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材料導論論文范文第1篇

關鍵詞半導體材料量子線量子點材料光子晶體

1半導體材料的戰略地位

上世紀中葉，單晶硅和半導體晶體管的發明及其硅集成電路的研制成功，導致了電子工業革命；上世紀70年代初石英光導纖維材料和GaAs激光器的發明，促進了光纖通信技術迅速發展并逐步形成了高新技術產業，使人類進入了信息時代。超晶格概念的提出及其半導體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設計思想，使半導體器件的設計與制造從“雜質工程”發展到“能帶工程”。納米科學技術的發展和應用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強大的新型器件與電路，必將深刻地影響著世界的政治、經濟格局和軍事對抗的形式，徹底改變人們的生活方式。

2幾種主要半導體材料的發展現狀與趨勢

2.1硅材料

從提高硅集成電路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）單晶的直徑和減小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si發展的總趨勢。目前直徑為8英寸（200mm）的Si單晶已實現大規模工業生產，基于直徑為12英寸（300mm）硅片的集成電路（IC’s）技術正處在由實驗室向工業生產轉變中。目前300mm，0．18μm工藝的硅ULSI生產線已經投入生產，300mm,0．13μm工藝生產線也將在2003年完成評估。18英寸重達414公斤的硅單晶和18英寸的硅園片已在實驗室研制成功，直徑27英寸硅單晶研制也正在積極籌劃中。

從進一步提高硅IC’S的速度和集成度看，研制適合于硅深亞微米乃至納米工藝所需的大直徑硅外延片會成為硅材料發展的主流。另外，SOI材料，包括智能剝離（Smartcut）和SIMOX材料等也發展很快。目前，直徑8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在開發中。

理論分析指出30nm左右將是硅MOS集成電路線寬的“極限”尺寸。這不僅是指量子尺寸效應對現有器件特性影響所帶來的物理限制和光刻技術的限制問題，更重要的是將受硅、SiO2自身性質的限制。盡管人們正在積極尋找高K介電絕緣材料（如用Si3N4等來替代SiO2），低K介電互連材料，用Cu代替Al引線以及采用系統集成芯片技術等來提高ULSI的集成度、運算速度和功能，但硅將最終難以滿足人類不斷的對更大信息量需求。為此，人們除尋求基于全新原理的量子計算和DNA生物計算等之外，還把目光放在以GaAs、InP為基的化合物半導體材料，特別是二維超晶格、量子阱，一維量子線與零維量子點材料和可與硅平面工藝兼容GeSi合金材料等，這也是目前半導體材料研發的重點。

2.2GaAs和InP單晶材料

GaAs和InP與硅不同，它們都是直接帶隙材料，具有電子飽和漂移速度高，耐高溫，抗輻照等特點；在超高速、超高頻、低功耗、低噪音器件和電路，特別在光電子器件和光電集成方面占有獨特的優勢。

目前，世界GaAs單晶的總年產量已超過200噸，其中以低位錯密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生長的2－3英寸的導電GaAs襯底材料為主；近年來，為滿足高速移動通信的迫切需求，大直徑（4,6和8英寸）的SI－GaAs發展很快。美國莫托羅拉公司正在籌建6英寸的SI－GaAs集成電路生產線。InP具有比GaAs更優越的高頻性能，發展的速度更快，但研制直徑3英寸以上大直徑的InP單晶的關鍵技術尚未完全突破，價格居高不下。

GaAs和InP單晶的發展趨勢是：（1）．增大晶體直徑，目前4英寸的SI－GaAs已用于生產，預計本世紀初的頭幾年直徑為6英寸的SI－GaAs也將投入工業應用。(2)．提高材料的電學和光學微區均勻性。（3）．降低單晶的缺陷密度，特別是位錯。（4）．GaAs和InP單晶的VGF生長技術發展很快，很有可能成為主流技術。

2.3半導體超晶格、量子阱材料

半導體超薄層微結構材料是基于先進生長技術（MBE，MOCVD）的新一代人工構造材料。它以全新的概念改變著光電子和微電子器件的設計思想，出現了“電學和光學特性可剪裁”為特征的新范疇，是新一代固態量子器件的基礎材料。

(1)Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和應變補償材料體系已發展得相當成熟，已成功地用來制造超高速，超高頻微電子器件和單片集成電路。高電子遷移率晶體管(HEMT），贗配高電子遷移率晶體管（P－HEMT）器件最好水平已達fmax=600GHz，輸出功率58mW,功率增益6.4db;雙異質結雙極晶體管（HBT）的最高頻率fmax也已高達500GHz,HEMT邏輯電路研制也發展很快。基于上述材料體系的光通信用1．3μm和1.5μm的量子阱激光器和探測器，紅、黃、橙光發光二極管和紅光激光器以及大功率半導體量子阱激光器已商品化；表面光發射器件和光雙穩器件等也已達到或接近達到實用化水平。目前，研制高質量的1．5μm分布反饋（DFB）激光器和電吸收（EA）調制器單片集成InP基多量子阱材料和超高速驅動電路所需的低維結構材料是解決光纖通信瓶頸問題的關鍵，在實驗室西門子公司已完成了80×40Gbps傳輸40km的實驗。另外，用于制造準連續兆瓦級大功率激光陣列的高質量量子阱材料也受到人們的重視。

雖然常規量子阱結構端面發射激光器是目前光電子領域占統治地位的有源器件，但由于其有源區極薄(～0．01μm）端面光電災變損傷，大電流電熱燒毀和光束質量差一直是此類激光器的性能改善和功率提高的難題。采用多有源區量子級聯耦合是解決此難題的有效途徑之一。我國早在1999年，就研制成功980nmInGaAs帶間量子級聯激光器，輸出功率達5W以上；2000年初，法國湯姆遜公司又報道了單個激光器準連續輸出功率超過10瓦好結果。最近，我國的科研工作者又提出并開展了多有源區縱向光耦合垂直腔面發射激光器研究，這是一種具有高增益、極低閾值、高功率和高光束質量的新型激光器，在未來光通信、光互聯與光電信息處理方面有著良好的應用前景。

