微电子论文篇1
1.1微电子机械系统的概念
微电子机械系统主要结构有微型传感器、制动器以及处理电路。其是一种微电子电路与微机械制动器结合的尺寸微型的装置，其在电路信息的指示下可以进行机械操作，并且还能够通过装置中的传感器来获取外部的数据信息，将其进行转化处理放大，进而通过制动器来实现各种机械操作。而微电子机械系统技术是以微电子机械系统的理论、材料、工艺为研究对象的技术。微电子系统并不只是单纯的将传统的机电产品微型化，其制作材料、工艺、原理、应用等各个方面都突破了传统的技术限制，达到了一个微电子、微机械技术结合的全新高度。微电子机械系统是一种全新的高新科学技术，其在航天、军事、生物、医疗等领域都有着重要的作用。
1.2微电子机械系统技术的特点
1.2.1尺寸微型化
传统机械加工技术的最小单位一般是cm，而微电子机械系统技术下的机械加工往往最小单位已经涉及到了微米甚至纳米。这以尺寸的巨大变化使得微电子机械系统技术下的原件具有微型化的特点，其携带方便，应用领域更加广阔。
1.2.2集成化
微电子机械系统技术下的原件实现了微型化为器件集成化提供了有力的基础。微型化的器件在集成上具有无可比拟的优势，其能够随意组合排列，组成更加复杂的系统。
1.2.3硅基材料
微电子机械系统技术下的器件都是使用硅为基加工原料。地面表面有接近30%的硅，经济优势十分明显。硅的使用成本低廉这就使得微电子机械系统技术的下的器件成本大大缩减。硅的密度、强度等于铁相近，密度与铝相近，热传导率与钨相近。
1.2.4综合学科英语
微电子机械系统技术几乎涉及到所有学科，电子、物理、化学、医学、农业等多个学科的顶尖科技成果都是微电子机械系统技术的基础。众多学科的最新成果组合成了全新的系统和器件，创造了一个全新的技术领域。
2微电子机械系统的技术类别
2.1体微机械加工技术
体微机械加工技术主要将单晶硅基片加工为微机械机构的工艺，其最大的优势就是可以制作出尺寸较大的器件，最大的弊端是难以制造出精细化的灵敏系统。并且使用体微加工工艺难以优化器件的平面化布局，制作出来的器件难以与微电子线路直接兼容。体微机械加工工艺一般在压力传感器和加速度传感器的制造中普遍应用。
2.2表面微机械加工技术
表面微机械加工技术就是通过集成电路中的平面化技术来实现微机械装置的制造。其主要优势表现在充分利用了已有的IC工艺，能够灵活掌握机械器件的尺寸，因此表面为微机械加工技术与IC之间是兼容的。表面微机械加工技术与集成电路的良好兼容性使得其在应用领域实现了快速普及。
2.3复合微机械加工技术
复合微机械加工技术就是体微机械技工技术与表面微机械加工技术的结合，其结合了两者的优点，但又同时避免了相应缺点。
3微电子机械技术的应用
3.1环境科学领域
微电子机械系统技术下的微型设备可以在环境监测和数据处理分析上发挥巨大的作用。由化学传感器、生物传感器以及数据处理系统所集合的测量与处理设备。该微型装置可以用来监测空气和液体的成分，其独特优势在于尺寸微小，便于携带。
3.2军事领域
纳米器件所构成的装置先要对半导体器件运行速度高，携带方便，信息输出和处理快捷，在军事领域其能够用来制作各种微型设备，例如“蚊子导弹”、“麻雀卫星”等。
3.3医疗领域
在临床化验分析、介入治疗领域其也能够实现巨大的价值。近几年获得发展的介入治疗技术与传统治疗技术相比临床治疗效果优越，能够有效缓解患者痛苦。但是当前介入治疗仪器价格高，体积巨大，准确性难以保证，尤其是在治疗重要器官时风险较大。微电子机械系统技术的微型与智能特性可以显著降低介入治疗的风险。
4结束语
微电子论文篇2
Abstract:Combiningwiththepracticalsituationandcharacteristicsoftheuniversity,basedontrainingtargetofmicro-electronicsspecialtyandfromtheconceptofundergraduatetalentscultivation,thispaperdiscussedthecultivatingpatternofappliedtalentsfromcourseoffering,teachingcontents,teachersteamconstruction,experimentalteachingpractice,andputforwardaseriesoffeasibleandeffectivemeasures,soastopromoterapiddevelopmentofournewprofessionalsofmicroelectronicsandcultivateapplication-orientedtalentsofmicroelectronics.
