介观物理与纳米电子学导论 选课指南

【说明】以下内容是本人个人意见，仅供参考。

没有包含全部16个实验，敬请谅解啊。

我们寝室的几个人只做了这么些实验。

其他实验貌似都是比较难的。

建议不要选了哦。

1.直流电桥与电阻测量操作难度：★（就搭个简单电路就ok了，接下来就是很简单的调一调，调一调了。

）数据量：★★★★（99个，3张origin作图）报告难度：★★★★（数据处理比较复杂）耗费时间：★★★（电路搭好的话就非常快了）建议选择指数：★★★★（最好能选）2.光敏电阻基本特性的测量操作难度：★★★（电路很简单，光路需要调整一定的时间，光路的好坏决定实验数据是否正确）数据量：★★★★（100多个，2张origin作图）报告难度：★★（不用数据处理）耗费时间：★★★★（光路搭好的话就非常快了）建议选择指数：★★★（视情况而定）3.连续信号和瞬态信号的测量操作难度：★★★★（仪器都是英文，不好好看助教操作的话根本不知道怎么做）数据量：★★（较少，但是实验过程中很容易忘记记录某些数据）报告难度：★★★★（要自己画许多图）耗费时间：★★★★★（助教讲的时候一定要仔细听仔细看）建议选择指数：★（能不选则不选）4.集成霍尔传感器的特性测量与应用操作难度：★★★（主要搭个电路，有点搞脑子）数据量：★★★★（很多，3张origin图）报告难度：★★（基本不用数据处理）耗费时间：★★★（一开始会让你用计算器算一个参数，那个算对了才让你开始做后面的实验）建议选择指数：★★★（视情况而定）5.静物全息照片的设置与观察操作难度：★★★★（光路复杂，要调整很久）数据量：★（基本不用记录神马数据）报告难度：★（很简单）耗费时间：★★★★★（在一片漆黑中实验，而且都是激光打来打去，对视力影响很大，一组做完实验后要等其他组做完后才能去洗照片）建议选择指数：★★（能不选则不选）6.电阻应变片传感器灵敏度的测量操作难度：★★★★（电路很复杂，调好了后操作就很简单了）数据量：★★★★（很多数据）报告难度：★★★（4张origin图）耗费时间：★★★（电路调好就很快乐）建议选择指数：★★★（视情况而定）7.光学测角仪的调整与使用操作难度：★★★★★（蛋疼+蛋碎，一片漆黑，对视力影响极大）数据量：★★（不多）报告难度：★★★★（数据处理很烦）耗费时间：★★★★★（唉，惨痛的经历啊）建议选择指数：★（能不选则不选）8.落球法测液体粘滞系数操作难度：★（蛮傻X的，操作都很原始）数据量：★★★（还好）报告难度：★★★★（数据处理非常烦）耗费时间：★★（时间很充裕，建议做补充实验可加分）建议选择指数：★★★★★（建议必选）9.简谐振动的研究操作难度：★★（比较简单）数据量：★★★（还好）报告难度：★★★★（6张origin图，数据处理烦）耗费时间：★★★（还行）建议选择指数：★★★★（最好能选）10.用CCD成像系统观察牛顿环操作难度：★★★（适中）数据量：★（很少）报告难度：★★（1张origin图，3张摄像头拍的图）耗费时间：★（很快）建议选择指数：★★★★（最好能选）11.非线性元件伏安特性操作难度：★★★（适中）数据量：★★★★★（每个二极管15个左右的数据，至少测6个，测8个及以上操作才给满分）报告难度：★★★★（6~8张origin图，非线性的拟合比较麻烦）耗费时间：★★★（要耐心地去做）建议选择指数：★★（数据多，意义并不大）12.太阳电池伏安特性的测量操作难度：★★★★（坚持均匀取点，不要忽疏忽密）数据量：★★★★（80个，2张origin作图）报告难度：★★★（数据处理不难但有点复杂）耗费时间：★★★（要和另一组一起实验，万一那一组很墨迹的话时间就不确定了）建议选择指数：★★（操作不当的话后期根本没法分析，所以慎选）。

