微纳电子材料与器件
上海大学材料学院硕士培养方案
材料科学与工程专业攻读硕士学位研究生培养方案一、培养目标为适应我国国民经济发展和社会主义建设的需要，培养德、智、体全面发展的材料科学与工程学科高层次专门技术人才，本学科硕士研究生培养目标是：1．坚持党的基本路线，热爱祖国，尊纪守法，品德高尚，学风严谨，具有事业心和团队精神，立志为社会主义现代化建设事业服务。
2．在本门学科上掌握宽广的基础理论和系统的专门知识，熟练掌握一门外国语；具有从事材料科学与工程方面工作的研究与开发能力，以及独立担负专门技术工作的能力。
3．积极参加体育锻炼，身体健康。
二、学习年限硕士研究生的学习年限为二年半。
在职研究生的学习年限可适当延长半年至一年。
三、主要研究方向1．材料相变及热力学2．金属材料的强韧化3．金属及合金中氢的行为4．非晶、纳米晶和粉体材料制备及应用5．材料的腐蚀及防腐6．碳基复合材料7．晶界工程8．新型特种钢9．模具材料的研究与应用10．现代表面工程和技术11．汽车用钢板的研究与应用12．新型铝合金材料与成型技术13．铸造合金及凝固技术14．薄膜电子材料与器件15．信息功能复合材料及应用16．电子陶瓷材料的制备、性能研究及应用17．微电子材料物理与化学18．材料智能化、机敏化、智能结构与系统19．光电子材料及器件20．先进功能材料（如磁性材料、储能材料、超导材料、核反应堆材料、光催化环境净化材料等）四、课程设置（见表）五、论文工作1. 在课程修满48学分后，可申请进入论文课题研究，但也可根据导师的实际安排，入学后一边学习，一边逐渐进入课题工作；电子信息材料系的研究生在开题报告前应提交2篇与专业相关的科技综述报告。
2. 开题报告在第二学年第一学期进行，选题应与本专业的基础研究或国民经济中的重要问题相结合。
开题报告应在5000字以上，开题报告应包括发展现状、选题意义、研究内容、进度安排以及预期成果等。
开题报告应组织3名以上的高级职称教师进行评审，为公开性报告。
3. 在论文阶段的中期，进行阶段检查和期中考核，并做出书面论文阶段报告，报送上级管理部门，若离进度要求偏离较大予以黄牌警告。
信息功能材料与器件专业介绍
开设的主要专业课程：材料热力学、固体材料学、器件物理、纳米电子学、信息存储与显示、计算物理、扫描隧道显微学、薄膜物理与技术、高等结构分析、固体电子谱与离子谱等。
21世纪是以信息产业为核心的知识经济时代。
随着信息技术向数字化、网络化的迅速发展，超大容量信息传输、超快实时信息处理和超高密度信息存储已成为信息技术追求的目标。
信息的载体正由电子向光电子结合和光子方向发展；与此相应，信息材料也从体材料发展到薄层、超薄层微结构材料，并正向光电信息功能集成芯片和有机／无机复合材料以及纳米结构材料方向发展。
历史发展表明，信息功能材料是信息技术发展的基础和先导；没有硅材料和硅集成芯片的问世，就不会有今天微电子技术；没有光学纤维材料的发明，砷化镓材料的突破，超晶格、量子阱材料的研制成功，以及半导体激光器和超高速器件的发展，就不会有今天先进的光通信、移动通信和数字化高速信息网络技术；可以预料，基于量子效应的纳米信息功能材料的发展和应用，人类必将进入一个变幻莫测、奇妙无比的量子世界，必将彻底地改变世界政治、经济格局和军事对抗形式，也将对人类的生产和生活方式产生深远的影响。
信息功能材料与器件是一个科学内涵极丰富、创新性极强、应用前景极广阔、社会经济效益巨大的领域，极有可能触发新的信息技术革命。
建议将下述关键信息功能材料与器件研发内容，列入国家中长期科学与技术发展规划，给以重点支持，符合国家长远利益和国家发展战略。
（1）微纳电子材料和器件：微纳电子材料和器件是信息产业的基础和核心，它的发展对带动我国相关产业实现技术跨越，提升我国经济和产业的国际竞争力，实现我国经济社会的可持续发展和保障国家安全等都有着不可替代的作用。
研究内容主要包括：ULSI用12－18英寸硅晶片和外延材料，SOI材料，高K和低K介质，金属互连，框架、封装材料以及基于纳米特征尺度的超大规模集成电路设计和集成芯片制造技术等。
（2）光电子材料与器件：光电子材料和器件是光通信、移动通信和高速信息网络的基础，它的发展和应用将极大地提高人民的生活质量，并对保障国家安全，提升我国高技术产业的国际竞争力具有至关重要作用。
纳米和微纳技术的研究及应用
纳米和微纳技术的研究及应用随着科学技术的发展，纳米技术和微纳技术正逐渐走进我们的生活。
这两种技术对于未来的发展有着重要的作用。
纳米技术和微纳技术是什么？它们的应用和研究有哪些方向？一、纳米技术的研究及应用纳米技术是指人们利用尺寸范围在1-100纳米的材料、设备、系统所实现的一种前沿技术。
纳米级别的粒子具有表面积大、界面活性强等特性，可以通过数控加工、极高分辨率电子束刻、渐进式反应等技术制备出具有纳米级别精度的限域材料。
纳米技术的应用领域广泛，如纳米药物、纳米传感器、纳米材料、纳米电子学、生物医疗、能源储存和转换等领域。