关键词:应用型人才;微电子专业;素质教育
Keywords:appliedtalents;microelectronicsmajor;qualityeducation
中图分类号:G64文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)29-0234-02
0引言
微电子学是在物理学、电子学、材料科学、计算机科学、集成电路设计制造学等多种学科基础上发展起来的一门新兴学科,是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。作为电子通信类高校,南京邮电大学建校近50年来,正朝着信息科技类大学进军。随着电子、通信和信息等产业的飞速发展,国内外微电子学人才都十分紧缺,建立微电子学专业,也可为我国的ASIC设计方面,培养急需的人才[1-6]。在现代科学和技术迅速发展的今天,社会要求大学的培养目标同经济发展的需要相结合,如果培养出来的学生能够适应社会的需求,不仅学生能有用武之地,找到自己的价值和自信,而且学校的知名度也得以提升。因此现今的学校越来越注重某一专门职业的培养,注重培养有能力,有效率的人。因此当今的高校教育不仅需要培养大量理论基础较扎实、具有开拓创新精神的专业型人才,也更需要培养大量工程应用型人才。应用型人才培养模式的具体内涵是随着高等教育的发展而不断发展的,“应用型人才培养模式是以能力为中心,以培养技术应用型专门人才为目标的”。本科应用型是本科层次教育,既有着普通本科教育的共性,又有别于普通本科的自身特点,它更加注重的是实践性、应用性和技术性。即基础知识比高职高专学生深厚、实践能力比传统本科生强,是本科应用型人才最本质的特征。本科应用型人才培养模式是根据社会、经济和科技发展的需要,在一定的教育思想指导下,人才培养目标、制度、过程等要素特定的多样化组合方式[7]。
1培养应用型人才的措施探讨
培养应用型人才不是单方面的强化和提升,而是涉及到方方面面。比如,学校自身的特点,目标的定位,课程的设置等等,因此,培养应用型的人才可以采取以下措施:
1.1明确学校和学科的特点和优势每一所高校都有自身的办学特色,每一个学科都有自身的历史传统。只有实事求是地综合分析学校已有的学科基础、特色、优势和不足,才能明确学科发展的科学定位,才能培养出有自身特色的专业人才[6]。微电子专业在我校还是一个新专业,如何把这个新专业做大做强,真正体现出南京邮电大学的微电子专业的专业特色,是一个值得探讨的问题。根据我校长期为IT行业培养人才和相关院系的基础和优势,设置了以通信集成电路设计为主要方向,并对专业方向的发展作了规划,同时兼顾工艺设计与器件设计。与此同时,确立我校微电子专业人才的培养目标为:根据学校的办学指导思想,树立“理科本科教育以培养应用基础和理工融合型人才为主,在坚持人才培养质量统一要求的基础上,鼓励学生个性化、多样化发展,强化学生的创新精神和实践能力培养”的教学工作指导思想。从教育理念上讲,应用型人才培养应强调以知识为基础,以能力为重点,知识能力素质协调发展。强调学生综合素质和专业核心能力的培养。侧重学科、专业知识的学习和专业能力的培养;培养适应社会主义现代化建设和信息产业发展需要,在德智体诸方面全面发展,具有较高思想道德、良好的科学文化素质、敬业精神和社会责任感,在拥有微电子学领域内扎实的理论基础上、还具备实验能力和专业知识,具有较强的创新精神和工程实践能力,能在应用微电子学、半导体技术及相关的电子信息科学领域从事产品设计、科技开发、工程技术、生产管理与行政管理等工作。
1.2课程设置课程的设置是否合理对应用型人才的培养起到了至关重要的作用,其结构是否连贯、课程安排是否合理直接影响后续的教学培养工作。
1.2.1课程的设置考虑到应用型人才的特点,必须根据行业的需求来安排和设置课程,在进行课程设置的时候,必须先进行广泛的调研,考虑到社会的实际需求,社会需要什么样的人才,对今后毕业生的去向有充分的了解,了解用人单位的性质,了解用人单位要求毕业生具备什么知识和能力,更重要的是,培养学生自学的能力、解决问题的能力、判断能力和创新能力。在微电子专业正式招生之前,我们组织教师到国内不少高校进行调研,并与多所学校的教师进行了交流。在广泛调研的基础上,我们了解了国内外、省内外的同类专业的发展状况和我校微电子专业的实力、优势及所处的地位,了解到国内外微电子学及集成电路设计人才都十分紧缺,为此,我们提出通讯集成电路和新型微电子器件作为我们的专业方向和特色,并在教学和科研中体现出来。为此,在课程设置上,我们必须在对已经投入适应的培养方案进行分析和总结、不断地进行修订和完善,将整个学科的课程结构体系,到具体到每一门课程的知识体系,都应该进行优化设计,以期在最短的学时内使学生掌握牢固的知识。最终使学生获得以下几方面的知识和能力:①掌握数学、物理等方面的基本理论和基本知识,具有较好的人文社会科学基础,并熟练掌握一门外语;掌握微电子学、半导体科学与技术的基本知识、基本理论和基本实验技能;②熟悉国家信息产业政策及国内外有关知识产权的法律法规;了解微电子学的理论前沿、应用前景和最新发展动态,以及信息产业发展状况。③具备较好的运用专业知识进行器件设计、集成电路设计的能力,成为工程应用型人才。
