半导体薄膜地制备实验地特殊性及教学尝试.ppt

四级物理实验的宗旨 按实验内容的基础普遍性、难易程度与学生知识水平相适应分为四级实验 一级实验：基本操作与测量，普及型 二、三级实验：逐步增加综合性与设计性实验的比例及难度，由教师安排，过渡到学生自己设计实验，自己准备仪器完成实验。培养综合思维和创造能力。 四级实验以科研实践为主题，以科学研究的方式进行实验教学，培养学生独立科研的能力。 达到以上要求的难点（对三、四级实验而言） （1）三、四级实验的对象是理科和物理类学生，有几百人参加。设备和师资有限，可能带来如下问题： 设备总量将严重不足 实验周期大大拉长，指导教师工作量大大增加 （2）由于增加了具有时代性和先进性的现代实验，引入了一些大型或高精尖设备，不可能让每人得到充分的操作训练，可能带来如下问题： 实验设备少，操作受限；操作规程过于规范，束缚思维 实验先进，大大超前理论：知其然不知其所以然 实验标题及方法固定，实际上就难以切入真正的科研 解决方法： （1）实验闲隙中（如抽真空等待时），以计算机 演示的方式，向同学讲解： 固体物理和半导体物理预备知识 实验原理和操作规程 （2）每次实验必须打开真空室，结合实物讲解 （3）请同学自己总结问题和提出问题 （4）利用学期近结束时的开放时间安排科研实践 活动 下是计算机部分演示 一、ZnO透明导电薄膜和金属电极的制备 (1)预备知识：半导体结构及导电性（为没有学过“固体物理”的学生准备,另有演示,此处从略） 半导体的晶体结构, 晶格、晶向、晶面和它们的标志, 半导体的几种常见结构（金刚石型结构，闪锌矿、纤锌矿结构，氯化钠结构） 半导体中的电子状态和能带: 原子的能级和晶体的能带（导带，禁带和价带） 半导体中的杂质和缺陷能级，间隙位与替位位，施主与受主，补偿，n型与p型半导体，缺陷与位错，半导体中的掺杂ZnO薄膜的制备 透明导电ZnO薄膜及金属电极的制备演示 中国科学技术大学物理系 薄膜制备及性能测试实验室 磁控射频溅射工作原理洛仑兹力：F = q( E + v?B ) 实验准备工作一 ：化学清洗 实验准备工作二 ：靶材制备 场景对话：实验过程的一般描述及问答(多数未列入实验指导书和计算机演示中） 描述一：打开装置说明各部分的用途 问物理原理，请自己总结问题 描述二：调节仪器说明其作用 请纪录和自己总结问题 描述三：提示学生观察实验现象 请纪录和自己总结问题 以上三部分的描述必须体现在实验报告中。 描述一： A、金属电极的制备： 1、 为何要用两级真空系统？ 2、两级真空系统的测量、热偶规与电离规的工作原理？ 3、 扩散泵及旋片机械泵的工作原理？通冷却水的作用 4、镀膜时为何要对衬底加热？ 5、热蒸发原理及其要注意的事项（蒸发器与衬底之间 为何加挡板？金属样品及加热丝的清洗 ） 6、衬底基片（硅片、玻璃片及其它）的清洗 B、ZnO薄膜的制备 1、为何要用分子泵—机械泵两级真空系统？ 2、分子泵的工作 原理？它与扩散泵的差别？ 3、磁控溅射原理及问题 （1）直流磁控与射频磁控溅射的差别 （2）磁控溅射中磁场与电场的共同作用下带电粒 子的运动方式 描述二 ： A、金属电极的制备： 注意真空蒸发调节中的细节 1、真空泵及测量 装置的开启流程： 检查系统的漏气情况，尤其检查钟罩密封圈有 无纤维等异物，密封圈有无纵向划痕？ 检查电路及供水系统是否完好？ 注意扩散泵的开机时机，并相应调节各真空阀 真空计测量时间的选择 2、加热钨丝蒸发源时的注意事项 开启蒸发源前为何要关闭真空计？ 蒸发电流为何要慢慢增加？