《光电材料与器件》教学大纲

第页《光电材料与器件》教学大纲课程编号：10180222英文名称：OptoelectronicMaterialsandDevices学分：3.5学时：总学时64学时，其中理论48学时，实践16学时先修课程：普通物理、光学课程类别：专业方向课程授课对象：物理学专业学生教学单位：数理信息学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标本课程为物理学专业基础课，系统学习光电材料的基础理论，解决光电子技术中涉及光-电转换材料与器件、电-光转换材料与器件和透明导电材料等问题，培养具有扎实的材料物理理论和应用技术基础和具有光电材料和器件设计、制备、测试、分析及产品检测等实际应用能力的高级应用型人才。本课程拟达到的课程目标:本课程培养学生具有良好的职业素养及从事科学研究、技术开发和管理的基本能力，具有较强的自主学习能力、独立工作能力和创新能力。通过学习本课程，掌握材料、光学和电子等相关的学科专业知识，具有较强的学科交叉能力以及较强的知识综合和解决实际问题的能力，具有较强的获取和应用知识的能力以及具有有一定的自主设计实验的能力，能验证、探索已有结论，有一定的创造性思维，思想活跃、思维开阔，有初步的科学研究能力、科技开发能力，较强的钻研精神。课程目标1具有坚定的政治信念。热爱祖国，拥护党的领导，努力掌握马克思列宁主义、毛泽东思想、中国特色社会主义理论体系的基本原理，能运用辩证唯物主义和历史唯物主义的立场、观点和方法分析问题、解决问题。课程目标2系统掌握光电材料物理的基本理论、基础知识和基本技能，以及所需的数学基础知识。对光电材料与器件前沿和最新发展动态有所了解。课程目标3具有扎实的材料物理理论和应用技术基础，具有相关领域材料的设计、制备、测试、分析及产品检测等技能。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点1-1.具有严谨治学、艰苦奋斗、求真务实的精神和热爱劳动、遵纪守法、自律谦让、团结合作的品质。课程目标11指标点1-2.具备一定的科学素养，有较好的文化、道德修养和社会责任感，有健康的心理素质和良好的行为习惯。课程目标11指标点5-1.系统地掌握物理学的基本理论、基本知识、基本实验方法和技能，具有基础扎实、适应性强的特点和自学新知识、新技术的能力；掌握材料物理基本理论和应用基本理论和应用知识能力。课程目标21指标点7-2.具有较强的跨学科交叉发展能力，较强的知识综合和解决实际问题的能力课程目标21指标点8-2.要求有较强的实验方案选择能力，能熟练使用仪器；能综合分析实际问题，并初步具备应用综合知识解决实际问题的能力。课程目标31指标点11-1.具备求实、求真的精神和创新意识。课程目标31三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1第一章绪论了解光电子技术的发展和概念，了解光电材料与器件在光电技术中的地位和作用，了解本课程的基本内容。1课堂讲授课程目标12第二章光电材料理论基础掌握材料中光吸收过程：基本吸收，直接跃迁和间接跃迁，激子；掌握光电效应：外光电效应，光电导效应，光生伏特，温差电效应，热释电效应，光子牵引效应等。自主学习：能带理论5课堂讲授课程目标23第三章微纳光电材料与器件掌握纳米光电材料与器件，掌握光子晶体及光子晶体器件，掌握超材料及相关器件掌握表面等离子激元及器件。8课堂讲授课程目标2第四章半导体发光材料与器件掌握半导体发光材料晶体的特性，掌握半导体对光的吸收，掌握半导体的激发与发光机制，掌握发光二极管照明技术。自主学习：有机材料光致发光和电致发光机制8课堂讲授课程目标2第五章无机光致发光材料掌握无机光致发光机制，掌握荧光粉发光原理，掌握荧光粉的主要制备方法：高温固相法、燃烧合成法、溶剂热法、溶胶-凝胶法和沉淀法。了解荧光粉的发展历史和现状。