1.2.2理论课程的内容针对江苏省和南京市的集成电路发展特色,以及南京邮电大学的学科特点和电子科学与工程学院的实际情况,适当加强通讯集成电路、新型微电子器件和光电集成的课程,体现专业特色。以能力培养为基础来设计的。在进行社会行业的调查中,首先考虑学生毕业后从事何种职业,然后对这种工作需要哪些能力和知识,根据工作的要求对教学终的课程进行专项的能力和综合能力。在通识基础课中设置了高等数学、大学物理、物理实验、程序设计等。学科基础课中设置了数理方程、概率论、信号与系统、数字电路与逻辑设计、模拟电子技术及电工电子实验等。这些是所有涉及到电类专业的学生都必须学习的课程。在微电子专业的专业基础课中安排了固体物理、半导体物理、半导体集成电路工艺、半导体器件物理、通信原理,这些课程都是基础理论课程,是为微电子专业的学生打下基本的专业基础。考虑到应用型人才的培养,在集成电路与CAD的课程设置上,不同于专业型人才的培养模式,专门设置了16小时的实验,加强学生的实验和操作技能。在集成电路分析与设计的课程设置中,专门将模拟和数字分开,设置了各48小时的模拟集成电路分析与设计、数字集成电路分析与设计,这不同于其他院校的课程设置,应该也算是我专业的一个特色和优势。使学生掌握初步的集成电路设计知识,加强了学生的集成电路分析和设计的能力。另外还设置了32小时的VLSI设计实验课和32小时的微电子专业实验,这也大大加强了实验和上机比例。具体来讲,已经在建设的ASIC设计实验室的基础上开展了ASIC设计实验课程的教学,并筹备建立了微电子专业实验室,拥有了一批工作站、计算机等硬件资源和ISE、MAXPlusII、SynopsysCadence等软件资源、学会一到两种EDA工具的使用方法。建设微电子器件和半导体物理专业实验课程,在广泛调研的基础上购置了必要的仪器设备、编写了实验教程、开展了半导体材料实验和晶体管测试实验;基于以上措施,建立一整套完备的、覆盖微电子产业前端和后端工序的微电子实验课程体系。开展了器件和工艺设计实验。掌握一定微电子实验能力是微电子专业本科生应当具备的基本素质。在微电子专业的专业选修课中设置了VLSI版图设计基础、片上系统设计、微电子器件设计、MEMS与微系统设计、新型微电子器件、通信集成电路等多门课程,涵盖了微电子方向的器件设计、电路设计、工艺设计等各个方面。更好地体现了应用型人才的培养方向和目标。
1.2.3实践课程的内容课程突出职业能力。对于应用型人才来讲,在学习过程中训练学生的职业技能是学生是否成功的关键之一;学习过程重点基于问题的学习,这是培养学生解决问题能力、判断能力和创新能力的又一关键;学习过程还要培养学生的沟通能力。此外,还拟通过建立微电子专业实验室,开设微电子和半导体测试实验课,在培养学生理论知识的同时,加强实践能力的培养,培养既有较深理论基础,又有一定动手能力的全面发展的学生。微电子专业是一个实践性较强、实践内容多的专业,从集成电路的生成流程来看,其实践内容包括系统和电路设计、器件设计、工艺设计、版图设计、实际流片和测试。作为高等学校,而非生产厂家,不可能具备从前端到后端整个流程的实践条件,为此,我们拟对其中的主要环节开展实践教学。在实践型环节的课程设置中,通识基础课和学科基础课中安排了电类学科所必须的程序设计、电装实习、电子电路课程设计等。在专业基础课和专业课中,设置了软件设计、微电子课程设计等,设计内容都是与本专业紧密相关,全面运用到所学的专业知识。同时建立校外实习基地,使学生能够初步了解芯片生产过程。通过参加国外ICCAD公司的大学计划、购置器件和工艺设计CAD工具,并通过和IC生产企业建立良好合作关系,建立生产实习基地。注重学生与工业界的直接联系。争取在毕业设计阶段,大部分学生的毕业设计都能在企业完成的,而且不少学生的第一个工作就是在所实习和进行毕业设计的单位里找到的。
1.3师资队伍的建设没有高水平的师资队伍,培养高素质的人才也只能是纸上谈兵。而且本学院的主要任务就是能培养具有良好的学习、工作和创新的高级应用型人才,因此从这个方面来讲,没有年龄结构、学历结构、职称结构合理的高水平师资队伍,也是不能完成高校所承担的任务的。而且针对应用型人才的培养目标,师资队伍本身也要具备能培养应用型人才的能力和水平。
1.3.1积极培养学科带头人培育创新型人才就要统筹考虑学科直接承担的教学、科研、服务三大职能的关系,加速建设学科带头人、重点骨干教师和优秀青年教师4个层次的学术梯队。以中青年学科(术)带头人的培养为重点,并加大向青年骨干教师和一线教师倾斜的力度,创造一个公开、平等、竞争、择优的用人环境,营造一个和谐、宽松、温馨的工作氛围。学校要为人才成长创造一流的工作和实验条件,打造一个凝聚人心的事业平台,通过培养和引进,形成一批整体素质高、学术实力强、结构合理、具有团结协作精神的学术梯队,使其在学科建设中发挥突出作用。
1.3.2在教师中增加培养应用型人才的意识目前,我校的微电子技术系拥有教师7名,平均年龄35岁以下,年轻教师占了90%以上。我们学院的老师都是从大学毕业直接来教大学,导致对学生的培养从源头上还是在按照“理论型”或“学术型”的培养模式在进行。因此,建立既具有深厚扎实的理论知识功底,又具有精通实践,有很强的动手操作能力和解决生产实际问题能力的“双师型”教师队伍,培养高层次高质量的实用型、应用型教学人才迫在眉睫。今后学院应把如何培养“应用型教师”作为一个重要目标,来加强师资队伍的建设。在教师中增加培养应用型人才的意识。