（一）纳米材料研究纳米材料是指尺寸范围在1-100纳米的材料，具有特殊的化学、物理、光电、力学和磁学等性质，如磁性、光学、电学、热学等方面的性质。
纳米材料因其特殊的性质，被广泛应用于新型显示器材料、高效的催化剂、超硬材料等。
（二）纳米电子学研究纳米电子学是研究以纳米材料、纳米结构为基础的电子学。
随着晶体管的微型化趋势逐渐到达纳米级别，纳米电子学成为了当前研究的热门领域。
纳米电子学的应用包括新型传感器、高精度测量器、超级计算机、无线通信等领域。
（三）纳米医学研究纳米医学是研究纳米材料在医学领域的应用。
纳米材料因其精细的尺寸特性，可以被用于细胞和组织的靶向性治疗。
纳米材料因其特殊的化学、物理性质可以提高在体内的运输和吸收率，避免对健康细胞的影响，因此被广泛应用于制药、生物医学工程和治疗等方面。
二、微纳技术的研究及应用微纳技术是指在微米和纳米尺度下研究和制造微型或纳米级别的系统和设备的一种技术。
微纳技术的应用范围涉及到了领域相当广泛。
下面我们来看看微纳技术在电子、生物医学、环境监测等领域中的应用。
（一）微纳电子学的应用微纳电子学是指在微米和纳米尺度范围内开发、制造电子元件及系统的一种技术。
微纳电子学的应用包括高速晶体管、二维材料学、光电器件等，同时在穿戴设备、智能手机等领域中应用广泛。
（二）微纳生物医学的应用微纳生物医学是基于微米和纳米级别的工程技术来研究和解决生命科学问题的一种新兴学科。
微纳电子材料与器件
微纳电子材料与器件
微纳电子材料是指具有微米量级的物理尺寸的电子材料，例如金属、
半导体、玻璃等材料，它们可以用于制造各种电子器件。
这种电子材料的
特性是其尺寸极小且表面结构变化非常明显，使其应用范围可以大大扩展，并可以用来制造出更加复杂的电子器件。
微纳电子器件是以微纳电子材料为基础构建起来的小型及超小型的电
子器件。
它们的特点是具有微米量级的尺寸和超高的性能，可以实现更先
进的电子操作功能，并且有效地减少电子器件的体积和重量，从而可以在
更小的空间和更轻的重量内实现更多的功能。
此外，它们还可以更有效地
进行电子信息处理，得到更快的信息处理速度和更高的效率，从而大大提
高信息处理的速度和效率。
微纳电子器件的发展有助于推动电子技术的发展，它们可以替代传统
的电子材料和器件，实现更小巧、更高性能、更高效率的电子器件，因而
可以大大提高生产力和效率，进而可以更好地满足用户的需求。
微纳电子器件的应用领域也十分广泛。
科技论坛题目
1. 高分子是21世纪年轻又有魅力的一个学科，人类对高分子的认识经历了一个相当漫长的过程，但自古以来，人类生活就与高分子密切相关。
在人类发展漫长的岁月里，人们一直都在不自觉地使用着高分子，无论是用来充饥而赖以生存的淀粉和蛋白质，还是用来御寒的棉、麻、丝、毛，或是用于制造房屋和运载工具的木、竹等，以及随着人类文明的发展而出现的纸、天然与人造橡胶、塑料，都是常见的高分子材料。
那么最早由科学家在年首次提出高分子的概念。
（C）A．Florey 1920 B. Florey 1934C. Hermann Staudinger 1920D. Hermann Staudinger 19342. 第一个在实验室中用人工方法合成的蛋白质是（胰岛素），由中国（国家）发现。
3．（风险题）最早合成的塑料是酚醛树脂，1907年，美国化学家贝克兰用苯酚和甲醛缩合4. 为什么中国很重视无缝钢管的研制？答案：因为无缝钢管的铸造对石油，特别是军工行业的枪管和炮管有很重要的影响5. 据报道中国最新研制的大客机C919上复合材料使用率远没有外国同类型新型飞机的复合材料使用率高，这是为什么呢？答案：首先，国产复合材料的性能还不能完全达到飞机上某些关键部位的应用，必须依靠进口。
其次，中国飞机设计起步晚，为了保证其安全性，还不能大量采用复合材料。
6. 我们常见的不锈钢制成的材料其不锈原理是什么？答案：8分之N原理7. 常见的钢材力学性能与组织结构的关系：答案：组织结构越细小，其力学性能越好。
8. 下面化妆品中的成分哪个对人体无害？A果酸B曲酸C香料D：水杨酸A：果酸主要是用酸来使你的皮肤变薄，有美白和去角质的效果，虽然效果很明显，但不久后会发现皮肤变得又薄又敏感，认真看甚至看到皮肤下的毛细血管。
而且果酸感光性很强，早上用皮肤特别容易变黑。
B：曲酸：其效用是在观察日本清酒酿造工人的手变白时发现的。
它能有效抑制酪氨酸酵素，可溶于水，使用浓度介乎1%~3%之间，无毒，用后刺激性极小，在亚洲食品工业中被用作抗氧化剂。
微纳电子器件3-1(总第九次课)
