【关键词】半导体材料；发展；现状
半导体材料这一概念第一次被提出是在二十世纪，被维斯和他的伙伴考尼白格首次提及并使用，半导体材料从那时起便不断的进步发展，伴随着现代化的生活方式对一些数字产品的应用需求，社会对半导体材料推出了更高的要求，这使得半导体材料得到了飞跃性的发展【1】。本篇论文就半导体材料的概念性理解，半导体材料的历史性发展，新一代半导体材料的举例以及发展应用现状等方面展开了基本论述，谈论我国在半导体材料这一领域的应用与发展的实际情形。
1.对半导体材料的概念性理解
对半导体材料的理解不能脱离当今二十一世纪这个有着高需求和高速度特点的时代，这个时代同时也是崇尚环保观念，倡导能源节约的时代，因此新的信息时代下半导体的发展要脱离以往传统的发展模式，向新的目标迈进。
首先，我们要了解什么是半导体材料，这将为接下来的论述打下概念性的基础。众所周知，气体，液体，固体等状态都可称之为物质的存在状态，还有一些绝缘体，绝缘体是指导热性或者导电性较差的物质，比如陶瓷和琥珀，通常把F，银，金，铜等导热性和导电性较好的一类物质成为导体，所以顾名思义，半导体既不属于绝缘体，也不属于导体，它是介于导体和绝缘体性质之间的一种物质【2】。半导体没有导体和绝缘体发现的时间早，大约在二十世纪三十年代左右才被发现，这也是由于技术原因，因为鉴定物质的导热性和导电性的技术到了一定的时期才得到发展，而且对半导体材料的鉴定需要利用到提纯技术，因此，当对物质材料的提纯技术得到升级到一定水平之后，半导体的存在才真正意义上在学术界和社会上被认可。
2.半导体材料的历史发展及早期应用
对半导体材料的现代化研究离不开对这一材料领域的历史性探究，只有知道半导体材料是怎样，如何从什么样的情形下发展至今的，才能对当今现代半导体材料形成完整的认识体系。对半导体材料的接触雏形是先认识到了半导体材料的四个特性。论文接下来将会具体介绍，并对半导体材料早期应用做出详细解释。
2.1半导体材料发现之初的特性
半导体材料第一个被发现的特性，在一般的情况之下，金属材料的电阻都是随着温度的升高而增加的，但是巴拉迪，这位英国的科学研究学者发现硫化银这一物质的电阻随着温度的升高出现了降低的情况，这就是对半导体材料特性的首次探索，也是第一个特性。
半导体材料的第二个特性是由贝克莱尔，一位伟大的法国科学技术研究者发现的，他发现电解质和半导体接触之后形成的结会在施加光照条件之下产生一个电压，这是后来人们熟知的光生伏特效应的前身，也是半导体材料最初被发现的第二个特性。
半导体材料的第三个特性是由德国的科学研究学者布劳恩发现的，他发现一些硫化物的电导和所加电场的方向有着紧密的联系，也就是说某些硫化物的导电是有方向性的，如果在两端同时施加正向的电压，就能够互相导通，如果极性倒置就不能实现这一过程，这也就是我们现在知道的整流效应，也是半导体材料的第三个特性。
半导体材料的第四个特性是由英国的史密斯提出的，硒晶体材料在光照环境下电导会增加，这被称作光电导效应，也是半导体材料在早期被发现的第四个特性【3】。
2.2半导体材料在早期的应用情况
半导体材料在早期被应用在一些检测性质的设备上，比如由于半导体材料的整流效应，半导体材料被应用在检波器领域。除此之外，大家熟知的光伏电池也应用了早期的半导体材料，还有一些红外探测仪器，总之，早期被发现的半导体材料的四个重要的特性都被应用在了社会中的各个领域，半导体材料得到初步的发展。
直到晶体管的发明，使得半导体材料在应用领域被提升到一个新的高度，不再仅仅是应用在简单的检测性质的设备中或者是电池上，晶体管的发明引起了电子工业革命，在当今来看，晶体管的发明并不仅仅只是带来了这一电子革命，最大的贡献在于它改变着我们的生活方式，细数我们现在使用的各种电器产品，都是有晶体管参与的。因此晶体管的发明在半导体材料的早期应用发展上有着举足轻重的位置，同时也为今后半导体材料的深入发展做足了准备，具有里程碑式的意义与贡献【4】。
3.现代半导体材料的发展情况
以上论文简单的介绍了半导体材料以及其早期的发现与应用，接下来就要具体探讨第三代半导体材料这一新时代背景下的产物。第三代半导体材料是在第一和第二代半导体材料的发展基础之上衍生出的更加适应时代要求和社会需要的微电子技术产物。本篇论文接下来将介绍我国半导体材料领域的发展情况，并介绍一些新型的半导体材料的应用与发展情况。
3.1我国半导体材料领域的发展情形
半导体材料的发展属于微电子行业，针对我国的国情和社会现状，我国微电子行业的发展不能急于求成，这将会是一个很复杂的过程，也必定是一个长期性的工程。从现在半导体材料发展的情况来看，想要使半导体材料更加满足受众的需求，关键要在技术层面上寻求突破。我国大陆目前拥有的有关半导体材料的技术，比如IC技术还只能达到0.5微米，6英寸的程度，相较于国际上的先进水平还有较大的差距。
虽然我国目前在半导体材料领域的发展水平与国际先进水平存在着较大的差距，但是这也同时意味着我国在半导体材料领域有着更大的发展空间和更好的前景，而且当今不论是国内环境还是国际环境，又或者是政治环境影响下的我国的综合性发展方面而言，对中国微电子行业半导体领域的发展还是十分有利的，相信我国在半导体材料这一领域一定会在未来有长足的发展。
3.2新型半导体材料的发展介绍
前文提到，第三代半导体材料如今已经成为半导体材料领域的主要发展潮流，论文接下来将会选取几种关键的三代半导体材料展开论述。
第一种是碳化硅材料。它属于一种硅基化合物半导体材料，这一类材料的优越性体现在其较其他种类半导体材料有着更强的热导性能。因此被应用在广泛的领域，比如军工领域，，也会被应用在太阳能电池，卫星通信等领域。
第二种是氧化锌材料。氧化锌材料被广泛的应用到了传感器和光学材料领域中，这是因为它具备一些关键性的特性，集成度高，灵敏度高，响应速度快等，这些特征恰恰是传感等应用范围广泛的领域中所看中的关键点，不仅如此，氧化锌半导体材料不仅性能好，而且这类材料的原料丰富，所以价格低廉，还具有较好的环保性能【5】。
4.结语
