微电子学论文例1

1引言

综观人类社会发展的文明史，一切生产方式和生活方式的重大变革都是由于新的科学发现和新技术的产生而引发的，科学技术作为革命的力量，推动着人类社会向前发展。从50多年前晶体管的发明到目前微电子技术成为整个信息社会的基础和核心的发展历史充分证明了“科学技术是第一生产力”。信息是客观事物状态和运动特征的一种普遍形式，与材料和能源一起是人类社会的重要资源，但对它的利用却仅仅是开始。当前面临的信息革命以数字化和网络化作为特征。数字化大大改善了人们对信息的利用，更好地满足了人们对信息的需求；而网络化则使人们更为方便地交换信息，使整个地球成为一个“地球村”。以数字化和网络化为特征的信息技术同一般技术不同，它具有极强的渗透性和基础性，它可以渗透和改造各种产业和行业，改变着人类的生产和生活方式，改变着经济形态和社会、政治、文化等各个领域。而它的基础之一就是微电子技术。可以毫不夸张地说，没有微电子技术的进步，就不可能有今天信息技术的蓬勃发展，微电子已经成为整个信息社会发展的基石。

50多年来微电子技术的发展历史，实际上就是不断创新的过程，这里指的创新包括原始创新、技术创新和应用创新等。晶体管的发明并不是一个孤立的精心设计的实验，而是一系列固体物理、半导体物理、材料科学等取得重大突破后的必然结果。1947年发明点接触型晶体管、1948年发明结型场效应晶体管以及以后的硅平面工艺、集成电路、CMOS技术、半导体随机存储器、CPU、非挥发存储器等微电子领域的重大发明也都是一系列创新成果的体现。同时，每一项重大发明又都开拓出一个新的领域，带来了新的巨大市场，对我们的生产、生活方式产生了重大的影响。也正是由于微电子技术领域的不断创新，才能使微电子能够以每三年集成度翻两番、特征尺寸缩小倍的速度持续发展几十年。自1968年开始，与硅技术有关的学术论文数量已经超过了与钢铁有关的学术论文，所以有人认为，1968年以后人类进入了继石器、青铜器、铁器时代之后硅石时代（siliconage）〖1〗。因此可以说社会发展的本质是创新，没有创新，社会就只能被囚禁在“超稳态”陷阱之中。虽然创新作为经济发展的改革动力往往会给社会带来“创造性的破坏”，但经过这种破坏后，又将开始一个新的处于更高层次的创新循环，社会就是以这样螺旋形上升的方式向前发展。

在微电子技术发展的前50年，创新起到了决定性的作用，而今后微电子技术的发展仍将依赖于一系列创新性成果的出现。我们认为：目前微电子技术已经发展到了一个很关键的时期，21世纪上半叶，也就是今后50年微电子技术的发展趋势和主要的创新领域主要有以下四个方面：以硅基CMOS电路为主流工艺；系统芯片（SystemOnAChip，SOC）为发展重点；量子电子器件和以分子（原子）自组装技术为基础的纳米电子学；与其他学科的结合诞生新的技术增长点，如MEMS，DNAChip等。

221世纪上半叶仍将以硅基CMOS电路为主流工艺

微电子技术发展的目标是不断提高集成系统的性能及性能价格比，因此便要求提高芯片的集成度，这是不断缩小半导体器件特征尺寸的动力源泉。以MOS技术为例，沟道长度缩小可以提高集成电路的速度；同时缩小沟道长度和宽度还可减小器件尺寸，提高集成度，从而在芯片上集成更多数目的晶体管，将结构更加复杂、性能更加完善的电子系统集成在一个芯片上；此外，随着集成度的提高，系统的速度和可靠性也大大提高，价格大幅度下降。由于片内信号的延迟总小于芯片间的信号延迟，这样在器件尺寸缩小后，即使器件本身的性能没有提高，整个集成系统的性能也可以得到很大的提高。

自1958年集成电路发明以来，为了提高电子系统的性能，降低成本，微电子器件的特征尺寸不断缩小，加工精度不断提高，同时硅片的面积不断增大。集成电路芯片的发展基本上遵循了Intel公司创始人之一的GordonE．Moore1965年预言的摩尔定律，即每隔三年集成度增加4倍，特征尺寸缩小倍。在这期间，虽然有很多人预测这种发展趋势将减缓，但是微电子产业三十多年来发展的状况证实了Moore的预言[2]。而且根据我们的预测，微电子技术的这种发展趋势还将在21世纪继续一段时期，这是其它任何产业都无法与之比拟的。

现在，0．18微米CMOS工艺技术已成为微电子产业的主流技术，0．035微米乃至0．020微米的器件已在实验室中制备成功，研究工作已进入亚0．1微米技术阶段，相应的栅氧化层厚度只有2．0～1．0nm。预计到2010年，特征尺寸为0．05～0．07微米的64GDRAM产品将投入批量生产。

21世纪，起码是21世纪上半叶,微电子生产技术仍将以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术为主流。尽管微电子学在化合物和其它新材料方面的研究取得了很大进展；但还不具备替代硅基工艺的条件。根据科学技术的发展规律，一种新技术从诞生到成为主流技术一般需要20到30年的时间，硅集成电路技术自1947年发明晶体管1958年发明集成电路,到60年代末发展成为大产业也经历了20多年的时间。另外，全世界数以万亿美元计的设备和技术投入，已使硅基工艺形成非常强大的产业能力；同时，长期的科研投入已使人们对硅及其衍生物各种属性的了解达到十分深入、十分透彻的地步，成为自然界100多种元素之最，这是非常宝贵的知识积累。产业能力和知识积累决定了硅基工艺起码将在50年内仍起重要作用，人们不会轻易放弃。

目前很多人认为当微电子技术的特征尺寸在2015年达到0．030～0．015微米的“极限”之后，将是硅技术时代的结束，这实际上是一种误解。且不说微电子技术除了以特征尺寸为代表的加工工艺技术之外，还有设计技术、系统结构等方面需要进一步的大力发展，这些技术的发展必将使微电子产业继续高速增长。即使是加工工艺技术，很多著名的微电子学家也预测，微电子产业将于2030年左右步入像汽车工业、航空工业这样的比较成熟的朝阳工业领域。即使微电子产业步入汽车、航空等成熟工业领域，它仍将保持快速发展趋势，就像汽车、航空工业已经发展了50多年仍极具发展潜力一样。

随着器件的特征尺寸越来越小，不可避免地会遇到器件结构、关键工艺、集成技术以及材料等方面的一系列问题，究其原因，主要是：对其中的物理规律等科学问题的认识还停留在集成电路诞生和发展初期所形成的经典或半经典理论基础上，这些理论适合于描述微米量级的微电子器件，但对空间尺度为纳米量级、空间尺度为飞秒量级的系统芯片中的新器件则难以适用；在材料体系上，SiO2栅介质材料、多晶硅／硅化物栅电极等传统材料由于受到材料特性的制约，已无法满足亚50纳米器件及电路的需求；同时传统器件结构也已无法满足亚50纳米器件的要求，必须发展新型的器件结构和微细加工、互连、集成等关键工艺技术。具体的需要创新和重点发展的领域包括：基于介观和量子物理基础的半导体器件的输运理论、器件模型、模拟和仿真软件，新型器件结构，高k栅介质材料和新型栅结构，电子束步进光刻、13nmEUV光刻、超细线条刻蚀，SOI、GeSi／Si等与硅基工艺兼容的新型电路，低K介质和Cu互连以及量子器件和纳米电子器件的制备和集成技术等。

3量子电子器件（QED）和以分子原子自组装技术为基础的纳米电子学将带来崭新的领域

在上节我们谈到的以尺寸不断缩小的硅基CMOS工艺技术，可称之为“scalingdown”，与此同时我们必须注意“bottomup”。“bottomup”最重要的领域有二个方面：

(1)量子电子器件（QED—QuantumElectronDevice）这里包括单电子器件和单电子存储器等。它的基本原理是基于库仑阻塞机理控制一个或几个电子运动，由于系统能量的改变和库仑作用，一个电子进入到一个势阱，则将阻止其它电子的进入。在单电子存储器中量子阱替代了通常存储器中的浮栅。它的主要优点是集成度高；由于只有一个或几个电子活动所以功耗极低；由于相对小的电容和电阻以及短的隧道穿透时间，所以速度很快；且可用于多值逻辑和超高频振荡。但它的问题是制造比较困难，特别是制造大量的一致性器件很困难；对环境高度敏感，可靠性难以保证；在室温工作时要求电容极小（αF），要求量子点大小在几个纳米。这些都为集成成电路带来了很大困难。

因此，目前可以认为它们的理论是清楚的，工艺有待于探索和突破。

(2)以原子分子自组装技术为基础的纳米电子学。这里包括量子点阵列（QCA—Quantum－dotCellularAutomata)和以碳纳米管为基础的原子分子器件等。

量子点阵列由量子点组成，至少由四个量子点,它们之间以静电力作用。根据电子占据量子点的状态形成“0”和“1”状态。它在本质上是一种非晶体管和无线的方式达到阵列的高密度、低功耗和实现互连。其基本优势是开关速度快，功耗低，集成密度高。但难以制造，且对值置变化和大小改变都极为灵敏，0．05nm的变化可以造成单元工作失效。

以碳纳米管为基础的原子分子器件是近年来快速发展的一个有前景的领域。碳原子之间的键合力很强，可支持高密度电流，而热导性能类似于金刚石，能在高集成度时大大减小热耗散，性质类金属和半导体，特别是它有三种可能的杂交态，而Ge、Si只有一个。这些都使碳纳米管（CNT）成为当前科研热点，从1991年发现以来，现在已有大量成果涌现，北京大学纳米中心彭练矛教授也已制备出0．33纳米的CNT并提出“T形结”作为晶体管的可能性。但是问题是如何去生长有序的符合设计性能的CNT器件，更难以集成。

目前“bottomup”的量子器件和以自组装技术为基础的纳米器件在制造工艺上往往与“Scalingdown”的加工方法相结合以制造器件。这对于解决高集成度CMOS电路的功耗制约将会带来突破性的进展。

QCA和CNT器件不论在理论上还是加工技术上都有大量工作要做，有待突破，离开实际应用还需较长时日！但这终究是一个诱人探索的领域，我们期待它们将创出一个新的天地。

4系统芯片（SystemOnAChip）是21世纪微电子技术发展的重点

在集成电路（IC）发展初期，电路设计都从器件的物理版图设计入手，后来出现了集成电路单元库（Cell－Lib），使得集成电路设计从器件级进入逻辑级，这样的设计思路使大批电路和逻辑设计师可以直接参与集成电路设计，极大地推动了IC产业的发展。但集成电路仅仅是一种半成品，它只有装入整机系统才能发挥它的作用。IC芯片是通过印刷电路板（PCB）等技术实现整机系统的。尽管IC的速度可以很高、功耗可以很小，但由于PCB板中IC芯片之间的连线延时、PCB板可靠性以及重量等因素的限制，整机系统的性能受到了很大的限制。随着系统向高速度、低功耗、低电压和多媒体、网络化、移动化的发展，系统对电路的要求越来越高，传统集成电路设计技术已无法满足性能日益提高的整机系统的要求。同时，由于IC设计与工艺技术水平提高，集成电路规模越来越大，复杂程度越来越高，已经可以将整个系统集成为一个芯片。目前已经可以在一个芯片上集成108－109个晶体管，而且随着微电子制造技术的发展，21世纪的微电子技术将从目前的3G时代逐步发展到3T时代（即存储容量由G位发展到T位、集成电路器件的速度由GHz发展到灯THz、数据传输速率由Gbps发展到Tbps，注：1G=109、1T=1012、bps：每秒传输数据位数）。

