《光電材料與器件》教學大綱一、課程基本信息課程名稱光電材料與器件OptoelectronicMaterialsandDevices課程編碼SCC620521020開課院部理學院課程團隊光電材料與器件學分2.0課內學時32講授32實驗0上機0實踐0課外學時32適用專業光電信息科學與工程授課語言中文先修課程應用光學、物理光學、激光原理與技術課程簡介（限選）光電子技術作為微電子技術一種發展,在社會生產實踐中已經發揮著越來越重要的作用,突出的表現集中在信息和能源兩大領域。而這兩大領域的發展又極大地推動了人類社會的發展。本課程是光電信息科學與工程專業本科生的選修課程，它的主要內容包括光電子材料和器件的組成、性能、制備技術和用途，其中以半導體光電子發光、探測、成像、光電調制和非線性光電材料與器件為主要學習內容。課程的教學目標是通過對光電材料的基本原理、制備方法和器件應用系統講授,提高學生對科學的興趣,培養學生樹立科學的世界觀,增強學生分析問題和解決問題的能力,增進學生對科學技術應用的了解,培養學生的探索精神、創新意識、嚴謹的治學態度、活躍的創新意識、理論聯系實際和適應科技發展的綜合能力等；并能將相關的理論和方法運用到解決光電領域復雜工程問題的過程中,為進一步學習其它專業課程或從事科研工作奠定基礎。Asadevelopmentofmicroelectronictechnology,optoelectronictechnologyhasplayedamoreandmoreimportantroleinsocialproductionpractice.Theoutstandingperformanceisconcentratedinthetwofieldsofinformationandenergy.Thedevelopmentofthesetwofieldshasgreatlypromotedthedevelopmentofhumansociety.ThiscourseisanelectivecourseforundergraduatesmajoringinOptoelectronicInformationScienceandengineering.Itsmaincontentsincludethecomposition,performance,preparationtechnologyandapplicationofoptoelectronicmaterialsanddevices.Amongthem,themainlearningcontentsaresemiconductorphotoelectronluminescence,detection,imaging,photoelectricmodulationandnonlinearphotoelectricmaterialsanddevices.Thegoalofthecourseistoimprovestudents'interestinscience,cultivatestudents'scientificoutlook,enhancetheirabilitytoanalyzeandsolveproblems,andenhancetheirunderstandingoftheapplicationofscienceandtechnology,cultivatestudents'explorationspirit,innovationconsciousness,rigorousacademicattitude,activeinnovationconsciousness,thecomprehensiveabilityofintegratingtheorywithpracticeandadaptingtothedevelopmentofscienceandtechnologybysystematicallyteachingthebasicprinciplesofoptoelectronicmaterials,preparationmethodsanddeviceapplications。Andstudentscanapplytherelevanttheoriesandmethodstothesolutionofcomplexengineeringproblemsinthefieldofoptoelectronics，soastolayafoundationforfurtherlearningotherprofessionalcoursesorengaginginscientificresearch.負責人大綱執筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業要求指標點任務自選1M1目標1：掌握常見光電子器件的材料、結構、制備方法，并能夠分析常見光電子器件的工作原理，組成結構。是2.12.12M2目標2：能夠掌握光電子材料以及器件發展過程中的規律，分析和總結光電子材料和器件性能提升的途徑和方法。是3.13.13M3目標3：能夠對光電子材料與器件領域出現的新方法、新技術進行分析、總結，具有終身學習的能力。是12.212.2三、課程內容序號章節號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環節1第一章緒論本章重點、難點：重點是光電技術的應用領域、常見的光電材料與器件、光電效應。難點是內光電效應，透明導電材料。/////21.11.1光電技術的發展歷史及應用光電技術發展的規律。M11講授1線上學習教學大綱31.21.2常見的光電材料與器件半導體材料，光電發光器件，光電探測器件，光電顯示器件，光電成像器件，光電調制器件。M12講授2作業41.31.3光電效應外光電效應，光電導效應，光伏效應。M11講授1作業51.41.4透明導電材料TCO材料，ITO材料，有機透明導電材料。M32講授2作業6第二章半導體光電材料理論基礎本章重點、難點：重點是半導體材料pn結形成，半導體材料能帶，半導體異質結，半導體摻雜，化合物半導體材料。難點是半導體材料pn結形成原理，化合物半導體的能帶工程。