微纳电子器件陈 军课程内容简介• 微纳电子器件发展1. 2. 3. MEMS/NEMS器件 柔性微纳电子器件 真空微纳电子器件1. 硅基CMOS器件 的发展 2. 小尺寸硅基 CMOS器件面临 的问题 3. 硅基纳米CMOS 器件技术 1. 碳纳米管和纳米线器件 2. 石墨烯纳米电子器件 3. 其它新型纳电子器件1答 疑• 动态功耗与短路功耗区别 • DRAM芯片面积为什么要增大？ • 冗余技术如何实现？第三章 硅基纳米CMOS器件技术2小尺寸MOS器件的物理效应• 栅氧化层减薄的限制 • 短沟道效应（SCE） • DIBL效应与源漏穿通及次开启 • 热载流子效应（HCE） • 栅感应漏极漏电（GIDL） • 源漏区串联电阻的影响 • 迁移率的退化和漂移速度饱和 • 量子效应的影响 • 杂质随机分布的影响: discrete effects • 软失效 • ……………..器件尺寸缩小造成的副效应分类• 一类是灾难性的，即影响器件的功能和可靠性• Heat death • 热载流子效应 • 软失效效应• 一类是尺寸缩小并不能改善VLSI的性能，而是起 反作用• 连线RC延迟 • 单个器件的性能下降– 载流子速度饱和 – S/D的串联电阻63Economics: factory cost also follows Moore’s law!Limits4如何解决器件缩小受到的限制？ 如何集成更多的器件？解决方案• 器件层面– 新材料，新结构，新工艺• 芯片系统层面– MCM（多芯片组装） – 多核（Multicore MPU） – SiP（System in Package） – 3D-IC（三维集成）• 相关问题：散热：微流体5解决方案• 器件层面– 新材料，新结构，新工艺• 芯片系统层面– MCM（多芯片组装） – 多核（Multicore MPU） – SiP（System in Package） – 3D-IC（三维集成）• 相关问题：散热：微流体新材料与新结构举例• 新材料– new channel materials: strained Si, Si/SiGe heterostructures – new gate insulators: high-K dielectric, such as HfO – new gate conductors: metal gate, such as fully silicided gate（FUSI）• 新器件结构– SOI, double gate, trigate （FInFET、nanowire）6场效应晶体管技术和工艺的发展举例 (Intel)从第二节起仔 细介绍解决方案• 器件层面– 新材料，新结构，新工艺• 芯片系统层面– MCM（多芯片组装） – 多核（Multicore MPU） – SiP（System in Package） – 3D-IC（三维集成）• 相关问题：散热（微流体）7Nature 2016.2.11本章内容1、MOSFET的演变（历史） 2、亚微米、 深亚微米MOS器件（85’-） 3、新型MOS器件（00’-） 4、SiP与3D集成（10’-）81、MOSFET的演变（历史）• 先了解发展的总体picture70年代早期，金属栅极PMOS•From MIT课件91975，金属栅极NMOS1980，CMOS with self-aligned poly-Si gateGate-first101985，Lightly-doped drainMOSFET (LDD-MOSFET) Silicide(self-aligned silicide)MOSFETMOSFET with p-pocket or haloimplantsSub-0.1 μm MOSFETNew device architecture: Silicon-on-Insulator (SOI)AFigure 25.1.1 in: Shahidi, G.G., et al. “Partially-depleted SOI Technology for Digital Logic.” International Solid-State Circuits Conference, San Francisco, CA, Feb. 15-17, 1999. Digest of Technical Papers. New York, NY: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 1999, pp. 426-427New device architecture:Dual-gate MOSFETFigure 26&29 in Taur, Y., et al. "CMOS Scaling into the Nanometer Regime."Proceedings of the IEEE 85, no. 4 (1997): 486-504Intel’s current (public) view ofMOSFET scaling...Chau, R., et.al. “Advanced CMOS Transistors in the Nanotechnology Era for High-Performance, Low-Power Logic Applications.” In Proceedings of the 7th International Conference on Solid-State and Integrated Circuit Technology. Beijing, China: IEEE Press, 2004, pp. 26-30.Key conclusions•MOSFET scaling has taken place in a harmonious way with。