正是在需求牵引和技术推动的双重作用下，出现了将整个系统集成在一个微电子芯片上的系统芯片（SystemOnAChip，简称SOC）概念。

系统芯片（SOC）与集成电路（IC）的设计思想是不同的，它是微电子设计领域的一场革命，它和集成电路的关系与当时集成电路与分立元器件的关系类似，它对微电子技术的推动作用不亚于自50年代末快速发展起来的集成电路技术。

SOC是从整个系统的角度出发，把处理机制、模型算法、芯片结构、各层次电路直至器件的设计紧密结合起来，在单个（或少数几个）芯片上完成整个系统的功能，它的设计必须是从系统行为级开始的自顶向下（Top－Down）的。很多研究表明，与IC组成的系统相比，由于SOC设计能够综合并全盘考虑整个系统的各种情况，可以在同样的工艺技术条件下实现更高性能的系统指标。例如若采用SOC方法和0．35μm工艺设计系统芯片,在相同的系统复杂度和处理速率下，能够相当于采用0．18～0.25μm工艺制作的IC所实现的同样系统的性能；还有，与采用常规IC方法设计的芯片相比,采用SOC设计方法完成同样功能所需要的晶体管数目约可以降低l～2个数量级。

对于系统芯片（SOC）的发展，主要有三个关键的支持技术。

（1）软、硬件的协同设计技术。面向不同系统的软件和硬件的功能划分理论（FunctionalPartitionTheory），这里不同的系统涉及诸多计算机系统、通讯系统、数据压缩解压缩和加密解密系统等等。

（2）IP模块库问题。IP模块有三种,即软核，主要是功能描述；固核，主要为结构设计；和硬核，基于工艺的物理设计、与工艺相关，并经过工艺验证过的。其中以硬核使用价值最高。CMOS的CPU、DRAM、SRAM、E2PROM和FlashMemory以及A／D、D／A等都可以成为硬核。其中尤以基于深亚微米的新器件模型和电路模拟为基础，在速度与功耗上经过优化并有最大工艺容差的模块最有价值。现在,美国硅谷在80年代出现无生产线（Fabless)公司的基础上，90年代后期又出现了一些无芯片（Chipless）的公司,专门销售IP模块。

（3）模块界面间的综合分析技术,这主要包括IP模块间的胶联逻辑技术（gluelogictechnologies）和IP模块综合分析及其实现技术等。

微电子技术从IC向SOC转变不仅是一种概念上的突破,同时也是信息技术新发展的里程碑。通过以上三个支持技术的创新,它必将导致又一次以系统芯片为主的信息技术上的革命。目前，SOC技术已经崭露头角，21世纪将是SOC技术真正快速发展的时期。

在新一代系统芯片领域，需要重点突破的创新点主要包括实现系统功能的算法和电路结构两个方面。在微电子技术的发展历史上,每一种算法的提出都会引起一场变革，例如维特比算法、小波变换等均对集成电路设计技术的发展起到了非常重要的作用,目前神经网络、模糊算法等也很有可能取得较大的突破。提出一种新的电路结构可以带动一系列的应用,但提出一种新的算法则可以带动一个新的领域,因此算法应是今后系统芯片领域研究的重点学科之一。在电路结构方面,在系统芯片中，由于射频、存储器件的加入，其中的电路结构已经不是传统意义上的CMOS结构，因此需要发展更灵巧的新型电路结构。另外，为了实现胶联逻辑（GlueLogic）新的逻辑阵列技术有望得到快速的发展,在这一方面也需要做系统深入的研究。

5微电子与其他学科的结合诞生新的技术增长点

微电子技术的强大生命力在于它可以低成本、大批量地生产出具有高可靠性和高精度的微电子结构模块。这种技术一旦与其它学科相结合,便会诞生出一系列崭新的学科和重大的经济增长点，这方面的典型例子便是MEMS（微机电系统）技术和DNA生物芯片。前者是微电子技术与机械、光学等领域结合而诞生的，后者则是与生物工程技术结合的产物。

微电子机械系统不仅是微电子技术的拓宽和延伸,它将微电子技术和精密机械加工技术相互融合，实现了微电子与机械融为一体的系统。MEMS将电子系统和外部世界联系起来，它不仅可以感受运动、光、声、热、磁等自然界的外部信号，把这些信号转换成电子系统可以认识的电信号，而且还可以通过电子系统控制这些信号，发出指令并完成该指令。从广义上讲，MEMS是指集微型传感器、微型执行器、信号处理和控制电路、接口电路、通信系统以及电源于一体的微型机电系统。MEMS技术是一种典型的多学科交叉的前沿性研究领域，它几乎涉及到自然及工程科学的所有领域，如电子技术、机械技术、光学、物理学、化学、生物医学、材料科学、能源科学等〖3〗。

MEMS的发展开辟了一个全新的技术领域和产业。它们不仅可以降低机电系统的成本，而且还可以完成许多大尺寸机电系统所不能完成的任务。正是由于MEMS器件和系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性高、性能优异及功能强大等传统传感器无法比拟的优点,因而MEMS在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。例如微惯性传感器及其组成的微型惯性测量组合能应用于制导、卫星控制、汽车自动驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、稳定控制和玩具；微流量系统和微分析仪可用于微推进、伤员救护；信息MEMS系统将在射频系统、全光通讯系统和高密度存储器和显示等方面发挥重大作用；同时MEMS系统还可以用于医疗、光谱分析、信息采集等等。现在已经成功地制造出了尖端直径为5μm的可以夹起一个红细胞的微型镊子，可以在磁场中飞行的象蝴蝶大小的飞机等。

MEMS技术及其产品的增长速度非常之高，目前正处在技术发展时期，再过若干年将会迎来MEMS产业化高速发展的时期。2000年，全世界MEMS的市场达到120到140亿美元，而带来的与之相关的市场达到1000亿美元。

目前，MEMS系统与集成电路发展的初期情况极为相似。集成电路发展初期，其电路在今天看来是很简单的，应用也非常有限，以军事需求为主,但它的诱人前景吸引了人们进行大量投资，促进了集成电路飞速发展。集成电路技术的进步,加快了计算机更新换代的速度，对CPU和RAM的需求越来越大,反过来又促进了集成电路的发展。集成电路和计算机在发展中相互推动，形成了今天的双赢局面，带来了一场信息革命。现阶段的微机电系统专用性很强，单个系统的应用范围非常有限,还没有出现类似于CPU和RAM这样量大面广的产品。随着微机电系统的进步，最后将有可能形成像微电子技术一样有广泛应用前景的新产业，从而对人们的社会生产和生活方式产生重大影响。

当前MEMS系统能否取得更更大突破，取决于两方面的因素：第一是在微系统理论与基础技术方面取得突破性进展，使人们依靠掌握的理论和基础技术可以高效地设计制造出所需的微系统；第二是找准应用突破口，扬长避短，以特别适合微系统应用的重大领域为目标进行研究,取得突破，从而带动微系统产业的发展。在MEMS发展中需要继续解决的问题主要有：MEMS建模与设计方法学研究；三维微结构构造原理、方法、仿真及制造；微小尺度力学和热学研究；MEMS的表征与计量方法学；纳结构与集成技术等。

微电子与生物技术紧密结合诞生的以DNA芯片等为代表的生物芯片将是21世纪微电子领域的另一个热点和新的经济增长点。它是以生物科学为基础，利用生物体、生物组织或细胞等的特点和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，并与工程技术相结合进行加工生产，它是生命科学与技术科学相结合的产物。具有附加值高、资源占用少等一系列特点，正日益受到广泛关注。目前最有代表性的生物芯片是DNA芯片。

采用微电子加工技术，可以在指甲盖大小的硅片上制作出包含有多达万种DNA基因片段的芯片。利用这种芯片可以在极快的时间内检测或发现遗传基因的变化等情况，这无疑对遗传学研究、疾病诊断、疾病治疗和预防、转基因工程等具有极其重要的作用。

DNA芯片的基本思想是通过生物反应或施加电场等措施使一些特殊的物质能够反映出某种基因的特性从而起到检测基因的目的。目前Stanford和Affymetrix公司的研究人员已经利用微电子技术在硅片或玻璃片上制作出了DNA芯片〖4〗。他们制作的DNA芯片是通过在玻璃片上刻蚀出非常小的沟槽，然后在沟槽中覆盖一层DNA纤维。不同的DNA纤维图案分别表示不同的DNA基因片段，该芯片共包括6000余种DNA基因片段。DNA（脱氧核糖核酸）是生物学中最重要的一种物质，它包含有大量的生物遗传信息，DNA芯片的作用非常巨大，其应用领域也非常广泛：它不仅可以用于基因学研究、生物医学等，而且随着DNA芯片的发展还将形成微电子生物信息系统，这样该技术将广泛应用到农业、工业、医学和环境保护等人类生活的各个方面，那时，生物芯片有可能象今天的IC芯片一样无处不在。

目前的生物芯片主要是指通过平面微细加工技术及超分子自组装技术，在固体芯片表面构建的微分析单元和系统，以实现对化合物、蛋白质、核酸、细胞以及其它生物组分的准确、快速、大信息量的筛选或检测。生物芯片的主要研究包括采用生物芯片的具体实现技术、基于生物芯片的生物信息学以及高密度生物芯片的设计、检测方法学等等。

6结语

在微电子学发展历程的前50年中，创新和基础研究曾起到非常关键的决定性作用。而随着器件特征尺寸的缩小、纳米电子学的出现、新一代SOC的发展、MEMS和DNA芯片的崛起，又提出了一系列新的课题，客观需求正在“召唤”创新成果的诞生。

回顾20世纪后50年，展望21世纪前50年，即百年的微电子科学技术发展历程，使我们深切地感受到，世纪之交的微电子技术对我们既是一个重大的机遇，也是一个严峻的挑战，如果我们能够抓住这个机遇，立足创新，去勇敢地迎接这个挑战，则有可能使我国微电子技术实现腾飞，在新一代微电子技术中拥有自己的知识产权，促进我国微电子产业的发展，为迎接21世纪中叶将要到来的伟大的民族复兴奠定技术基础，以重铸中华民族的辉煌！

参考文献

[1]S.M.SZE:LecturenoteatPekingUniversity,FourDecadesofDevelopmentsinMicroelectronics:Achievementsandchallenges.

[2]BobSchaller.TheOrigin,Natureandlmplicationof“Moore’sLaw”,.1996.