為克服PN結半導體激光器的能隙對激光器波長范圍的限制，1994年美國貝爾實驗室發明了基于量子阱內子帶躍遷和阱間共振隧穿的量子級聯激光器，突破了半導體能隙對波長的限制。自從1994年InGaAs／InAIAs／InP量子級聯激光器（QCLs）發明以來，Bell實驗室等的科學家，在過去的7年多的時間里，QCLs在向大功率、高溫和單膜工作等研究方面取得了顯著的進展。2001年瑞士Neuchatel大學的科學家采用雙聲子共振和三量子阱有源區結構使波長為9．1μm的QCLs的工作溫度高達312K，連續輸出功率3mW。量子級聯激光器的工作波長已覆蓋近紅外到遠紅外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光譜、超高靈敏氣體傳感器、高速調制器和無線光學連接等方面顯示出重要的應用前景。中科院上海微系統和信息技術研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子級聯激光器；中科院半導體研究所于2000年又研制成功3．7μm室溫準連續應變補償量子級聯激光器，使我國成為能研制這類高質量激光器材料為數不多的幾個國家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作為超薄層微結構材料發展的主流方向，正從直徑3英寸向4英寸過渡；生產型的MBE和M0CVD設備已研制成功并投入使用，每臺年生產能力可高達3．75×104片4英寸或1．5×104片6英寸。英國卡迪夫的MOCVD中心，法國的PicogigaMBE基地，美國的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有這種外延材料出售。生產型MBE和MOCVD設備的成熟與應用，必然促進襯底材料設備和材料評價技術的發展。

(2)硅基應變異質結構材料。硅基光、電器件集成一直是人們所追求的目標。但由于硅是間接帶隙，如何提高硅基材料發光效率就成為一個亟待解決的問題。雖經多年研究，但進展緩慢。人們目前正致力于探索硅基納米材料（納米Si／SiO2），硅基SiGeC體系的Si1－yCy/Si1－xGex低維結構，Ge／Si量子點和量子點超晶格材料，Si／SiC量子點材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED發光器件和有關納米硅的受激放大現象的報道，使人們看到了一線希望。

另一方面，GeSi／Si應變層超晶格材料，因其在新一代移動通信上的重要應用前景，而成為目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止頻率已達200GHz，HBT最高振蕩頻率為160GHz，噪音在10GHz下為0．9db，其性能可與GaAs器件相媲美。

盡管GaAs／Si和InP／Si是實現光電子集成理想的材料體系，但由于晶格失配和熱膨脹系數等不同造成的高密度失配位錯而導致器件性能退化和失效，防礙著它的使用化。最近，Motolora等公司宣稱，他們在12英寸的硅襯底上，用鈦酸鍶作協變層（柔性層），成功的生長了器件級的GaAs外延薄膜，取得了突破性的進展。

2.4一維量子線、零維量子點半導體微結構材料

基于量子尺寸效應、量子干涉效應，量子隧穿效應和庫侖阻效應以及非線性光學效應等的低維半導體材料是一種人工構造（通過能帶工程實施）的新型半導體材料，是新一代微電子、光電子器件和電路的基礎。它的發展與應用，極有可能觸發新的技術革命。

目前低維半導體材料生長與制備主要集中在幾個比較成熟的材料體系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP,InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在納米微電子和光電子研制方面取得了重大進展。俄羅斯約飛技術物理所MBE小組，柏林的俄德聯合研制小組和中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子點激光器，工作波長lμm左右，單管室溫連續輸出功率高達3．6～4W。特別應當指出的是我國上述的MBE小組，2001年通過在高功率量子點激光器的有源區材料結構中引入應力緩解層，抑制了缺陷和位錯的產生，提高了量子點激光器的工作壽命，室溫下連續輸出功率為1W時工作壽命超過5000小時，這是大功率激光器的一個關鍵參數，至今未見國外報道。

在單電子晶體管和單電子存貯器及其電路的研制方面也獲得了重大進展，1994年日本NTT就研制成功溝道長度為30nm納米單電子晶體管，并在150K觀察到柵控源－漏電流振蕩；1997年美國又報道了可在室溫工作的單電子開關器件，1998年Yauo等人采用0．25微米工藝技術實現了128Mb的單電子存貯器原型樣機的制造，這是在單電子器件在高密度存貯電路的應用方面邁出的關鍵一步。目前，基于量子點的自適應網絡計算機，單光子源和應用于量子計算的量子比特的構建等方面的研究也正在進行中。

與半導體超晶格和量子點結構的生長制備相比，高度有序的半導體量子線的制備技術難度較大。中科院半導體所半導體材料科學重點實驗室的MBE小組，在繼利用MBE技術和SK生長模式，成功地制備了高空間有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子線和量子線超晶格結構的基礎上，對InAs／InAlAs量子線超晶格的空間自對準（垂直或斜對準）的物理起因和生長控制進行了研究，取得了較大進展。

王中林教授領導的喬治亞理工大學的材料科學與工程系和化學與生物化學系的研究小組，基于無催化劑、控制生長條件的氧化物粉末的熱蒸發技術，成功地合成了諸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半導體氧化物納米帶，它們與具有圓柱對稱截面的中空納米管或納米線不同，這些原生的納米帶呈現出高純、結構均勻和單晶體，幾乎無缺陷和位錯；納米線呈矩形截面，典型的寬度為20－300nm，寬厚比為5－10，長度可達數毫米。這種半導體氧化物納米帶是一個理想的材料體系，可以用來研究載流子維度受限的輸運現象和基于它的功能器件制造。香港城市大學李述湯教授和瑞典隆德大學固體物理系納米中心的LarsSamuelson教授領導的小組，分別在SiO2／Si和InAs／InP半導體量子線超晶格結構的生長制各方面也取得了重要進展。