自主学习：喷雾热解法、微乳液法、高分子网络凝胶法和微波法制备荧光粉。6课堂讲授课程目标2第六章LED封装技术掌握LED封装方式和工艺，掌握LED封装材料与设备。自主学习：荧光粉涂覆技术、LED散热技术、LED光学结构和功率型LED封装关键技术。4课堂讲授课程目标2，3第七章透明导电材料了解透明导电薄膜及代表性的TCO材料，掌握TCO导电性及其机制，了解TCO的光学性质。自主学习：透明导电材料技术4课堂讲授课程目标2，3第八章触控屏了解触控技术，掌握电阻和电容触控屏。自主学习：其他触控技术，触控技术前沿，触摸屏生产工艺及电容式触摸屏生产设备和材料。4课堂讲授课程目标2，3第九章显示屏了解显示技术及显示器工作原理，掌握TFT-LCD的器件结构和工作原理。自主学习：TFT-LCD材料技术及工艺，OLED显示屏4课堂讲授课程目标2，3第十章太阳能电池材料及应用了解光伏技术与太阳能电池，掌握晶硅太阳能电池。自主学习：化合物半导体薄膜电池和新型太阳能电池。4课堂讲授课程目标2，3合计48序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1CCD特性综合实验实验内容:掌握CCD的基本工作原理，CCD正常工作所需的外部条件及这些条件的改变对CCD输出的影响；测量曝光时间，驱动周期，照明情况对输出的影响，并根据实验原理对输出进行说明；测量CCD的光电转换特性曲线，根据曲线得到CCD的灵敏度，饱和输出电压及饱和曝光量；测量并计算CCD的暗信号电压，暗噪声，动态范围，像敏单元不均匀等参数；比较CCD输出信号经AD转换或二值化处理后输出信号的差异，了解各自的应用领域。实验要求：必修4综合课程目标32太阳能电池和燃料电池综合特性实验实验内容：掌握太阳能电池的工作原理；测量太阳能电池的伏安特性曲线、开路电压、短路电流、最大输出功率、填充因子等特性参数；掌握质子交换膜电解池和燃料电池的工作原理；测量燃料电池的伏安特性曲线、开路电压、短路电流、最大输出功率及转化效率；观察能量转换过程。实验要求：必修。4综合课程目标33液晶电光效应实验实验内容：掌握液晶光开关的工作原理；测量液晶光开关的电光特性曲线，并由电光特性曲线得到液晶的阈值电压和关断电压；测量驱动电压周期变化是，液晶光开关的时间响应曲线，并由时间响应曲线得到液晶的上升时间和下降时间；测量由液晶光开关矩阵所构成的液晶显示器的视角特性以及在不同视角下的对比度，了解液晶光开关的工作条件；了解液晶光开关构成图像矩阵的方法及液晶显示器的显示模式和工作原理。实验要求：必修。4设计课程目标34光敏传感器特性的测量及应用实验内容：掌握光敏电阻的基本特性，测出它的伏安特性曲线和光照特性曲线；掌握硅光电池的基本特性，了解它的伏安特性曲线和光照特性曲线；掌握硅光敏二极管的基本特性，测出它的伏安特性曲线；掌握硅光敏三激光的基本特性，测出它的伏安特性曲线。实验要求：必修。4综合课程目标3合计16注：实验要求包括必修、选修；实验类型包括演示、验证、综合、设计等。四、课程教学方法集中课堂讲授、答疑和实验等教学方式。五、学业评价和课程考核考核依据建议分值考核/评价细则对应课程目标平时成绩40%出勤0%每旷课一次扣2分课程目标1作业10%根据每章平均成绩按百分制成绩比例得出课程目标2，实验成绩20%四个实验总评成绩的平均成绩乘以20%。课程目标2、3期中考试10%卷面成绩课程目标1、2、3期末考试60%卷面成绩课程目标1、2、3六、教材与参考书（一）推荐教材1．《光电材料与器件》，韩涛，曹仕秀，杨鑫主编，科学出版社，2017年01月版。（二）参考资料1．《光电功能材料与器件》，周忠祥等主编，高等教育出版社，2017年06月版；2．《光电材料与器件检测实验教程》，刘碧桃等主编，科学出版社，2017年02月版；3．《有机光电材料与器件》，王筱梅等主编，化学工业出版社，2013年09月版；4．《NitrideOptoelectr