近年来，半导体照明产业得到了飞跃式的发展，被越来越广泛的应用到人们的日常生活中，而支撑这一产业的核心材料正是以碳化硅等半导体材料为主的某些微电子材料，半导体材料利用下的各项技术已经在全球范围内占领者新的战略高地。我国半导体材料领域虽然起步晚，发展水平较国际水平有差距，但是前景光明，尤其是第三代半导体材料的出现和应用，在人们的生活中有着更加广泛和有建设性的应用，改变着人们的生活方式，不断推动着半导体材料的发展。
参考文献：
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微电子技术是随着超大规模集成电路而发展起来的一门新兴技术，包括了半导体集成电路设计、芯片制造、材料的制备及测试、封装等方面，是现代大学微电子学专业需要掌握的综合工艺技术。《现代半导体材料的制备与表征技术》是我校微电子专业研究生的专业课程之一，针对新型半导体器件方向的学生开设，用于介绍半导体的制备和测试表征技术，对提高物联网学院微电子专业研究生的创新和实践能力具有重要意义。针对电子技术日新月异的发展，本文结合微电子专业研究生学习此门课程的问题以及现有教学经验，探讨关于该课的教学改革，从而培养学生的创新能力和综合素质。
1课程特点及教学过程中存在的问题
《现代半导体材料的制备与表征技术》是江南大学微电子专业的一门专业基础课，涉及材料、化学、物理、光学和微电子学等多种学科，具有综合性、科学性和应用性等特点。课程内容主要通过仪器分析现代半导体材料的微观结构。通过本课程的学习，学生应掌握各种材料的制备方法，学会测试仪器的基本原理、制样方式和仪器主要的应用领域，知晓相关制备和测试技术，从而懂得如何在研究生课题中加以应用。学生学习结束后能够从本课程中选择合适和正确的制备方法及测试表征手段进行研究，为新型半導体器件的构筑课题积累基本的理论知识，成为未来社会所需要的人才。
教学过程中存在的问题有以下四个方面：（1）微电子专业研究生教育背景差异导致对课程的接受能力参差不齐。（2）教材涉及的制备和分析方法种类多，内容跨度较大，多学科交叉综合性内容较抽象，学生难以理解，致使教学效果不佳；（3）授课选用的经典教材存在和部分本科生专业课程内容相同，教授过程中过于偏重仪器的工作原理和构成部件的功能，而且内容更新速度较慢，已经远远落后于技术发展现状；（4）课程缺少实践教学，教材中的大型仪器价值昂贵，仪器测试和维护费用高，限制了动手操作仪器掌握其重要功能的途径，学生的实践能力得不到提高，学习的积极主动性较差，师生的课堂互动气氛不活跃。
2教学改革与实践
2.1结合微电子专业特点，调整教材内容
对于教学内容，除了基础性和完整性外，还需兼顾先进性和新颖性，但现有教材的更新较慢而且制备和测试方法落后。因此，针对微电子专业特点，应自编教材使教学内容具有学科前沿性，比如现有教材中涉及热分析、光谱分析、X射线衍射分析等，对于微电子专业学生热分析和红外分析技术使用频率不高，而常用XRD、紫外分析、拉曼和电镜分析等测试方法，所以教授内容上专注以上常用设备的操作及分析方法有利于研究生开展课题研究。
2.2教授方式多样化
《现代半导体材料的制备和表征技术》是多学科交叉并与时俱进的一门课程，为了取得良好的教学效果，在授课方式上应多样化，吸引学生的注意力，提高学生的主动性。首先，采用多媒体技术、动画资料等新方式和重要内容板书显示相结合的方法解决此课程教学内容多而课时较少的问题。其次，运用翻转课堂、讨论式和启发式等多种教授方法。教师选择当前热门的前沿课题和教学重点为讨论内容，如二维过渡金属材料的制备与表征、氧化锌复合材料的制备及光探测器器件的组装、氮化镓高功率器件的有效性分析等。
2.3教学与科研结合，培养学生创新能力
教学和科研结合，对于研究生日常进行的科研项目，如半导体材料的制备、表征测试、数据分析、器件组装、集成应用和仿真模拟等，都可以将实验过程中出现的问题、大型仪器的操作和维护、如何获取清晰的图片影像以及图谱中峰形位置的变化对结构的影响等等，带入到教学中，为学生答疑解惑从而验证课堂所讲基本理论，达到教学辅助科研，科研促进教学的目的，进而提高学生主动性和积极性，同时有利于课程的高效开展。
2.4鼓励研究生参与大型仪器管理
《现代半导体材料的制备和表征技术》课程中讲到的大型仪器，价格昂贵，维护成本较高。为保证大型仪器的正常运转，均有责任教师管理。为了提高微电子专业研究生的实际操作和科研创新能力，同时提高仪器利用率，鼓励研究生参与仪器管理工作，对巩固课程所讲内容具有非常重要的应用价值，也助于提高学生的科研能力。
关键词：电子材料与元器件;教学内容;教学方法
中图分类号：G642.4 文献标识码：A 文章编号：1674-9324（2016）41-0090-02
一、电子材料与元器件课程简介
电子材料与元器件课程是电子科学与技术专业的基础性课程，是后续专业课的学习基础。进入21世纪后，随着以集成电路技术为基石的电子信息技术的加速发展，各类电子器件及系统都在朝着小型化、集成化的方向发展，而其中的集成化不仅意味着要尽可能地实现系统中电路的单芯片集成，而且要实现将包括声、光、电、磁等物理量感知的传感器集成在系统中，实现多功能集成[1]。
处于电子科学与技术产业链前端的电子材料与元器件是众多核心基础产业的重要组成部分，是计算机网络、通讯、数字音频等系统和相关产品发展的基础[2]。
二、电信学院电子材料与元器件课程参考教材内容的选取
我院电子科学与技术本科专业，采用科学出版社出版、王巍主编的，普通高等教育电子科学与技术类特色专业系列规划教材《现代电子材料与元器件》作为“电子材料与元器件”课程的主要参考教材，其内容涵盖了电子信息技术中的主要电子材料与器件类型。笔者结合国内外研究动态、应用前景及发展趋势，并考虑我院微电子教研室及教师的研究特长以及电子科学与技术专业毕业生就业需求等多方面因素，对授课内容进行了适当的增减。
1.增强半导体材料内容。半导体材料是集成电路的基础，在信息的存储、传输、加工处理和显示方面都有重要的应用[1]。笔者授课过程中除了介绍半导体材料结构、性质、制备工艺方法外，还增加了有机半导体材料、液晶材料等相关内容，为集成电路的设计与制造、发光显示储备了扎实的半导体材料基础知识。