积极筹措资金,进一步完善微电子设计、测试实验室,开出更多的实验项目,增加实验组数,鼓励教师在课程教学中增加设计、实验类的课时比例,让学生多动手动脑。鼓励教师积极申报应用型或工程类的项目,这样既可以满足一定的科研工作量,也可以让学生参与到项目中来锻炼学生的从事科研和工程技术类的工作,积累一定的设计、实验和操作经验。鼓励教师与公司、研究所合作,给学生提供实习、工作的机会和场所,也可以提高就业率。鼓励教师到国内外高校去做访问学者,积极参加国内外举办的国际会议,从而了解专业的最新发展、前沿问题,并开阔了眼界。设立专款建立青年教师培养基金,资助青年教师开展注重应用类的教学科研工作。在进行教学工作的同时,也与企业界密切合作进行科研工作和技术开发工作,保证自己在理论和技术方面的领先性,在授课时结合自己的研究成果、把新的观念、新的方法、新的理论传授给学生,当自己的研究成果转化为产品后,可以将最新产品和最新技术溶入工业中。
只要通过以上措施,从学科目标、理论课程、实践环节及师资队伍建设等工作常抓不懈,经过一定的阶段,一定会培养出高水平的拥有微电子学领域内扎实的理论基础、较强的创新精神和工程实践能力,从事产品设计、科技开发、工程技术、生产管理与行政管理等工作的应用型人才。
2小结
总的来说,微电子学是发展现代高新技术和国民经济现代化的重要基础。而国内外微电子学人才都十分紧缺,尤其注重某一专门职业的培养。因此我校也更需要培养大量的微电子方面的工程应用型人才。而培养应用型的人才必须采取的措施是:明确我校的特点和优势,以通信集成电路设计为主要方向,同时兼顾工艺设计与器件设计;在课程的设置上,必须根据行业的需求来安排和设置课程,除了基础理论课,也要大大加强实验和上机比例。在培养学生理论知识的同时,加强实践能力的培养,培养既有较深理论基础,又有一定动手能力的全面发展的学生;同时在教师中增加培养应用型人才的意识,鼓励教师与公司、研究所合作,积极申报应用型或工程类的项目,让学生参与到项目中积累一定的设计、实验和操作经验。鼓励教师给学生提供实习、工作的机会和场所。相信通过各方面的工作的配合,一定会培养出高质量的微电子学领域内的应用型人才,为我国的微电子工业做出贡献。
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微电子论文篇3
关键词：微电子技术；航空系统；综合化
微电子技术的进步在很大程度上提升各领域的科学水平，促进了各领域上的发展，目前在微电子技术在航空系统中的应用效果中，我们可以看到微电子技术的重要作用，不仅仅能够促进航空系统向经济性、技术性方向发展，同时也能促进航空系统整体性的进步。所以我们要明确微电子技术及微电子技术应用于航空系统的重要作用，从而对如何更好地应用微电子技术进行探究，希望可以促进微电子技术在航空系统中的发展。
1微电子技术的基本概念
微电子技术是较为复杂精密的科学技术之一，是建立在各种高密度微电子组件的基础上的高微电子技术。作为目前国内较为高精尖的基本技术端电子技术，其应用领域十分广泛，不仅仅可以使用于航空航天中，也可以使用在各个工业领域及商业领域上，微电子技术的展现形式通常是以微电子商品或者集合多种电子元器件的综合系统载体等出现，同时这也是各种半导体元件的产品的相关统称，作为集成电路的一个重要载体，微电子技术对于促进各领域的发展是有重要作用的，但是微电子技术的学习与创新是微电子技术发展的难点，在目前的信息化时代，我们既要正视微电子技术的重要性，又要对微电子技术进行学习与创新，从而促进国家科学、经济、国防等进一步发展。
2微电子技术在航空系统发展中的重要内涵
随着航空系统的不断发展，我们可以看到微电子技术在航空发展过程之中起到相当大的推动作用，促进航空系统向智能化、科学化、模块化方向发展，而且往往这个时候航空系统的发展也呈现出了综合性这一具体特性，微电子技术在航空系统中的发展不仅仅是航空水平的具体体现，同时也是国家科技水平及相应的国防实力的重要体现，微电子技术不仅仅是理论性的技术工种，当微电子技术应用于航空系统发展过程中时，也在证明我国微电子技术的基本专业知识理论能够很好地和实践应用有机结合起来，体现了我国航空系统发展状况。除了在航空系统中，微电子技术往往也会体现在航空微电子技术产品上，但无论是系统上还是产品上，微电子技术在航空系统发展过程中仍扮演了重要的推动角色。
3如何更好地将微电子技术应用于航空系统之中
3.1将微电子技术的专业理论知识与航空系统应用进行有机结合
我们可以看到目前航空系统的应用已经偏向于综合化、具体化、模块化方向发展了，所以电子技术基础知识应该在明确目前航空系统的基本发展现状之上，与实际航空系统应用进行有机结合，保障航空系统能够使用图像及语音信号实时传送功能，提高航空系统发展中的经济性与技术性，无论是在控制系统还是传感器及显示系统中，都促进了航空系统的灵活性和可靠性特性的发展，解决综合系统中所存在的相应问题，提升客观的显示技术及控制技术，从而推动微电子技术在航空系统中的深化与进步。
3.2提升相关人员的微电子技术水平，引进高质量的人才