[3]张兴、郝一龙、李志宏、王阳元。跨世纪的新技术－微电子机械系统。电子科技导报，1999，4：2

微电子学论文例2

电子商务概论微课教学已经作为一种新型的教学手段走进了技校课堂，在信息化环境下开展微课教学研究，能够揭示微课教学活动的内在发展规律，对于提升电商专业教师的信息化教学水平，激发学生的创造力，有效促进电商微课资源建设等均具有积极的意义。

一、认识微课

微课是微型课程的简称，是一种新型的学习方法和教学模式。微型课程的特点可以描述为“短、小、精、悍”：微课教学活动时间一般控制在10分钟以内；教学目标明确、教学设计合理、教学内容精练、课程资源应用面广，适合通过互联网传播和使用。微课教学的应用，有利于形成优质高效的教学资源，促使课堂教学形式创新、有效提升专业教师的能力，有效促进职业教育与信息化技术的有效融合。

二、“电子商务概论”实施微课的可行性分析

1.传统电子商务概论教学模式较为落后

“电子商务概论”是我校电子商务专业的基础核心课程，理论学时为40学时。目前，技校电子商务概论的教学方式比较单一，还停留在教师主讲的模式上，学生学习枯燥，学习兴趣不高，进而难以培养具有良好的学习能力以适应职业发展需要的学生。

2.微课模式的引入具有现实基础

智能手机、笔记本电脑等设备已成为师生校园生活的必备工具，微课也正是借助移动设备供学习者进行学习。针对这种情况，选取电子商务概论中有深度、内容相对独立的知识点设计了系列微课，同时包括与学习相配套的扩展性学习资源，支持学生使用移动设备随时随地进行学习。由此建立起集趣味性、情景化为一体的数字化电子商务微课学习资源。

三、基于微课的电子商务概论教学设计流程

电子商务概论课程理论知识点多，教师大多数采用传统的“满堂灌”教学模式，学生学习枯燥，无心学习。而微课通过微视频的教学方式，将过去枯燥乏味以教师讲授为主的课堂教学变得生动有趣，从而吸引学生学习的注意力，激发学生的学习兴趣，进而取得比传统教学更好的教学效果。根据课程教材并结合电子商务考证理论鉴定考点，我从中选取第一章“电子商务概述”为例，开展微课的教学活动。

1.课前微课设计

对新课中概念性的电商知识点，通过网络先以微视频方式向学生展示相关知识，以便学生通过移动设备进行预习。当然，教师也可以将微视频在微信公众平台，加强师生互动交流。

2.课堂微课教学

由于电子商务的定义较多且叙述较长，在讲述其概念时，教师就可以播放电子商务相关发展过程的视频，将冗长乏味的文字描述以动态的形式、生动化讲解，便于学生在兴趣中学习。

案例：教学内容为电子商务概述

教学过程：

（1）教师导入新课：播放电子商务产生和发展现状的视频，吸引学生的注意力。

（2）教师用视频方式给出下列问题：电子商务蓬勃发展，电子商务的内涵包括哪些内容。

（3）教师讲解：①电子商务的定义，②电子商务的技术内涵和经济内涵，③电子商务的特点和影响。

（4）学生分组讨论：全班同学分成6个人小组，运用小组合作学习的方式，每个小组人数平均8人，允许同学自由搭配。小组成员互相讨论对知识的理解，加深印象，共同提高，小组成员以协作式进行讨论，并把相关结论做好登记。

（5）教师巡视：教师认真关注各个小组的讨论过程，对各小组在学习中存在的相应问题给予适当的引导。

（6）学生结果展示：小组组员展示本组的讨论结果。

（7）学生相互评价：每个小组对其他小组的讨论结果进行分析评价并且打分。

（8）教师评价：教师对作业中存在的问题部分，进行分析、讨论和讲解，教师首先以视频的形式给出解题的参考过程，接着通过针对性强的项目来实施教学活动，这样会更加容易使学生掌握教学内容。最后进行综合评价，对各小组成果进行点评。

3.课后提升阶段

由于微课的视频时间有限，单纯依靠微视频学习，学生难以深入掌握本课程的知识点，需要课后继续学习，消化相关知识。此时，授课教师可以通过微信公众等平台上传教学视频，便于学生进一步掌握教学内容。教师还可以上传一些相关的拓展性视频。这些微视频可以是电子商务的应用介绍等，引导学生拓宽知识面、提升应用能力。

四、微课教学的教学效果分析

为了对微课教学效果进行分析，我们找了电子商务专141与电子商务专142两个平行班级，电子商务专141班采用传统教学方式，电子商务专142班则采用微课教学。经过半个学期后，我们对两个班进行了电子商务概论测试，考试成绩按照分数段人数统计，电子商务专142比电子商务专141平均分高2分，微课教学有一定的效果，除了提高学生的学习成绩外，也增强了他们的自学能力、合作能力及其竞争意识。

五、结束语

将微课引入电子商务概论教学中，肯定能促进现代信息教育技术与教学内容的完美融合，促进学生掌握电子商务所需的专业课程知识。在以后的实践教学活动中，我们将继续探索、研究微课在电子商务课程的实践应用，进一步强化微课对课堂教学的补充功能。

参考文献：

[1]胡铁生.“微课”：区域化教育信息资源发展的新趋势[J].电化教育研究，2011（10）.

[2]陈姝，胡冰新，王娜，林莹.“电力电子技术基础”微课教学设计与实践[J].中国电子教育，2015.

[3]夏仲文.利用微课程促进学科教学的应用研究与反思[J].中国信息技术教育，2012（11）.

微电子学论文例3

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）41-0077-02

继光学显微镜发明之后，电子显微镜为人类打开了研究材料微观世界的第二扇大门，将人眼的分辨能力从0.2mm提高到亚埃量级，成为一种进行材料形貌、结构、成分以及电子结构分析的综合性分析手段。电子显微镜对材料的发展起到了巨大的推动作用，例如透射电子显微镜的三种分析技术：电子衍射衬度像、电子衍射以及高分辨成像技术分别在位错的证实、准晶的发现以及纳米碳管的发现方面发挥了无可替代的作用，其中准晶的发现获得了2014年的诺贝尔化学奖。目前，电子显微学的应用已经拓展到除材料以外的其他领域，如物理、化学、生物等科学领域，并且，伴随着球差校正电子显微镜的出现以及原位（高低温、环境气氛、电学性能测量）样品台的发展，结合X射线能谱分析以及电子能量损失谱分析，电子显微学在揭示材料的微观结构及其演化方面展示出其独特的高空间分辨分析能力。目前，几乎所有的理工科高校都有透射电子显微镜并且开设了电子显微学相关课程，然而，作为一种相对精密昂贵的设备，不可能对所有需要运用电子显微学分析的学生都进行仪器操作培训，而由于缺乏实践操作这一中间环节，学生在基础理论知识获取与透射电子显微镜结果分析方面之间存在断层，不能很好的将所学理论知识灵活运用进行结果分析。本文作者结合多年透射电子显微镜操作经验以及电子显微学课程的实践教学进行了思考和总结，对电子显微学课程的教学内容、教学方法以及考核方式进行初步的改革和探索，以期获得更好的教学效果。

一、教学内容的改革

在选修《电子显微学》课程之前，学生应该先修《材料科学基础》、《晶体学基础》等相关课程，对材料的晶体学结构有比较好的了解，熟知描述晶体结构的布拉格点阵以及倒易点阵。作为研究生选修课，由于学生的晶体学基础各异，为保证良好的教学效果，需要对布拉格点阵以及倒易点阵进行系统的知识回顾，以便于学生更好的掌握后续授课内容。

以笔者所在的北京航空航天大学材料学院为例，《电子显微学》课程以往的授课内容涵盖了电子光学基础、透射电子显微镜的构造、样品制备、电子衍射、衍衬像、高分辨成像，其中授课课时过于偏重电子衍射以及衍衬像，均大于8个学时，而高分辨成像章节课时仅有2个学时，课时分配不太合理。其次，伴随球差校正电镜的发展，一些新的技术逐渐发展和完善起来，并在材料的原子尺度结构表征方面初显其独特的魅力。如利用物镜球差校正的透射电子显微镜，贾春林教授提出的负球差系数成像技术（negative spherical-aberration imaging（NCSI））可以进行轻原子尤其是氧原子的探测;而聚光镜球差校正的扫描透射电子显微镜中，高角度环形暗场像（high angle annular dark field（HAADF））与高探测效率能谱仪的结合已经可以同时进行材料原子尺度HAADF图像以及成分的分析，同时，相较于高分辨成像，HAADF成像技术由于图像强度不受实验条件如样品厚度、欠焦等条件的影响，更容易解释而受到越来越多的关注;而环形明场扫描透射图像可实现轻原子H、Li等元素的探测以及对轻重原子同时成像，在揭示新型能源材料如锂离子电池的充放电机制方面发挥了重要作用。另外，聚焦离子束制样技术的发展，使得可以对块体材料进行精确定位，并且针对微米尺度区域进行透射电镜样品制备，从而解决了传统制样方法定位减薄难、单次制样成功率低以及破坏性制样的缺陷，尤其适用于利用原位透射电子显微镜进行材料微观结构演化研究。因此，有必要对《电子显微学》的教学内容进行更新和调整，加入这些新技术的成像原理以及案例分析，让学生充分了解电子显微学领域最新的发展，从而选用恰当的成像技术解决其在科学研究中遇到的具体科学问题。

微电子学论文例4

中图分类号：G642文献标志码：A文章编号：2096-000X（2020）18-0177-03

一、《微電子技术导论》课程思政改革的意义

（一）课程思政改革是贯彻全国思政工作会议精神的体现

进入新时代，党和国家进一步强化课程的育人作用。中共中央、国务院印发的《关于加强和改进新形势下高校思想政治工作的意见》指出，要强化思想理论教育和价值引领，要加强对课堂教学和各类思想文化阵地的建设管理，充分挖掘和运用各学科蕴含的思想政治教学资源。

在全国高校思想政治工作会议上，指出“要坚持把立德树人作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人”，“要用好课堂教学这个主渠道，思想政治理论课要坚持在改进中加强，提升思想政治教育亲和力和针对性，满足学生成长发展需求和期待，其他各门课都要守好一段渠、种好责任田，使各类课程与思想政治理论课同向同行，形成协同效应。”[1]

因此，课程思政改革就是要充分发掘每一门课程的德育元素，发挥思想政治教育作用，实现其育人功能。将高校思想政治教育融入课程教学和改革的各环节、各方面，实现立德树人润物无声。《微电子技术导论》课程思政改革，围绕立德树人，从育人维度来关照课程价值，树立“知识传授与价值引领相结合”的课程目标，强化显性思政，细化隐性思政。实现思政寓课程，课程融思政，发挥专业大类课程的思想政治教育资源，致力于提高学生的思想水平、政治觉悟、道德品质、文化素养的高校思想政治工作新理念新模式。[2]

（二）课程思政改革是解决当前社会存在问题的需要

目前，我国在微电子领域面临“卡脖子”问题，特别是2018年初的“中兴”事件，引起了国内关于微电子行业到底行不行的讨论，“中国芯”再次被聚焦到公众的眼前，一时间唱衰我国微电子科技与产业实力的声音喧嚣而上。作为肩负着培养我国微电子人才的教师，在讲授知识的同时，必须要比以往更为有效地教育引导学生积极客观地评价我国微电子产业。

同时，推进《微电子技术导论》课程思政改革，打造课程思政精品示范课，促进微电子学院专业教师队伍转变思维观念，对培养出政治合格、品德高尚、能力突出的国家急需的微电子人才具有重要的意义。