低維半導體結構制備的方法很多，主要有：微結構材料生長和精細加工工藝相結合的方法，應變自組裝量子線、量子點材料生長技術，圖形化襯底和不同取向晶面選擇生長技術，單原子操縱和加工技術，納米結構的輻照制備技術，及其在沸石的籠子中、納米碳管和溶液中等通過物理或化學方法制備量子點和量子線的技術等。目前發展的主要趨勢是尋找原子級無損傷加工方法和納米結構的應變自組裝可控生長技術，以求獲得大小、形狀均勻、密度可控的無缺陷納米結構。

2.5寬帶隙半導體材料

寬帶隙半導體材主要指的是金剛石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶體等，特別是SiC、GaN和金剛石薄膜等材料，因具有高熱導率、高電子飽和漂移速度和大臨界擊穿電壓等特點，成為研制高頻大功率、耐高溫、抗輻照半導體微電子器件和電路的理想材料；在通信、汽車、航空、航天、石油開采以及國防等方面有著廣泛的應用前景。另外，III族氮化物也是很好的光電子材料，在藍、綠光發光二極管（LED)和紫、藍、綠光激光器（LD）以及紫外探測器等應用方面也顯示了廣泛的應用前景。隨著1993年GaN材料的P型摻雜突破，GaN基材料成為藍綠光發光材料的研究熱點。目前，GaN基藍綠光發光二極管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大輸出功率為0．5W。在微電子器件研制方面，GaN基FET的最高工作頻率（fmax）已達140GHz，fT=67GHz，跨導為260ms／mm；HEMT器件也相繼問世，發展很快。此外，256×256GaN基紫外光電焦平面陣列探測器也已研制成功。特別值得提出的是，日本Sumitomo電子工業有限公司2000年宣稱，他們采用熱力學方法已研制成功2英寸GaN單晶材料，這將有力的推動藍光激光器和GaN基電子器件的發展。另外，近年來具有反常帶隙彎曲的窄禁帶InAsN，InGaAsN,GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重視，這是因為它們在長波長光通信用高T0光源和太陽能電池等方面顯示了重要應用前景。

以Cree公司為代表的體SiC單晶的研制已取得突破性進展，2英寸的4H和6HSiC單晶與外延片，以及3英寸的4HSiC單晶己有商品出售；以SiC為GaN基材料襯低的藍綠光LED業已上市，并參于與以藍寶石為襯低的GaN基發光器件的竟爭。其他SiC相關高溫器件的研制也取得了長足的進步。目前存在的主要問題是材料中的缺陷密度高，且價格昂貴。

II－VI族蘭綠光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美國3M公司成功地解決了II－VI族的P型摻雜難點而得到迅速發展。1991年3M公司利用MBE技術率先宣布了電注入（Zn，Cd）Se／ZnSe蘭光激光器在77K（495nm）脈沖輸出功率100mW的消息，開始了II－VI族蘭綠光半導體激光（材料）器件研制的。經過多年的努力，目前ZnSe基II－VI族蘭綠光激光器的壽命雖已超過1000小時，但離使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速發展和應用，使II－VI族蘭綠光材料研制步伐有所變緩。提高有源區材料的完整性，特別是要降低由非化學配比導致的點缺陷密度和進一步降低失配位錯和解決歐姆接觸等問題，仍是該材料體系走向實用化前必須要解決的問題。

寬帶隙半導體異質結構材料往往也是典型的大失配異質結構材料，所謂大失配異質結構材料是指晶格常數、熱膨脹系數或晶體的對稱性等物理參數有較大差異的材料體系，如GaN／藍寶石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引發界面處大量位錯和缺陷的產生，極大地影響著微結構材料的光電性能及其器件應用。如何避免和消除這一負面影響，是目前材料制備中的一個迫切要解決的關鍵科學問題。這個問題的解泱，必將大大地拓寬材料的可選擇余地，開辟新的應用領域。

目前，除SiC單晶襯低材料，GaN基藍光LED材料和器件已有商品出售外，大多數高溫半導體材料仍處在實驗室研制階段，不少影響這類材料發展的關鍵問題,如GaN襯底，ZnO單晶簿膜制備，P型摻雜和歐姆電極接觸，單晶金剛石薄膜生長與N型摻雜，II－VI族材料的退化機理等仍是制約這些材料實用化的關鍵問題，國內外雖已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶體

光子晶體是一種人工微結構材料，介電常數周期的被調制在與工作波長相比擬的尺度，來自結構單元的散射波的多重干涉形成一個光子帶隙，與半導體材料的電子能隙相似，并可用類似于固態晶體中的能帶論來描述三維周期介電結構中光波的傳播，相應光子晶體光帶隙（禁帶）能量的光波模式在其中的傳播是被禁止的。如果光子晶體的周期性被破壞，那么在禁帶中也會引入所謂的“施主”和“受主”模，光子態密度隨光子晶體維度降低而量子化。如三維受限的“受主”摻雜的光子晶體有希望制成非常高Q值的單模微腔，從而為研制高質量微腔激光器開辟新的途徑。光子晶體的制備方法主要有：聚焦離子束（FIB）結合脈沖激光蒸發方法，即先用脈沖激光蒸發制備如Ag/MnO多層膜，再用FIB注入隔離形成一維或二維平面陣列光子晶體；基于功能粒子（磁性納米顆粒Fe2O3，發光納米顆粒CdS和介電納米顆粒TiO2）和共軛高分子的自組裝方法，可形成適用于可見光范圍的三維納米顆粒光子晶體；二維多空硅也可制作成一個理想的3－5μm和1．5μm光子帶隙材料等。目前，二維光子晶體制造已取得很大進展，但三維光子晶體的研究，仍是一個具有挑戰性的課題。最近，Campbell等人提出了全息光柵光刻的方法來制造三維光子晶體，取得了進展。

4量子比特構建與材料

隨著微電子技術的發展，計算機芯片集成度不斷增高，器件尺寸越來越小（nm尺度）并最終將受到器件工作原理和工藝技術限制，而無法滿足人類對更大信息量的需求。為此，發展基于全新原理和結構的功能強大的計算機是21世紀人類面臨的巨大挑戰之一。1994年Shor基于量子態疊加性提出的量子并行算法并證明可輕而易舉地破譯目前廣泛使用的公開密鑰Rivest，Shamir和Adlman（RSA）體系，引起了人們的廣泛重視。