大一下学期选课指南信息科学技术学院2013级7班李一龙同学们大家好，又到了选课的时候了~本学期，大家要在2月15日之前进行完所有科目的选课，之后即可见到选课结果，在三周内完成补退选，确定下最终的课表。

这里对于大家的一些选课情况给大家做一些简单的讲解。

培养方案里的平台课在选平台课之前，大家必须要明确的，就是自己现在的选课方向——大部分同学在大一的选课都是相似的——也就是所谓的宽口径方向，不过有些同学可能在第一个学期，没有学习力学，学习计算机科学、智能科学方向课程；有些同学没有学习计算概论(A)，学习了电子、微电子的强物理方向（我不知道咱班有没有）；还有些同学可能要学习电子系的通讯直通方向……这些同学在选课的时候要多加注意。

大类平台课分为以下几个部分：数学绝大部分同学必须要学习的数学科目是《高等数学（B）（二）》（5学分），授课老师是刘建明老师或者孙文祥老师。

学习计算机科学方向、智能科学方向课程的同学，也就是没学力学的同学，本学期必须要学习的数学科目是《数学分析（II）》（5学分），授课老师是李伟固老师；以及《高等代数（II）》（4学分），授课老师是高峡老师。

当然，对于上学期学了物理和数分、高代的同学，这学期学习高数或者数分都可以，高代可以自己根据情况选学。

不过数分一和高数上册知识上应该会缺少多元函数微分学的知识，注意要补上哦。

物理信科本学期学习的物理科目是《电磁学》。

如果你上学期不是计算机科学、智能科学方向，必须选修。

如果选择了计算机科学、智能科学方向，可以不修（当然也可以选）。

对于大部分宽口径的同学，学校建议选修“电磁学（B）”，开课院系是“信息科学技术学院”（这一点大家会在elective里看到）。

想要学习A类课的同学，或者自己学习方向（如通讯直通、强物理方向）要求A 类的同学，请选修电磁学（A），开课院系是“物理学院”。

此外，有余力的同学还可选修《热学》。

程序设计本学期要开的程序设计课是《程序设计实习》，学习的主要是C++面向对象编程的一些内容。

2017级大学物理A（一）选课说明一、选课对象选课对象：2017级开设大学物理A(一)课程专业的本科生。

二、选课有关事项及要求1. 在进行选课前，学生应认真阅读《2017级<大学物理A(一)>选课教师简介》（可通过选课系统中相应“教师姓名”下的“教师简介”查看），了解各任课教师的教学特点和风格，自主选择最适合自己的《大学物理A(一)》任课教师。

2. 各个教学班级设置相应的上限人数，选课人数额满即止。

一旦选定，不再接受学生调整申请。

学生应按照所在学院排课时间板块，在规定时间内在教务系统中操作选择任课教师和教学班级。

如在规定的时间内，学生未进行选课，则按照随机分配教师的原则，不接受学生调整申请。

三、考核方式及成绩评定《大学物理A(一)》为考试课程，采用百分制评定成绩，总评成绩由平时成绩和期末考试成绩构成。

平时成绩占总评成绩的30%，期末考试成绩占总评成绩的70%。

教师简介：吴银忠, 教授、理学博士。

江苏大丰人。

2003年至2005年赴台湾成功大学量子信息研究中心从事博士后研究工作, 2011年赴德国Max-Plank Institute 访问半年。

2006年晋升教授，2013年评为三级教授。

曾任新型功能材料省重点建设实验室主任、常熟理工学院学报编委、现任江苏省物理学会电介质专业委员会常务理事、苏州科技大学、苏州大学和中国矿业大学硕士生导师。

吴银忠老师主要从事凝聚态物理的基础理论研究, 现从事纳米铁电功能材料的设计与分析。

在APL, PRB, JAP, EPL等专业刊物上发表论文68篇，其中38篇被国际权威检索系统SCI收录。

共主持国家自然科学基金2项, 参与国家自然科学基金研究项目3项, 主持完成江苏省教育厅自然科学基金项目3项和江苏省重点实验室开放课题2项。

2002年获江苏省普通高校青蓝工程“省优秀青年骨干教师”称号。

2004年和2007年2次被选拔为常熟理工学院中青年学术带头人，曾获校“教学优秀奖”、校“优秀青年骨干教师”荣誉称号, 5次获苏州市人民政府自然科学优秀论文奖, 2007年获苏州市科技进步二等奖, 2010年被评为江苏省〝青蓝工程〞中青年学术带头人和常熟理工学院校学术带头人, 2013年入选江省”333人才工程”第三层次培养对象。