（三）课程思政改革有助于课程教学效果的提升

教育部陈宝生部长在新时代全国高等学校本科教育工作会议上的讲话指出：2018年高校师生思想政治状况滚动调查结果显示，对大学生思想言行和成长影响最大的第一因素是专业课教师。[3]《微电子技术导论》课程是微电子学院重要的专业核心课程，开设在大学一年级的下学期，是学生从大类课程学习向专业课程学习过渡的重要环节，课程以深入浅出的知识理论和宏观设计，使得学生能够更好、更有效、更有高度地了解微电子科学的发展脉络和微电子产业的现状与趋势。同时这门导论课程还可以促进学生将大学所学各类课程连成体系，解决他们对于“为什么学、怎么学、学好怎么用”的困惑，在掌握知识的同时，提高大学生今后学习的兴趣、主动性和创造性。

近十年来，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》、《进一步鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》和《国家集成电路产业发展推进纲要》等政策引导下，我国微电子科学技术和产业规模快速发展，取得了举世瞩目的成就，但是同美日欧等发达国家相比差距还很明显。国内相关高校在进行微电子专业课程教学上以讲授基础知识为主，在微电子专业方面均未开设《微电子技术导论》课程。同时，从文献调研结果上看，国内其他高校在微电子专业课程思政方面尚属空白。急需在此方面加强课程思政改革，坚定我国微电子专业本科生的理想信念，讲好科学知识和中国故事，引导学生正确认识历史规律，准确把握基本国情，理性认同科学理论，增强四个自信，努力成为爱国、励志、求真和力行的社会主义建设者和接班人。

二、《微电子技术导论》课程思政改革的探索

（一）《微电子技术导论》课程思政改革的切入點

从立德树人的目的出发，通过“课程思政”改革着重挖掘学科内的思政元素，实现将“思政”融入课程，将课程赋予“思政”元素，发挥课堂教学力量，坚定学生理想信念，提高政治意识。因此，针对专业大类课的“课程思政”改革，首先需要构建思政理念，才能在教学过程中注意理念和内容的融入，这是改革的灵魂和关键，最终达到课程教学与育人润物无声的目的。

1.全面梳理课程知识点，深入挖掘教学活动中的育人元素，通过国内外微电子技术的发展历史对比，展示我国微电子产业所取得的成就，提出我国微电子技术需要努力赶超的方向，实现知识传授与价值引领同频共振。

2.提升微电子学院专业教师队伍的德育意识和德育能力，转变思维观念，构建适应“课程思政”的知识体系，掌握科学方法论，以把党的教育事业抗在肩上的思想自觉，发自内心地推进“课程思政”建设，提高学生对微电子专业知识的理解力和掌握度，坚定四个自信，激发爱国报国热情。

3.从思政内容的选取与表达方式、思政环节与教学活动的嵌入方式、思政元素与知识点的融合方式等多方面入手，建立健全学院专业课程思政建设的实施与保障机制，着力提升《微电子技术导论》课程思政课堂教学的政治性、时效性、艺术性，提升专业思政课程在学生中的认同度、接受度和践行度。

（二）《微电子技术导论》课程思政改革的试点

1.开展针对微电子专业的课程思政教学——课程内容创新

高校中偏文科专业课程思政开展的相对较好，而理工科专业课程的思政建设虽已全面推行，但由于理工科课程门类繁多、教学内容固定和教师思政能力有限等因素的影响，导致真正能够成形且具有示范性的专业课程少之又少。为此，《微电子技术导论》课程思政改革，首先构建思政理念，特别是在微电子这一“卡脖子”领域，开展专业课程思政改革更为紧迫，意义和作用也更为重要和突出。其次挖掘课程内容中的思政元素，结合我校红色基因，深入对比国内外微电子技术的发展历史，展示我国微电子产业所取得的最新成就，提出我国微电子技术需要努力赶超的方向和目标，推进我校乃至我国相关高校的微电子专业课程思政建设。

2.思政课教师全程指导的课程思政设计——师资构成创新

课程思政的效果关键看教师。理工科的专业课程往往是由一名主讲教师负责，就开展课程思政教学而言，理工科专业课教师的受教育经历使其思想政治教育意识和能力与思政教师存在明显的差距，导致目前理工科专业课程思政建设面临教学设计简单和教师感召力不足等问题。同时，专业课教师本身也缺乏提高思政能力的渠道。[3]为此，《微电子技术导论》课程思政改革，大力推进思政课程师资队伍建设，组成以思政课教师为核心联合多名专业课教师的教师团。在具有丰富教学经验的思政教师全程指导下，微电子学院专业教师通过观摩、试讲和研讨等形式，解放思想，改革创新，积极探索“课程思政”知识体系的构建和科学方法论的掌握，提高专业课授课教师的思政育人能力和效果。

3.课程思政内容软融合——教学模式创新

目前理工科专业课程思政环节的嵌入比较生硬。通常采取的方式是在当次课开始时利用“几分钟”、“几页PPT”或者“几段话”的形式进行；而思政内容以“最新讲话”、“最新成就”或者“热点事件”的叙述较为常见。师生互动较为简单，思政内容与知识点结合不紧密。为此，《微电子技术导论》课程思政改革中将从思政内容的选取与表达方式、思政环节与教学活动的嵌入方式、思政元素与知识点的融合方式等多方面入手，着力提高《微电子技术导论》课程思政课堂教学的政治性、时效性、艺术性，提升专业思政课程在学生中的认同度、接受度和践行度。

三、《微电子技术导论》课程思政改革的实践

《微电子技术导论》课程思政改革经过前期的研究与实践，初步达成了“以树立理想信念为出发点，建立对历史规律的正确认识、对基本国情的准确把握和对科学理论的理性认同”的共识。具体通过“正面讲、反面驳”等形式，帮助大学生们树立“要爱国、要励志、要求真、要力行”的理想信念。通过讲解知识的起源与发展，讲解中国发展的艰辛，讲解当今中国取得的成就，激发学生们对历史规律的正确认识和对基本国情的准确把握，坚定理想信念。采用谈经验、讲用处、授方法和多鼓励的方式，增强大学生们对具体科学理论的理性认同，力争使之能够成为有理想、有学问、有才干的实干家，在新时代干出一番事业。

（一）更新课程标准，建立思政内容资料库

结合《微电子技术导论》课程的科学知识教育内涵，深入挖掘课程的思想政治教育内涵，研究课程科学知识教育内涵和思想政治教育内涵的相互关系。将教学流程融入思政模式，与课程全程伴随。采取价值观模块组合模式，对原知识体系审视、发掘和加工。采取知识点中融入思政模式，与具体的知识点和能力训练点密切相关，融合度高，以学识点上的特殊事件或学术背景，巧妙进行价值观、思想、情感提炼等。

发掘《微电子技术导论》“隐性”思政教育资源，梳理各章节知识点，系统建立思政内容资料库，如老一辈科学家王淦昌、赵忠尧等早期对微电子技术的发现和贡献等。

（二）完善课程考核方案，增加思政考核模块

筛选适合于关联思政教育的《微电子技术导论》课程知识点，制定适合于所选知识点的思政教学内容，并将课程思政内容纳入《微电子技术导论》课程考核方案。确定将课程专业知识模块的考核比例压缩至80%，将课程思政模块的考核比例提高至20%。

（三）创新教学方法，引领行动自觉

“课程思政”的实施能否做到“入深入细、落小落全、做好做实”，达到润物细无声，关键在教师。为此，积极探讨提升专业课教师思想政治素质的方法，探索教师在课程中的思政教学设计能力的各项措施等，如知识点和思政内容的关联引出方式，思政教育环节在课堂教学中的嵌入方式等。寻求提升教师对课程思政教育主动性和认知程度的途径，提升专业教师队伍的德育意识和德育能力，转变思维观念，掌握科学方法论，构建适应“课程思政”的知识体系，以把党的教育事业抗在肩上的思想自觉，发自内心地推进“课程思政”建设。

四、《微电子技术导论》课程思政改革的效果与改进

（一）专业知识点与思政内容的关联

专业课程思政的设计与规划必须遵循专业课程自身的运行规律，实现课程知识与思想政治教育的有机融合。找准知识点与思政内容“契合点”以无缝对接和有机互融的方式，建立生成性的内在契合关系。为此，在立足《微电子技术导论》课程的学科视野、理论和方法的基础上，创新专业课程思政教育的授课体系，实现专业授课中知识传授与思政引导的有机统一，成为《微电子技术导论》课程思政能够顺利实施的关键问题。

（二）专业教师课程思政能力的提升

微电子学论文例5

2006年，电子科技大学罗小蓉老师强调将教师的理论教学、实验教学与学生的自主学习相结合的教学方式，以激发学生的学习兴趣，培养动手能力，提高教学效果。电子科技大学中山学院陈卉2016年提出“微电子器件”实验教学改革与探索。2012年，哈尔滨工业大学王蔚提出从课堂教学与实践教学整合角度出发，将“微电子工艺”课程的教学模式、内容、教材等将课堂、实验、实习3种不同教学形式作为一个课程模块穿插讲授，理论与实践彼此相互促进，编写教材，进行初步实施及评价，获得学生和微电子课程群其他课程主讲教师的肯定，评教结果为“A+”。2010年，华南理工大学廖荣提出微电子工艺实习教学改革探索。加快发展我国微电子产业成为刻不容缓的大事。高校必须为民族微电子产业做出贡献，让学生在校期间熟悉双极型和MOS集成电路的制造工艺流程，了解集成电路的新工艺和新技术，为学生毕业后从事相关专业打下坚实基础。