所謂量子計算機是應用量子力學原理進行計算的裝置，理論上講它比傳統計算機有更快的運算速度，更大信息傳遞量和更高信息安全保障，有可能超越目前計算機理想極限。實現量子比特構造和量子計算機的設想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一個實現大規模量子計算的方案。其核心是利用硅納米電子器件中磷施主核自旋進行信息編碼，通過外加電場控制核自旋間相互作用實現其邏輯運算，自旋測量是由自旋極化電子電流來完成，計算機要工作在mK的低溫下。

這種量子計算機的最終實現依賴于與硅平面工藝兼容的硅納米電子技術的發展。除此之外，為了避免雜質對磷核自旋的干擾，必需使用高純（無雜質）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅單晶；減小SiO2絕緣層的無序漲落以及如何在硅里摻入規則的磷原子陣列等是實現量子計算的關鍵。量子態在傳輸，處理和存儲過程中可能因環境的耦合（干擾），而從量子疊加態演化成經典的混合態，即所謂失去相干，特別是在大規模計算中能否始終保持量子態間的相干是量子計算機走向實用化前所必需克服的難題。

5發展我國半導體材料的幾點建議

鑒于我國目前的工業基礎，國力和半導體材料的發展水平，提出以下發展建議供參考。

5.1硅單晶和外延材料

硅材料作為微電子技術的主導地位至少到本世紀中葉都不會改變，至今國內各大集成電路制造廠家所需的硅片基本上是依賴進口。目前國內雖已可拉制8英寸的硅單晶和小批量生產6英寸的硅外延片，然而都未形成穩定的批量生產能力，更談不上規模生產。建議國家集中人力和財力，首先開展8英寸硅單晶實用化和6英寸硅外延片研究開發，在“十五”的后期，爭取做到8英寸集成電路生產線用硅單晶材料的國產化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我國應有8～12英寸硅單晶、片材和8英寸硅外延片的規模生產能力；更大直徑的硅單晶、片材和外延片也應及時布點研制。另外，硅多晶材料生產基地及其相配套的高純石英、氣體和化學試劑等也必需同時給以重視，只有這樣，才能逐步改觀我國微電子技術的落后局面，進入世界發達國家之林。

5.2GaAs及其有關化合物半導體單晶

材料發展建議

GaAs、InP等單晶材料同國外的差距主要表現在拉晶和晶片加工設備落后，沒有形成生產能力。相信在國家各部委的統一組織、領導下，并爭取企業介入，建立我國自己的研究、開發和生產聯合體，取各家之長，分工協作，到2010年趕上世界先進水平是可能的。要達到上述目的，到“十五”末應形成以4英寸單晶為主2－3噸／年的SI－GaAs和3－5噸／年摻雜GaAs、InP單晶和開盒就用晶片的生產能力，以滿足我國不斷發展的微電子和光電子工業的需術。到2010年，應當實現4英寸GaAs生產線的國產化，并具有滿足6英寸線的供片能力。

5.3發展超晶格、量子阱和一維、零維半導體

微結構材料的建議

(1)超晶格、量子阱材料

從目前我國國力和我們已有的基礎出發，應以三基色（超高亮度紅、綠和藍光）材料和光通信材料為主攻方向，并兼顧新一代微電子器件和電路的需求，加強MBE和MOCVD兩個基地的建設，引進必要的適合批量生產的工業型MBE和MOCVD設備并著重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP,GaN基藍綠光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料體系的實用化研究是當務之急，爭取在“十五”末，能滿足國內2、3和4英寸GaAs生產線所需要的異質結材料。到2010年，每年能具備至少100萬平方英寸MBE和MOCVD微電子和光電子微結構材料的生產能力。達到本世紀初的國際水平。

寬帶隙高溫半導體材料如SiC，GaN基微電子材料和單晶金剛石薄膜以及ZnO等材料也應擇優布點，分別做好研究與開發工作。

(2)一維和零維半導體材料的發展設想。基于低維半導體微結構材料的固態納米量子器件，目前雖然仍處在預研階段，但極其重要，極有可能觸發微電子、光電子技術新的革命。低維量子器件的制造依賴于低維結構材料生長和納米加工技術的進步，而納米結構材料的質量又很大程度上取決于生長和制備技術的水平。因而，集中人力、物力建設我國自己的納米科學與技術研究發展中心就成為了成敗的關鍵。具體目標是，“十五”末，在半導體量子線、量子點材料制備，量子器件研制和系統集成等若干個重要研究方向接近當時的國際先進水平；2010年在有實用化前景的量子點激光器，量子共振隧穿器件和單電子器件及其集成等研發方面，達到國際先進水平，并在國際該領域占有一席之地。可以預料，它的實施必將極大地增強我國的經濟和國防實力。

材料導論論文范文第2篇

學生自主案例教學法”的含義“Web形式”是指在教學過程中，學生面對的對象不是教師，而是處于Web網絡的虛擬仿真環境中，單人或多人合作進行設計成分或生產冶煉，Web網絡系統自動記錄學生操作的每一個步驟，教師通過前端軟件觀察學生的操作行為，實時回答他們提出的問題。“自主”是指學生學習的工程案例不是教師事先準備的，而是學生在仿真過程中自己得到的。由于學生掌握的專業知識和能力存在差異，使用的冶煉設備、設置的工藝參數和成分都不盡相同，因此得到的案例也不同，甚至很大一部分是失敗的案例。“Web主導下材料工程類學生自主案例教學法”是在教師講授專業知識的基礎上，結合課堂教學內容，有針對性地給學生提供網絡虛擬仿真平臺，學生在平臺內完成成分設計或產品冶煉任務，遇到問題可小組交流，提出改進方案。對典型個案，進行全班講演，同時教師進行點評。該教學法以“任務”為主線，但不以“任務”的完成與否做為考核標準，提交的結果沒有對錯好壞之分，產生的結果不重要，結果產生的原因才重要。鼓勵學生主動尋找可能出現的失常和事故，并運用所學理論知識去分析、去思考、去解決，強化對理論知識的學習渴望，激發學習的興趣。