无论是航空系统方面还是微电子技术方面其发展都需要高质量、高水平的人才进行相应的实验与应用，所以我们必须提高整体队伍的综合素质，以促进微电子技术在航空系统中的发展与应用。传统的固体物理基础课程、半导体器件与微电子综合课程设计等基本知识理论课程并不能满足微电子技术发展的具体要求，为了培训相应的航空方面的微电子技术人才，我们必须要革新课程，提高课程难度，在一定程度上加入相应的航空理论知识，增加实践课程的相应比例，促进相关专业人员能够将微电子与航空系统的理论知识与现实实际发展情况的有机结合，也可以加强对于VLSI设计、SOC设计方法学嵌入式微处理器体系结构的学习等，但无论是哪种专业知识，都需要相关人员对于相应的微电子技术水平及航空系统的相应技术进行学习与创新，只有这样微电子技术才能在航空系统的发展过程之中得到更好的应用。
3.3对航空系统中的微电子技术设备进行相应的保护
在微电子技术的应用过程中我们也不应该忽视对于微电子技术载体即微电子技术设备的相应保护，一般这些设备会出现静电损害及电磁干扰等常见损害问题，在一定程度上阻碍了航空系统的正常运作，我们必须对微电子技术设备进行相应的保护，从而促进微电子技术可以正常应用于航空系统之中。我们可以利用带有防静电的相应装置，以及防尘罩、导电袋等多种防护准备，保证微电子技术设备不被静电损坏，除此之外还可以考虑降低航空系统各部分的摩擦状况，处理好相应的飞机操作面，安装静电故电器等多种方式降低电磁对于微电子技术设备的干扰，同时对微电子技术设备进行相应的保护。
3.4对航空系统中所使用的集成电路及电子元件进行创新
航空系统中微电子技术应用往往体现在集成电路与元器件的使用过程中，在这个航空系统运行当中，无论是对于信息进行存储或是处理，都需要使用相应的通用高端芯片以及集成电路等，但是目前国内的芯片及核心元器件都主要依赖于进口，国产的集成电路及电子元件不能够满足目前微电子技术在航空系统中的发展需求，面对这一问题，我们必须要注重在航空系统中对于相关技术及电子元件的创新，从而促进微电子技术的提高与航空系统的进步。
4结语
在微电子应用于航空系统中的这一个方面，我们还有好长的路要走，不仅仅需要从理论上获得突破与提高，同时也要在微电子技术及航空系统的实践应用上进行有机融合，明确微电子技术在航空系统中发展的重要内涵，从而通过人才引进、元件升级、设备保护等多种方式促进微电子技术在航空系统发展中的具体应用。
作者:顾晓清单位:上海电子信息职业技术学院
参考文献:
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微电子论文篇4
关键词半导体物理启发式教学启发式问题
中图分类号：G424文献标识码：A
半导体物理是研究半导体原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子过程的学科，是固体物理学的一个重要分支。研究半导体中的原子状态是以晶体结构学和点阵动力学为基础，主要研究半导体的晶体结构、晶体生长，以及晶体中的杂质和各种类型的缺陷。研究半导体中的电子状态是以固体电子论和能带理论为基础，主要研究半导体的电子状态，即能带结构、杂质和缺陷的影响、电子在外电场和外磁场作用下的输运过程、半导体的光电和热电效应、半导体的表面结构和性质、半导体与金属或不同类型半导体接触时界面的性质和所发生的过程、各种半导体器件的作用机理和制造工艺等[1-4]。
从上面的半导体物理研究内容可以看出，半导体物理是一门介于理论与实践之间的课，由于它的理论性，导致老师难教，学生难学。因此怎么教是一个非常值得探讨的问题。文献[5-6]提出了基于研究性学习的教学思想，培养学生的创新意识和科学工作能力，取得了一定的教学效果。文献[7]提出了采用多媒体、课堂互动、“头脑风暴”和课程实验结合的“形象化”的教学方法，激发了学生的学习兴趣，促使学生能更深刻地理解半导体物理理论。
本文首先分析半导体物理教学现状，然后提出两种启发式教学思路，并举例说明，最后总结启发式教学效果。
1教学现状
1.1教材难度较大
目前大多数院校选用的教材是电子工业出版社出版的刘恩科主编的《半导体物理学》，该书偏重于理论阐述和推导，需要学习者具有良好的数学和物理相关基础知识。但是，由于半导体物理课程比数学课程晚两个学期开课，到半导体物理开课的时候，大部分同学数学都忘得差不多；另外大部分学校微电子专业都取消了量子力学和固体物理课程，学生没有学习物理理论的前导知识，就直接进入半导体物理的学习。因此，加大老师了教学难度，同时也增加了学生的学习压力。
1.2教学模式单一
目前半导体物理教学基本采用“老师讲学生听”的模式[8]，由于半导体物理阐述的大部分都是微观物理结构、微观物理现象和微观物理理论推导，这些知识抽象枯燥，如果只是采取单纯的“老师讲学生听”模式，缺少老师和学生之间的互动，需要学生有比较好的想象力，因此无形中增加了学生的学习难度。另外一方面，长期采用这种教学方法，不利于带动学生的探索精神，学生获得的知识也仅限于课本知识，不利于学生创新能力的培养。
1.3学生认识偏差
目前，高校工科学生中大多有重技术轻理论的思想，具体到微电子学专业的学生，重电路设计轻半导体物理及器件的研究[9]。这使学生学习半导体物理的积极性不高。如果学生的半导体物理及器件的理论知识的基础不扎实，会导致学生的电路设计尤其是模拟集成电路设计能力的停留在初步阶段，难以提高。
2启发式教学思路