2016年南开大学电子信息与光学工程学院考研专业目录及考试科目-新祥旭考研辅导
2016年南开大学电子信息与光学工程学院考研专业目录及考试科目-新祥旭考研辅导院系所专业研究方向指导教师专业研究方向备注拟招生人数考试科目031电子信息与光学工程学院070207光学01光学信息处理与显示成像探测技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）02超快光子学与信息获取及材料加工技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）03生物光子学与光谱成像技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）04太赫兹光子学与宽带无线通信技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）05微纳光子学与光场调控技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）06光纤光子学与现代光通信Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光传感技术学院）080300光学工程01光学信息处理与显示成像探测技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）02超快光子学与信息获取及材料加工技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）03生物光子学与光谱成像技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）04太赫兹光子学与宽带无线通信技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）05微纳光子学与光场调控技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）06光纤光子学与现代光通信传感技术Y90M50①101思想政治理论②201英语一③301数学一④801光学（电光学院）080900电子科学与技术01光伏材料、器件与应用电子综合基础含：数字电路、模拟电路各1/2；大学物理（电光学院）含：电磁学、光学各1/2。
电子科学与技术理学硕士研究生培养方案
理学院电子科学与技术学科理学硕士研究生培养方案智能计算与决策分析专业工学硕士研究生培养方案电子科学与技术学科理学硕士研究生培养方案物理电子学（080901）、电路与系统（080902）、微电子与固体电子学（080903）、电磁场与微波技术（080904）一、学科专业简介电子科学与技术是物理电子学、近代物理学、电磁场与微波技术、微电子学与固体电子学、电路与系统及相关技术的综合交叉学科，主要在电子信息科学技术领域内开展基础和应用研究，是与电类相关的其它学科发展的基础。
西安邮电大学的“电子科学与技术”一级学科包含物理电子学、电路与系统、微电子与固体电子学和电磁场与微波技术4个二级学科。
电子科学与技术的理学硕士生的培养工作主要依托理学院和电子工程学院。
理学院现有7个教学科研机构，分别是应用物理系，应用数学系，大学物理教学部，大学数学教学部，工程制图与CAD教学部，物理实验教学中心，数学与CAD实验教学中心。
电子工程学院现有6个教学和科研机构，分别是光电子学系、微电子学系、电子信息系、电路电子技术基础教学部、电工电子实验教学部、陕西省通信专用集成电路设计工程中心。
两院师资雄厚，实验设备先进，目前有教授26人，副教授75人。
形成了包括专用集成电路与系统集成、通信电路与系统、射频微波与无线技术、图形图像与视频处理、微纳电子材料与器件、计算物理、量子信息调控、密码与信息安全、现代传感技术及应用、新型光电功能材料等多个研究方向。
近年来，承担国家“863”计划项目、国家“十五”科技攻关计划项目、国家自然科学基金项目、省部级科研项目53项和一大批横向科研项目。
本学科在国内外重要学术刊物发表学术论文500余篇，其中被SCI、EI、ISTP收录92篇；获得省部级奖励4项，厅局级奖励16项。
电子科学与技术是我国本世纪重点发展的学科之一，它的发展必将极大地推动信息社会的进步，对促进国民经济的发展、提高人民生活的质量具有极其重要的意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
从机械学的粗糙度、光洁度角度來解释也不行， 因为它的表面光洁度根本达不到机械学意义上的 光洁度（粗糙度），用手触摸就可以感到它的粗 糙程度。