二、“Web主導下材料工程類

學生自主案例教學法”的實施方案在實施前，對實施的過程和步驟進行了認真分析，對實施方案的總體框架和實施具體步驟進行了設計，實施方案如下：第一階段：規劃。制定教學目標，確定實驗班級。教材調整，確定講授重點。以教師為主，包括課堂講授的安排，講授重點的確定，以及為學生編寫模擬操作指導大綱等。第二階段：執行。發動學生，明確任務。網絡操作，案例設計。在線指導，提高案例質量。以學生為主，教師指導。使學生意識到自己的“工程師”角色，在虛擬仿真環境中動手操作，完成生產任務。教師可通過前端軟件實時觀察學生的操作行為，回答他們提出的問題并分析模擬結果。學生和老師之間、學生和學生之間在信息窗口通過文本進行交流。不同地點的學生可以組合起來，在同一個模擬模型中分別進行操作。第三階段：分析和討論。根據模擬操作記錄，全班交流研討，教師點評。師生結合，互動交流。教師從學生的操作結果中選取典型案例，讓學生制作講演課件，給全班同學分析自己的成功與失敗經驗，教師在交流中給予適時的點評，并進行成績評定。第四階段：總結。遴選優秀操作記錄，編寫示范案例。對學生的優秀設計案例進行整理歸納，為教師進行課62教學新思維堂多媒體教學時使用，也可作為學生課外預習、復習、自學的電子版的立體化教材。

三、個案舉例

鋼鐵大學網站提供了鋼鐵應用、鋼鐵設計及冶煉等仿真模塊，包括了現代鋼鐵生產的主要工序，可以為材料工程，尤其是金屬材料工程專業大多數專業課程教學所采用。如在金屬學材料學課程教學中，布置了一個生產任務：現收到一客戶訂單，要為一座海洋平臺生產一種易焊接的高強度厚鋼板，鋼種的成份和工藝路線由生產方來確定。訂單要求生產9000t的高強度厚板，鋼板對機械性能的要求為：屈服強度，LYS＞375Mpa；抗拉強度，530Mpa＜UTS＜620Mpa；54J夏比沖擊轉變溫度，ITT＜-40℃；屈強比LYS/UTS＜0.82。使用網站中關于海洋平臺用中厚板鋼的設計模塊進行仿真。【學生自主案例】鋼種成分的設計在工藝路線為50mm鋼板中度控軋、25mm鋼板輕度控軋、90mm鋼板中度控軋的情況下，經過調試發現Cr、Mo、Ni、V可以不參與設計考慮范圍，C、Si、Mn在一定的含量內變化，主要調節Cu、Al、N、Nb元素的含量改變鋼材的力學性能，得到了滿足客戶性能要求的3種不同鋼種。從而使基體強度提高，以及固溶體與運動位錯間的相互作用，阻礙了位錯的運動，從而使鋼種強度提高；2號鋼種N、Nb、Al含量較高，主要強化機理是：N與Te形成間隙固溶體，起到固溶強化；在鋼中加入的Nb，Nb元素能形成碳的化合物、氮的化合物或碳氮化合物，在軋制或軋后冷卻中沉淀析出，起到第二相沉淀作用；同時，N與Al、Nb形成氮化合物或碳氮化合物，能釘扎晶界，阻礙晶粒長大，起到細晶強化。3號鋼種的設計是在2號基礎上調試Al元素的含量，3號鋼種Al含量較低。

四、總結

材料導論論文范文第3篇

專業導論課是一門導論性質課程，是引導學生了解所學專業和相關專業的入門課程，其內容一般包括如下幾個方面：系統地介紹專業背景和特點、本專業人才培養方案的課程體系及相互關系、基本專業知識、專業延伸及交叉學科、本科專業與研究生學科的對接關系等，以及大學成長規劃和職業生涯規劃的內容。1.導論一，第一講：緒言（2學時）。以解疑的方式引導學生了解本專業、產生和增進對本專業的興趣，并以漸進式深入理解本專業的內涵和本專業人才培養方案的內涵。關于特種能源工程與煙火技術專業———簡介、歷史沿革、國內外發展現狀、前景；關于專業培養方案；本專業學生對本專業的了解、問題討論與解答。請思考：你想成為什么樣的人？Whattobe？Whattodo？如何使自己變聰明？“天道酬勤”。2.第二講：火炸藥科學技術（一）火炸藥科學基礎及新發展（2學時）。介紹火炸藥科學技術的基本專業知識，所涉及的領域，國內外現狀及新發展、發展趨勢以及火炸藥的應用技術，增進學生對本專業的了解和興趣；并指出相關內容對應的專業課程及基礎理論課程，提高同學們對基礎理論課程學習的興趣和重視程度。問題：什么是含能材料？含能材料的特點是什么？舉例說明。按用途，含能材料怎樣分類？其能量釋放特點和做功形式各是怎樣的？談談你對特種能源工程與煙火技術專業的認識。你計劃怎樣去學好本專業？你有怎樣的專業設想？請問同學們：你將采用什么樣的方式、途徑和辦法去解決自己在專業上遇到的困惑以及大學期間成長過程中遇到的各種問題和困難？3.第三講：火炸藥科學技術（二）火炸藥的安全與環保技術（2學時）。介紹火炸藥的安全與環保技術的基本知識，使學生了解基本的火炸藥的安全與環保技術、方法。4.第四講：應對就業我們的成長規劃———與四年級學長的對談（2學時）。以畢業班畢業、就業為契機，邀請各年級同學以專業、就業、成長為主題，與特能大一同學開展交流，引導學生從大一開始設計自己的大學成長規劃，對學習的能力、做事的能力、交流的能力、合作的能力等各種能力及自信、誠信、勤奮等素質進行有規劃、有實施方案的自我培養和自我管理。自己對自己負責。每個人記錄自己的成長，為自己的成長留下一份檔案。5.導論2，第一講：煙火技術（一）煙火技術基礎及新發展（2學時）。介紹煙火技術的基本專業知識、所涉及的領域、國內外現狀及新發展、發展趨勢，增進學生對本專業的了解和興趣；并指出相關內容對應的專業課程及基礎理論課程，提高同學們對基礎理論課程學習的興趣和重視程度。6.第二講：煙火技術（二）火工煙火安全技術（2學時）。介紹火工煙火安全技術的基本專業知識，使學生了解基本的火工煙火安全技術和方法。7.第三講：論我們的專業———論文寫作與討論（2學時）。引導學生對感興趣的專業領域和方向進行文獻資料查閱和假期社會實踐調研，并進行論文寫作。對學生的論文作品和專題進行點評并展開討論。提高學生對本專業的了解和興趣的同時，培養學生的表達交流熱情和能力。培養學生自主學習的熱情和能力、思考問題和解決問題的能力（研究的能力）、討論交流的能力和合作的能力。并引導學生積極參加學院學校組織的各類講座包括專業學術講座、科學講座、人文社科類講座等。8.第四講：興趣、專業興趣與我們的專業成長（職業生涯）規劃（2學時）。就此專題，邀請學院學生工作經驗豐富的老師和畢業班級在專業和就業方面的典型，和同學們展開熱烈地討論，并使同學們實際行動起來，建立規劃并實施。