介观物理的理论和实验研究介观物理是物理学中的一个重要分支，其研究对象是介于微观和宏观之间的物理现象。

在介观物理研究中，理论和实验相辅相成，互相促进，以期深入理解物质结构与性质之间的关系。

一、介观物理的概述介观物理是介于微观和宏观之间的一个领域，其研究的对象通常是尺寸在10纳米到100微米之间的物质。

这个范围是物理学研究中的一个关键阶段，因为在这个尺度范围内，物质的性质既受到微观粒子的影响，又是宏观特征的总和。

二、介观物理的研究方法1. 数学模型：介观物理的研究往往要依靠数学模型。

对于这些模型，需要进行分析和仿真以确定其行为。

2. 实验室技术：介观物理的实验通常需要使用精密仪器和技术。

例如，扫描电子显微镜和隧道电子显微镜可用于观察纳米尺寸的物体。

3. 计算机模拟：介观物理的研究还需要使用计算机模拟，以模拟和预测物质在不同条件下的行为。

三、介观物理的实验研究1. 纳米光学纳米光学是一种利用纳米结构改变光学行为的方法。

这项技术广泛应用于光学传感和纳米光子学方面。

具体应用包括生物传感器和开发新型电子元器件等。

2. 硅纳米加工硅纳米加工是一种主要用于设计微机电系统（MEMS）和纳米器件的加工技术。

其特点是使用光刻技术将图案从光刻掩模转移到硅表面，然后进行干法或湿法刻蚀，最终形成所需形状和结构。

3. 纳米电子学纳米电子学是一种利用纳米尺寸的器件构造电子元器件的技术。

在纳米电子学中，晶体管的尺寸越来越小，从而提高了芯片的集成度，改善了芯片性能。

四、介观物理的理论研究1. 介观物质的物理学介观物质的物理学是一种研究介观尺度物质的物理性质和现象的学科。

其主要研究内容包括介观物质的电学、热学、力学、光学和磁学等方面。

2. 介观体系的非平衡动力学介观体系的非平衡动力学是研究复杂介观体系的运动方式和动力学行为的学科。

此类体系通常有着高度相互耦合的成分，其动态行为充满了干扰和杂乱。

3. 海森堡模型海森堡模型是一种描述量子自旋介质行为的数学模型。

纳米电子学基础主讲人：杨红官课程内容：第一章绪论第二章纳电子学的物理基础第三章共振隧穿器件第章隧穿件第四章单电子晶体管第五章量子点器件第六章碳纳米管器件第章子子器件第七章分子电子器件第八章纳米级集成系统原理第九章纳电子学发展中的问题第四章单电子晶体管第章§4.1单电子传输理论42§4.2单电子隧道结§4.3电容耦合单电子晶体管43§4.4电阻耦合单电子晶体管§4.5 单电子器件§4.6 单电子电路第四章单电子晶体管第章§4.1 单电子传输理论42§4.2单电子隧道结§4.3电容耦合单电子晶体管43§4.4电阻耦合单电子晶体管§4.5 单电子器件§4.6 单电子电路单电传输论§4.1 单电子传输理论X测控条件Å对单电子效应的实验观测和单电子器件及电路性能的测量，必须满足若干基本条件，通常是指三个克服。

I. 克服热扰动E T=k B T。

要想克服热扰动，单电子隧道结（single electron tunneling junction, SETJ）的结面积必须在纳米尺度，使其结电容C 尽可能的小，从而保证结的充电能量E C=e2/2C（或静电能）远远大于环境温度T引起的热扰动能量E T=k B T，即有E C>>E T，为了能在室温下观测到单电子隧穿效应，结电容必须小至10-19~10-18F。

