《半导体材料与器件》双语教学课程内容建设探讨

《半导体材料与器件》双语教学课程内容建设探讨
作者：叶尚辉，周舟
来源：《科技视界》 2015年第29期
《半导体材料与器件》双语教学课程内容建设探讨
叶尚辉周舟
（南京邮电大学，江苏南京 210023）
[摘要]本文针对当前大学本科教育课程体系——光电子专业的基础课程，即《半导体材料与器件》双语教学课程的内容建设做了有益的探讨，对课程内容的构建、内容组织、内容编译提出了几点做法。

[关键词]半导体材料与器件；双语教学；课程内容
0引言
随着信息时代的发展，对光电子专业类人才的需求也越来越大。

大学教育作为培养人才的重要基地，承担了越来越重要的角色；向社会输送高素质的人才，要求对光电子专业课程体系教学不断更新改革，赋予其新时代的内涵。

目前，还没有一本合适的教材能满足这个要求。

另外，在教学方法上也缺乏行之有效的方法。

1课程内容的构建
半导体材料与器件这门课，应该涉及到半导体材料与半导体器件两个方面的内容，现有的教材在内容构建上往往偏重半导体材料，或是偏重半导体器件，很少能兼顾两者的材料与器件的平衡。

图1为现有邓志杰等编的《半导体材料》的内容构建示意图，明显偏重于材料，对器件部分只做了简单的概述，如图1所示。

类似的教材还有杨树人等编的《半导体材料》。

由刘思科等编的《半导体物理学》这门课则大篇幅的介绍半导体物理相关的知识，而对半导体材料涉及较少。

同样，由Dieter K. Schroder 编写的《Semiconductor Material and Device Characterization, Third Edition》则大部分内容介绍器件特性，而对材料方面的相关知识介绍很少。

同样，佛罗里达大学的Franky So教授编著的《Organic Electronics Materials Processing Devices and Applications》则侧重于器件加工制备，Robert F. Pierret等编著的《Semiconductor Device Fundamentals》则侧重于器件特性原理。

基于此，本人提出了全新的内容构建策略，该策略同时兼顾了半导体材料与半导体器件两个方面的内容。

该策略结构示意图如图2所示，其内容分半导体材料与半导体器件两个部分，其中半导体材料包含：元素半导体、化合物半导体、掺杂半导体和有机半导体，半导体器件部分包含三个部分的内容，分别是器件基础、二极管、三极管。

对比图1、图2不难看出，新编排的课程内容更简洁、更全面。

其实，现有材料的课程内
容编排上有很多的弊端，如知识点内容很相似，交叉重叠性大。

如元素半导体，半导体电子材料、半导体光电子材料，在内容上有很大的交叠；非晶、有机和微结构半导体与掺杂半导体有
很大的重叠，所以在新方案中将其并入掺杂半导体一章中来讲解，而前者并入到半导体一章中
来讲解。

可以看出，新方案更合理、简洁明了。

半导体材料与器件这么课程，其内容应该包含经典的无机半导体、新型有机半导体；器件
内容应该包含经典的二极管、栅控二极管、三级管、结型场效应晶体管。

其中，二极管的两个
重要应用，即光伏电池、发光二极管、二极管存储器件，应该作为一个重要的章节进行介绍。

2课程内容的组织
在课程内容的组织上，按照由易到难、循序渐进的原则，以及材料-性质-器件应用的原则，先编排材料体系，后编排器件体系。

材料体系包含：有本征的p-型材料、n-型材料，非本征掺
杂型的p-型材料、n-型材料，以及新型有机半导体材料，包含宽带隙主体材料、窄带隙材料。

从材料最基本的物理特性，即电阻切入，围绕电阻的构成因素展开内容，过渡到绝缘体、半导体、导体的概念，以及影响因素，引入到载流子浓度、掺杂、迁移率等概念，即本征的元素半
导体向化合型、掺杂型半导体的思路展开。

在引入材料的功函数这一概念的基础上，引入接触
电阻、界面注入势垒，沿着这一思路自然过渡到肖特基二极管，栅控二极管、三级管等基本的
半导体器件等系列概念介绍。

该课程内容体系的组织，遵循着从基础性质到上层器件建设的原则，系统性、逻辑性很强，可以说是环环相扣，要求学生在学习的过程中，任何一个章节的内
容都不能落下来，以避免给后继的内容学习造成困难。