针对目前的教学现状，为了让学生能通过简单的问题启发明白半导体物理知识，因此本文提出以下两种启发式教学思路。第一种思路是从宏观现象中寻找与微观现象相匹配的例子引出问题，宏观现象都是现实生活中能够看到或感觉到的东西，以这样的例子来引出问题，让学生理解微观现象的难度大大降低；第二种思路是从电路的工作角度引出微观现象，电路的工作原理都是工科学生比较感兴趣的东西，如果能从电路的工作角度一环一环引出微观现象，让学生的学习兴趣一下提高不少，也培养了学生的思考精神。下面分别对这种两种教学思路举例说明。
2.1从宏观现象中寻找与微观现象相匹配的例子引出问题
比如讲授能级分裂的时候，设置如下启发问题：
问题1：50个座位的教室能坐多少人？（提示：必须遵守一人一座的原则）
答：50人。
问题2：如果想在这个教室坐下100人怎么办？
答：只能加50个座位。
问题3：一个原子的一个电子轨道能容纳多少个电子？（提示：必须遵守一电子一轨道的原则――包里不相容原理）
答：一个电子。
问题4：两个原子挨在一起，他们的相同能量的电子轨道相交了，这个时候相当于两个电子在同一能量轨道上，如果还必须遵守一电子一轨道的原则，怎么办呢？
答：增加一条轨道，相当于一条轨道变成两条轨道。
问题5：如果N个原子挨在一起，如果还是按照一个电子一轨道的原则，那他们相同能量的电子轨道怎么办呢？
答：增加N-1条轨道，也就是相当于一条轨道变成N条轨道。
2.2从电路的工作角度引出微观现象
比如讲授半导体掺杂前，可以设置如下启发问题：
问题1、电子设备是怎么工作的？
答：电流驱动的。
问题2、电流又是怎么形成的？
答：载流子的定向运动形成电路。
问题3、载流子怎么产生的？
答：通过本章节的学习，大家将会找到答案。
3结束语
半导体物理是一门介于理论与实践之间的课，由于它的理论性，导致老师难教，学生难学。本文提出启发式教学方法，采取不断提问题的方法，问题一环扣一环，直到最后引出上课内容。通过在教学中采用启发式教学的效果看，对于复杂的微观问题，老师容易讲明白了，学生也容易听明白了。因此启发式教学一方面在没有降低知识难度的情况下降低了学习难度，另一方面提高了学生的学习兴趣，增强了学生的思考精神。
基金项目：电子科技大学中山学院质量工程建设项目资助（项目编号：ZLGC2012JY12）
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微电子论文篇5
苏教版必修2“化学能转化为电能”一节,属于中学化学基本理论内容,是氧化还原电化学中一块重要的知识,也是进行学科观念构建为本的教学设计的好素材。
本节涉及的主要学科基本观念有:
(1)微粒观:电解质的微粒组成,电解质的电离,离子、电子的迁移运动。
(2)能量观:化学反应总伴随着能量的变化,自发氧化还原反应的化学能可以转变为电能。
(3)守恒观:能量守恒;氧化还原反应电子得失守恒;正负两极电子得失守恒;电解质溶液中阴阳离子电荷守恒。
(4)作用观:离子与离子,离子与原子,离子与电子,离子与分子等相互作用。
(5)实验观:“实验是最高的法庭”,通过实验探究让学生归纳构成原电池条件,通过水果电池实验,激发学生的学习热情。
(6)可持续发展观:通过金属腐蚀及防护的教学,使学生了解资源回收利用的价值,初步形成可持续发展的观念。
[实验探究]将几粒颗粒较小的锌粒投入少量稀硫酸中,用手紧握试管外壁感受溶液温度的变化。分析稀硫酸中存在的微粒,加入锌粒后微粒间的作用;写出反应的离子方程式,并表明电子转移情况,指出能量转化形式。
[讨论交流]根据各小组的汇报,整理如下:
①硫酸溶液中存在H+、SO42-离子,加入锌粒后Zn与H+相互作用,Zn原子失去电子、H+得到电子。
②氧化还原反应
③溶液温度升高,化学能转变成热能。
设计说明:通过学生实验探究,分析物质微粒组成、微粒运动和微粒间相互作用和能量转化,渗透了微粒观、能量观和守恒观的教学。
[教师]能否可将上述氧化还原反应的化学能转化为电能?若能,如何来实现这种转化?
[实验探究]提供:0.1mol・L-1的稀硫酸、锌片、铜片、石墨棒、烧杯、电流计、音乐贺卡和若干导线,请根据上述反应,设计一个在外电路能获得电流的装置,并证明之。画出装置图,进行交流。
[讨论交流]将学生设计的实验装置示意图(见图1),通过投影交流、分享。
上述装置中①、②符合上述反应,可以获得电流;③可以获得微弱电流,但不符合上述反应;④、⑤因电极材料相同,没有电位差,不能获得电流。
[教师]上述装置可实现将化学能转化为电能,由化学能转变为电能的装置叫做原电池,今天这节课我们学习“化学能转化为电能”,要掌握原电池的工作原理。
设计说明:上述实验探究具有一定的开放性,让学生在试误中习得知识,通过讨论交流分享探究成果。
[问题]下面以装置①为例进行分析:两极上各发生了什么变化?写出电极反应和电池反应方程式。该装置中电子和电流分别是怎样流动的?
[讨论交流]交流汇报,形成共识。
负极(Zn):Zn-2e-Zn2+(氧化反应)
正极(Cu):2H++2e-H2(还原反应)
电池反应:Zn+2H+Zn2++H2
锌极锌失去电子,电子由锌极通过外电路导线流向铜极,H+在铜极上得到电子,电子再由铜极通过溶液流向锌极。
[教师追问]溶液中有无电流通过?有无电子通过?其流向是怎样的?
