《光電功能材料》課程教學(xué)大綱

《光電功能材料》教學(xué)大綱課程編號：10180613英文名稱：Opto-electricalFunctionalMaterials學(xué)分：2學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)32學(xué)時(shí)，其中理論32學(xué)時(shí)，實(shí)踐0學(xué)時(shí)先修課程：大學(xué)物理、固體物理、材料科學(xué)基礎(chǔ)課程類別：專業(yè)拓展課程授課對象：新能源材料與器件專業(yè)學(xué)生教學(xué)單位：數(shù)理信息學(xué)院修讀學(xué)期：第6學(xué)期一、課程描述和目標(biāo)《光電功能材料》是一門專業(yè)拓展課程，課程內(nèi)容主要涉及光電材料的基礎(chǔ)理論、物理特性、光電器件以及相關(guān)的應(yīng)用，將從光-電轉(zhuǎn)換材料與器件、電-光轉(zhuǎn)換材料與器件的基本原理、基本特性入手，系統(tǒng)全面地介紹了光電材料與器件中常用的半導(dǎo)體發(fā)光、激光器、光探測及太陽能電池方面的相關(guān)材料及典型器件。另外，適當(dāng)加入了一些相關(guān)領(lǐng)域近年來的研究進(jìn)展和新的應(yīng)用成果，主要包括量子點(diǎn)、納米線、納米片等新型微納光電材料與器件等。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握半導(dǎo)體光電材料的基本性質(zhì)與制備方法，了解半導(dǎo)體器件的材料、結(jié)構(gòu)、工藝、性能之間的關(guān)系，具備分析半導(dǎo)體光電材料與器件性能之間關(guān)系的能力，獲得半導(dǎo)體光電器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力。本課程擬達(dá)到的課程目標(biāo):課程目標(biāo)1使學(xué)生深刻理解半導(dǎo)體光電材料的基本性質(zhì)與制備方法，全面掌握半導(dǎo)體器件的材料、結(jié)構(gòu)、工藝、性能之間的關(guān)系。課程目標(biāo)2培養(yǎng)學(xué)生掌握半導(dǎo)體光電器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，為學(xué)生從事半導(dǎo)體光電器件的制造奠定基礎(chǔ)。課程目標(biāo)3使學(xué)生增強(qiáng)對光電材料與器件領(lǐng)域的認(rèn)識，了解光電材料與器件及國內(nèi)外光電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)光電材料與器件的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。二、課程目標(biāo)對畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)課程目標(biāo)權(quán)重指標(biāo)點(diǎn)2-2.能夠運(yùn)用力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、電學(xué)、材料學(xué)等工程基礎(chǔ)知識和科學(xué)基本原理，建立新能源材料與器件對象的模型，識別和表達(dá)相關(guān)技術(shù)要素。課程目標(biāo)1H指標(biāo)點(diǎn)5-1.能夠選擇和使用恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)工具、技術(shù)手段獲取適合新能源材料與器件復(fù)雜工程問題的資源。課程目標(biāo)2H指標(biāo)點(diǎn)7-1.能夠理解環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的必要性和現(xiàn)實(shí)意義。課程目標(biāo)3M三、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號教學(xué)內(nèi)容基本要求及重、難點(diǎn)（含德育要求）學(xué)時(shí)教學(xué)方式對應(yīng)課程目標(biāo)1緒論基本要求：了解光電子學(xué)的歷史發(fā)展、了解什么是光電材料和光電器件，以及為何要學(xué)習(xí)光電材料與器件。重點(diǎn)：光電材料與器件的研究內(nèi)容。難點(diǎn)：光電材料與器件的關(guān)系。德育要求：引導(dǎo)學(xué)生形成“鐘愛材料科學(xué)、勇?lián)骷厝巍钡膬r(jià)值觀。2教師講授小組討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)32半導(dǎo)體光電材料概述基本要求：了解主要的光電材料分類與其器件應(yīng)用，熟悉光電器件工作的物理基礎(chǔ)。重點(diǎn)：光電材料與器件的分類。難點(diǎn)：光電器件工作的物理基礎(chǔ)。德育要求：培養(yǎng)學(xué)生通過學(xué)習(xí)光電材料的發(fā)展概述，揭示器件與材料發(fā)展之間的本質(zhì)聯(lián)系，讓學(xué)生善于透過現(xiàn)象看本質(zhì)，抓住事物的根本和關(guān)鍵。2課堂講授專題討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)33光電材料物理基礎(chǔ)基本要求：了解半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)，熟悉材料中常見的雜質(zhì)和缺陷能級。掌握載流子的統(tǒng)計(jì)分布情況，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性以及半導(dǎo)體中存在的光發(fā)射和光吸收。重點(diǎn)：半導(dǎo)體中的光發(fā)射和光吸收。難點(diǎn)：導(dǎo)體中的電子狀態(tài)德育要求：通過講解理論基礎(chǔ)對材料發(fā)展的重要影響，培養(yǎng)學(xué)生樹立科研強(qiáng)國的意識。6課前導(dǎo)學(xué)課堂講授視頻教學(xué)課堂討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34發(fā)光二極管基本要求：熟悉發(fā)光二極管的基本結(jié)構(gòu)，理解發(fā)光二極管的基本發(fā)光原理，掌握評價(jià)發(fā)光二極管性能好壞的主要特性參數(shù)，了解發(fā)光二極管的主要分類及其應(yīng)用。