2.增强光电子材料与器件内容。授课时，详细介绍了光纤材料、激光材料与器件，还增加了半导体中光吸收及光电效应基础知识、光电导效应型与光伏效应型光敏器件相关内容。
3.增强敏感陶瓷材料与器件内容。除了讲解常见敏感陶瓷器件特性及应用外，增加了各种敏感器件结构、制作工艺和ZnO、SnO2等无机敏感陶瓷材料和有机敏感材料的制备方法、工艺等内容，为信息技术中传感器的设计与制作奠定扎实的基础。
4.增加了化合物晶体缺陷化学内容。鉴于我校电子科学与技术相关教师在传感器、光电、太阳能电池等方面的研究，以及国内外对于高性能敏感陶瓷材料与器件和太阳能电池等涉及到新能源材料与器件方面的迫切需求，结合笔者在纳米半导体材料与器件方面的研究，授课中增加了缺陷化学表示方法、晶体中缺陷平衡、杂质对晶体中缺陷平衡影响、晶体中点缺陷扩散与分布等相关内容。为敏感陶瓷材料制备，太阳能电池材料制备奠定良好的基础。
5.弱化磁性材料与器件内容。考虑到磁性材料的独特性，授课时只讲述磁性材料特性、应用，对于磁性元器件内容采用学生自学的方式。
三、课程教学方法改进
1.课堂讲授与研讨并行。该课程采取课堂讲授与研讨并行，学习与研讨相结合的教学方法，提倡教师与学生、学生与学生研讨问题，从而提高学生对于汲取、创造知识的兴趣。通过研讨启发学生的创新思维，使整个课堂教学成为教师为辅、学生为主，教师与学生、学生与学生互动的网状结构[3]。
研讨的内容可以为教师拟题，学生自选。采取分组讨论，并且每一组派代表到讲台上进行相应内容的讲解，所有学生进行讨论。从而促使学生主动出击去学习、解决相关问题，最终实现教师传授、学生自学研究、教师与学生相互解惑的教学模式。
2.与实验中心“联动教学”机制。我院传统课程讲授往往局限于普通的多媒体教室，学生无论是听取教师传授还是互动研讨都是凭空进行学习和理解。笔者讲授该课程是采取与实验中心“联动教学”模式，使传统的课堂讲授与研讨“搬入”实验中心相关实验室进行，学生在真实接触电子材料的制备和元器件制作的过程中，更加深入地理解所学的知识，并能够更好地启发并锻炼学生提出问题、分析研讨问题、解决问题的能力。该课程的讲授采取二分之一学时分配机制，即：一半学时在普通多媒体教室进行;一半学时在相应电子材料与元器件实验室“联动教学”进行。
3.多媒体教学与实验教学相辅相成。多媒体教学是指采用计算机和视频技术相结合的一种教学方式，与传统的教学方式不同，它有其自身鲜明的特色，如信息量输入紧凑、量多、质高，文字图像清晰直观、风格多样，内容丰富等等[4]。电子材料与元器件课程教学中，采用多媒体教学能丰富多彩地演示各种元器件结构、半导体材料的制备工艺等相应的教学内容。并且在教学过程中辅以相关的视频，让学生更加清楚地了解电子材料制备、元器件制作相关设备，更清楚地理解相应的原理。并且安排相应的配套实验，让学生真正能动手接触实物，不但可增强学生学习本课程的兴趣，而且可以提高学生对电子材料及元器件实体的感性认识，达到理论与实践相结合的目的。
4.理论考试与科学研究相结合。素质教育的电子材料与元器件课程学生评价机制应该区别于传统的仅考试评价方式，教师应将学生的平时表现、理论基础知识掌握、实践动手能力、科学研究（综合训练项目）等纳入对学生的评价体系中。课程考核除了前面提到的配套实验外，还包括平时表现、考试和综合训练情况。考试是检验学生对电子材料与元器件课程基础知识掌握程度的手段，但不宜开发学生自身科学研究的潜力，有时更无法判别学生对所学知识是死记硬背还是融会贯通。我院本课程实施过程中要进行综合训练项目，即通过分组开展综合训练题目（题目可以是教师提出，也可根据自身知识储备自拟），进行电子材料或元器件相关设计，最终形成综合训练报告，并且所做设计要分组在课堂上进行展示讲解和讨论。
5.学生对该课程授课的评价。虽然教师在进行课程设计过程中可提出一些创新性的方式方法，但毕竟只是从教师的角度去设计课程。我院在面向每一届电子科学与技术专业学生开设电子材料与元器件课程后，开展学生对本课程讲授内容、授课方式方法等的意见和建议的活动，并形成书面意见书存档。从学生角度了解学生各方面的需求，集思广益发挥学生对于本课程创新性的教学方式方法。
四、结语
本文通过对电子科学与技术专业特点以及电子材料与元器件课程性质及内容的分析，结合国内外研究动态、应用前景及发展趋势，并考虑教学单位及教师的研究特长以及电子科学与技术专业毕业生就业需求等多方面因素，对电子材料与元器件教学内容的选取、教学方式方法的改进等方面进行了改革。教学过程中增强了半导体材料、光电子材料与器件、敏感陶瓷材料与器件内容，增加了化合物晶体的缺陷化学的教学内容。对电子材料与元器件课程的教学方式方法提出了课堂讲授与研讨并行、与实验中心“联动教学”机制、多媒体教学与实验教学相辅相成、理论考试与科学研究相结合、学生对课程授课评价的改进，以便提高本课程的教学质量，提升本专业学生的专业素养。
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The Reform in Teaching of Electronic Materials and Component Course
ZHONG Tie-gang，JIANG Fang，ZHAO Wang
（College of Electronics and Information Engineering，Liaoning Technical University，Huludao，Liaoning 125105，China）
关键词：半导体光电；研究型；实践；教学探索
中图分类号：G42 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）07-0123-02
