半导体材料研究论文

摘要:鉴于半导体材料在高技术领域的重要性,我国的科技创新迫切需要高质量的半导体材料创新人才。作为培养创新人才的一个关键环节,本科教育在半导体材料创新人才的培养方面发挥着重要作用。在浙江大学我们充分发挥硅材料国家重点实验室的研究优势,从案例式实践教学、科研训练与教学融合以及学术研讨与交流等方面入手,探索基于科学研究的半导体材料教学。下面小编整理了一些《半导体材料研究论文 (精选3篇)》，仅供参考，希望能够帮助到大家。

半导体材料研究论文 篇1：

中国科学院院士、浙江大学半导体材料研究所所长杨德仁：中国太阳能光伏产业已走在世界前沿

过去10多年，垒世界太阳能光伏产业取得快速发展，年安装量增长了40倍左右。2007年，奎世界安装了29GW;到2019』f_，全世界安装了1149GW，年均增长率超过了30%，成为国际上发展得最快的高科技行业之一。殴盟展望.2050年，光伏发电将占所有能源的30%左右，而到2100年，将占到70%。由此可知，太阳能作为一种新型可再生能源，在全世界具有非常好的发展前景。

太阳能主要分为晶体硅太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、化台物薄膜太阳能电池三大类，而非晶硅薄膜太阳能电池由于成本、效率的原因，已在产业界消自失了。目前几乎所有的太阳能电池即97 5%的太阳能电池是建立在硅材料基础上的，因此，可以说太阳能光伏产业是硅的产业，

太阳能光伏的产业链.涵盖了从硅石，到金属硅(二氧化硅经过冶炼以后变成).到高纯多晶硅，再到直拉单晶硅或铸造多晶硅，之后做成太阳能电池，再把电池组合起来形成太阳能电池板，最后用在电站上。在过去的15年当中，中国为全世界太阳能光伏发电做出了非常大的贡献，中国金属硅产量大概占了垒球的78%，多晶硅占了67%，晶体硅占了98%，太阳能电池占了79%.组件占了71%，电站占了26%。从产业链上看，太阳能光伏产业已经成为为数不多的能够在垒世界走在前沿的中国高科技产业。

在过去的10年中，中国的多晶硅材料发展非常迅速，全世界前10家多晶硅企业中，有6家是中国企业。高纯度多晶硅生产工艺，主要包括三氯氢硅工艺和硅烷工艺。三氯氢硅工艺，具有产量大、成本低的特点，占市场的98%，未来它的发展方向是大规模、低能耗、综合利用;硅炕工藝，具有工艺简单、能耗低、尾气容易处理等优势，占市场的2%，未来将向低能耗流化床工艺发展。

直拉硅单晶，具有晶格完整、质量好、太阳能电池转换效率高等特点。到目前为止，全世界太阳能电池约65%采用了这种技术。2019年，垒球前10的晶体硅企业全部来自中国。未来，单晶铸造技术将应运而生。它利用籽晶，通过铸造(定向凝固)生长硅单晶，兼具直拉硅单晶和铸造多晶硅的优点。

总体而言，到目前为止，硅材料仍是光伏材料的主要基础材料，目前乃至将来可能都没有任何一种材料能替代它。希望国内企业低成本、高质量的硅晶技术取得进一步突破，使太阳能光伏的成本进一步降低，成为今后新能源的主要形式。

(诸玲珍)

作者：诸玲珍

半导体材料研究论文 篇2：

培养半导体材料创新人才:基于研究的教学

摘 要:鉴于半导体材料在高技术领域的重要性,我国的科技创新迫切需要高质量的半导体材料创新人才。作为培养创新人才的一个关键环节,本科教育在半导体材料创新人才的培养方面发挥着重要作用。在浙江大学我们充分发挥硅材料国家重点实验室的研究优势,从案例式实践教学、科研训练与教学融合以及学术研讨与交流等方面入手,探索基于科学研究的半导体材料教学。

关键词:半导体材料 创新 研究 教学

Cultivation of Innovative Talents for Semiconductor Materials:Research-Based Education

Pi Xiaodong Yang Deren

(Zhejiang University,State Key Lab of silicon materials and the Department of materials science and Engineering,Zhejiang 310027,China)

在我国建立自主科技创新体系的进程中,半导体材料人才的培养是一个重要的工作,这主要因为半导体材料在事关国家核心竞争力的高科技产业里的基础性地位。例如,被国家置于战略地位的集成电路产业是建立在半导体硅材料上的[1];在新能源布局中需要大力发展的太阳电池产业也是建立在以硅为代表的半导体材料上的[2];能够为节能环保作重要贡献的半导体照明产业则依托于以氮化镓为代表的半导体材料[3]。所以,培养半导体材料创新人才对我国国民经济的发展具有重要的意义。