II. 克服量子扰动能E Q=h/R T C。

要克服量子扰动能，SETJ的隧道电阻必须远大于电子量子R k h/e25.813kΩ。

如果SETJ是超导基的，电阻量子为R k h/4e =2≈=2≈6.45kΩ。

根据量子力学的测不准关系，能量的不确定性为ΔE~E Q=h/R T C，如果E Q超过了SETJ的充电能量E C就会掩盖单电子隧穿效应，为此，必须满足条件E C>>E Q或者E T>>E k。

物理学中的介观物理与纳米材料介观物理是一门研究介于微观世界和宏观世界之间的物理现象的学科，它在物理学中占据着重要的地位。

而纳米材料则是介观物理学的一个重要研究领域，它在材料科学和纳米技术中具有广泛的应用。

本文将重点探讨介观物理与纳米材料之间的关系，并介绍一些相关的研究进展。

介观物理是研究尺寸介于纳米米级和微米级之间的系统的物理性质和行为的领域。

它关注的是尺寸效应和量子力学效应在介观系统中的表现。

在介观物理中，量子准粒子的概念被广泛应用，这些准粒子是宏观物体中的一些元激发状态。

例如，在低温下，介观系统中的电子可以形成称为量子点的准粒子，其行为展示了量子力学的特征。

纳米材料是具有尺寸在纳米级别的材料，通常由几十到几百个原子组成。

由于其尺寸接近原子和分子的尺度，纳米材料具有与宏观物体不同的物理、化学和生物学性质。

纳米材料的制备和表征是纳米科学和纳米技术中的重要领域，它们被广泛应用于电子器件、催化剂、传感器和生物医学等领域。

介观物理与纳米材料之间有着紧密的联系。

首先，介观物理的原理为理解纳米材料的行为和性能提供了理论基础。

例如，量子点是介观系统中的经典示例，它们的尺寸和形状对其光学、电学和磁学性质有很大影响。

通过对量子点的研究，人们可以更好地理解纳米材料的尺寸效应和量子力学效应，并设计出具有特定性能的纳米材料。

其次，纳米材料的制备和表征技术为介观物理研究提供了有力的工具。

制备纳米材料的方法包括溶液法、气相法、凝聚法等。

通过这些方法，可以制备出各种形状和结构的纳米材料，并研究其物理性质。

同时，表征技术如扫描电子显微镜、透射电子显微镜和原子力显微镜等，使得科学家们能够观察到纳米材料的微观结构，并研究其特殊的物理性质。

最后，介观物理和纳米材料的研究都有着广泛的应用前景。

例如，在能源领域，纳米材料用于制备高效的太阳能电池和催化剂，通过调控纳米材料的结构和性质，可以提高能源转化效率。

在信息存储领域，介观系统中的自旋电子可以作为新型的存储单元，用于开发高密度的磁性存储器。

《纳米材料科学导论》课程教学大纲课程代码：ABCL0409课程中文名称：纳米材料科学导论课程英文名称：Introduction to nanomaterials science课程性质：选修课程学分数：1.5课程学时数：24授课对象：材料化学专业本课程的前导课程：大学物理、物理化学、材料科学基础等一、课程简介纳米材料学科是近年来兴起并受到普遍关注的一个新的科学领域，它涉及到凝聚态物理、化学、材料、生物等多种学科的知识，对凝聚态物理和材料学科产生了深远的影响。

纳米材料科学导论以化学、化工、材料化学、高分子、应用化学、新能源材料与器件等专业对纳米材料感兴趣的高年级本科生为讲授对象，介绍纳米材料科学的基本知识体系。

二、教学基本内容和要求本课程主要讲授纳米材料的基本概念与性质、制备纳米粒子的物理和化学方法、纳米薄膜材料、纳米固体材料、纳米复合材料等，其目的是使学生掌握各种纳米材料的性能和制备工艺，为正确选择各种纳米材料的制备工艺提供依据，同时也为研究新材料、新性能、新工艺打下理论基础。

