穿、電擊穿的物理特征；了解鐵電性，熟悉鐵電體的特征，掌握BaTiO3晶體自發(fā)極化的微觀機理，了解鐵電疇及電滯回線；了解壓電性，熟悉壓電效應和逆壓電效應，掌握壓電方程式，了解壓電性與晶體結構的關系。本章重點：介質的極化；極化現(xiàn)象；介質損耗；介電強度；擊穿。本章難點：鐵電性；鐵電體的特征；鐵電疇及電滯回線；壓電效應和逆壓電效應；壓電方程式；壓電性與晶體結構的關系。第五章電子材料的磁學性質（略）第六章電子材料的光學性質了解半導體的光吸收與光電導，熟悉半導體的本征吸收，直接和間接躍遷，半導體的光電導；了解半導體的光生伏特效應，熟悉p-n結的光生伏特效應，掌握光電池的電流電壓特性；了解半導體發(fā)光，熟悉輻射躍遷和發(fā)光效率以及電致發(fā)光激發(fā)機構；了解半導體激光，熟悉p-n結激光器原理；了解電介質的光學性質以及液晶的各種電光效應。本章重點：半導體的光吸收與光電導；半導體的本征吸收；直接和間接躍遷；半導體的光電導；半導體的光生伏特效應；p-n結的光生伏特效應。本章難點：光電池的電流電壓特性；半導體發(fā)光；電致發(fā)光激發(fā)機構；半導體激光；p-n結激光器原理；電介質的光學性質以及液晶的各種電光效應。課程教學要求：本課程是電子科學與技術專業(yè)基礎課程，理論性較強，要求學生具備的物理知識較多，有些內容需要同時增加一些固體物理和統(tǒng)計物理的內容，同時要求學時具備較好的數(shù)學微積分知識。在教學方法上，要求學生先預習然后采用課堂講授，注重學生的知識結構，及時補充課程中涉及到而學生可能沒有掌握的知識，采用課堂講解、討論相結合的方式，要求學生課后復習并完成作業(yè)。(一)預習要求學生在上課前對老師的講課內容提前預習。預習的目的是大概了解將要講授的內容，可能會涉及到的一些以前的內容，哪些可能是比較難懂的，提前準備。（二）課堂講授講授課程內容，盡量采用多媒體課件形式，同時加入板書。在講解中注意課程的難點和重點，特別要注意學生的知識結構，涉及到以前學生沒有學到或者可能忘記的內容要及時補充。在講解過程中可以采用提問和課堂討論的形式，注意提高課堂的氣氛和教學效果。在多媒體課件中盡量增加一些圖片和圖表，使課程內容一目了然。（三）課后復習要求學生課后復習，復習課堂上的講解內容，同時歸納出課程內容的重點和難點，在此基礎上獨立完成課后作業(yè)。三、實驗教學內容及基本要求無四、教學方法與手段在該門課程的教學過程中，從學生未來的職業(yè)能力出發(fā)，采用啟發(fā)式教學，提高學生思考問題、分析問題和解決問題的能力；引導和鼓勵學生通過實踐和自學獲取知識，培養(yǎng)學生的自學能力，調動學生的學習積極性；講課要理論聯(lián)系實際，注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力。本課程屬于專業(yè)技術基礎課，在教學中可采用電子教案、CAI課件及多媒體教學系統(tǒng)等先進教學手段，以確保在有限的學時內，全面高質量地完成課程教學任務。五、教學學時分配章節(jié)與內容課時作業(yè)量備注第一章電子材料的結構83題第二章晶體中的缺陷與擴散83題第三章電子材料的電導83題第四章電子材料的介電性能123題第五章電子材料的磁學性能（略）00題第六章電子材料的光學性質123題合計4815題六、考核方式與成績評定標準1、考核方法：期末試卷考核與平時成績相結合。2、成