作为培养创新人才的一个关键环节,本科教育在半导体材料创新人才的培养方面发挥着重要作用。浙江大学的本科教育在培养创新人才方面注重基于科学研究的教学[4]。力图通过学习与研究的融合,在激发学生的研究兴趣的同时,实现自主性、探究式学习,使学生具备创新的能力。在浙江大学材料系,我们充分发挥硅材料国家重点实验室的研究优势,根据高年级本科专业课的特点,从案例式实践教学、科研训练与教学融合以及学术研讨与交流等方面入手,探索基于研究的半导体材料教学。

1 案例式实践教学

硅材料国家重点实验室是国内最早建立的国家重点实验室之一,以硅材料国家重点实验室为依托的浙江大学材料物理与化学学科(原半导体材料学科)一直是全国重点学科。硅材料国家重点实验室在硅材料研究方面实力雄厚,特别是在硅晶体生长及硅中的杂质和缺陷研究上在国际上享有声誉[5]。而在半导体材料教学中,硅晶体材料的基本性质和制备方法是重点。借助硅材料国家重点实验室的直拉硅单晶生长设备和各种硅材料的分析测试设备,我们可以对学生进行有关硅材料的案例式教学。

在讲授直拉提纯方法和直拉硅单晶时,我们把课堂搬进实验室,利用两台直拉硅单晶炉进行教学。其中一台用于展示直拉硅单晶炉的结构和多晶硅原料的配料。通过结合实物介绍直拉硅单晶炉的结构,学生能够深入理解直拉硅单晶炉各项功能的具体实施途径。比如,熔化多晶硅原料是通过石墨电极加热盛放多晶硅原料的石英坩埚来实现的。学生对多晶硅原料、石墨电极和石英坩埚在直拉硅单晶炉里的位置的观察也有助于他们理解为什么直拉硅单晶中不可避免的杂质是氧和碳。在展示多晶硅原料的配料时,我们结合硅的掺杂理论,利用实例介绍如何确定配料时掺杂剂如硼或磷的用量,从而保证最后直拉硅单晶的电阻率满足要求。另一台直拉硅单晶炉处于硅单晶的生长状态。通过观察硅单晶的实时生长,学生能够把硅从熔体转变为晶体的过程深刻地印入脑海,加深对晶体生长理论的理解。

在讲解硅晶体材料的基本性质时,我们充分利用硅材料国家重点实验室的分析测试设备,使学生在实践中掌握知识和应用知识,获得能够进行创新性研究的基本技能。例如,应用四探针电阻率测试仪,学生可以确定硅片的电阻率;应用少数载流子寿命仪,学生能够测量硅片中少数载流子的寿命;应用傅立叶变化红外光谱仪,学生能够获得硅片中常见杂质氧和碳的含量。考虑到多晶硅材料在太阳能光伏产业迅猛发展的带动下用量大增,在实践教学中我们安排单晶硅材料和多晶硅材料的比较性研究。学生通过自己的分析测试工作,总结出单晶硅材料和多晶硅材料的异同。

2 科研训练与教学融合

浙江大学高度重视大学生的科研培训。目前有国家级(国家大学生创新训练计划)、省级(新苗计划)和校级(大学生科研训练计划)等针对本科生的科研训练计划。在这些科研训练计划里所开展的科研项目一般由学生个人或团队在导师的指导下进行选题,设计和实施实验,进行数据分析和撰写总结报告。由于半导体材料在国民经济中的重要性和在前沿性科学研究中的活跃性,有相当多的学生在参加科研训练计划时,希望从事有关半导体材料方面的研究。

依托于硅材料国家重点实验室,浙江大学材料系在半导体材料研究方面具有较高的水平。除了硅材料研究,在半导体薄膜材料和复合半导体光电功能材料研究上也开展了大量工作[5]。有一批研究人员从事有关半导体材料的基础性研究和应用基础性研究。与半导体材料研究有关的设备和设施具有国际水准,这为大学生参加半导体材料研究活动提供了良好的条件。

在半导体材料的课堂教学和实践教学中,学生掌握了有关半导体材料的一些基本理论,了解了研究半导体材料的一些技术手段。在参加科研训练计划时,学生能够把所学的知识和技术应用于科研项目的研究,而且可以根据项目的需要,学习和掌握新的半导体材料研究手段。通过体验研究过程,学生有望获得灵活应用所学知识、自主摄取新知识、分析和解决问题的能力。这将为学生今后在半导体材料领域做出创新性成果打下坚实的基础。