二、專業導論課的教學模式設計與實施

基于專業導論課的教學內容安排和大一學生的學情，在專業導論課的教學設計中采用了多種形式，包括：課堂講述、主題調研報告、學研小組、專業論壇、專家講座、開放專業實驗等。首先，在大一新生的專業導論課上，學生會非常期待一場系統的、寬博的、具體的專業相關內容介紹，他們急切地想要了解自己所在的專業、要學什么、要做什么及將來的發展前景。因此，系統地講述專業相關內容是專業導論極其重要的第一堂課。在講述中引用實例，加入調查性的提問引起討論，以活躍課堂氣氛并激發學生思考某些問題。另外，專家講座是一個有益的補充。有專長、有成就的本學科領域內的專家一定程度上代表著專業的被認可度，會帶來一種榜樣的力量。更多的專業相關知識和問題，在講述了基本的基礎知識的基礎上，則引導學生自己通過多種途徑去調研，培養學生閱讀、寫作及溝通的能力。就這一環節，始終圍繞一個“導”字，設計了專業論壇、專業主題調研、小組報告、學研小組等形式，引導學生開展自主性的專業相關主題調研、引導學生進行小組合作并培養團隊精神、引導學生面對問題時學會多種途徑去解疑釋惑，促使學生“自己動手，豐衣足食”，培養學生自主學習、思考問題和解決問題的能力以及團隊合作的能力。實踐表明，這些在大一時就積極參與實驗的學生在后來參加大學生科技創新訓練項目和創新實踐比賽中都表現出了優勢。按照課程教學要求，專業導論課中必須開設大學成長規劃和職業生涯規劃的內容。在這一部分中，鼓勵學生設計并展示自己的大學成長規劃和職業生涯規劃并展開討論，引導學生審視自己的人生理想、職業理想，“不積跬步，無以至千里”，進行大學成長規劃和職業生涯規劃并實施之，逐步成長。這一點，從學生的反饋來看，還需要在之后的每一學期進行督導。

三、專業導論課的課程考核

材料導論論文范文第4篇

關鍵詞：語言學 語用學 語篇分析

1、教學內容傳統課本基本上以微觀語言學為主，按結構語言學思路編排內容，從語音學、音系學、形式學、句法、語義學，一直到語用學和語篇分析。教學內容的改革是大多數學者的主張，如白郁（2007）認為應以語言哲學意義、語言與大腦及認知關系、語言學發展簡史、宏觀把握語言學真正意義等四方面為重。還有學者認為增加課外閱讀材料以改進教學內容，如王揚（2004）和吳格奇（2005）主張選用有助于學生理解基本理論、概念的材料、輔之以拓寬視野的補充材料。還有以宏觀還是微觀語言學內容作為教學重點的爭論：“微觀”派認為語言內部分支是語言學的基礎內容，課時分配比重要大；“宏觀”派認為基礎部分簡單，學生可自學，重點應是宏觀介紹；“中間”派是既注重基礎又考慮涉獵面。但筆者認為，各高校層次不一，地理位置不同，統一規定教學內容不足取。近5年教學實踐告知以微觀語言學為主，即語言學內部分支的理論、研究、及應用。如在處理詞形學時，適當介紹詞的研究現狀，對象我校這種以師范專業為主的二本院校的英專學生而言，無論是提高職業技能還是英語水平都相當重要。我校地處西部少數民族地區，適當添加西部少數民族語言的相關研究，如方言特點、語言遷移現象、少數民族文化研究。也應在緒論部分增加語言學史和語言哲學等內容，讓學生了解語言學理論和研究的發展趨勢及語言與哲學的密切關系。此外適當介紹結構、認知和功能語言學這三大學派的相關內容也有必要。總之，就像百貨商場的陳列員，教師將所有商品分門別類、有條有理地展示，學生自然會依據具體情況取舍。教師侍機提供論文命題，使學生的探索與發現隨著課堂內容的進行而深化。著名學者趙鑫珊（2004）在其新作《我是北大留級生》就曾列出了20個作為語言哲學研究對象的話題，且認為是“震撼靈魂”，不可能不為之心動的命題。