近几年来，随着半导体电子产业和光学专业的快速发展，半导体光电正逐渐成为一门新兴的学科。半导体光电技术是集现代半导体技术、电子学技术和光学信息处理技术等学科于一体的综合性学科，要求学生具有扎实的半导体物理、光电子、数学和计算机等基础知识。该学科作为光、机、电、算、材一体的交叉学科，专科课程较多，涉及知识面较广，有其自身的课程特点：既要讲授半导体相关的专业知识，又要补充光电专业的知识，还要加强数理基础理论教学；既要围绕半导体光电专业核心，又要涉足其他专业领域；既要重视教学方法，提高教学质量，又要加强前沿知识的学习和科研，不断更新知识体系，将最新的行业信息灌输给学生。同时，随着近年来固态半导体LED照明技术、半导体激光、太阳能光伏和半导体探测器等高新行业的蓬勃发展，需要大量的具有创新研究能力的技术人才来从事半导体光电材料、器件以及系统的研究和开发。这就需要高校培养具有动手能力强，基础知识扎实，综合分析能力优秀的研究型人才。但是目前高校半导体光电学科的教学普遍停留在理论层面，缺乏实践性内容的提升。因而作为一门实用性很强的专业，应着重加强理论与实践相结合的全面教学，逐步开展研究性课程的教学探索，打破传统的教学理念，以形成学生在课程学习中主动思考探索并重视创新叉研究的积极教学模式，为半导体光电学科建立一个全新的培养方式。
一、理论教学中创设前沿性课题，引导学生进行探究性学习
在传统的教学模式中，专业课程的讲授主要依靠讲解概念、分析原理、推导公式、得出结论。而学生就是按部就班地记笔记、做习题、应付考试。课堂教学效果完全取决于教师的教学经验，最终学生所接受的知识也仅仅停留在课本的层面，这完全达不到迅猛发展的高新的半导体光电学科的培养要求。这就需要教师打破传统的教学理念，开展研究性的教学方式。研究性教学是以学生的探究性学习为基础，教师提出一些创新性的问题，以及与专业相关的一些前沿性科技专题报道，学生在创新性的问题中，借助课本提供的基础理论和教师提供的相关资料，借鉴科学研究的方法，或独立探索、或协作讨论，通过探究学习、合作学习、自主学习等方式最终找到解决问题的方案，甚至提出更具有创新性的思路。因此，在教学过程中，我们应尝试减少课堂讲授时间、增加课堂讨论时间，有意识地提出一些较深层次的问题：如提高太阳能电池的光电转换效率的方法、新型的半导体材料制作光电器件的优异性等，有针对性地组织专题讨论。考核方式以课程设计或者专题论文的形式进行，以培养学生的思考和创新研究能力。此外，要重视阶段性总结和检查工作，培养学生综合素质和能力。教师在注重教学方式改进的同时，也要重视学生学习效果的阶段性检查和总结。传统的课堂教学是以作业为考察标准，这种考察的弊端是给学生提供了抄袭作业的机会，学习效果不佳。因此应考虑采取多元化的检查方式，增加检查手段。可以让学生将多媒体课件与教材和参考书相结合，根据教师在课堂教学中指出的难点和重点，单独总结出学习笔记，并进行定期检查。
二、建立半导体专业与光电专业协同的教学环境
半导体光电从理论上来讲是研究半导体中光子与电子的相互作用、光能与电能相互转换的一门科学，涉及量子力学、固体物理、半导体物理等一些基础学科；从实践层面来讲，也关联着半导体光电材料、光电探测器、异质结光电器件及其相关系统的研究。因此，在理论上应鼓励教师根据教学情况，编写有针对性的，并且包含基础物理学、半导体电子学、光学和系统设计等具有交叉性理论的教材和讲义，提升学生在半导体光电交叉领域的理论基础。同时需要组织和调动各层次教师，建设教学研究中心。结合老教师的经验和青年教师的创意，共同进行教学改革探索。另外，实现半导体光电学科的教学探索，不仅需要专业教师改进和完善课堂教学措施，提升教学水平和质量，同时也需要专业的半导体光电材料生长、器件制备和检测设备，以及专业设计软件供教学和科研使用。该学科的性质决定了教学的内容不能仅仅局限于理论方面，还需要实验方面的补充和实践，从而可以从软件和硬件双方面实现协同的教学环境。在具体的操作过程中，以光谱分析为例，传统的光谱分析光源采用的是一些气体激光器，我们可以在教学中利用新型的半导体固体激光器来替代传统的气体激光器，将半导体光电器件和光学系统有机结合起来，提供两者协同的新型设备。指导学生在实验中分析新型的光谱系统和传统系统的优劣性，以及如何在现有的基础上改进系统，提高系统的使用性能，在教学中锻炼学生的协同学科的技能性训练。进一步可以引入显微镜成像技术，采用简易的一些光学元器件，在实验室内让学生动手搭建显微成像设备，锻炼学生对光学系统的整体认知能力，并且可以提升传统设备的应用范围。这一系列交叉协同教学实验的建立有利于打破教学和研究的界限，打破学科的界限，突出半导体光电学科的交叉性特点，促进学生知识的全面性掌握，为研究型的教学模式开辟新的途径。
三、建立前沿性半导体光电专业实验教学平台
半导体光电涉及的领域很广泛，单纯的理论教学不能满足学生对于高新的工程应用的直观认识，许多设备和器件只阐述其工作原理，概念比较抽象，学生不易理解。因而需要重视研究型实践教学。在条件允许的情况的，将半导体材料生长和器件制造设备引入课堂，让学生深刻掌握器件的制造流程。同时可以引入先进的光电检测设备，让学生开展一些器件的检测实验，在实验过程中熟悉器件和光电系统的工作原理，可以起到事半功倍的作用。同时还可以让学生在实践中不断思考和探索一些前瞻性的科学研究问题。以半导体LED光电器件为例：由于LED材料和器件制造设备较为精密、价格昂贵、不易获取。在理论课程后，可以引用适当的LED材料生长设备MOCVD的一些生长过程的实物图片和视频，以及半导体器件制备的薄膜沉积、光刻制作和刻蚀工艺的流程图和视频，让学生尽可能地将抽象的理论与具体实践联系起来。此外，购置现成的LED器件和光电检测设备，利用光电测试设备对LED器件开展一些电学和光学性能的检测，在测试过程中让学生对LED光电转换基本原理和不同测试条件对器件光电性能影响的物理机制开展探索性研究。对于阻碍LED发展的一些前沿性难题进行深刻的思考和分析，提出合理的改进和解决方案。基于学科的科研实验条件，我们还可以提出项目教学法，把教学内容通过“实践项目”的形式进行教学，为了能够一个半导体和光电专业相协同的实验平台，可以设置一个系统的实验项目包含多门课程的知识。项目教学是在教师的指导下，将相对独立的教学内容相关的项目交由学生自己处理。信息的收集，方案的设计，项目实施及最终评价报告，都由学生负责完成，学生通过该项目的进行，了解并把握实验制造和检测得整个过程及每一个环节的基本要求，教师在整个过程中主要起引导作用。以此来培养学生的实践性、研究性学习能力，让学生扮演项目研究者的角色，在研究项目情景的刺激下及教师的指导下主动开展探究活动，并在探究过程中掌握知识和学习分析问题、解决问题的方法，从而达到提高分析问题、解决问题能力的目的。这样才具备一门前沿性的学科所应该达到的理想效果。