❖ 经过兩位德国科学家的长期观察研究，即在1990 年代初终于揭开了荷叶叶面的奧妙。
原來在荷叶叶面上存在着非常复杂的多种纳米和 微米级的超微结构。
零维:指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、团簇 人造原子。
一维：指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、 纳米管、纳米纤维。
二维:指在三维空间中有一维在纳米尺度，如纳米带、超薄 膜、多层膜。
三维:指在三维空间中有Байду номын сангаас维在纳米尺度，如纳米块体材料。
C60富勒烯
纳米微粒
原子团簇
Nano Carbon Tube
荷花为什么出污泥而不染
许多植物表面，如荷叶面具有 超疏水(superhydrophobicity)及 自洁(self-cleaning)的特性。 荷叶表面疏水、始终永遠保持一 尘不染。
荷叶效应
水珠会夹带灰尘颗粒离开叶面
在表面张力作用下，水与 超疏水表面会有一接触角
为什么会有这种“荷叶效应”？
介观体系的材料。
❖ 低维性：指的是维数小于三，具体来说就是二维、 一维和零维
d=3，完全不受 量子约束
三维（3D）
定义d为维度
d=2，一个方向上 受到量子约束
二维（2D）
d=1，两个方向上 受到量子约束
d=0，三个方向上 受到量子约束
一维（1D） 零维（0D）
纳米材料根据三维空间中未被纳米尺度约束的自由度定义
Electrical contacts to one- and two-dimensional nanomaterials
Figure 1 | Examples of nanomaterial-based devices.
Figure 2 | Contact geometries. a-d, Two examples of end-bonded contacts to nanostructures.
纳米结构与低维性的概念
❖ 纳米材料：指材料在三维空间中至少有一维处于纳米尺度
范围内的，或由纳米基本单元构成的材料。
❖ 纳米结构是以纳米尺度的物质单元为基础,按一定规律构筑
或营造一种新的体系,它包括一维的、二维的、三维的体系 。
❖ 纳 米 结 构 通 常 是 指 0.1 ～ 100nm 的 超 微 结 构 , 在 这 种 尺 度
Silicon Nanowire
纳米结构的低维性带来的性质
小尺寸效应 表面效应 量子尺寸效应 库仑阻塞与量子隧穿效应 介电限域效应
四大基 本效应
文献讲解
Fig. S12. Effect of the plasma etching on adhesion forces. (a-d) Typical top view of VAMWNT film before (a, c) and after (b, d) adhesion measurements, (a, b) without and (c, d) with oxygen etching. (e)The dependence of shear and normal adhesions on nanotube length after plasma etching. The vertical and horizontal bars represent the deviations of the force and nanotube length measured for more than 20 samples of the same class, respectively.
空间内研究物质和材料的电子、原子和分子运动规律、特性 的高新技术学科称为纳米技术。
纳米材料尺度为1-100nm的理由：
➢ 由于这个尺度范围材料的特性所确定。 ➢ 因为这些材料的基本单元往往具有量子特性。 ➢ 该尺度内材料的基本物理、化学和力学特性都有很多特殊
之处 ➢ 有时会把1∼100nm称为介观体系，纳米材料正是属于这个
Thank you！
LOGO
纳米结构与低维性
纳米材料发展简介
纳米结构与低维性的概念 文献讲解
纳米材料发展简介
❖ 1965年诺贝尔物理奖获得者R.P Feynman说过：“如果有一 天能按人的意志安排一个个原子分子将会产生什么样的奇 迹”，纳米科学技术的诞生将使这个美好的设想成为现实 。
❖ 1982年，IBM公司苏黎世研究所Binnig和Rohrer发明了扫描 隧道显微镜(STM),这项发明为纳米科技的发展起到巨大的 促进作用。
(a) Schematic representation of the transfer process to invert the VA-MWNT array onto a polystyrene thin film,
(b, c) SEM images of the invert VA-MWNT array.