纳米材料和器件教学大纲

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1、纳米材料和器件教学大纲第一部分：使用说明一、课程编号：10322007二、课程性质与特点：纳米科技是21世纪非常重要的，将对人类的生存、学习和发展产生重要影响的科技领域，掌握纳米科技与纳米器件的相关知识已成为现代凝聚态物理、材料物理和化学、半导体技术、生物、微电子机械等学科的重要基础。《纳米材料与器件》是理工科本科或大专各专业的最新选修课程。本课程重要介绍纳米科技中最新的研究成果和发展方向，包括纳米材料和器件的原理，量子特性，制备加工，性能结构和表征检测方法等内容，为将来学生在微电子领域开发研究打下理论和实践基础。

2、三、在专业教学计划中的地位和作用：本课程将介绍纳米材料与器件的概念、分类、设计和表征，是半导体物理，半导体器件和微电子学课程等的重要补充，可为学生毕业后从事集成电路、光电子器件和纳米科技方面的工作打下良好的基础。四、教学目的：通过该课程的学习，使学生掌握纳米科学及技术的基本概念、理论及基本规律，并对纳米材料与器件课程的基本内容有较系统的认识。通过该课程的学习，也可使学生了解到当前纳米科学技术的发展趋势以及与其它各学科的交叉渗透关系，特别是纳米电子器件方面的相关知识。培养学生在介观领域中分析问题、解决问题的能力。通过

3、纳米材料和器件整个教学学习过程，不断提高学生素质，增强学生的创新意识，为今后的知识创新、技术创新和产品创新打下必要的基础，为培养高层次、综合性、复合型人才提供保证。五、学时与学分：本课程总学时为48学时，3学分，其中上课学时34学时，实验学时14学时，每周3学时。六、教学方法：以讲授为主，授课重点应突出纳米科技制备的纳米材料与纳米器件的新的物理、化学、电子特性。强调纳米电子学的新的物理现象和原理。利用我院和分析测试中心的设备，让学生做4个实验，使学生在了解纳米科技相关技术的同时，自己动手从纳米材料与器件的制备、表征

4、、性能测试和结果进行实践操作，最后写出综合性实验研究报告，提高学生动手能力和知识创新能力。七、考核方式：考查课程。平时考核与期末考试相结合。平时考核：作业和实验成绩占20%；综合性实验科技小论文成绩占20%。期末考试：闭卷笔答，成绩占60%。八、教材及主要参考书目：（一）教材张立德主编，《纳米结构与纳米材料》，科学出版社，2002年11月。（二）参考书目[1]朱静主编，《纳米材料与器件》，清华大学出版社，2005年11月。[2]张志焜主编，《纳米技术与纳米材料》，国防工业出版社，2000年9月。[3]阎守胜主编，《

5、介观物理学》，北京大学出版社，2000年8月。第二部分：课程内容第一章纳米科技发展综述教学目的与要求：了解纳米科技的提出与发展，基本概念和研究对象，纳米科技的基本概念和内涵，纳米科学的定义、范围。了解纳米科技世界竞争态势与我国纳米科技综合竞争力评价情况。掌握纳米材料的分类、研究历史和研究现状，纳米网络资源的发展状况，研究特点和研究内容。教学方法：利用多媒体介绍纳米科技的提出与发展，基本概念和研究对象，通过实例形象讲解，加深印象。教学重点：在这章要让学生掌握和理解纳米科学技术被认为是21世纪非常要的、将对人类的生存和

6、发展产生显著影响的科技领域。材料性能的重大改进以及制造方式的重大变化，将在新世纪引起一场新的技术革命。纳米科技具有多学科交叉性质，它的内容包括纳米材料学、纳米电子学、纳米生物学、纳米机械学、纳米加工学、纳米光子学、纳米检测与表征。纳米材料与器件是这些分支学科的共同交点，是纳米科技的核心和基础。教学时数：6学时主要教学内容：第一节纳米科技概念第二节纳米科技的重要意义和纳米科技的研究领域第三节纳米科技的世界竞争态势与我国纳米科技综合竞争力评价，我国纳米科技发展状况第四节纳米材料的分类、研究历史和研究现状，纳米网络资源的

7、发展状况第五节纳米材料的研究特点和研究内容第六节纳米科技可能对人类的危害和预防第二章纳米微粒的基本理论教学目的与要求：掌握久保理论、电子能级的统计学和热力学基本概念和内容。掌握由于纳米尺寸而产生的量子效应、量子干涉效应、派尔斯相变基本概念和内容。掌握由于纳米尺寸而产生的纳米材料布里渊区的变化，纳米尺寸与光波波长，德希罗意波长及相干长度等物理特征尺寸相当或更小时，晶体的周期性的边界条件将被破坏而导致的物理规则的改变特点和内容。熟悉纳米尺寸表面能、表面原子数的特征以及引起性能的改变等知识，了解和掌握纳米尺寸内电子的传导

8、行为、库仑作用的影响、量子隧穿的基本特征相关知识内容。教学方法：本章内容是该课程的基础，要在普通物理和近代物理学知识的基础上让学生理解纳米尺度下微粒所遵循的物理基本理论，了解量子力学等概念在应用物理中的作用的发展前景。教学重点：本章的教学重点是让学生领会纳米尺度下为什么材料会出现电子能级的不连续性，量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应及库仑堵塞与量子隧穿效应，