微電子專業(yè)半導(dǎo)體材料測(cè)試技術(shù)的教學(xué)改革

于平平 姜巖峰

本文分析了我校微電子專業(yè)《現(xiàn)代半導(dǎo)體材料的制備與表征技術(shù)》的課程特點(diǎn)和教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題，結(jié)合微電子專業(yè)的學(xué)科背景和教授此課程的切身體會(huì)，針對(duì)性的提出通過(guò)調(diào)整教材內(nèi)容、教授方式多樣化、教學(xué)和科研相結(jié)合和鼓勵(lì)研究生參與儀器管理等方式達(dá)到提升教學(xué)效果的改革措施。

微電子技術(shù)是隨著超大規(guī)模集成電路而發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興技術(shù)，包括了半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)、芯片制造、材料的制備及測(cè)試、封裝等方面，是現(xiàn)代大學(xué)微電子學(xué)專業(yè)需要掌握的綜合工藝技術(shù)?！冬F(xiàn)代半導(dǎo)體材料的制備與表征技術(shù)》是我校微電子專業(yè)研究生的專業(yè)課程之一，針對(duì)新型半導(dǎo)體器件方向的學(xué)生開(kāi)設(shè)，用于介紹半導(dǎo)體的制備和測(cè)試表征技術(shù)，對(duì)提高物聯(lián)網(wǎng)學(xué)院微電子專業(yè)研究生的創(chuàng)新和實(shí)踐能力具有重要意義。針對(duì)電子技術(shù)日新月異的發(fā)展，本文結(jié)合微電子專業(yè)研究生學(xué)習(xí)此門(mén)課程的問(wèn)題以及現(xiàn)有教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，探討關(guān)于該課的教學(xué)改革，從而培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)。

1 課程特點(diǎn)及教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題

《現(xiàn)代半導(dǎo)體材料的制備與表征技術(shù)》是江南大學(xué)微電子專業(yè)的一門(mén)專業(yè)基礎(chǔ)課，涉及材料、化學(xué)、物理、光學(xué)和微電子學(xué)等多種學(xué)科，具有綜合性、科學(xué)性和應(yīng)用性等特點(diǎn)。課程內(nèi)容主要通過(guò)儀器分析現(xiàn)代半導(dǎo)體材料的微觀結(jié)構(gòu)。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)掌握各種材料的制備方法，學(xué)會(huì)測(cè)試儀器的基本原理、制樣方式和儀器主要的應(yīng)用領(lǐng)域，知曉相關(guān)制備和測(cè)試技術(shù)，從而懂得如何在研究生課題中加以應(yīng)用。學(xué)生學(xué)習(xí)結(jié)束后能夠從本課程中選擇合適和正確的制備方法及測(cè)試表征手段進(jìn)行研究，為新型半導(dǎo)體器件的構(gòu)筑課題積累基本的理論知識(shí)，成為未來(lái)社會(huì)所需要的人才。

教學(xué)過(guò)程中存在的問(wèn)題有以下四個(gè)方面：（1）微電子專業(yè)研究生教育背景差異導(dǎo)致對(duì)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(nèi)容跨度較大，多學(xué)科交叉綜合性內(nèi)容較抽象，學(xué)生難以理解，致使教學(xué)效果不佳;（3）授課選用的經(jīng)典教材存在和部分本科生專業(yè)課程內(nèi)容相同，教授過(guò)程中過(guò)于偏重儀器的工作原理和構(gòu)成部件的功能，而且內(nèi)容更新速度較慢，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀;（4）課程缺少實(shí)踐教學(xué)，教材中的大型儀器價(jià)值昂貴，儀器測(cè)試和維護(hù)費(fèi)用高，限制了動(dòng)手操作儀器掌握其重要功能的途徑，學(xué)生的實(shí)踐能力得不到提高，學(xué)習(xí)的積極主動(dòng)性較差，師生的課堂互動(dòng)氣氛不活躍。