[学生]溶液中无电子通过,溶液中离子作定向运动,H+向铜极运动,SO42-向Zn极运动,形成电流。
设计说明:使学生从微观角度理解原电池的工作原理。
[教师追问]刚才我看到有同学用锌、石墨和稀硫酸组成装置,也获得了电流,你认为其原理与锌、铜和稀硫酸构成的装置一样吗?
[学生]是一样的,锌作负极被氧化,石墨作正极,H+在石墨电极上获得电子,放出氢气。
[教师追问]对。若将铜片换成镁带能否构成原电池?与铜锌原电池发生的反应是否一样?
[学生]能,这时镁作负极:Mg-2e-Mg2+,锌作正极:2H++2e-H2,与铜锌原电池发生的反应不一样。
[教师追问]若将上述铜锌原电池中的电解质改为硫酸铜溶液,能否构成原电池?指出正负极,写出电极反应和电池反应。
[学生]这时锌是负极、铜是正极,负极Zn-2e-Zn2+,正极Cu2++2e-Cu,电池反应Zn+Cu2+=Zn2++Cu。
[教师小结]自发的氧化还原反应的化学能都可以转化为电能。
设计说明:通过变换情境、追问,使学生进行一步理解原电池的本质,同时对氧化还原反应中微粒间的作用有更深刻的认识。
[迁移应用]判断下列装置(图2),能否构成原电池(外电路获得电流)?若能,指出原电池的正负极、写出电极反应和电池反应;若不能,说明原因。
[讨论交流]学生将讨论及分析情况进行汇报:①两电极材料相同,无电势差,无电流产生,不能构成原电池;②有电流,可构成原电池;③铜极、锌极接触,发生短路,无电流产生,不能构成原电池;④酒精不是电解质,无电流,不能构成原电池;⑤有电流,能构成原电池。
[问题]通过以上学习,请同学们讨论:构成原电池需要那些条件?如何判断原电池的正负极?如何书写电极反应?通过讨论交流完成下列小结表。
[讨论交流]学生归纳完成表1,教师引导补充完善。
设计说明:在教师引导下,通过学生的讨论交流,获得构成原电池的一般条件,及正负极判断、电极反应书写和电子流动方向判断的知识。进一步从微粒观、微粒作用观、能量观、守恒观理解原电池的相关知识。
[迁移应用]格林太太的牙病
曾经有一位格林太太镶了一颗金牙,但有一次因意外事故,她的金牙旁边的一颗牙齿破碎,牙医为她补了一颗不锈钢牙,可是自那次事故以后,格林太太就留下了“后遗症”:经常头疼、夜间失眠、心情烦躁,拜访了很多当时的名医,使用了当时最先进的仪器,都无功而返。后来,一次偶然机会,她遇见了一位年轻的化学家,化学家很快就解除了她的烦恼。你想知道格林太太到底得了什么“怪病”,年轻的化学家用什么方法解除了格林太太的烦恼吗?
[讨论交流]金牙和不锈钢牙与口腔唾液中的电解质形成原电池,这种微弱的电流连续地、长时间地刺激格林太太神经末梢,打乱了神经系统的正常状态,引起人体的不适。改用相同材料制作的假牙,即可消除“怪病”。
[迁移应用]“暧宝宝”的发热原理
市售“暧宝宝”密封袋内的原料有:活性铁粉、石、活性炭、食盐等,当内包装袋打开,接触空气,就能产生热,并保持10至12小时。试解释铁粉、活性炭和食盐所起的作用,并写出有关反应的方程式。
[讨论交流]内袋启封后,铁粉、活性炭和食盐接触空气中的氧气和水构成了原电池,铁作负极,炭作正极,氯化钠溶液作电解质。
发生的反应为:2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2。
设计说明:利用有趣的化学故事,让学生在解答问题的过程中,激发学习化学的兴趣。
[课后作业]
1.用家里可以找到的材料和试剂:铝线、铜线、音乐贺卡(去电源)、食醋。设计一个原电池,使贺卡放出音乐,写出电极反应和电池反应。
2.阅读教材和相关资料,了解金属腐蚀的原理和防护方法,调查社区或附近工厂金属腐蚀和资源回收利用情况。
设计说明:设计实践性作业,培养学生自主、合作和探究的能力。
参考文献:
[1]王磊等.观念建构为本的化学教学设计研究.[J]化学教育,2008(6):7～12.
[2]魏樟庆.新课程高中化学“微粒性”观念的建构.[J]化学教育,2008(10):14～16.