二、具体实施方案

1.课堂理论教学及学生学习效果实施标准建设。根据“微电子工艺学”知识点较多且抽象、工艺流程复杂等特点，教师在课堂教学中要重视与学生的互动，强调学生的自主学习能力培养，将讲解为主体改变为讲解——学习双主体。方法如下：首先，精简讲授时间，增加课堂讨论环节，给出课堂讨论结果的评价标准。对于“微电子工艺学”难度较大、实践性较强的专业核心课，学生独立思考尤其重要。增加课堂讨论环节是让学生独立思考的最好方法，但会减少理论课的时间，需要建立以下实施方案：①每堂课都要仔细设计该课主题，明确重难点，精简讲授时间；②合理设计和安排思考题和讨论题的内容以及实施方法；③合理设计和安排讨论效果的评价标准，激发学生学习积极性。其次，增加教学专题的seminar，采用案例教学方法，使学生不仅能理解基本理论，同时能结合应用，学会基本、常用的微电子器件工艺制造方法。2.习题试题库建设及理论考核标准。课堂练习题和思考题题库建设。根据该门课的特点，合理设计和安排本课主题下的思考题和练习题，使课堂教学有条不紊地进行。调动学生积极性，循序渐进地接受知识，提出问题、分析问题。目前，我校没有完善的“微电子工艺学”考试试题库。本项目拟根据国内外研究成果，结合我校实际和教学大纲编写试题库，使具有不同题型、不重复题目的试卷达10套以上。具体理论考核标准：测试项目一：课堂表现考核、考核内容、课堂表现情况；考核形式：以第一次形成性考核的条件及学生在课堂的表现为基础进行，主要内容为课堂回答问题、专题讨论、口试等。考核时期：课程结束为周期。测试项目二：作业考核，包括平时作业考核和登录网络教学平台进行学习的考核两部分；登录网络教学平台进行学习的考核。测试项目三：课堂卷面考核内容：课程大纲要求掌握的内容；考核形式：抽取题库中的试题进行卷面考试；考核时期：课程教学的最后两节课。3.实践教学实施标准与实验教学改革。本项目拟对实验教学内容进行改革，制定实施和测试标准。进一步调整实验课程方案，安排一次对新工艺和新技术的调查研究和一周的器件工艺流程仿真的课程设计。根据实验课程设置目标，编制“微电子工艺学课程设计指导书”，制定具体的实施方案和评价方案。拟设置的工艺设计的具体内容：利用器件仿真软件Medici和工艺仿真软件Tsuprem4，完成LDMOS和IGBT新结构的器件和工艺仿真设计，以汇报、答辩且最终以论文的形式提交。实验目的：学会利用模拟工具观察新结构的基本特性；通过实验设计掌握器件的工艺流程；在设计过程中体会设计器件结构的各个参数的折中关系和流程的烦琐性，初步建立工艺设计的思维。实践教学内容需要在教学的实际工作中不断更新，根据学生情况增减内容和调整教学大纲。实验教学测试标准：测试项目一：集成电路的新工艺和新技术前沿调研报告。考核内容：对集成电路的新工艺和新技术前沿的调研。考核形式：按时提交集成电路的新工艺和新技术前沿调研报告，字数不少于2000字。考核时期：课程结束2周内完成。测试项目二：工艺仿真设计和小论文撰写考核内容：结合工艺仿真软件Tsuprem4，完成LDMOS和IGBT系列新结构的设计论文。考核形式：以报告形式答辩，最终提交LDMOS和IGBT新结构的设计论文，字数不少于2000字。考核时期：课程结束1周内完成。4.专业见习。学生一方面可以利用学校学院筹建中的实验平成工艺相关实验，如微电子工艺实验室。主要功能是使学生初步掌握微电子器件的工作原理、工艺参数的控制方法。器件特性参数的测试分析方法、信息功能材料的制备和结构性能测试方法。内容涵盖CMOS工艺，半导体材料和器件制备工艺、LTCC材料制备和封装工艺、多芯片组件技术，MEMS传感技术及微系统构建工艺等，如微系统封装与测试实验室。该实验平台功能用于微系统封装与测试。实验内容包括各种可用于微系统封装的基板材料及其封装技术研究，系统级封装三维复杂结构的电磁场、热场分析建模、电特性、热特性快速仿真、复杂混合信号完整性分析、电磁兼容、热效应问题的认识和优化处理，封装工艺、可靠性与测试技术研究。集成电路设计实验室：集成电路（IntegratedCircuit，IC）通过一系列特定加工工艺，将晶体管、二极管等有源器件和电阻、电容等无源器件按照一定电路互连集成在一块半导体单晶片（如硅或砷化镓）上，封装在一个外壳内，用以执行特定电路或系统功能的电子器件。该实验室平台主要用于集成电路设计。5.完善网络教学平台建设。充分利用学校已有的网络资源，在网络教学平台上完成课程创建和内容填充、作业功能、互动功能、阅读资源等内容；学生可以在课下参加讨论与交流、提交与查阅作业，还可以进行一对一的答疑解惑等。本文结合微电子工艺学的理论教学、实验教学与学生的自主学习，从课堂设计、课程考核标准、题库建设、实验环境建设、见习实习和网络平台建设等多方面进行课程设计。具体来说：①在课堂理论教学中，参考借鉴国内外著名高校的实施方法，制定学生课堂表现的考核标准，给出如增加课堂讨论、专题seminar、学生项目PPT展示的环节的具体实施建议，增加学生的参与度和学习热情；②期末考核中，参考借鉴国内外著名高校的教学大纲和教学重点，编写一套能极大指导学生学习的试题库和习题库，打下坚实的理论基础；③根据微电子行业的发展和我校实际，建立一整套合理的实验内容和实验体系，使学生在有限的时间内掌握微电子工艺学的核心技术和方法；④利用仿真软件模拟实际工艺流程，完成CMOS以及BCD工艺设计；⑤利用网络教学平台以帮助学生巩固已学知识，解决难题，实现师生互动，让电子科学与技术专业的学生通过这门重要专业课学习，在掌握微电子基本理论和技术的基础上具备自主学习，独立研究，勇于创新的能力，成为有一技之长的当代微电人。

作者:吴丽娟 宋月 张银艳 雷冰 唐俊龙 谢海情 刘斯 单位:长沙理工大学

参考文献：

[1]罗小蓉，张波，李肇基.《微电子工艺》的理论教学与学生实践能力培养[J].实验科学与技术，2007.05

[2]陈卉，文毅，张华斌，胡云峰.“微电子器件”实验教学改革与探索[J].高等学刊，2016.01

[3]王蔚，田丽，付强.微电子工艺课/实验/生产实习的整合研究[J].中国现代教育装备，2012

[4]廖荣，刘玉荣.微电子工艺实习教学改革探索[J].实验室研究与探索，2010.08

微电子学论文例6

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）10-0178-03

一、引言

微电子器件课程是一门以实践教学为主，以半导体基本理论和器件工艺知识为向导，以培养学生的实践创新能力和科学研究能力为目标的课程，是电子工程专业的重要内容[1]。它以微小型电子器件和各种传感器的设计、制作和测试为载体，培养学生的实践工程能力，使学生获得微纳器件制备工艺的基础知识，了解微纳器件的生产过程，并初步具备开发新型微纳米半导体器件的能力[2]。随着微纳米加工和检测技术的不断进步，新材料、新器件层出不穷。然而，由于微纳电子器件和传感器的制造和加工设备价格昂贵，国内拥有供科研和教学用的实验平台极其有限[3]。对于绝大多数的高校而言，传统的教学内容和教学模式与新形势下以培养学生的创新能力和工程实践能力为目标的教学要求之间的矛盾日益突出。本文以苏州科技学院的实际情况出发，发挥地域优势，通过跟中科院苏州纳米所的实践教学合作，探索出了一条具有开发微电子新产品、新技术和新工艺的应用型人才培养模式。

本文以电子科学与技术专业核心课程“微电子器件”教学实践为研究对象，针对本校电子工艺教学中存在的问题就该教学内容、教学方法和考核方式进行了探讨。

二、本校微电子器件教学中存在的问题

微电子技术的发展日新月异，对微电子人才的要求不断提升，2013苏州科技学院院电子信息工程专业被遴选为江苏省“十二五”高等学校重点专业和江苏省卓越工程师培养计划试点专业，自立项以来，学院始终坚持以“重点专业建设”为主线，坚持以创新理念思路为先导，以推进学生优质就业为导向，以提高人才培养质量为目标，加强专业建设。在各个方面有了极大的进步，形成了鲜明的特色，但在实践中仍存在一些问题，主要有如下几方面：

1.教学内容陈旧。授课内容依然局限于半导体基础知识、基本理论、基本方程、PN结、二极管、双极性晶体管与绝缘栅场效应晶体管的基本工作原理，以及二极管和三极管的小信号模型等，而对于真正的微电子工艺介绍则仅限于概念性的介绍，授课内容理论性太强、知识点过于抽象。随着MEMS加工技术的快速发展，超大规模集成电路、新型太阳能电池、陀螺仪、加速度计等新产品发展迅猛，传统的焊接训练、组装收音机、万用表等简单的电子产品越来越跟不上电子元器件和电子工业的飞速发展。以授课为主的传统教学模式已无法充分调动学生的学习兴趣和积极性，更无法锻炼学生的创新能力和实践能力，微电子器件教学应以生为本，以授为辅，向以培养学生的综合应用能力和创新实践能力的综合训练模式过渡。

2.经费的不足，实验设备缺乏。由于微纳器件加工和制造设备价格昂贵，实验环境要求苛刻，加之经费严重短缺，教学设备和实验仪器得不到及时的补充和更新，微电子器件教学只能停留在理论教学阶段，而对于电子工艺教学只能借助企业和科研院所进行短期参观和实习教学，学生没有机会亲自动手，无法深入理解所学的理论知识，严重影响教育和教学质量。

3.考核方式单一。单一的以卷面考试为核心，不能充分体现学生的实践能力、创新意识和综合素质。因此，本课程对学生的考核，以强调理论与实践的有机结合，校内与校外的结合。其中理论考试占学生总成绩的40%，实践考核占60%，理论考试由本校组织，实践考试由中科院苏州纳米所组织。真正做到有理论、有实践，最终考核以实践为主，组成双方参加的教学团队完成教授内容。

三、以生为本的高校微电子器件教学研究

1.优化教学内容。教学内容的设计是决定教学效果和课程建设优劣的先决条件，它决定了培养目标的实现与否。将传统的重理论、轻实践的教学内容和要求调整为重实践和轻理论。将微电子器件工艺课程内容分为理论教学（弱化）和实践教学（强化）两个模块进行施教：（1）了解微电子器件的基本原理，主要包括：半导体器件基础知识、能带理论、PN结以及MOS管的工作原理等内容。这部分内容介绍了集成电路制造的基础知识，阐述了集成电路制造工艺的物理基础和基本原理，铺平了学生探索之路，为实践工作奠定了理论基础。（2）掌握先进的微纳加工技术，主要包括：硅片的加工、掺杂技术、刻蚀技术、镀膜技术以及封装技术。这部分内容属于重点学习和掌握的内容。其中，掺杂技术包括离子注入技术和扩散技术，刻蚀技术包括光刻、干法刻蚀和湿法刻蚀技术，镀膜技术包括氧化、物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积以及电镀技术，封装技术包括引线焊接技术、倒装焊技术以及TSV技术。而对于各章的单项工艺，如介绍光刻工艺工艺时，应强调光刻工艺的原理、光刻的步骤（八步）、光刻胶的类型（正向光刻胶和负向光刻胶）及特性、光刻的方式（接触式、接近式等）及各种方式的优缺点、影响光刻分辨率和对比度的因素等内容。这部分内容几乎涉及到半导体光电器件制备的所有流程，是培养学生实践能力和综合素质的重要环节。

2.多媒体辅助教学方式。运用多媒体技术辅助教学能使学生看到图文并茂、视听一体的交互式集成信息。笔者从教学实践出发，从多年的器件加工工作中积累了大量的视频资料和各种现场加工图片，在讲述工艺制备过程时，除了用实际生产过程中采集到的多幅图像外，还通过动画详细介绍了设备的内部结构、工作原理以及展示工艺设备的外形，同时利用EntaurusTCAD软件模拟工艺设备的工作过程及工作原理。如图1为甩胶工艺示意图；图2为课件中采用的光刻机工作原理。所用的图片均使CorelDRAW软件手工制作。一些较复杂的工艺采用视频录像的方式来展示，如图3所示为笔者在实验过程中录制的喷胶工艺视频录像，通过视频展现主要操作步骤和设备的关键结构。