四、建立专业校企合作基地
半导体光电专业需结合地域经济发展特点，建立专业的校企合作基地。校企合作是高校培养高素质技能型人才的重要模式，是实现高校培养目标的基本途径。以江南大学为例，可以依据无锡当地工业的发展中心，与半导体光电类企业，如无锡尚德太阳能股份有限公司、江苏新广联LED器件制造企业、LED照明企业实益达、万润光子等公司进行深入合作，建立企业实训创新基地及本科生、研究生工作站。定期组织学生去企业进行参观，了解半导体光电类产品的产线制造过程。还可以安排有兴趣的学生在学有余力的同时进入企业进行实习，使学生能够将课堂的理论知识应用到实际的应用生产中，并且可以利用理论知识来解决实际生产中所遇到的一些问题。以实际产线的需求分析为基础，结合理论教学的要求，建立以工作体系为基础的课程内容体系；实施综合化、一体化的课程内容，构建以合作为主题的新型课堂模式，做到教室、实验室和生产车间三者结合的教学场所。最终积累一定的合作经验后，校企可以合作开发教材，聘请行业专家和学校专业教师针对课程的特点，结合课堂基础和生产实践的要求，结合学生在相关企业实训实习的进展，编写出符合高校教学和企业生产需求的新型校企双用教材。
综上所述，要开展研究型半导体光电类课程的教学探索，首先要突破传统的理论教学模式，根据课堂教学需求，改善课堂教学措施，形成有创意、有个性化的课堂特色，旨在培养学生的创新思维能力。
参考文献：
关键词：
制冷半导体；泡沫金属；交叉风道；制冷系统
中图分类号：
TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2013）21019702
0引言
随着电子集成技术的快速发展，电子器件也朝着小型化、轻量化、智能化方向迈进。然而，集成电子器件的小型化在增加功率密度的同时其散热量也越来越大，传统的冷却技术已很难满足其冷却要求，所以研究高热流密度的电子元件散热尤为重要。本文提出一种风冷散热方法，即在半导体制冷技术的基础上，结合泡沫金属散热器，设计制冷系统并通过实验模型对其制冷效果进行测试。
1理论基础与实验装置
半导体制冷片是一个热传递工具。当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，从而产生温差形成冷热端。但是半导体自身存在电阻，当电流经过时会产生热量，影响热传递。两个极板之间的热量也会通过空气和半导体材料自身进行逆向热传递。当冷热端达到一定温差，两种热传递的量相等时，正逆向热传递相互抵消，此时冷热端的温度就不会继续发生变化。因此为了达到更低的温度，可采取散热等方式降低热端温度。
泡沫金属是孔隙度达到90%以上，具有一定强度和刚度的多孔金属材料。这类金属材料透气性高，孔隙表面积大，材料容重小。当气流穿过时拥有较大接触面积，利于换热。
制冷由半导体制冷片实现，考虑到半导体制冷片冷面与散热对象不能直接接触，且冷面的冷量向空气的自然对流传热效果不显著，故将其贴于泡沫金属表面，增加换热面积，达到强化冷量交换效果。制冷半导体和泡沫金属之间由硅脂粘结，减小接触热阻。部分气流带走冷量，形成冷风并对目标散热，热面也同样由气流带走热量排入环境。
实验用交叉连接双风道，其中一个用于导出冷风，一个用于导出热风。在冷热风道入口各对接风机以提供气流，并在加工风道时留下必要的测量空、安装孔等。
制冷半导体通电时产生温差，经过冷面的空气流被冷却成为冷风，经过热面的空气流对其降温并由热风道排出。热面温度越低，冷面温度则越低，冷却效果越好。冷风道出口处布有4个对称温度测点（实验中记为T5，T6，T7，T8，单位℃），4个风温计对称布置测出口风温，而进口风温由环境温度确定。安置风速仪进行出口处风速测量。另外与半导体冷面接触的泡沫金属表面布置中心对称的4个测点，将4个热电偶点焊在铜板上，用于测量泡沫金属底面所焊铜板温度，通过吉士利数据采集系统进行采集，采集100次，并分别取平均（实验中记为T1，T2，T3，T4，单位℃），用于计算制冷的相对换热系数。
此模型的冷风道温度场数值模拟结果：环境温度为298K（25℃），其中在400mm*100mm*40mm的模拟冷风道内，半导体制冷片工作在12V，6A的额定条件下，泡沫金属材料为铜，尺寸为100mm*100mm*40mm，且为5个ppi。从结果中可以肯定制冷的理论效果。
2实验过程
2.1实验器材
有机玻璃交叉风道1个，全铜芯80W调速离心风机2个，制冷半导体（额定工作条件12V，6A）50mm*50mm个，电子风速仪2个，电子风温计4支，玻璃温度计1支，铜质泡沫金属若干，PC机，铜康铜热电偶，冰瓶，吉士利2700数据采集系统，数据采集卡，线性稳压电源等。
2.3实验步骤
按设计搭建试验台，读取室温Ts（℃），为26.5℃。
风机由220V电源带动，制冷半导体由线性稳压电源供电，风速仪分别位于冷、热风道出风口处，测得风速V1（m/s），V2（m/s）。
保持热风道风机风速V2不变，调节制冷半导体的工作电压U或电流I，调节冷风道风机风速V1，依次读取T1～T8；再改变V2，调节制冷半导体的工作电压或电流，调节冷风道风机风速V1，依次读取T1～T8；如上重复，其中V2分别为0.5m/s，1.0m/s，2.0m/s，3.0m/s，4.0m/s，V1分别为0.5m/s，1.0m/s，1.5m/s，2.0m/s，2.5m/s，3.0m/s，3.5m/s，4.0m/s，（U，I）分别为（1.4V，1.0A），（3.1V，2.0A），（46V，3.0A），（6.3V，4.0A），（8.2V，5.0A）..