微电子论文篇6
【关键词】微电子技术；发展历程；发展趋势
一、微电子技术概念分析
微电子学主要是对固体材料上微小型化电路、电路以及系统的电子学分支进行研究，对在固体材料中电子或者粒子运动的规律以及应用进行研究，并使信号处理功能得以实现，使电路的系统以及集成得以实现，具有较强的实用性。在现展中微电子技术是一种发展较快的技术，也是电子信息产业的心脏与基础。微电子技术的发展使航天航空技术得到很大的推动，除此之外，通讯技术、网络技术以及计算机技术都得到快速的发展。微电子技术的大力发展与广泛的应用，掀起了一波电子战、信息战。在我们国家的国民经济中，电子信息产业已成了支柱性的产业，微电子信息技术也受到高度的关注，具有非常重要的意义。现在，对一个国家科学技术的进步以及综合国力的衡量的重要标志就是微电子技术，微电子科学技术的快速发展以及产业的规模，也标志着一个国家的经济实力。在微电子技术中，其重要的核心就是集成电路，也是电子工业的粮食。集成电路具有超大的规模以及可集成的水平，可以把电子系统集成在一个芯片上。可以说微电子技术的发展与应用引来了全球第三次的工业革命。
二、微电子技术发展历程分析
微电子技术是一门新兴的技术，起源于十九世纪末，二十世纪初期，主要是随着集成电路而发展起来的，主要包括器件物理、系统电路设计、材料制务、工艺技术以及自动测试，除此之外，还有组装与封闭等一些专门的技术，也是微电子学中各个工艺技术的汇总。所以，微电子技术是通过电子电路以及系统的超小型化的过程一步步形成的，集成电路是其中的核心，也就是经过相应的加工工艺，把晶体管以及二极管等器件，根据相应的电路互换，再使用微细的加工工艺，在一块半导体的单晶片上进行集成，并在一个外壳内进行封闭，对特定的电路或系统功能进行执行。与传统电子技术比较，主要的特点是电路以及器件的微小型化。它把电路系统设计以及制造的工艺进行了有效的结合，并大规模的进行批量生产，所以，成本比较低，并且具有较高的可靠性。
微电子产业经历了六十多年的发展，技术已接近理论的极限。数十年以来，不断缩小集成电路内的晶体管的尺寸以及线宽，其中改进光刻技术是基本的方法，短波长的曝光光源是使用最多的。以前，紫外光是主要的光源，现在主要运用深紫外线光刻技术，芯片线宽下降了很多，从理论上来讲，主要是把集成电路的线宽进行相应的缩短。从二十世纪九十年代，摩托罗拉以及英特尔就开始对超紫外线光刻技术进行了研发，它突破了集成电路线宽的最小限制。但是，这种缩小的情况不能长久的持续下去，技术上以及物理上的限制也会对这种持续造成阻碍。晶体管的尺寸小到一定的范围，就必须对电子的量子效应进行考虑。那个时候，现有的技术已经达到了极限。不但如此，随着不断提高的集成度的集成电路，芯片的生产成本也在不断的提高。
三、微电子技术未来发展趋势分析
第一，关于光刻技术，利用波长的光线形成亚微米尺寸的图形，并做出集成度为1M位和4M位的DRAM。射线曝光设备研发出来以后，可以形成半微米尺寸以及深亚微米尺寸的图形。如今，使用准分子激光器的光刻设备已开始进行使用，有四分之一的微米尺寸的图形形成。波长较短的激光器的光刻设备的使用，在二十一世纪初期投入使用的机率是非常高的。为了这一目标得以实现，就要掩膜形成的技术以及光刻胶的材料进行开发。研制开发X射线光刻设备的工作，已进行了一段时间，无论是电子束曝光技术还是真空紫外线的曝光技术，也在全力的开发过程中，无论是哪一种技术都需要先投入实用，经过一段时间的验证会成为下一个阶段的主流技术。
第二，关于蚀刻技术，通过CER等离子源或具有高密度的等离子源，与具有特殊气体以及静电卡盘的技术进行有效的结合，就能使上述的电路蚀刻工艺的要求得到一定的满足。
第三，关于扩散氧化技术，要想通过低成本来使晶体的质量得到有效的保证，就要使用外延生长的技术，主要理由是同在晶体制作上努力，才能使质量得到保证，才能使花费的成本与质量相对等，与外延生长的技术成本相比较低了很多。离子注入的技术水平得到快速的提升，可把电子伏特的高能量离子输入晶体的内部，能达到几微米的深度。现在所用的气体扩散的方法，必须要在高温中进行长久的扩散杂质，才能有扩散层形成。但是现在离子注入技术的利用，可把杂质注入任意位置，经过低温热的处理之后，就能达到同样的效果。
第四，关于多层布线的技术，铜的电阻小于铝，但作为下一代的布线材料，深受人们的关注。美国的半导体工业协会在发展的规划中就把铜代替铝列入其中，并把相应的目标以及技术标准制定出来。铜布线主要使用镶嵌的方法进行制作，通过化学机械抛光的技术进行相应的研究，通过半导体级的电镀技术进行布线。铜很容易在绝缘膜中进行扩散，因此，在进行铜布线的时候，还要使用抛垒金属技术，能对铜的扩散起到很好的预防作用。
第五，有关电容器材料，随着不断提高的集成度，电容器的材料，也就是氧化膜的厚变也发生了变化，进入九十年代以后，氮化硅膜技术得到不断的改善，并对立体的电容器结构进行不断的改用，可以对所需的电容值起到保证作用。然而，此技术已接过极限，以后还有可能使用现在未使用的新的材料，例如氧化钽膜以及高电容率材料等。
四、结语
通过以上的论述可以总结，二十世纪的人类已进入了信息化发展的社会，对于微电子信息技术的要求也会越来越高，在二十一世纪，微电子技术也会是最具有活力，也是最重要的高科技领域之一，经过对微电子技术发展历程的分析，以及未来发展趋势的分析，可以看得出，微电子技术的快速发展一定会给社会的发展带来非常深刻的意义。
参考文献
[1]毕克允.微电子技术[M].北京：国际工业出版社，2000.