3.强化参观-理论-实践相结合的教学模式。教师带领学生参观校外实习基地。中科院苏州纳米所的加工平台拥有电子束曝光机、透射电子显微镜、光刻机、倒装焊机等重大仪器设备，为各研究部项目的实施提供工艺条件和测试服务。同时也是一个公共的服务平台，具有广泛的服务对象，包括其他研究院所、全国各地大学和企业。参观这样的科研机构，能使同学全面了解本行业国内外发展的概况及先进的设备和工艺水平。在操作人员、技术人员和管理人员的讲解和交流中，学到更多的实践知识。

在实际操作教学环节上，对学生进行微电子器件加工综合培训，主要内容有：（1）理论学习：学习纳米加工平台的管理规定、行为规范以及安全知识等；（2）参观学习：通过学习纳米加工平台超净间知识讲解，实地参观介绍超净间的布局、环境，设备仪器的工作原理等；（3）实践考核：将学生划分为小组，每组不超过8人，参与研究所提供的微项目研究，每个微项目都包括一些基本的器件制备工艺，从硅片的清洗、光刻、刻蚀、镀膜、裂片到最后的封装测试。最终通过实验和理论相结合的形式对学生进行考核和测评。

通过微项目的实施，大大提高了学生的实践能力和创新能力[4]。使同学们感悟到，在微电子器件生产过程中，任何一个条件、一个参数甚至一个小小的失误都有可能导致流片过程的失败，从而使同学们树立正确、严谨的科学态度。通过参观学习与讲解指导相结合，动手实践与课堂学习相结合，学习到更多的宝贵经验和实践知识，极大地调动了学生的积极性，激发了学生的创作激情[5]。

4.完善考核办法。完善有效的考核方案，精减理论内容考核，把动手能力和综合分析问题的能力及创新能力作为主要考核内容。强调理论（40%）与实践（60%）的有机结合，校内与校外的结合，组成双方参加的教学团队完成考核内容，此种方法促进了学生对实践技能培养的重视和学习质量的提高。

结束语：

针对本校电子与信息工程学院微电子器件工艺课程的特点和教学中存在的问题，利用多媒体教学手段和中科院苏州纳米所加工平台为教学实习基地，建立了由教学内容的优化、教学方式的改革、参观微纳加工生产线及参与微项目实施相结合的特色教学方式，达到质量良好的整体教学效果。这种微电子器件教学模式的建立，有助于提高学生的工程素质、实践能力和创新意识。

参考文献：

[1]李鸿儒，王天曦，韦思健.在工程训练中注重“电子实习”课程的建设与改革[J].实验技术与管理，2007，24（12）：4-7.

[2]韩芝侠，脱慧，饶汉文，杨长安.电子工艺实习教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2007，26，（11）：108-111.

微电子学论文例7

真空微电子学是横跨微电子学、真空电子学、高场下的物理学、材料科学等的交叉学科，主要探索场致发射理论、新结构、阵列制备工艺等。真空微电子器件采用的是场致发射阴极，电压低、电流密度大、体积小、噪声小、跨导大、寿命长，是微电子器件的主要工艺之一。真空微电子器件的电脑模拟主要探索器件内各点场强与模拟电荷法、边界元法的计算关系、阳极电流的计算、发射频率上限计算、跨导计算和小信号增益计算。

一、理论基础

1.1场致电子发射。场致电子发射理论是指以强表面电场使物体表面势垒降低、宽度变窄，使物体内电子更能穿透表面势垒实现溢出的电子发射理论。场致电子发射的优点是电流密度大、没有发射时间迟滞现象，较之前的热电子发射有很大优势。它的主要原理是：正向动能超过表面势垒高度的电子会被部分反射回金属内部，反射回去的概率与势垒本身的形状，以及正向动能超过势垒的高度差密切相关。结合隧道效应，随着穿入势垒的加深，电子波函数的振幅变小。强场作用下，会出现表面势垒降低、宽度变窄的现象，势垒宽度变得与电子波长的数量级相当时，就可以实现有效的隧道效应了。这种情况下，半学体的场致发射与纯金属没有本质上的区别，而且温度对发射电流的影响也不大，即使环境为绝对零度，场致发射电流密度也可和钨在2800K时的热发射电流密度相当。实现场致电子发射首先要考虑在发射体表面产生强电场的方式，现在的半导体微细加工和薄膜技术可以实现大面积场致发射阵列的器件制造，它不但可以制造出单个式和阵列式的小曲率半径的发射锥尖，还能将阳极与栅极的锥尖距离变得很微小，实现极低电压下的场致电子发射。

1.2真空微电子三极管的理论模型。真空微电子场致发射阴极的方法有体外电子发射（薄膜场致发射的spindt阴极）和体内电子发射（雪崩二极管阴极）两种。体外电子发射（薄膜场致发射的spindt阴极）电压低、真空要求较低、稳定时间较长的有点，是本文的研究重点。

真空微电子三极管包括场致发射阴极、栅极和阳极，工作原理是将电压加至真空微电子三极管的阳极和栅极以导致阴极尖锥顶端产生107V/cm数量级的场强，使阴极发射的电子被阳极大量收集，形成三极管正向电流。影响真空微电子三极管的发射性能的是发射体的形状，在常见的锥球形、平面形、刀刃形、金字塔形等形状中，刀刃形（楔形）场发射阴极易于电脑模拟，是本文真空微电子三极管电脑模拟的假设形状，即阴极正对栅极，阴极尖端是光滑圆柱切入楔尖。在电脑模拟的计算架构上，本文使用了泊松方程、拉普拉斯方程计算空间电势，线性方程计算阴极尖端表面的电场分布，Fowler-Nordheim方程计算发射电流密度，根据管内电子发射轨迹计算电流大小，采取牛顿运动方程式计算阴极尖端发射的电子轨迹，以轨迹的初始位置计算阴极尖端的有效发射角。

二、真空微电子三极管优化设计

2.1真空微电子三极管的电脑模拟函数。本次模拟采用的功函数为：4.5ev的硅发射体；结构参数为：器件半宽度1.5um，栅孔平径0.5um，尖端曲率半径0.25um，阴极高度1.4um，阴极腔室半径1.0um，阳极与基底间距8.0um，楔形发射体5.0um，栅极上边界与衬底间距1.6um，栅极下边界与衬底间距1.2um；楔形真空微电子三极管电压参数为：阳极电压150V，栅极电压为300V。

2.2真空微电子三极管的优化设计结论。本次模拟实验得出，阴极锥尖处的发射场强最大，发射体尖端的场强可达2.513*107/cm，电子呈直线发射、电子束散射角较大。实验得出，栅极电压和阳极电流变大，发射体尖端曲率半径影响阳极电流的程度变小；发射体尖端曲率半径越小，阳极电流越大。实验得出，栅孔半径越小，栅极内电场起伏越大，场强越大，阳极收集的电流越大。所以，实际生产楔形发射体型真空微电子三级管时，要把尖端做尖些、栅孔半径做小些，以提高发射性能。实验得出，不同形状的锥尖对应的发射角度不同，spindt型锥尖对应的阴极有效发射角为60度，圆柱锥尖对应发射角为90度，金字塔锥尖对应发射角为45度。所以，实际生产楔形发射体型真空微电子三级管时，要把发射体尖端曲率半径做小些，发射体尖端的曲率半径要小于50纳米，以提高发射性能。实验得出，阳极与基底的距离大小和发射角大小成反比。所以，实际生产楔形发射体型真空微电子三级管时，要把阳极与基底的间距减小，以提高发射性能。实验得出，楔形发射体的阴极长度、发射面积、表面电荷与栅-阴极间电容成正比。所以，所以，实际生产楔形发射体型真空微电子三级管时，要把栅极外半径减小，以减小发射面积等，提高发射性能。实验得出，发射阴极尖锥高度与栅-阴极间电容的增加幅度成正比。所以，实际生产楔形发射体型真空微电子三级管时，要把锥尖高度减小，使阴极尖锥的高度不超出栅极，可以通过增加栅极到基底的距离，或者降低尖锥高度实现，以提高发射性能。实验得出，发射尖端的曲率半径与真空微电子三极管的跨导成反比。所以，实际生产楔形发射体型真空微电子三级管时，要把尖端曲率半径做小，以提高发射性能。另外，还要选择金、铝、镍等功函数低的材料做发射阴极。

三、结语

真空微电子三极管的应用领域决定了发射频率的重要性，器件的跨导和栅-阴极电容决定了发射频率。电脑模拟可以精确求得楔形阴极真空微电子三极管的极间电容等数据及相互关系，用以指导真空微电子三极管的优化设计，改善器件发射性能。

参考文献：

1、秦明.黄安庆.魏同立“场发射锥尖得制备与特性研究”，电子科学学刊.1997

2、蒋孝煌编.《有限元法基础》，清华大学出版社.1998

微电子学论文例8

随着工业技术的快速发展,特别是微电子技术的深入推广及应用,微电子制造工程作为一个新兴的人才培养专业涌现并得到了广泛关注。近年来,电子制造业已逐步成为我国的支柱产业之一,已成为全球电子信息产品的主要制造基地,社会对各类高级电子制造工程师需求强劲,微电子组装与封装人才需求迅猛增长,电子制造飞速发展对人才培养模式提出了新的要求。

 

1 微电子制造工程专业人才培养目标

 

微电子制造工程人才培养的目标是力求使学生具有微电子工程学、电子组装、电子封装、微电子元件制造、集成电路制造、微焊接互连工程学与基板工程学的基本理论,掌握微电子制造过程的系统设计、工艺设计、系统检测、设备运行与可靠性、可维护性设计、复杂设备的运行与维护等专业知识和技能,可在微电子元器件制造、集成电路制造、微电子封装、电子组装以及印制电路板制造等电子制造服务领域,从事研究、设计、开发、运行保障、生产组织管理及其它工作的具有实践创新能力的工程技术人才。

 

微电子制造工程人才培养具体应获得以下几方面的知识和能力:(1)较系统的掌握微电子制造工程的技术理论基础,主要包括工程力学、微电子工程学、电路分析基础、电子设备精密机械设计、电子工程材料、微电子元件与半导体制造技术、微电子封装技术、电子组装技术、可测试性、可维护性等;(2)具有较强的实际动手能力,能对复杂的微电子制造设备进行基本的运行操作、调试维护和初步的故障诊断分析;(3)具有本专业必需的设计、制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能;(4)具有较宽的知识面与知识更新能力,了解本技术领域的学科前沿及发展趋势;(5)具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力;(6)具有较强的自学能力和创新意识。

 

2 微电子制造工程专业人才培养方法

 

由于微电子制造工程具有的专业跨度大、知识更新快、实践性强等特点,因此,在微电子制造工程人才培养过程中需要打破现有人才培养手段,体现以实践为主体的教学理念,在专业教学体系中引入以创新性试验设计为主、以科研为辅的教育理念,倡导实行以工艺为主线的实践创新教学体系,以理论学习为基础、重点改革试验设计、引入创新性设计试验、引入科研,通过边学习、边设计、边实践、边创新的教育过程,培养学生的系统开发、技术研究与认知能力、创新意识和创造能力,提高其综合素质。

 