近年来,开展半导体材料研究的教师对指导大学生从事科研训练活动的热情呈上升趋势。尽管大学生还处于学习进行科学研究的阶段,但是他们为实验室增添了新鲜血液,带来了新气象。他们在进行项目研究时所提出的问题促进了教师更加深入地理解所研究的课题,锻炼了教师深入浅出地解释科学问题的能力,有时还直接促成了教师尝试新的研究内容。另外,借助学校对指导大学生从事科研训练活动的教师在政策及经费上的支持,活跃在半导体材料科研工作第一线的中青年教师在吸引学生进行半导体材料研究方面做了大量工作。目前,他们中的绝大部分人都担任了参加科研训练活动的大学生的导师,在人力资源上确保了半导体材料研究与教学的融合。

3 学术研讨与交流

随着科研活动的不断推进,交流与协作在人们的创新工作中占据着越来越重要的位置。因此,在半导体材料创新人才培养的实践中我们注重了培养学生的交流能力和协作精神。

学生交流能力的培养首先是安排学生参加硅材料国家重点实验室和材料系里的有关半导体材料的学术讲座。鼓励学生参加其他系如物理系、化学系和高分子系里的有关半导体材料的学术讲座。在半导体材料教学结束时,要求学生提供一个参加学术讲座的总结报告。根据学生参加学术讲座的数量、总结报告的质量以及在听学术报告时的表现(如以提问的方式与报告人互动)进行评分。特别需要指出的是,在浙江大学建设世界一流大学的进程中,浙江大学鼓励和支持教师与国外学者进行广泛的交流。现在每年都有几十位与半导体材料研究有关的国外学者访问浙江大学。他们的到来拓展了学生的视野,促进了学生国际交流能力的提高。

在课堂教学中,我们针对学生交流能力的培养设计了专题研讨。这些专题都是针对当前半导体材料领域里的前沿性研究的。例如,在2010年的教学中,我们要求学生以做报告的形式介绍一种纳米半导体材料,展示半导体材料在纳米尺度上所表现出的新特性,概述其研究历程,对已有的研究结果进行评论,最后预测其发展前景。学生在文献调研、资料分析、报告内容组织及限时演讲过程中受到了系统训练。这种训练有效地促进了学生交流能力的提高。

另外,在半导体材料教学中我们设计了以小组为单位完成的大作业。这些大作业的问题是开放式的,既紧扣半导体材料研究的前沿又与半导体材料的教学紧密相关。例如,针对利用p型掺硼的硅制备的太阳电池存在光致衰减的情况,我们提出了如何制备出没有光致衰减的太阳电池用p型硅的问题。学生可以在小组中进行充分讨论,找到导致p型掺硼的硅光致衰减原因,接着提出解决这一问题可以采取的几种途径,然后通过理论推演和计算证明所建议的途径的可性行。在整个过程中,学生需要通力合作,对任务进行合理的分工,以保证在规定的时间内高质量地完成大作业。采用这种以小组为单位完成大作业的教学方式,学生的协作精神能够得到锻炼,有助于他们在今后的创新活动中发挥团队的优势,在竞争日益激烈的科技创新中取得好成绩。

4 结语

总得来说,基于研究的教学在培养创新人才的实践中至关重要。一方面,半导体材料研究在整个研究领域里显得非常活跃;另一方面,依托于硅材料国家重点实验室的浙江大学半导体材料研究正在迅速向国际一流水平迈进。所以,在浙江大学半导体材料创新人才的培养过程中大力推进基于研究的教学具有非常有利的条件。我们已经在这方面做了一些有益的尝试。随着教学改革的不断深入,我们将继续探索基于研究的半导体材料教学的新途径和新方法,为我国国民经济的发展输送高质量的半导体材料创新人才。

参考文献

[1] 马春.世界半导体硅材料发展现状[J].上海有色金属,2005(3).

[2] 杨德仁.太阳电池材料[J].化学工业出版社,2006.

[3] 廖志凌,阮新波.半导体照明工程的现状与发展趋势[J].电工技术学报,2006 (9).

[4] 韩青青,钟鸣文.探索本科生创新培养模式[J].高等工程教育研究,2007(3).

[5] 浙江大学硅材料国家重点实验室网站[EB/OL].http://silab.zju.edu.cn.