同时，该课程也要求授课老师对课程体
系的内容有深刻的理解和清楚的认识，做到思路清晰，讲解有条有理。

3课程内容的编译
依照双语教学的原则，教材应该采用全英文编写。

以往的双语教学经验表明，全英语的教
材实施起来很困难，教学效果甚微，甚至比纯母语教学的效果更差。

原因很简单，部分学生的
外语底子薄，阅读纯英文课本很困难，尤其是专业英语教材，碰到长句、疑难复合句看不懂，
专业名词更是不懂，甚至凭借网络翻译也找不到答案。

确实，专业名词，尤其是半导体这门课
的专业名词的翻译是比较少的。

另外，有部分名词是用构词法得到的，词典里根本没有收录。

这部分学生常常抱怨，中文都看不懂，还看什么英文啊！结果可想而知，什么都没学到，还不
如采用中文版教材教学呢。

鉴于一门新课教材全部用英文编写的困难，可以部分章节采用中文编写，部分章节采用英
文编写。

对于构成半导体学科的三个基础理论，如肖特基理论、半导体能带理论、半导体导电
机理、扩散理论，采用中英文对照的形式，以便于学生理解、掌握知识点。

对于半导体特有的
五大特性，如整流效应、光电导效应、负电阻温度效应、光生伏特效应和霍尔效应，应做详细
介绍；对于重要现象的发现，如霍尔效应，可以在教材中添加“知识园地”，以增强学生学习
兴趣、掌握知识点。

方便学生自学。

对于半导体材料部分，如元素半导体、化合物半导体、掺杂半导体、有机半导体，可以采
用中文的形式撰写。

其中，元素半导体这一章内容比较难，涉及到原子在固态堆积中的排列，
即晶体类型、晶格、晶胞结构等，用中文撰写更便于学生理解。

同时，配合适当晶体结构模型，如经典的正四面体结构、面心立方结构、体心结构、六方体心结构、八面体结构模型，来剖析
材料的微观结构特征。

并且，这部分内容要求学生有一定的背景知识，如对物质结构这门课有
初步（下转第73页）（上接第22页）的认识。

接下来的两章，如化合物半导体、掺杂半导体，可以简化材料凝聚态结构的介绍。

因为这两类半导体材料分子堆积结构与元素半导体类似，只
是一个衍生结构。

所以这两章的内容重点介绍化合方式以及掺杂形式。

对于有机半导体，可以
借鉴经典的元素半导体理论，所以结构部分可以简化，重在介绍有机半导体材料，包含其组成、特性与经典的制备方法。

对于半导体器件部分，其器件基础应该加以重点介绍，对于常见的半导体器件特性效应加
以详细的描述，采用地道的英语教材，如Arizona State University大学的Dieter K. Schroder.编写的《Semiconductor Material and Device Characterization, Third Edition》里面的第一、二、三、四章部分内容。

该教材系统阐述了半导体材料一些基本特性，如电阻率、载流子密度、掺杂、迁移率、公函、接触电阻及界面势垒。

重点内容有Schottky barrier diodes，solar cell, bipolar junction transistors, light-emitting diodes, MOSFETs。

4结论
本文针对半导体材料与器件这门课程的内容建设提出了全新的思路，重新编排了该课程内容，优化了课程内容的内涵，调整了半导体材料与半导体器件这两方面的内容比例，使内容的
组织更平衡、更合理，并对课程内容的编译提出了新的思路，采用中英文对照使得知识点的阐
述更清楚、母语教学更便捷，这将为电子类专业课程的双语教学提供新的参考。

[参考文献]
[1]龙国智.我国高校双语教学的现状评析[J].教育论丛,2011(2):173-174.
[2]陈志祥.创新双语教学模式提高教学质量的若干问题探讨[J].教育与现代
化,2010(1):51-55.
[3]赵颖群.高校计算机课程双语教学模式研究[J].科技信息,2007(10):18-19.
[责任编辑：杨玉洁]。