具体说来,从以下方面着手培养学生的能力:(1)在构建微电子制造工程为主线的实践创新教学体系的基础上,引入创新性设计试验,提供创新的氛围,培养创新意识。即在教学过程中,鼓励教师把创新性设计试验引入课堂,通过设置符合学生创新能力培养的试验内容,引导学生进行探索式学习,培养学生的创新意识。(2)设置创新情景,培养创新技能。建设学生创新实验室,为学生科技活动提供实验环境。实验室实行开放式管理方式,学生在一个真实的创新环境中, 充分利用课余时间到实验室进行创新活动。(3)提供多样化的学习方式,培养学生的创新思维。即在专业课程中,教师划定一些范围,支持和鼓励学生通过自学思考提出问题并自行解决问题,有利于发挥学生的想象能力,培养学生的创造性思维。

 

3 微电子制造工程专业人才培养的教学改革

 

微电子制造工程是理论性与实践性都很强的一门学科,要求培养的人才必须具有创新精神和实践能力,现有的纯理论式教学方式难以让学生具备实际的操作技能,无法培养出满足企业用人的要求的具有创新精神的优秀人才。因此,微电子制造工程人才培养的教学改革方法具体如下。

 

(1)创新实践教学体系。

 

在微电子制造工程的教学体系改革中,包括理论知识和实践教学两大部分内容,以理论学习为基础、同时强调实践教学,实践教学提倡的是以微电子制造工艺为主线的实践创新教学体系。改革的指导思想是:强调就业方向,注重技能培养,强调行业特点,注重企业需求。“教室—— 试验室一体化”、“教学—— 生产一体化”、“教材—— 技术文件一体化”、“教师—— 工程师一体化”的教育理念。

 

(2)打造面向产业链的知识体系。

 

微电子制造工程的知识体系科研从“纵向”整合与“横向”整合两个方面精心设计,顺应先进电子制造技术内在要求,在“纵向”上依据电子制造产业链这条主线来设立相关主干课程,主要包括半导体制造技术、微电子封装技术、印制板设计与制造技术、电子工程材料、电子组装技术、电子制造专用设备等,在 “横向”上突破学科界限,为配合“纵向”主线设立相关课程,主要包括微电子可靠性工程、热设计、电磁兼容设计、电路设计等。

 

(3)突出创新能力培养,把科研引入课堂。

 

充分结合教师科研项目,有效进行项目分解,将具有一定基础理论及较强实践性的子课题向学生,吸收本专业学生参与科研项目的研究工作,激发学生的科技能力、工程意识和创新能力,从而形成一套有利于培养学生的工程实践能力、技术开发能力、创新精神的教育新机制。

 

(4)构建校企联合培养环境。

 

普适人才培养和定制人才培养相结合,在普适人才培养中,学生可充分涉及教师科研项目、校企联合实验室等实践环境,培养出一定普适性的人才,其优点是基础面宽,人才可塑性强;在定制人才培养中,可依托校企联合培养环境,预先签订人才就业意向,根据企业需求,设计人才培养方案。在课程体系中紧密结合企业需求,增加应用性的新课程,拓宽学生的应用知识面;通过整合课程设计系列,强化学生的工程意识和实践能力的培养;通过生产实习与毕业设计环节直接与企业实际课题的结合,加强学生综合运用专业知识解决实际问题的能力。

 

4 微电子制造工程专业人才培养实践

 

微电子学论文例9

灿烂的阳光照亮了地球，给地球带来了生命和活力，人们之所以能看到五彩缤纷、瞬息万变的世界，是因为眼睛接收到物体的发射，反射或散射得光。那么光到底是什么呢？即光的本性是什么？这一直是学者们注意和探讨的中心。到了17世纪，由于光学得到了一定的发展，因而关于光的本性问题引起人们越来越大的兴趣。

一、世纪中叶至19世纪：光的微粒说和波动说

鉴于17世纪的水平，人们只能把光与两种传递能量的机械运动相类比，分别提出了关于光本性的两种学说：微粒说和波动说。光的微粒说认为光是由光源发射的一束微粒流。由此很容易解释直线传播定律和反射定律以及光在折射率较大的媒质中传播速度较快的结论。然而微粒说对干涉、衍射、偏振等现象的解释相当勉强。而光的波动说认为，光是一种特殊媒质――“以太”的波动。通过与机械类比，波动说很容易定性地说明干涉和衍射现象，但不能定量地说明干涉和衍射现象，甚至不能圆满地解释直线传播规律。因此，多数科学家在17和18世纪倾向于微粒说。

19世纪初，英国的杨氏（T.Yong）完成了著名的“杨氏干涉实验”，提出“干涉原理”。1815年，法国的菲涅耳（A.JFresnel）使用数学工具对光做了定量论证，提出了“惠更斯―菲涅耳原理”。该原理用波动理论完满地解释了光的直线传播定律，定量地给出了圆孔的衍射图形的强度分布。随后阿喇戈（D.Arago）用实验证明了菲涅耳理论，给予强力支持。1817年，杨氏明确指出，光波是一种横波，1850年，法国的博科（J.B.L.Foucault）公布了他在实验室中测定的光速数据，肯定了光在水（折射率较大）中的传播速度小于在空气（折射率较小）中的速度。自此，波动说的优势明显体现。

二、光电效应

1.光电效应的发现

在19世纪末，光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，取得了巨大的成功。但是，就在这时候，又发现了用波动说无法解释的新现象――光电效应。

光电效应是指在光的照射下物体发射电子的现象。它是赫兹在1887年最早发现的。赫兹在做证实麦克斯韦的电磁理论的火花放电实验时，无意中注意到如果接受电磁波的电极之一受到紫外线照射，火花放电就变得容易发生。1888年，霍尔瓦斯（1859―1922）证实了这是由于在放电间隙内出现了荷电体的缘故。电子发现后，1902年，德国物理学家勒纳德（1862―1947）证明了这一荷电体即为电子。

随着研究的深入，勒纳德用各种频率的光照射钠汞合金时，发现了金属在某些频率的光照射下会发射出电子来，就好像这些电子被光从金属表面打出来一样。他对这一现象进行了系统的实验研究，并总结出了如下两条经验规律。

（1）当光的频率高与某一定值时，才能从某一金属表面打出电子来，被打出的电子的能量（或速度）只与光的频率有关，而与光的强度无关，电子的能量随光的频率的增高而增大。

（2）被打出的电子的数目与光的强度有关而与光的频率无关。

勒纳德首先将这一现象称之为光电效应。这两条实验规律用经典物理学的理论是无论如何解释不了的。按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关。因此，不论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都应该有足够的能量产生光电效应，极限频率的存在变得无法理解。

2.光电效应实验及规律

1887年赫兹在进行著名的验证电磁波存在的实验时发现，如果接收线路中两个小铅球之一受到紫外线照射时，两小球间很容易有火花跳过。此后，其他科学家进一步研究表明，这种现象是由于光照射在小锌球上，锌球内的电子吸收了光的能量而逸出球表面，成为空中自由移动电荷所造成的。这种由于光照射是电子逸出金属表面的现象称为光电效应，所逸出的电子称为光电子。

上图是研究光电效应的实验原理图及伏安特性曲线图。在高真空玻璃管内装有阴极K，在两极之间加上电压，阴极K不受光照时，管中没有电流通过，说明K、A之间绝缘。当有适当频率的光通过窗口照射到阴极K上时，使得有光电子逸出，在电场力作用下光电子飞向阳极A形成电流，这种电流称为光电流。电路中有电压表和电流计分别测定两极间的电压和产生的光电流大小。实验结果表明，光电效应有以下规律。

（1）存在饱和电流。图8.2.1-2是用不同强度，而频率相同的光照射阴极k时，得到的光电流I随电压V变化的实验曲线（称伏安特性曲线）。由图中可以看出，光电流随电压的增大而增大。然而，当加速电压超过某一量值时，光电流达到饱和。这说明单位时间从阴极逸出的光电子数目n是一定的，当光电流达到饱和值Im时，显然有Im=ne。如果增大光的强度，实验表明，在相同的加速电压下，饱和电流也增加，并且与光强成正比。这说明n与光强成正比。

（2）存在反向截止电压。由上图可知，只有当V=-V时，光电流才降为零，这个反向电压称为反向截止电压。这说明光电子逸出金属后仍具有一定的初动能，光电子甚至能克服反向电压飞到阳极，除非反向电压达到一定的程度。当入射光强改变时，截至电压不变，这意味着光电子的最大初动能与入射光强无关。

（3）存在截止频率（红限）。如果用不同频率的光照射阴极K，发现截止电压V，随入射光的频率的增大而增高，两者呈线性关系，如图，即V=K（V-V）。对于不同的金属材料，具有不同的K和不同的V值。实验还发现，当入射光频率低于某一临界值时，不论光强多大，也不论照射多久，都不会发生光电效应。此临界频率称为光电效应的截止频率。

（4）弛豫时间极短，从光照射到阴极K上，到发射出光子所需要的时间称为光电效应的弛豫时间，实验表明，只要频率大于截止频率，无论光照如何微弱，几乎在照射到阴极K的同时就会产生光电子，弛豫时间不超过10s。通过实验看到，光的经典理论在此时遇到了重重困难。

3.爱因斯坦的光量子理论及其对光电效应现象的解释

1905年爱因斯坦发表了论文“关于光的产生和转化的一个启发式的一个启发性观点”，成功地解释了光电效应并确定了它的规律。他以勒纳利总结出的光电效应的性质作为光的微粒说的依据，并且和德国物理学家普朗克的量子假设结合起来，提出了量子假说：他认为光（电磁辐射）是由光量子组成，每个光量子的能量E与辐射频率υ的关系是E=hυ。1916年爱因斯坦的光量子假说被实验所证实。1923年康普顿（Compton）散射实验再次提供有力的验证。至此，爱因斯坦的光量子假说克服了经典理论遇到的困难，成功圆满地解释了光电效应中观察到的实验现象。

三、光的本性

按照爱因斯坦的量子理论，频率为υ的光子具有的能量E和动量P：

E=hυ

P=hυ/c=h/λ

在以上两式中，等号左边表示微粒的性质，即光子的能量和动量；等号的右边则表示波动的性质，即电磁波的频率和波长。这两种性质通过普朗克常数h定量的联系起来。爱因斯坦公式表明，光子同时具有波动和微粒两重性。所谓“波动性”是指光场满足叠加原理，能产生诸如干涉、衍射这类体现波动性的现象；而所谓“微粒性”则指光子作为整体行为所呈现的不可分割性。光子只能单个整体被吸收或发射，不存在“半个”或“几分之一”个光子。交换光子的能量或动量只能用爱因斯坦公式给出的单元进行。

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波粒二象性并非光子单独具有的性质。1923年德布洛意（L.deBroglie）受到普朗克和爱因斯坦关于光的微粒性理论取得成功的启发，提出了微观粒子也具有波粒二象性的假设。他提出，伴随着所有实物粒子，如电子、质子、中子等，都有一种物质波，其波长与粒子的动量成反比：λ=h/p，式中h为谱朗克常数，这种波现称为德布洛意波，由上式所决定的波长叫做德布洛意波长。在一定的场合下，微观粒子的这种波动性就会明显地表现出来。例如让电子束穿过细晶体粉末获薄金属片后正像X射线一样也产生衍射现象。电子显微镜就是利用电子衍射的原理制成的。