重點(diǎn)：發(fā)光二極管的主要特性參數(shù)。難點(diǎn)：發(fā)光二極管的發(fā)光原理。德育要求：通過講解發(fā)光二極管的工作原理以及不同類型的發(fā)光二極管，培養(yǎng)學(xué)生對科研的鉆研精神和面對問題迎難而上的勇氣。6課前導(dǎo)學(xué)課堂講授視頻學(xué)習(xí)課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35半導(dǎo)體激光器基本要求：掌握半導(dǎo)體激光器的基本原理和評價(jià)激光器性能好壞的特性參數(shù)，理解半導(dǎo)體激光器的主要結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，了解半導(dǎo)體激光器的分類和主要應(yīng)用。重點(diǎn)：半導(dǎo)體激光器的特性參數(shù)。難點(diǎn)：半導(dǎo)體激光器的基本原理。德育要求：通過講解激光器的發(fā)展歷程尤其是我國激光器的發(fā)展過程，引出我國在激光器領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn)，增強(qiáng)學(xué)生的民族自豪感。4課前導(dǎo)學(xué)課堂講授專題討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)36半導(dǎo)體光電探測器基本要求：掌握半導(dǎo)體光電探測器的基本原理和評價(jià)器件性能好壞的特性參數(shù)，理解半導(dǎo)體光電探測器的主要結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，了解半導(dǎo)體光電探測器的分類和主要應(yīng)用。重點(diǎn)：導(dǎo)體光電探測器的性能參數(shù)。難點(diǎn)：半導(dǎo)體光電探測器的基本原理。德育要求：通過講解半導(dǎo)體光電探測器的發(fā)展歷史，讓學(xué)生理解探測器是怎么一步步發(fā)展起來的，培養(yǎng)學(xué)生腳踏實(shí)地、堅(jiān)持不懈的工匠精神。4課前導(dǎo)學(xué)課堂講授專題討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)37太陽能電池材料及應(yīng)用基本要求：掌握太陽能電池的基本原理和評價(jià)器件性能好壞的特性參數(shù)，理解太陽能電池的主要結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)，了解太陽能電池的分類和主要應(yīng)用。重點(diǎn)：太陽能電池的主要結(jié)構(gòu)及其參數(shù)。難點(diǎn)：太陽能電池的基本原理。德育要求：通過講解太陽能電池的發(fā)展歷程，引出清潔能源對當(dāng)今世界可持續(xù)發(fā)展的重要作用，引導(dǎo)學(xué)生愛護(hù)環(huán)境，低碳生活，支持清潔能源的發(fā)展。6課前導(dǎo)學(xué)課堂講授視頻教學(xué)課堂討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)38半導(dǎo)體光電材料研究前沿基本要求：了解半導(dǎo)體納米光電材料的特性、納米光電材料的合成及有機(jī)半導(dǎo)體光電材料的特性。重點(diǎn)：納米光電材料的合成。難點(diǎn)：半導(dǎo)體納米光電材料的特性。德育要求：通過半導(dǎo)體光電材料的研究前沿，培養(yǎng)學(xué)生樹立科研強(qiáng)國的意識。2課前導(dǎo)學(xué)課堂講授課堂討論課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)3合計(jì)32四、課程教學(xué)方法課堂集中講授、小組討論、線上教學(xué)、視頻教學(xué)、習(xí)題課，慕課等教學(xué)方式五、學(xué)業(yè)評價(jià)和課程考核（一）考核方式及具體要求1.課程成績構(gòu)成與要求課程考核注重形成性和終結(jié)性評價(jià)相結(jié)合，考核內(nèi)容主要由平時(shí)作業(yè)、課堂表現(xiàn)、期末考核組成，均按百分制計(jì)分，其中期末考核成績占60%、平時(shí)作業(yè)成績占20%、課堂表現(xiàn)成績占20%。2.課程目標(biāo)達(dá)成考核與評價(jià)序號教學(xué)環(huán)節(jié)課程目標(biāo)1（分值）課程目標(biāo)2（分值）課程目標(biāo)3（分值）合計(jì)1平時(shí)作業(yè)5105202課堂表現(xiàn)1055203期末考試25251060課程目標(biāo)對應(yīng)分值404020100（二）考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.平時(shí)成績考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分值觀測點(diǎn)90-100分70-89分60-69分0-59分作業(yè)按時(shí)完成，90%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握到位。按時(shí)完成，70%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握較到位。延時(shí)完成，60%以上的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握基本到位。不交和補(bǔ)交，50%以下的作業(yè)內(nèi)容齊全，基本知識點(diǎn)理解、掌握有偏差。2.課堂表現(xiàn)考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)出勤率、遲到或早退次數(shù)、課堂回答問題的積極性和正確率。3.期末試卷考核與評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)課程目標(biāo)及教學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)期末考核試題，綜合檢驗(yàn)學(xué)生對課程相關(guān)知識的掌握、綜合應(yīng)用及解決復(fù)雜問題的能力，根據(jù)考試題目設(shè)計(jì)相應(yīng)評分標(biāo)準(zhǔn)。六、教材與參考書（一）推薦教材1．《光電子材料與器件》，侯宏錄主編，北京航