作者：皮孝东 杨德仁

半导体材料研究论文 篇3：

半导体材料课程思政教育建设的探索和研究

摘 要：本文从半导体材料课程的特色和优势出发，结合课程的授课特点，提出了在半导体材料课程中践行思政建设教学模式的设想，并对其必要性、可行性进行了分析和研究。

关键词：半导体材料课程;思政教育;教学质量

信息技术革命不仅为人类提供了新的生产手段，带来了生产力的大发展和组织管理方式的变化，还引起了产业结构和经济结构的变化。半导体材料和器件则是信息科学技术发展的先导和基础。其中，半导体器件的发展为半导体材料的研发提供了动力，而材料质量的提高和新材料的不断涌现，则为半导体器件的优化及新器件的产生提供了关键支撑。因此，半导体材料在半导体乃至整个信息技术领域占有极为重要的地位。半导体材料课程是材料科学与工程专业的核心专业课。

高校思想政治教育承担着培养中国特色社会主义合格建设者和可靠接班人的重大使命。传统的专业课程教育重教学、轻育人。而高校思想政治教育建设的指导思想为高校教学改革提供了新的指引纲领，可发挥学科优势，将知识传授与价值引领相结合，实现课程教学内容与教学方式的改革。

一、半导体材料课程践行思政教育建设的必要性研究

半导体材料是当代信息技术发展的基石，它的每一次革命都推动着人类社会的文明进步和物质文化水平的提高。半导体已深入人类生活的方方面面，无处不在。我们的日常生活和工作中使用的手机、电脑、电视机、太阳能电子表、电冰箱、微波炉、空调、空气净化器、打印机等，医用的核磁共振仪、CT仪、半导体激光治疗仪和微创手术用的伽马刀等，其中的核心芯片都是半导体。汽车、飞机、火箭、空间站、卫星、各种高空深海探测器件和水面行驶的舰船以及水下的潜艇等，都离不开半导体。

半导体材料课程是对半导体材料的发展历史、基础理论、制作工艺等方面进行介绍的专业课程，包含的内容非常宽泛，理论强、概念多。传统的课堂教学方法主要是通过教师讲述或者板书课件的展示，学生被动地接收知识，部分内容需要依靠其他专业课程的学习辅助理解，使得学生缺乏学习专业课程的兴趣，教学效果差。因此，需要通过这种课程思政方式，将知识传授与价值引领相结合，从而激发学生的求知欲望，更可以培养学生的专业责任感、使命感、自豪感，提高自我学习能力与科研创新意识。

二、半导体材料课程践行思政教育建设的可行性研究

改革开放四十年来，尤其是近十多年来，以半导体材料作为基础的信息技术(高性能计算、移动通信、量子通信等)、能源技术和航空航天技术等发展迅速，与国际先进水平的差距不断缩小。如基于核心半导体材料的研发，我国相继开发出了先进的相控阵雷达、隐身战机、超级天眼等。但要赶上或超过国际先进水平，建成科技强国，仍有许多关键性问题亟待解决，如信息技术领域缺乏原创性的核心技术等问题长期制约着我国半导体领域的发展。

科技领域的发展，关键依靠科技人才的培养和发展。半导体材料的发展，离不开半导体领域科学家对半导体理论和实践做出的贡献。半导体领域是一个人才济济的领域，这里汇集了爱因斯坦、波尔、杨振宁、李政道、高锟、霍金等世界级的科学家。这些科学家不仅是很多学生的偶像，更应该是他们成长和学习的标杆。这其中，不乏科学家爱国的感人事迹，如我国老一辈科学家林兰英等，突破国际技术封锁，为国家的半导体材料事业鞠躬尽瘁的事迹;当代的南仁东院士，为国家建设超级天眼，倾注一生的事迹。借助于半导体材料课程，在特定的知识点引入科学家的感人事迹，介绍他们的成长、成就、事迹，可以激发学生的学习兴趣和爱国情怀，加深学生对于专业知识的理解深度和认识程度，实现知识传授与价值引领相结合，全方位提高教学质量。

三、结语

半导体材料课程践行思政建设，对提高材料专业的人才培养质量具有非常重要的意义。以半导体材料的知识拓展为切入点，引入为我国半导体材料科学做出突出贡献的科学家成长、成就、事迹的介绍，可以激发学生的求知欲望，培养学生的专业责任感、使命感、自豪感，提高学生的自我学习能力与科研创新意识，进而全方位地增强专业课程的教学效果。

参考文献：

[1]杨树人.半导体材料[M].北京：科学出版社，2004.

[2]钟家松，陈大钦.半导体材料课程的教学改革探索[J].教育教学论坛，2016(10).

[3]张彦，于永强，陈士荣，等.“半导体材料”课程教學改革探索与实践[J].电气电子教学学报，2014，36(1).

作者：侯京山 赵国营 刘玉峰 张娜 房永征