《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程教學(xué)探索

王玉嬋　周前能　楊虹　康杰虎

摘 要 《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程是微電子專業(yè)教學(xué)中的重點(diǎn)課程，其具有理論性強(qiáng)、教學(xué)模式單一、教學(xué)內(nèi)容更新慢等特點(diǎn)。針對(duì)這些特點(diǎn)，結(jié)合學(xué)校微電子專業(yè)建設(shè)課程的需要，本文對(duì)《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞 半導(dǎo)體物理學(xué) 課程探索

中圖分類號(hào)：G642.421 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2016）02-0001-01

信息技術(shù)的基礎(chǔ)是微電子技術(shù)，隨著半導(dǎo)體和集成電路的迅猛發(fā)展，微電子技術(shù)已經(jīng)滲透到電子信息學(xué)科的各個(gè)領(lǐng)域，電子、通信、控制等諸多學(xué)科都融合了微電子科學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)。《半導(dǎo)體物理學(xué)》是微電子技術(shù)的理論基礎(chǔ)，是電子科學(xué)與技術(shù)、微電子學(xué)等專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，其教學(xué)質(zhì)量直接關(guān)系到后續(xù)課程的學(xué)習(xí)效果以及學(xué)生未來的就業(yè)和發(fā)展。但是，《半導(dǎo)體物理學(xué)》具有理論性強(qiáng)、教學(xué)模式單一、教學(xué)內(nèi)容更新慢等特點(diǎn)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中存在一定的難度。因此，本文從課堂教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，針對(duì)目前教學(xué)過程中存在的問題與不足，對(duì)微電子專業(yè)的《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程進(jìn)行探索。

一、教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置

重慶郵電大學(xué)采用的教材為電子工業(yè)出版社劉恩科主編的《半導(dǎo)體物理學(xué)》，該教材具有知識(shí)體系完善、涉及知識(shí)點(diǎn)多、理論推導(dǎo)復(fù)雜、學(xué)科交叉性強(qiáng)等特點(diǎn)，需要學(xué)生有扎實(shí)的固體物理、量子力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理以及數(shù)學(xué)物理方法等多門前置學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)。另外，我們開設(shè)的學(xué)生對(duì)象為微電子相近專業(yè)的學(xué)生，因而在課程內(nèi)容設(shè)置時(shí)有必要考慮學(xué)生知識(shí)水平及其知識(shí)結(jié)構(gòu)等問題。雖然微電子學(xué)相近專業(yè)開設(shè)了大學(xué)物理等課程，但是大部分專業(yè)未開設(shè)量子力學(xué)、固體物理及熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理等前置課程，學(xué)生缺少相應(yīng)的背景知識(shí)。因此，我們?cè)凇栋雽?dǎo)體物理學(xué)》課程內(nèi)容設(shè)置上，需要將部分量子力學(xué)、固體物理學(xué)及統(tǒng)計(jì)物理學(xué)等相關(guān)知識(shí)融合貫穿在教學(xué)中，避免學(xué)生在認(rèn)識(shí)上產(chǎn)生跳躍。

從內(nèi)容上，依據(jù)課程大綱《半導(dǎo)體物理學(xué)》主要分為兩大部分，前半部分著重介紹半導(dǎo)體的電子狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的能帶結(jié)構(gòu)，電子有效質(zhì)量、雜質(zhì)和缺陷能級(jí)、載流子的統(tǒng)計(jì)分布，半導(dǎo)體的導(dǎo)電性與非平衡載流子，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述了費(fèi)米能級(jí)、遷移率、非平衡載流子壽命等基本概念；后半部分對(duì)典型的半導(dǎo)體元器件及其性能進(jìn)行了深入分析。基于以上分析，半導(dǎo)體物理課程對(duì)授課教師要求較高，需要教師采用多樣化的教學(xué)手段，優(yōu)化整合教學(xué)內(nèi)容，注重理論推導(dǎo)與結(jié)論同相關(guān)電子元器件的實(shí)際相結(jié)合，使學(xué)生較好地理解并掌握相關(guān)知識(shí)。

二、教學(xué)方法與教學(xué)手段

為了讓學(xué)生能較好地掌握《半導(dǎo)體物理學(xué)》中涉及的理論及模型，需要采用多樣化的教學(xué)方法和手段。基于《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程的特點(diǎn)，在傳統(tǒng)黑板板書基礎(chǔ)上，充分利用PPT、Flash等多媒體軟件，實(shí)物模型等多種信息化教學(xué)手段，模擬微觀過程，使教學(xué)信息具體化，邏輯思維形象化，增強(qiáng)教學(xué)的直觀性和主動(dòng)性，從而達(dá)到提高課堂教學(xué)質(zhì)量的目的。

三、考核方式的改革

為了客觀地評(píng)價(jià)教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量，改革考核方式是十分必要的。針對(duì)《半導(dǎo)體物理學(xué)》課程特點(diǎn)，對(duì)考核方式作如下嘗試：（1）在授課過程中，針對(duì)課程的某些重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)，設(shè)計(jì)幾個(gè)小題目，進(jìn)行課堂討論，從而增強(qiáng)學(xué)生上課積極性及獨(dú)立思考能力；（2）學(xué)期末提交針對(duì)課程總結(jié)的課程論文，使學(xué)生在對(duì)課程有更深入了解的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造積極性。

《半導(dǎo)體物理學(xué)》是微電子技術(shù)專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，為后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)打下理論基礎(chǔ)。要實(shí)現(xiàn)《半導(dǎo)體物理學(xué)》這門課的全面深入的改革，還有待與同仁一道共同努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]湯乃云.微電子專業(yè)“半導(dǎo)體物理”教學(xué)改革的探索[J].中國電力教育，2012，（13）.

[2]陳國英.《半導(dǎo)體器件物理基礎(chǔ)》課程教學(xué)的思考[J].南京：電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2007.

基金項(xiàng)目：（1）重慶市高等學(xué)校教學(xué)教改研究重點(diǎn)項(xiàng)目（編號(hào)：132014）；（2）重慶市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題（2014GX.006）；（3）重慶郵電大學(xué)校級(jí)教育教學(xué)改革項(xiàng)目（適應(yīng)行業(yè)和區(qū)域發(fā)展的集成電路工程大類專業(yè)創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式研究，XJG1505；（4）重慶郵電大學(xué)宜倫學(xué)院微電子科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)班（2015YL-04）.

（責(zé)任編輯 陳 利）