II-VI族半導體外延及其探測器製作虛擬仿真實驗是廈門大學建設的虛擬仿真實驗課程。
基本介紹
- 中文名：II-VI族半導體外延及其探測器製作虛擬仿真實驗
- 建設院校： 廈門大學
- 課程負責人： 康俊勇
- 授課教師：吳志明、施芝元、陳曉航、鄭眶麗
課程性質,教學目標,
課程性質
課程背景
半導體材料及其器件在現代信息社會發展中起著極其重要的作用。在國家急需培養半導體”芯人”, 突破關鍵共性技術等半導體產業發展戰略大背景下，為 了實現創新型、複合型、套用型人才的培養需求,我們秉承"物理為先導,材料為基礎,套用為目標”的原則,不斷完善"學中做”、”做中學”、 ”研中學” 的縱向培養模式,在《物理設計性實驗》、《專門化實驗》等本科實踐課程中率先開設與半導體材料生長與性質表征、器件製備與性能測試等特色實驗。但在教學過程中發現:
(1)成本高。所涉及設備,如超高真空分子束外延及原位表征系統( MBE-SPM系統)、雷射直寫光刻系統等價格昂貴維護成本高,且每生長-爐IVI族半 導體外延材料需耗費幾千元、耗時十幾個小時,耗時、耗材。
(2)對環境條件要求苛刻。需超高真空等極端環境。
(3)微觀機理難以展示。內容複雜深奧、概念抽象難懂且設備封裝程度高,內部構造、工作原理、原子層面的物理機制等均無法探究。
(4)風險大。在材料生長、性質表征、器件製備過程中均具有一 危險性,存在操作不當引起安全和設備損壞風險且設備構件損壞不可逆。
(5)無法開展大面積教學。大型儀器設備台套數有限且實驗操作步驟繁瑣,難以讓每位學生都有操作儀器的機會, 知識接受程度存在差異,學生無法通過短短的一 個教學單元熟練掌握相關流程要領,更無法深刻理解背後潛藏的物理內涵,嚴重影響學生創新實踐能力的培養。
為了解決上述難題,使教學過程更安全、更高效,實現不同教學手段之間的優勢互補,我們開發了本虛擬仿真實驗課程。
教學目標
信息技術高速發展的今天,從手機到計算機,再到網際網路、人工智慧等,半導體在人們的生活中幾乎無處不在。半導體材料及器件工藝技術,作為全球競爭的戰略重點，已成為衡量國家科技水平乃至綜合國力的重要指標。2018年以來 ,我國半導體產業出現嚴重危機,“中興危機”、“華為事件* 為我們拉響了警鐘,半導體技術已成為當前國家發展的“卡脖子”問題。
本課程作為福建省虛擬仿真實驗教學一流課程,同時也是廈門大學物理專業特色課程,立足國家重大發展戰略,突出基礎學科支撐引領,圍繞“立德樹人、科技創新”開展教學,教學後應達到的目標如下:
1.了解國內外半導體工藝水平差距,提升學生時代責任感與使命感;
2.掌握II-VI族化合物半導體的基本性質與光電探測器基本原理;
3.掌握半導體材料外延、探測器製備等基本I藝流程以及儀器操作規範;
4.熟悉半導體材料的生長原理及相關性質表征方法;
5.掌握影響光電探測器性能的主要參數與測試方法,培養學生綜合實踐能力與創新思維。
上述實驗教學目標的達成為學生今後的科創活動、學習深造以及從事半導體相關領域的工作及套用研究打下堅實基礎,同時,對於塑造未來人才之魂,培養具有家國情懷、全球視野、基礎紮實、拔尖創優的時代”芯人”具有重要意義。
