微電子專業半導體材料測試技術的教學改革

于平平 姜巖峰

本文分析了我校微電子專業《現代半導體材料的制備與表征技術》的課程特點和教學過程中存在的問題，結合微電子專業的學科背景和教授此課程的切身體會，針對性的提出通過調整教材內容、教授方式多樣化、教學和科研相結合和鼓勵研究生參與儀器管理等方式達到提升教學效果的改革措施。

微電子技術是隨著超大規模集成電路而發展起來的一門新興技術，包括了半導體集成電路設計、芯片制造、材料的制備及測試、封裝等方面，是現代大學微電子學專業需要掌握的綜合工藝技術。《現代半導體材料的制備與表征技術》是我校微電子專業研究生的專業課程之一，針對新型半導體器件方向的學生開設，用于介紹半導體的制備和測試表征技術，對提高物聯網學院微電子專業研究生的創新和實踐能力具有重要意義。針對電子技術日新月異的發展，本文結合微電子專業研究生學習此門課程的問題以及現有教學經驗，探討關于該課的教學改革，從而培養學生的創新能力和綜合素質。

1 課程特點及教學過程中存在的問題

《現代半導體材料的制備與表征技術》是江南大學微電子專業的一門專業基礎課，涉及材料、化學、物理、光學和微電子學等多種學科，具有綜合性、科學性和應用性等特點。課程內容主要通過儀器分析現代半導體材料的微觀結構。通過本課程的學習，學生應掌握各種材料的制備方法，學會測試儀器的基本原理、制樣方式和儀器主要的應用領域，知曉相關制備和測試技術，從而懂得如何在研究生課題中加以應用。學生學習結束后能夠從本課程中選擇合適和正確的制備方法及測試表征手段進行研究，為新型半導體器件的構筑課題積累基本的理論知識，成為未來社會所需要的人才。

教學過程中存在的問題有以下四個方面：（1）微電子專業研究生教育背景差異導致對課程的接受能力參差不齊。（2）教材涉及的制備和分析方法種類多，內容跨度較大，多學科交叉綜合性內容較抽象，學生難以理解，致使教學效果不佳;（3）授課選用的經典教材存在和部分本科生專業課程內容相同，教授過程中過于偏重儀器的工作原理和構成部件的功能，而且內容更新速度較慢，已經遠遠落后于技術發展現狀;（4）課程缺少實踐教學，教材中的大型儀器價值昂貴，儀器測試和維護費用高，限制了動手操作儀器掌握其重要功能的途徑，學生的實踐能力得不到提高，學習的積極主動性較差，師生的課堂互動氣氛不活躍。

2 教學改革與實踐

2.1 結合微電子專業特點，調整教材內容

對于教學內容，除了基礎性和完整性外，還需兼顧先進性和新穎性，但現有教材的更新較慢而且制備和測試方法落后。因此，針對微電子專業特點，應自編教材使教學內容具有學科前沿性，比如現有教材中涉及熱分析、光譜分析、X射線衍射分析等，對于微電子專業學生熱分析和紅外分析技術使用頻率不高，而常用XRD、紫外分析、拉曼和電鏡分析等測試方法，所以教授內容上專注以上常用設備的操作及分析方法有利于研究生開展課題研究。

2.2 教授方式多樣化

《現代半導體材料的制備和表征技術》是多學科交叉并與時俱進的一門課程，為了取得良好的教學效果，在授課方式上應多樣化，吸引學生的注意力，提高學生的主動性。首先，采用多媒體技術、動畫資料等新方式和重要內容板書顯示相結合的方法解決此課程教學內容多而課時較少的問題。其次，運用翻轉課堂、討論式和啟發式等多種教授方法。教師選擇當前熱門的前沿課題和教學重點為討論內容，如二維過渡金屬材料的制備與表征、氧化鋅復合材料的制備及光探測器器件的組裝、氮化鎵高功率器件的有效性分析等。

2.3 教學與科研結合，培養學生創新能力

教學和科研結合，對于研究生日常進行的科研項目，如半導體材料的制備、表征測試、數據分析、器件組裝、集成應用和仿真模擬等，都可以將實驗過程中出現的問題、大型儀器的操作和維護、如何獲取清晰的圖片影像以及圖譜中峰形位置的變化對結構的影響等等，帶入到教學中，為學生答疑解惑從而驗證課堂所講基本理論，達到教學輔助科研，科研促進教學的目的，進而提高學生主動性和積極性，同時有利于課程的高效開展。

2.4 鼓勵研究生參與大型儀器管理

《現代半導體材料的制備和表征技術》課程中講到的大型儀器，價格昂貴，維護成本較高。為保證大型儀器的正常運轉，均有責任教師管理。為了提高微電子專業研究生的實際操作和科研創新能力，同時提高儀器利用率，鼓勵研究生參與儀器管理工作，對鞏固課程所講內容具有非常重要的應用價值，也助于提高學生的科研能力。

3 結語

《現代半導體材料的制備和表征技術》應用性強，研究生若沒有扎實的基本理論知識做儲備，則無法在具體的實驗過程中理解并闡述材料的生長機理以及取得很好的實驗結果。因此，教學過程中應注重理論教學，調動學生積極性，提高教學質量，培養更具實踐能力的現代化人才。

（作者單位：江南大學物聯網工程學院）