冷风道出口平均温度Tb=（T5+T6+T7+T8）/4，半导体冷面接触的泡沫金属底面铜板平均温度Ta=（T1+T2+T3+T4）/4；由公式h*ΔTa*S=Q=Cp*（m/t）*ΔTb，计算制冷功率Q及相对换热系数h，其中等式左边为冷面换热功率，右边为由空气冷却算出的制冷功率。S–泡沫金属底面面积，ΔTa=Ts-Ta，h为以S为换热面积的实际换热系数，Cp为空气室温下比热，取1.004KJ/
从图2～图4中得出，随着冷风道风速越低，出口风温越低，冷却效果越好。制冷片功率的越高，冷风道出口风温越低，但当功率达到实验最大时冷风道出口风温又会升高，因为热面的散热条件有限，温度升高，冷面的温度也相应回升。
由于实验受仪器、环境等影响，曲线虽有一定波动，但总体结论为随热风道风速V2的上升，冷风道出口风温Tb下降，冷却效果好。
经过实验数据计算，可得到以S为换热面积的冷面实际换热系数h，制冷功率Q，制冷半导体功率W。对数据分析得知，当仅改变冷风道出口风速流量，即q增大，则出口风温上升，制冷功率Q上升；当仅改变冷半导体功率，即W增大，则出口风温下降，制冷功率Q上升；当仅改变热风道风速，即V2增大，则出口风温下降，制冷功率Q上升。以S为换热面积的冷面实际换热系数h，h随V1增大而增大，随V2增大而增大；但当制冷半导体功率W增大，h逐渐减小。
实验中制冷功率Q最高值是在V2=3m/s，U=6.3V，I=4A，V1=4m/s状态下测得，证明制冷功率需综合考虑散热条件是否满足所对应功率、气流质量流量大小、散热风速等各种因素。
4结论
本文设计了运用泡沫金属半导体制冷系统的实验原型，根据实验效果，统计分析数据，得出如下结论：
（1）相同情况下，冷风风速越低，出口风温越低；制冷半导体电功率越高，出口风温越低；热风道风速上升，冷风道出口风温下降。
（2）相同情况下，冷风道出口风速增大，出口风温上升，制冷功率Q上升；冷半导体功率W增大，出口风温下降，制冷功率上升；热风道风速增大，出口风温下降，制冷功率上升。
（3）以S为换热面积的冷面实际换热系数h随V1增大而增大，随V2增大而增大；制冷半导体功率增大，h逐渐减小。
（4）对于较低制冷功率，可选择较低的冷风风速，较高的热风风速和电功率；对于较高制冷功率，则选择较高的冷风风速及热风速，较高电功率。
参考文献
[1]杨建敏.冷散热半导体制冷系统性能分析及实验研究[D].南昌：南昌大学，2009.
[2]唐应茂.泡沫金属矩形通道中对流换热的实验和模拟[J].中国电机工程学报，2010，30（14）.
[3]刘晓丹，冯妍卉，杨雪飞，张欣欣.泡沫金属矩形通道中对流换热的实验和模拟[J].中国电机工程学报，2010，（14）.
关键词：磁控溅射 TiO2 薄膜 椭偏技术 光学性能
薄膜材料是一种物质形态，其膜材十分广泛，单质元素、化合物或复合物、无机材料或有机材料均可制作成薄膜。薄膜材料与块状物质一样，可以是非晶态、多晶态或单晶态。从薄膜的厚度看，已有厚度仅为几纳米到一微米的超薄膜制品。 纳米薄膜在许多领域的广泛应用归功于其特异于普通薄膜的光学、电学等性质。 自 70 年代以来，薄膜技术得到了突飞猛进的发展，无论在学术上还是在实际应 用中都取得了丰硕的成果。薄膜技术和薄膜材料的发展涉及到几乎所有的前沿学 科，它的应用与推广又反渗透到各个学科以及应用技术中，如电子、计算机、磁 记录[1]、信息、传感器[2]、能源、机械[3]、光学[4]、航空航天、核工业、化工、 生物[5]、医学等，现己成为当代真空技术和材料科学中最活跃的研究领域，所制 备的各种类型的新材料，新结构、新功能的薄膜，对材料的研究和使用都起到了巨大的推动作用。
纳米 Ti02 薄膜是一种常见的功能薄膜，具有如下特殊的性质：
（1）光学特性
氧化钛（Ti02）薄膜具有优良的透光性、高折射率和良好的化学稳定性，并且折射率可随制备工艺变化，是非常重要的光学膜，已被广泛地应用于抗反射涂层、干涉滤波片、电致变色窗和薄膜光波导等。而且因为半导体纳米粒子的尺寸与物理的特征量相差不多，如纳米粒子的粒径与波尔半径或德布罗意波长相当时，纳米粒子的量子尺寸效应就十分显著。另外，纳米粒子拥有很大的比表面积，又相当一部分的原子处于颗粒表面，处于表面态的原子、电子与处于内部的原子、电子有很大的区别。量子尺寸效应和表面效应对纳米半导体粒子的光学特性有很大的影响，并使之产生一些新的光学性质，如宽频带吸收。纳米 Ti02 对紫外光有 强吸收作用，而微米级的 Ti02 对紫外光几乎不吸收，这主要是因为纳米二氧化钛的半导体性质，即在紫外光的照射下，电子被激发，由价带向导带跃迁引起的。
（2）光催化特性
Ueda 等人较早对半导体的微多相光催化进行了系统的研究。研究表明，Ti02 纳米半导体复合粒子的量子尺寸效应强烈地影响其光催化甲醇脱氢活性。此外， 纳米 Ti02 半导体粒子能够催化体相半导体所不能进行的反应。
（3）光电转换特性
近年来，由纳米半导体粒子构成的多孔大比表面积太阳能电池具有优越的光电转换特性而备受瞩目。Gratzei 等人在 1991 年报道了经三双吡啶合钌染料敏 化的纳米太阳能电池的卓越性能，在模拟太阳光源的照射下，其光电转换性能可 达 12%。由于纳米 Ti02 多孔电极表面吸附的染料分子数是普通电极的 50倍，而且几乎每个染料分子都与 Ti02 分子直接作用，光生载流子的界面电子转移速度 快，因而具有优异的光吸收和光电转换特性[9]。