2、教學方法該課程多采用以教師為中心的填鴨式教學。有關研究一致認為必須改進該教學模式。運用多種教學方法激發學習興趣，最大限度地讓學生參與教學全過程，變被動為主動，從而建構語言及語言學知識。如潘之欣（2002）用大量生動典型例子，結合歸納法和演繹法講解理論要點和難點；王揚（2004）主張采用傳授型和討論型相結合的方法；鞠玉梅（2007）主張研究型教學模式，“設境”以激發學生興趣和強烈求知欲。總之，避免教學方法的單一，努力激發學習動力。啟發式和發現式方法講解基礎知識和理論要難點；研究型或探究型方法，布置任務（個人任務和小組任務）；大課堂講解研究方法和研究手段與步驟；小課堂任務分配型方法，使教學達到“魚”、“漁”兼授效果。如語言學緒論之后，成立 “Study & Research Group”，提供6個topics：1）Language Changes；2） Social Dialects；3）Communication Competence；4）First Language Acquisition；5）Error Analysis；6） Pragmatic Failure.2周時間準備15分鐘ppt陳述，5分鐘小組同學共同回答相關問題，并建立QQ群，隨時聯系。教師僅為任務的布置者、監督者、幫助者和評定者，并鼓勵學生撰寫論文，或推薦給學術期刊，或為畢業論文的一部分。如一組學生在講“語用失誤”時，列舉了電影、小說、校園、網絡等許多有趣的例子，如分析不夠透徹，教師可適時適當加以補充、提示和參加討論，既融洽了氣氛和師生關系，又學到了知識掌握了方法。讓學生隨時記錄和關注身邊的語言現象和語言事情，并聯系到語言學理論，如，“山寨”、“客”、“剩女”、“宅男”等新詞新語收集，以討論詞的構詞理據。雖在探索中有難度，可介紹期刊網、萬方數據庫等資源；也可大膽與相關領域的教授或專家電郵尋找答案。為形成質量較高的論文打下了基礎。這些都說明：語言學課程的終極目的不是講授具體的理論知識，而是讓學生能意識到語言現象的存在，能對之產生興趣，并發表自己一定的見解，使自己作為一名普通人，也能融入到語言研究的大環境中去。

參考文獻：

[1]白郁.英語本科語言學教學的重新定位[J].國際關系學院學報.2007.

[2]潘之欣.關于高校英語專業“語言學導論”類課程設置的調查 [J].外語界.2002.

[3]鞠玉梅.以多媒體網絡技術為基礎的語言學導論課程研究性教學模式的構建[J].外語電化教學.2007.

[4]王宗炎.語言學.它的歷史.現狀和研究領域 [J].外語教學與研究.1988.

[5]王揚.高校英語專業語言學課程教學初探[J].外語研究.2004.

材料導論論文范文第5篇

關鍵詞：高職院校；管理類專業；畢業論文

中圖分類號：G642.3 文獻標識碼：A 文章編號：1002-4107（2013）07-0035-02

本科畢業論文的撰寫及答辯考核是學生畢業和獲得學士學位的必要條件，是檢驗學生在校學習成果的重要措施，也是提高教學質量的重要環節。撰寫畢業論文的主要目的是培養學生綜合運用所學知識和技能，能夠理論聯系實際，獨立分析、解決實際問題的能力，為學生以后的可持續發展提供基礎。實踐證明，撰寫畢業論文是提高教學質量的重要環節，是保證出好人才的重要措施。

畢業論文的專業性是不言而喻的，各個學校對學生畢業論文的撰寫與答辯環節的教學都極其重視。

隨著網絡技術的迅猛發展，網上資料也越來越豐富，學士、碩士和博士論文隨處可以搜到下載，畢業論文的抄襲現象呈現出快速增長的態勢。在實際教學過程中，教師感到指導學生畢業論文費時費力，學生感到畢業論文難寫，對高職本科管理類專業畢業論文教學環節更是如此。

一、問題的提出

按照類別劃分，教育可以為基礎教育、高等教育、職業教育是和成人教育四大類。高等教育按層次劃分為高職（專科）、本科、第二學士學位、碩士和博士研究生5個層次。高等職業教育作為高等教育發展中的一個類型，完整體系包括高職專科、高職本科、專業碩士、專業博士等4個層次。

2011年高職招生數量為310萬人。目前高等職業教育已占據高等教育的半壁江山， 高等職業教育的主力是高職專科層次，2003年山東科技大學首開招收高等職業教育本科先河。雖然高職本科的招生數量只占一小部分，但是作為一個層次，仍具有一定的代表性。由于高職本科的生源是“三校生”（技工學校、中等專業學校、職業高中），學生的文化課分數普遍較低，入學前已有一定的專業基礎，其畢業論文的教學與要求和普通本科有較大的差別。根據高職本科教育的發展需要和學生的特點，進行畢業論文的改革和實踐勢在必行。

由于管理大類的市場營銷、財務管理等專業本身的特點，高職學生的畢業論文普遍存在選題空泛、結構不合理、資料堆砌、缺乏實踐、前松后緊、理解膚淺、格式不規范、語言文字錯誤、答辯準備不足等問題。

二、畢業論文存在的主要問題

（一）學生不夠重視

畢業論文都是安排在畢業前的最后一個學期。由于學生有畢業實習，學校都有就業率的指標要求，大多學生都忙于找工作或者已經定崗實習，對畢業論文的撰寫，除了在時間上存在困難以外，許多學生認為這是最后一門課程了，大多抱有“六十分萬歲”的思想，對畢業論文不夠重視。

比如，市場營銷專業是就業率高的專業，很多學生在畢業前已經簽訂就業協議或者已經定崗實習。這部分學生剛剛參加工作，對工作環境、業務流程等還不是很熟悉，工作比較忙，資料收集也有一定的困難，少數學生認為工作已經落實了，對畢業論文的撰寫放松了要求。

沒有就業的學生也不愿意返校做論文，不能按時與教師溝通匯報。個別學生存有上網下載，修改一下應付了事的僥幸心理，更有甚者在網上花錢找畢業論文。

（二）學校重視學術研究型論文，忽視實踐應用型論文

一些地方本科院校打著建設高水平大學的大旗，在“做大、做強、追趕一流”浪潮的推動下，迷失了自己的辦學方向和定位，盲目追求所謂的“高水平”，本科畢業論文評價傾向學術研究型，輕視與地方經濟和實際工作關聯性更大、更有利于和更適合學生發展和需要的應用型論文。高職本科在本科院校所占比例很小，學校沒有考慮到因材施教，管理評價都是采用普通本科的管理體系，師生普遍感到不適應。