2 教學(xué)改革與實(shí)踐

2.1 結(jié)合微電子專業(yè)特點(diǎn)，調(diào)整教材內(nèi)容

對(duì)于教學(xué)內(nèi)容，除了基礎(chǔ)性和完整性外，還需兼顧先進(jìn)性和新穎性，但現(xiàn)有教材的更新較慢而且制備和測(cè)試方法落后。因此，針對(duì)微電子專業(yè)特點(diǎn)，應(yīng)自編教材使教學(xué)內(nèi)容具有學(xué)科前沿性，比如現(xiàn)有教材中涉及熱分析、光譜分析、X射線衍射分析等，對(duì)于微電子專業(yè)學(xué)生熱分析和紅外分析技術(shù)使用頻率不高，而常用XRD、紫外分析、拉曼和電鏡分析等測(cè)試方法，所以教授內(nèi)容上專注以上常用設(shè)備的操作及分析方法有利于研究生開(kāi)展課題研究。

2.2 教授方式多樣化

《現(xiàn)代半導(dǎo)體材料的制備和表征技術(shù)》是多學(xué)科交叉并與時(shí)俱進(jìn)的一門(mén)課程，為了取得良好的教學(xué)效果，在授課方式上應(yīng)多樣化，吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的主動(dòng)性。首先，采用多媒體技術(shù)、動(dòng)畫(huà)資料等新方式和重要內(nèi)容板書(shū)顯示相結(jié)合的方法解決此課程教學(xué)內(nèi)容多而課時(shí)較少的問(wèn)題。其次，運(yùn)用翻轉(zhuǎn)課堂、討論式和啟發(fā)式等多種教授方法。教師選擇當(dāng)前熱門(mén)的前沿課題和教學(xué)重點(diǎn)為討論內(nèi)容，如二維過(guò)渡金屬材料的制備與表征、氧化鋅復(fù)合材料的制備及光探測(cè)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(xué)與科研結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力

教學(xué)和科研結(jié)合，對(duì)于研究生日常進(jìn)行的科研項(xiàng)目，如半導(dǎo)體材料的制備、表征測(cè)試、數(shù)據(jù)分析、器件組裝、集成應(yīng)用和仿真模擬等，都可以將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題、大型儀器的操作和維護(hù)、如何獲取清晰的圖片影像以及圖譜中峰形位置的變化對(duì)結(jié)構(gòu)的影響等等，帶入到教學(xué)中，為學(xué)生答疑解惑從而驗(yàn)證課堂所講基本理論，達(dá)到教學(xué)輔助科研，科研促進(jìn)教學(xué)的目的，進(jìn)而提高學(xué)生主動(dòng)性和積極性，同時(shí)有利于課程的高效開(kāi)展。

2.4 鼓勵(lì)研究生參與大型儀器管理

《現(xiàn)代半導(dǎo)體材料的制備和表征技術(shù)》課程中講到的大型儀器，價(jià)格昂貴，維護(hù)成本較高。為保證大型儀器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，均有責(zé)任教師管理。為了提高微電子專業(yè)研究生的實(shí)際操作和科研創(chuàng)新能力，同時(shí)提高儀器利用率，鼓勵(lì)研究生參與儀器管理工作，對(duì)鞏固課程所講內(nèi)容具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值，也助于提高學(xué)生的科研能力。

3 結(jié)語(yǔ)

《現(xiàn)代半導(dǎo)體材料的制備和表征技術(shù)》應(yīng)用性強(qiáng)，研究生若沒(méi)有扎實(shí)的基本理論知識(shí)做儲(chǔ)備，則無(wú)法在具體的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中理解并闡述材料的生長(zhǎng)機(jī)理以及取得很好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)注重理論教學(xué)，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，提高教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)更具實(shí)踐能力的現(xiàn)代化人才。

（作者單位：江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院）