（4）电学特性
介电和压电是材料的基本特征之一。纳米半导体的介电行为和压电性能与常
规的半导体材料有很大不同，归纳起来是:介电常数随测量频率的减少呈明显的 上升趋势;在低频范围内，纳米半导体材料的介电常数呈现尺寸效应;纳米半导体 可以产生强的压电效应。
二氧化钛薄膜的应用：二氧化钛是一种重要的氧化物陶瓷，也是一种重要的 宽带隙半导体氧化物材料，它有着独特的光学、电学等物理性能及优良的化学稳 定性。在可见光和近红外波段透光性好等许多优良的光学性质，具有高介电常数、 高折射率及良好的电光学效果，还具有优良的介电、压电、气敏、光催化性能， 并能够抵抗介质的电化学腐蚀。该材料价廉无毒和性能稳定，在超薄电容器、红 外窗口材料、光电转换、光催化、非线形光学、光通讯、气（湿）敏传感等微电子 工业、光学器件、传感器、太阳能利用、催化工业和环境保护等科学技术领域里 得到了广泛的研究和应用，吸引了中外广大科技工作者的关注。Ti02 薄膜己成为 一种重要的无机功能材料，在国民经济建设中正发挥着越来越大的作用。
（1）TiO2 薄膜在光电领域的应用有:
作为用于太阳能电池的减反膜，可使光学反射降低 50%左右，相应地使 太阳能电池的输出提高 10%，还用在电致变色显示器、电致变色开关、大型天文 望远镜等;作为紫外线过滤层;可作为高反射膜的膜层使光纤端面的反射性能大大
提高；用于波分复用滤波膜[12]等;在光纤尖上镀 Ti02 膜以提高光纤尖的工作寿命，实验表明这种方法能够有效的提高光纤尖的抗污染能力。
（2）光催化
1972 年，日本的 Fujishima 等人首次发现 Ti02 具有光催化性能，从那时起半 导体光催化受到广泛重视。现在普遍采用悬浮相 Ti02 作光催化剂，这种催化剂存 在易失活、易团聚、难回收等缺点，严重限制了光催化的应用发展。制备负载型 光催化剂是解决这一问题的有效办法。纳米 Ti02 光催化剂的应用主要是基于纳米 氧化钛在紫外光的激发下具有氧化一还原性的基本原理。纳米氧化钛的这一活泼 的性质越来越广泛地应用于人们的日常生活。
（3）太阳能电池与水分解
单晶硅太阳能光电池自 20 世纪 40 年明以来，人们为在光电转换中得到 大量的电能而付出了巨大的努力。1991 年，Gratzel 等报道了染料敏化 Ti02 纳米 薄膜太阳能光电池，光电转换效率达 10%以上。由于这种光电池使用了液相电解 质，使得制造极不方便，而且整个装置的稳定性也不好，因而转向固相电解质光 电池的研究。将 Ti02 用于光催化分解水，产生氢气和氧气，可提供无污染的、高效的、无害的清洁能源。
参考文献：
关键词：拉深；公式化；拉深系数
一、论文背景
在传统的冲压拉深工艺中，拉深系数查表得出，影响拉深系数的因素有：材料、压边力、坯料相对厚度、模具圆角半径、条件等。但到底有多大的影响并不知道。针对这一状况，本文推导出拉深系数公式，从而可以量化以上因素对拉深系数的影响，更方便有效地指导模具设计和试模工作。
二、论文研究的意义
一）理论意义：
冲压拉深史上首次提出拉深系数公式化，它可以量化各因素的影响，极大地丰富了拉深理论。
二）实践意义：
更方便有效地指导模具设计和试模工作。
三、论文研究的理论依据
由于拉深刚开始时，筒壁所受的拉应力将近达到最大。因此，我们就分析拉深刚开始时的筒壁上A点的拉应力。
（1）
[1]（1a），是使变形区产生塑形变形所必须的径向拉应力；
[2]（1b）是由压边力Fy所引起摩擦阻力？滋Fy而产生的筒壁附加拉力；
（ ， 1c）[2]， 是材料绕过凹模圆角克服弯曲阻力引起的附加拉应力， 是材料反弯曲（由圆弧变成直线）所引起的附加拉应力，
（1d），是材料与凹模壁的摩擦而产生的附加应力；
凸模圆角处C点是最易拉裂的点，因为C点的径向拉应力：
（2）
当 （3）时，材料不被拉破（ 为抗拉强度）。不等式（3）全部写为：
（3a）
设K为拉深比，m为拉深系数，互为倒数。由于首次拉深系数接近0.5，K约等于2，所以根据泰勒公式：
（3b）
这样不等式（4a）化为： （3c）
a，b，c为系数，具体数据如下：
（3c1）； （3c2）；
（3c3）
不等式（3c）表面上看拉深比K与拉深直径d有关，但是，我们代入数据后会惊异的发现，d取不同的值，K变化并不大，总的来说接近于2，与实际相符。这反映以上的公式是可行的。
四、讨论
一）假定材料10钢，其抗拉强度430MPa，屈服强度340MPa，厚度1，摩擦系数0.2，压边力2MPa，凸凹模圆角半径3，材料与凹模壁产生的附加应力33.5MPa。则：a=148.8，b=0.264，c=345.3；
对不同的圆筒直径，得到的拉深比及拉深系数如下：1.如果圆筒直径100，则拉深比为1.87，拉深系数 0.53；2.如果圆筒直径50，则拉深比为2.1，拉深系数 0.48；3.如果圆筒直径20，则拉深比为2.3，拉深系数 0.44。
以上计算的拉深系数比查表所得约小0.02至0.04。其原因是我们以拉深刚开始时的筒壁所受的拉应力为最大拉应力，但由于冷作硬化的原因，筒壁所受的最大拉应力在凸缘直径为毛坯直径的0.7至0.9时，因此计算结果合理，公式有效；另外，随着筒壁直径的减小拉深系数减小。这是因为坯料相对厚度的增大而抗失稳能力的增强所致。
二）摩擦系数的影响：
改变摩擦系数，一）的其它条件不变，同时脱模力也改变。取摩擦系数0.1，则a=130.8，b=0.116，c=353.