在人们所习惯的经典图像中，波是连续的非局域的且扩展于空间；而粒子是离散的，集中于一点，如何把这两种截然相反的属性赋予同一实体？初看起来，很难想象。下面我们用单电子干涉实验来回答这个问题。电子杨氏双缝干涉是最典型的实物粒子干涉实验。这个实验表明，当少量电子通过仪器落在屏上时，其分布看起来是离散的、毫无规律的，并不形成暗淡的干涉条纹，这显示了电子的“粒子性”。但大量电子通过仪器时，则在屏上形成清晰的干涉条纹，这又显示了电子的“波动性”。

那么有人可能会问，双缝干涉条纹的产生（即粒子的波动性）是否由于大量粒子之间相互作用的结果呢？1949年毕伯曼等人成功地做了单电子衍射实验，结果表明，衍射图样的产生绝非大量电子相互作用的结果。

单电子干涉，衍射实验表明，波动性是每个电子本身固有的属性，电子的干涉（密度的重新分布）是自身的干涉，而不是不同电子间的干涉，或者说波动性和粒子性一样，是每个电子的属性，而不是大量电子在一起时才有的属性。若采用单个光子来代替实验中的电子。结果也完全相同。

四、光的波粒二象性

光的波动性和粒子性既对立又统一，波粒二象性是粒子性和波动性的统一应从两方面去理解。

1.光子的能量公式：E=hυ，式中的E是光子能量，是不连续的，一份一份的，量子化的。这是光的粒子性的特性，式中的υ是光波频率，它表现的是波动性的特性。

2.波粒二象性中的粒子并不是宏观的粒子，波也不是宏观的波，而是指微观的光子物质波，微观世界有其自身的规律，不能简单套用宏观世界的结论。个别光子表现粒子性，而大量光子表现波动性；低频光子表现波动性，而高频光子表现粒子性。

光的本性一系列的假设，从微粒说到光子说，从波动说到电磁说，到最后统一为波粒二象性，经历了几百年漫长而曲折的认识过程，以牛顿为代表的微粒说既有古希腊人的光粒子学说的痕迹，但又有所不同；麦克斯韦的电磁说使惠更斯的波动说摆脱了机械波的束缚，是人类对光的本性认识的一大飞跃，同样爱因斯坦的光子说又与牛顿的机械微粒有着本质的区别，因为光子说已不是经典的机械微粒，光子说的提出又是一大飞跃。

参考文献：

［1］吴强.光学.科学出版社，2006.

［2］赵达尊，张怀玉.波动光学.宇航出版社.

［3］中学物理教学参考，2005，（4），34，4.

［4］物理教师，2005，4，26.

［5］曾心愉等.光的波粒二象性，［J］.大学物理，1993，12，（9）.

微电子学论文例10

G252；G258.6

随着社会经济的不断发展，中职院校的电子商务教学也随之面临着很多的发展机遇，当然也面临着更大的挑战。电子商务传统的教学方式与方法以逐渐跟不上现代教学的步伐，也满足不了现代教学的要求，对教学的有效性造成了严重的影响。微信以其独特的优势为电子商务教学的开展融入了活力，对此，对电子商务教学中微信的运用的研究显得十分重要。

一、微信概念以及特点介绍

腾讯公司与2011年1月推出了一款智能终端――微信，是一款能够提供即时通讯服务的免费应用程序。微信是时下年轻群体十分喜欢的一款即时通讯工具，与传统的短信沟通的方式相比，更加智能、更加灵活，且资费偏低。微信可以通过扫二维码、条形码十分方便地扫描与记录的相关信息。用户可以通过微信公共平台来创建自己的公众账号，从而实现信息、共享等等功能。微信以其自身的灵活性与便利性逐渐成为了人们生活的一种生活方式，且深受广大学生的喜爱[1]。可见，合理利用微信，确保微信的作用在中职电子商务教学得到充分发挥。

二、电子商务教学中应用微信的优势

1.有利于教学质量的提升

在中职电子商务教学中应用微信开展教学，可以为师生搭起沟通的桥梁，能够促进时空的局限的打破、分享教学资源与学习成果；促进师生之间的互动与交流得以加强，尤其是能够加强内向、成绩较差学生与教师的互动与交流；能够促进学生学习积极性的激发，有利于电子商务教学质量的提升。

2.有利于互动式教学的开展

由于电子商务教学的课时十分有限，学生与师生之间的课后交流极少，“一对一”理想化的教学难以实现。对此通过借助微信免费的聊天软件、实时留言、消息推送的功能，从而使得师生交流、互动的问题得以解决。一方面，学生可以不受时间限制通过微信向教师提问；另一方面，教师也可以通过微信来为学生解疑答惑，从而进一步加强教师与学生之间的互动与交流。

3.为传统教学提供辅助

微信朋友圈的功能十分强大，借助微信开展教学可以使传统教学中存在的不足得以弥补，从而促进教学更好的完成。不管是学习小组还是班级都可以通过微信的朋友圈来实现信息的实时交流与共享。教师也可以通过推送学习资料与消息，从而达到课外知识的快速共享，使得学生的知识体系更加完善。

三、电子商务教学中微信的运用

1.以微信来创新教学方法

首先，教师于课前可以通过微信平台来预热本节课的知识。课前，教师事先为学生布置好讨论的主题，并安排学生分组查阅资料并进行讨论，从而对讨论的主题形成一定的意见方案。同时要求每组学生将该组的意见方案发表与微信平台上，得赞数量最多的一组可以在课堂上进行为时1-3分钟的阐述，从而激发学生的自主学习激情并为教师新课的引入提供协助。其次，传统课堂中的讨论，学生各自结群进行讨论，教师难以掌握每个学生的状况。通过微信，教师可以组织学生在微信讨论组内进行课堂讨论，一方面教师可以对讨论情况进行实时O督，另一方面还可以在恰当的时候为学生提供引导，从而提供课堂教学的效率。最后，课堂教学的延伸在于学生课后的学习，但是由于受到时间、地点的限制，无法进行一对一的沟通与学习。通过微信，学生可以随时向教师提问，教师也可以及时响应，回答、点评学生的提问。

2.以微信来转变学习方式

不可否认的是，微信已成为学生首选的交流通讯方式，微信在教学活动之中的应用，教师则可以从学生日常行为习惯出发来引导学生积极参与到教学活动之中，从而使学生的学习思路与学习方法得以转变。教师应积极引导学生在课余空闲时间细心发现、关注与最新的电子商务有关的信息、图片、视频、热门话题等等，教师也可以通过在微信群内分享电子商务的实践操作技巧来让学生进行学习、讨论。定期教师进学生的内容进行汇总并总结，形成具有总结性的经验贴分享与微信之上，以便学生进行收藏与转载，从而加深学生对知识的巩固与记忆。此外，教师还可以与学校网站的相关功能相结合，将与电子商务有关的课程知识与教学资源通过“扫一扫”二维码将其推送至学生的手机上，供学生随时随地浏览、查阅电子商务课程相关的信息[2]。

3.以微信来加强教学实践

移动终端群体中微信以其拥有巨大的用户量决定了自身的市场地位与市场价值。当前，淘宝无疑是我国电子商务主流的第三方操作平台，客户在淘宝上可以与商家进行实时沟通，但是与微信比起来还是存有很多不足。微信作为一种即时通讯工具，其在信息的实时传递上有着相当出色的表现。微信用户可以不受限制通过手机将文字、图片、视频等信息分享至朋友圈，通过自己的设计网络（朋友圈）传播营销推广信息。当前，微信上的个人卖家以及中小企业层出不穷的推广信息，比如“转发、点赞送好礼”、“集赞获免单”等等推广信息。教师则可以根据这些微信实例来开展网络营销的教学，在学生充分掌握这些应用的同时，体会到不同平台、不同渠道的营销推广操作的异同及其取得的效果与点来的影响。

4.以微信来拓宽学生的知识面

由于传统商务教学受到教学任务与专业等等因素的限制，不能够授予学生更多前沿的知识，而电子商务作为信息时代的产物，更需要先进技术的支撑。师生通过关注微信公众号，则能够及时掌握、了解动态信息，从而来获取更多关于电子商务的最新消息，使学生的知识面得以扩宽，对电子商务知识也有一个更加深入的理解。比如，由教师申请一个公众号并要求学生关注，结合学生年级等实际情况在后台对学生进行分组，从而及时推送给学生有关电子商务学习内容与动态的信息。同时，教师还可以添加消息自动回复的功能，确保学生在获取知识同时能够提出问题与建议，从而延伸课外知识。

5.以微信来进行反思与反馈

微信朋友圈是在圈内好友范围内分享图文、视频的工具，教师则可以鼓励、支持学生在朋友圈内分享学习成果、心得等等，教师则可对其进行评论与回复，从而帮助师生之间进行有效的反思与反馈，启发教师不断对教学方式与方法进行调整与优化，以不断提高学生的学习效率。比如，在组织学生学习签名、加密邮件收发相关内容时，教师可以将这一相关内容需要学生注意的问题统一进行编辑并分享至朋友圈，学生评论、提问，从而形成一个讨论圈，既调动了学生的思维，还使得学生的综合能力得到了培养[3]。

四、电子商务教学中运用微信需要注意的问题

1.只能⑽⑿抛魑辅助电子商务教学的一种手段

虽然微信在电子商务教学中运用，提供了教学的质量。但是我们也要明白学生学习知识的主阵地仍然是在教室，只能将微信作为辅助电子商务教学的一种手段，教室切不可本末倒置而忽略了电子商务课堂教学的发展。同样，教室需要明白的是不是所有的电子商务教学都适合运用微信，尤其是一些具有较强实践性的课程不适合运用微信，因此要有选择性的运用微信来进行实践，从而以提高学生学习电子商务知识的热情度，以提高电子商务课程的趣味性。

2.不断加强信息的管理与更新

微信毕竟在移动互联网基础上发展起来的一种聊天交流工具，因此，教师在电子商务教学微信的运用过程中，要确保学生运用微信的用途是学习内容，而不是以娱乐为目的。对此，教师有必要对学生发送的信息是否合法、合理进行监听，坚决不允许学生发送一些不切实际的信息甚至胡言乱语。同时，教师在利用微信公众平台时不能过于注重群发功能，避免电子商务知识的传授与互动的实质被忽略，避免使其沦为垃圾邮件、垃圾短信[4]。此外，教师还应该要及时更新公众号上的信息，避免因为电子商务信息的更新不及时而流失“粉丝”。因此，教师要及时更新公众号上有关电子商务的知识、新闻、故事案例等等，促进微信在电子商务教学中的运用更加到位。

3.多使用语音进行交流，增进师生情感

在运用微信进行电子商务教学时，教师要多使用语音来解决学生的疑问，这样势必会使得学生更加尊重教师，从而激发学生勤学有礼。多使用语音进行交流不仅让学生感受到了教师的关爱与用心教导，进一步温暖了学生的心灵，还增进了师生之间的情感，有助于和谐教学氛围的形成。

随着微信这一新颖教学方法在电子商务教学实践中的运用，使学生学习电子商务相关课程的兴趣得到一定提升。但是在运用微信开展教学的时候要正视微信教学的局限性，正确引导学生运用微信展开学习，从而为电子商务教学树立起正确的发展方向。

参考文献：

[1]邱林. 微信在高职电子商务教学中的应用[J]. 广西教育，2014，（39）：169-170.