/////72.12.1半導體材料半導體材料的基本性質，載流子。M11講授1作業82.22.2半導體材料的摻雜本征半導體，p型半導體，n型半導體。M21講授1作業92.32.3pn結與其能帶平衡態下的pn結的能帶，內建電勢差，電場強度，空間電荷區，允帶與禁帶。M11講授1作業102.42.4pn結電流電壓特性外加電壓（正向和反向偏壓）pn結勢壘的變化、載流子的運動。M11講授1作業112.52.5金屬半導體接觸和半導體異質結肖特基二極管，異質結的能帶圖。M12講授2作業122.62.6化合物半導體材料固溶體，能帶工程，直接帶隙材料，間接帶隙材料。M2,M32講授2專題報告13第三章半導體發光器件和材料本章重點、難點：重點是半導體發光材料的特點、LED工作原理和性能、雙異質結半導體激光器原理。難點是LED芯片工藝流程、白光LED設計。/////143.13.1半導體發光材料載流子的復合，半導體發光材料的條件，典型半導體發光材料，其他非iii-v族半導體發光材料。M11講授1作業153.23.2發光二極管LED基本原理及基本結構，LED主要光學特性，LED芯片制作流程，LED封裝技術，白光LED的結構，LED熒光粉涂覆技術。M22講授2作業163.33.3半導體激光器雙異質結半導體激光器，分布反饋半導體激光器，分布布拉格反射半導體激光器，垂直腔表面發射激光器（VCSEL）。M31講授1作業17第四章非線性光學材料與器件本章重點、難點：重點是非線性光學效應的產生、光學倍頻和混頻效應、受激散射效應、光學參量振蕩器。難點是相位匹配技術。/////184.14.1非線性光學效應簡述線性極化，非線性極化，二次非線性效應。M12講授2作業194.24.2光學倍頻、混頻效應倍頻光的產生，倍頻光的轉換效率，光學混頻效應。M12講授2作業204.34.2位相匹配方法多位相匹配角的計算，位相匹配條件的物理圖像，方位角的選取，晶體長度的選取。M1,M22講授2作業214.44.4現代倍頻技術倍頻原理，倍頻激光器的結構。M2,M31講授1作業224.54.5受激散射效應光散射的物理機制，受激瑞利散射，受激喇曼散射效應。M1,M21講授1作業234.64.6非線性光學晶體KDP晶體，KTP晶體，LiNbO3晶體，BBO晶體，LBO晶體。M31講授1作業244.74.7光參量振蕩器及其應用實例光參量振蕩器，光參量振蕩器測量單波長高反射率的應用。M1,M31講授1專題報告25第五章觸控屏本章重點、難點：重點是觸控技術的原理和種類。難點是觸控技術的工作原理。/////265.15.1觸控技術觸控技術工作原理。M11講授1作業275.25.2電阻和電容觸摸屏表面電容觸摸屏，投射電容式觸摸屏。M11講授1作業285.35.3其他觸控技術紅外線技術觸摸屏，表面聲波觸摸屏。M2,M31講授1作業295.45.4觸控技術前沿嵌入式觸摸屏，forcetouch屏，柔性觸控技術。M2,M31講授1作業四、考核方式序號考核環節操作細節總評占比1平時作業1.每周布置3~6道題目，平均每次課2道題以上。2.成績采用百分制，根據作業完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學生對固體物理學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。20%2隨堂測試測試學生對課堂講授知識的預習和掌握情況。20%3專題報告1.本課程要要求學生根據光電子材料與器件領域中的某種理論或方法的在光電材料與器件設計制作方面的應用進行探討或者瞄準某一種材料或器件的新進展撰寫文獻報告。2.主要培養學生利用掌握的理論或方法解決光電領域復雜工程問題，以及關注科技發展前沿動態進行終身學習的能力。20%4期末考試1.開卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學生對固體物理學基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有填空題、選擇題、簡答題、分析題、計算題、論述題等。40%五、評分細則序號課程目標考核環節大致占比評分等級1M1平時作業30%A:獨立思考、按時完成，作圖規范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B:獨立思考、按時完成，作圖比較規范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C:獨立思考、按時完成，作圖比較規范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。D:作業抄襲，未能按時完成，作圖不規范，解題思路混亂。2M1隨堂測試20%由雨課堂每次課測驗的成績累積。3M1期末考試50%根據試卷標準答案和評分標準評定。4M2平時作業30%A:獨立思考、按時完成，作圖規范，解題思路清晰、步驟完整、格式合理、答案準確。B:獨立思考、按時完成，作圖比較規范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式合理、答案準確。C:獨立思考、按時完成，作圖比較規范，解題思路比較清晰、步驟比較完整、格式比較合理、答案準確。D:作業抄襲，未能按時完成，作圖不規范，解題思路混亂。5M2隨堂測試30%由雨課堂每次課測驗的成績累積。6M2期末考試40%根據試卷標準答案和評分標準評定。7M3專題報告70%A:能根據所學理論和方法對光電領域中的器件或材料進行討論或設計，相關描述完善、邏輯性較強，對相關領域的前沿發展動態有豐富的了解和闡述，論文撰寫結構合理。B:能根據所學理論和方法對光電領域中的器件或材料進行討論或設計，但是相關描述不夠完美，對相關領域的前沿發展動態有較多的了解，論文撰寫結構合理，缺乏最新參考文獻。C:能根據所學理論和方法對光電領域中的器件或材料進行討論或設計，但是相關描述粗糙，對相關領域的前沿發展動態有較少的了解，論文撰寫邏輯性不強，參考文獻較少。D:能根據所學理論和方法對光電領域中的器件或材料進行簡單的討論或設計，但是相關闡述不精確或者所采用的方法不當，對相關研究對象的發展動態不了解。