1.如果圆筒直径100，则拉深比为2.31，拉深系数 0.43；2.如果圆筒直径50，则拉深比为2.47，拉深系数 0.40；3.如果圆筒直径20，则拉深比为2.60，拉深系数 0.39；
三）屈强比较大的材料：
假设材料为硬铝2A31且已经冷作硬化，其抗拉强度430MPa，屈服强度340MPa，其它与一）同，则a=246.84，b=0.264，c=459.4。如果圆筒直径100，则拉深比为1.67，拉深系数 0.60；
四）压边力的影响：
1.压边力3MPa，其它条件等同一）。计算得：a=148.8，b=0.396，c=345.2；1）如果圆筒直径100，则拉深比为1.76，拉深系数 0.57；2）如果圆筒直径50，则拉深比为1.95，拉深系数 0.51；3）如果圆筒直径20，则拉深比为2.13，拉深系数 0.47；
2.压边力3MPa，其它条件等同一）。计算得：a=148.8，b=0.528，c=345.2；设圆筒直径100，则拉深比为1.68，拉深系数 060；
五）圆角半径的影响：
1.圆角相对半径为2，其它与一）相同，计算得a=148.8，b=0.264，c=325.71）如果圆筒直径100，则拉深比为1.79，拉深系数 0.56；2）如果圆筒直径50，则拉深比为1.94，拉深系数 0.52；
3）如果圆筒直径20，则拉深比为2.08，拉深系数 0.48；
2.圆角相对半径为1，其它与一）相同，计算得a=148.8，b=0.264，c=280.31）如果圆筒直径100，则拉深比为1.6，拉深系数 0.62；2）如果圆筒直径50，则拉深比为1.71，拉深系数 0.58；
3）如果圆筒直径20，则拉深比为1.81，拉深系数 0.55；
3.圆角相对半径为5，其它与一）相同，计算得a=148.8，b=0.264，c=362.8.圆筒直径100，则拉深比为1.95，拉深系数 0.51；
五、结论
通过以上分析计算，我们得出如下结论：
1. 圆筒形件拉深系数可以用公式表示，它是一个二次方程。对于屈强比较小的材料拉深系数约为0.5，且拉深直径的减小拉深系数减小。
2. 摩擦系数越小，拉深系数减小较为明显。摩擦系数减小一倍，其拉深比可增大0.13到0.23倍；
3. 材料的屈强比对拉深系数影响尤为显著。屈强比减小0.2，拉深比约增大0.14倍。
4. 压边力的大小对拉深系数的影响与摩擦系数的影响接近，比较明显。压边力增大1Mpa，拉深比约减小0.06倍。
5. 当凸凹模相对圆角半径为>=3时，拉深系数影响不大，当它
参考文献
【关键词】半导体物理学；教学模式改革；教学方法创新
【Abstract】Based on the considering of present teaching mode for semiconductor physics and the feedback of teaching effect，we present several conceptions about the reformation and innovation in the education of semiconductor physics.Blending the experimental teaching into theory course， useing multi-media and numerical simulation software，replacing the force-feeding teaching mode with research teaching model，to improve students' learning interest and efficiency and train the capacity of solving the practical problem by applying the knowledge of semiconductor physics.
【Key words】Semiconductor physics；Teaching mode reform；Teaching method innovation
自第一块基于半导体材料设计的晶体管从贝尔实验室诞生以来，人们借助半导体器件已经设计出了各种各样的微电子器件满足人们生产、生活的各种需求，人类从此进入了飞速发展的微电子时代。随着半导体物理的发展和加工技术的进步，微电子器件在尺寸上更加小型化和功能上更加多元化，集成电路上可容纳的微电子元件每18个月可以翻一番，这一规律也被人们称之为“摩尔定律”[1]。在半体材料和功能器件飞速发展的今天，人们对半导体物理的基础知识学习显得更加重要。因此，国内大多数理工科高等院校都开设了半导体物理学课程，为学生将来走进以半导体物理为基础的公司和企业工作打下理论基础。然而，半导体物理学课程由于其涉及内容范围广、知识点甚多、公式推导复杂以及内容系统性强等原因使得学生在学习过程中会产生恐惧、厌学等情绪。另外，由于该学科领域是国际科学研究热点之一，研究领域不断扩展，知识快速更新，新的理论和知识不断涌现。因此，教授半导体物理学课程的教师应该在教材内容的基础上，采取更直接、形象的教学方法向学生阐释半导体物理的基础知识，并结合当今该领域的科学研究前沿向学生展现该领域的发展趋势，提高学生对半导体物理学的学习兴趣，促进学生知识的积累和思维的发展，培养学生利用半导体材料设计电子器件、搭建集成电路的技能。笔者结合近一年来对半导体物理学课程的讲授与教学效果的反馈提出几点关于半导体物理学课堂教学改革和创新的构想。
1 半导体物理学课堂教学的现状
1.1 理论与实验课程结合不充分
目前，大多数高等院校所开设的半导体物理学理论课程与实验课程是相分离的并由不同任课教师讲授。另外，理论课程与实验课程在开课的时间上也不一致，通常是理论课程的老师讲授完所有相关课程以后，学生再去实验室随实验指导教师完成实验学习，理论与实验课程在时间上一般相差半个学期。这样的安排会导致两方面的问题：第一，理论课程与实验课程教师的不统一。理论课程的教师仅仅完成理论部分的教学任务，不能从学生的角度考虑实验教学对理论基础的补充对学生理解理论内容的作用。同时，实验指导教师也仅仅考虑自己在实验教学过程中应该完成的教学任务，并不能与理论课程教师进行很好地沟通，在教学效果上不能产生合力作用。第二，理论课程与实验课程时间的不统一。理论课程的教学时间与实验课程的教学时间相差半个学期导致学生在理论学习过程中所产生的疑问和想法很难及时的在实验中解决和证实。学生很难将学到的知识及时运用到实际的应用中，这不仅降低了学生学习的兴趣也影响了学习的效率。
1.2 多媒体教学工具运用不充分
半导体物理学课程因具有理论性强，物理概念抽象，物理过程难以观察等特点。因此，授课教师应该设计一些课程动画以让学生直观感受半导体材料中难以观察到的物理过程，深刻理解物理概念。然而，很多高等院校虽然开设了半导体物理课程，但是大多数教师依然是网上搜索下载别人的课件，或者仅仅是复制一些课本上的文字内容以及少数的图表内容，很少有授课教师花时间将一些半导体物理过程，如载流子浓度、费米能级随温度及掺杂浓度的变化等用动画形式向学生展示。笔者了解到，半导体物理学课程授课教师以课件向学生展示文字和图表信息和以板书形式向学生展示物理公式推导过程所得到的教学效果并不理想。老师花了很多时间推导公式，讲解公式得到的结论和物理意义，然而学生往往不能透彻理解和体会，得到的教学效果往往事倍功半，学生的学习兴趣也可想而知。