（三）師生比例失調

隨著我國高等教育的大眾化發展，高校招生數量持續擴大，全國高校師生比為1：16左右，地方一般本科院校的師生比例遠超過這個比例。為了提高論文的指導水平，各個學校的管理部門一般都對不同職稱教師指導論文的數量作出了規定，比如教授、副教授指導論文的學生數不超過10人、講師不超過7人。實際教學中，往往都超過規定，變通的辦法就是讓行政、教輔人員掛名，個別學校和專業教師實際指導學生論文的數量甚至達到了20人，導致論文指導質量下降。

（四）論文選題大而空，結構內容雷同

好的開始是成功的一半，畢業論文的選題作為論文撰寫的第一步非常重要。學生論文選題存在的主要問題是大而空，動輒就是“中國……”、“跨國企業……”，要么就是肯德基、沃爾瑪、聯想等知名企業的營銷策略、成本管理等題目。對這類大題目，一是和很多的碩博論文題目重復，學生的駕馭能力達不到，內容只能抄襲；二是本科論文的字數一般在1―2萬字，問題的論證只能是蜻蜓點水，泛泛而談，缺乏針對性，也不能解決具體的實際問題。

（五）學生資料收集能力差，材料運用不當

目前高職本科學生的資料收集途徑主要是利用網絡進行二手資料的收集，對于書籍、雜志的閱讀量也非常少，不重視實際調研，很少有第一手資料。學生利用搜索引擎收集資料時，不會進行高級搜索，不能對重要字詞、特定時間、地點進行限制和選擇，導致出現數量巨大的搜索結果，尋找資料較為困難。

在使用中國知網（CNKI）進行文獻檢索時，也不會使用篇名、主題、關鍵詞等進行有效檢索。

高職本科學生的外語基礎普遍較差，對外文資料的收集運用流于形式。對收集到的資料，學生不會做筆記、卡片，不能對重點內容進行整理和重組，最擅長的使用就是直接復制粘貼，導致論文復制比過高。

（六）語言、文字使用不當

高職本科學生在高中階段的課程學習，主要側重相關的專業課和升學考試的課程，對語文等基礎課程不重視，書面語言基本功差，論文中大量出現口語化的語言，錯別字、不正確使用標點符號的現象幾乎每頁都存在，影響了論文的質量。

（七）缺少創新

思想的不重視，題目的大而空，資料收集運用不當，沒有結合具體的企業和工作問題，論文缺少解決實際問題的方法，內容東拼西湊、張冠李戴，沒有創新，實用價值低。

（八）論文答辯漏洞百出

由于論文開題、撰寫準備不足，抄襲嚴重，論文答辯時，答非所問、漏洞百出的現象時有發生。其他的還有評價體系寬松，學生的畢業論文幾乎是100%通過，這也是學生不重視畢業論文的一個主要原因。

三、解決的主要途徑和方法

（一）加強管理，提高認識

加強對學生畢業論文撰寫的教育和管理，系、教研室、指導教師要制定切實可行的規章制度和操作流程，嚴格要求學生按計劃完成畢業論文的各個環節。通過電話、郵件、QQ等通訊工具和實際走訪，加強在校外完成論文的學生的論文指導。

開題要進行答辯，要對學生的選題、論文結構和資料收集的情況進行檢查和提出修改意見。

答辯前要通過中國知網（CNKI）、萬方數據庫等對論文進行檢索，復制比超過規定的，不允許答辯，從技術層面杜絕學生的論文抄襲。

（二）論文選題要符合“工學結合”的原則

指導教師和學生要結合生產實際進行擬題和選題，論文研究要與學生的實習、就業單位的崗位相結合，要與地方經濟的發展相結合，選擇學校所在地的企業實際問題進行論述。

比如，類似《齊齊哈爾市“冰糖雪梨”校園促銷策略研究》的論文，題目不大，學生也了解，資料相對也易收集，學生結合以前學習的課程和實習，能夠提出有建設性的建議，結論易被企業采納。

高等職業教育的教師要求具備“雙師”資格，教師的科研項目要注重解決企業的實際生產經營問題，教師可以把相關的課題的一部分讓學生作為畢業論文完成，既可以使論文具有針對性，又對教師的教學科研起到幫助、促進作用。

（三）吸收企業兼職教師指導論文

在符合論文指導教師條件的情況下，盡可能邀請實習基地的管理者和業務骨干對學生進行論文指導，對已經工作的學生的論文指導實行“校企雙教師”制度，既解決了指導教師數量不夠的問題，又能使學生的論文和企業的具體問題進行有機結合。

（四）類似題目的結構要多樣化

畢業論文的題目要做到一人一題，但是有些題目是類似的，對這類論文，不同學生論文的側重點要不同，結構、論點、論據和論證過程要做到完全不同。

（五）加強對資料收集和應用的指導

教研室和指導教師在學生論文選題前，要對學生進行資料收集方法的講座和訓練，加強學生外文資料的收集和翻譯指導。使學生選擇的題目能夠反映當前的熱點，具有一定的創新，資料的收集有針對性。要指導學生會對資料進行壓縮、擴展、修訂和補充，學會資料的運用，避免抄襲。

（六）注重細節

細節往往決定成敗，指導教師要對學生的遣詞造句、標點符號和論文格式嚴格把關，培養學生從小事做起，注重細節的態度。

（七）做好答辯的指導

首先，要培養學生的自信心，答辯時要充滿信心，沉著應對。答辯是一次鍛煉機會，是對論文進行完善的最有利途徑。其次，學生要充分準備，避免匆忙上陣。對論文的結構、重點、結論等了若指掌，預測答辯題目。最后，要注重答辯過程中語言、禮儀的運用。

參考文獻：

[1]張雅靜，洪傳春.地方本科高校經管類畢業論文寫作現狀與對策分析[J].經濟研究導刊，2011，（14）.