第零章绪论课程教学内容：纳米科技、纳米材料的概念与发展历史。

课程的重点、难点：纳米材料的概念是重点，难点是纳米材料的发展及纳米功能器件的制备。

课程教学要求：了解纳米科技的兴起、纳米材料的研究历史、纳米材料的主要研究内容、本课程的特点和学习方法。

第一章纳米材料的基本概念与性质课程教学内容：纳米材料的基本概念，纳米微粒的基本性质，电子能级的不连续性，量子尺寸效应，小尺寸效应，表面效应，宏观量子隧道效应。

纳米微粒的基本性质，纳米微粒的物理特性，纳米微粒的结构与形貌，纳米微粒的热学性质，纳米微粒的磁学性质，纳米微粒的光学性质。

课程的重点、难点：重点：物质层次可以分为微观、介观和宏观三个层次。

纳米科技的诞生是以扫描隧道显微镜和原子力显微镜为先导的。

微观粒子具有二象性，既具有粒子性，又具有波动性。

量子效应：原子和分子中的电子等粒子的能量量子化是电子受到原子核和其它电子所产生的力场的束缚而产生的，这些粒子可以存在多种运动状态，粒子分布呈现波动性。

介观物理学的基本概念介观物理学是研究介观尺度物理现象的一门学科，介观尺度从几纳米到几微米。

介观物理学的研究范围较广，包括量子湍流，新奇半导体器件，介观电子学等等。

本文将围绕介观物理学的基本概念展开讨论。

1. 介观尺度现象介观物理学的研究尺度介于微观和宏观之间，介观尺度现象具有许多新奇的性质。

在此尺度，量子力学和经典物理学都有适用的范围。

在介观尺度下，物质受到外界扰动时，会产生相互作用导致能量和粒子流动的复杂现象。

这些现象包括微小颗粒的布朗运动，纳米电子器件的电输运，以及介观尺度下量子计算系统的操作。

2. 非平衡态统计物理学介观物理学是非平衡态统计物理学的一个重要分支。

在介观尺度下，系统由于外界扰动而远离热平衡态，受到许多因素的影响，包括温度梯度，压力梯度和电场强度等。

这些影响导致粒子的非平衡态分布和相互作用，使得研究系统的行为变得更加复杂。

3. 量子相干量子相干是介观物理学中的一个关键概念。

在介观尺度下，许多物理现象涉及到粒子位置的相干性。

这些现象包括量子计算中的叠加态和量子纠缠现象，等等。

在许多情况下，这种相干性对于物理系统的操作和控制非常重要。

例如，在量子计算中，量子比特的相干性是实现量子信息传输和处理的关键。

4. 介观物理学中的实验技术介观物理学需要一套精确的实验技术来验证和研究介观尺度现象。

在这个尺度下，许多物理现象出现的时间和空间尺度都很短，所以需要高速和高分辨率的技术来观察它们的行为。

例如，薄膜沉积和纳米制造技术使用电子束，离子束和刻蚀等技术来制造介观尺度的物质结构。

同样的，超快光谱学技术可以用来探测介观尺度下的动力学行为。

5. 介观物理学的应用介观物理学的应用领域非常广泛，包括各种新奇电子器件，以及用于能源转换和储存，纳米医学和纳米生物学等领域。

例如，半导体量子点是一种自发形成的纳米晶体结构，它们可以用于红外光电探测器和光电显示器等领域。

同样的，纳米细胞太阳能电池和纳米药物递送系统都是介观物理学的应用之一。

纳米科技导论课程设计一、课程背景和目的在当今社会中，纳米科技成为了一个热门话题。

许多科学家和工程师已经开始利用纳米技术来解决现实世界中的诸多问题。

因此，学习纳米科技变得尤为重要。

本课程的目的是为学生介绍纳米科技的概念、基础和最新研究方向。

培养学生理解纳米科技的重要性，拓展学生的科学和工程思维方式，以及提高认识到在未来科技中的重要性。

二、课程内容本课程包括一系列主题和概念，包括但不限于以下几个模块：1. 纳米科技概述•纳米科技的历史和发展•纳米科技的概念和定义•纳米材料的制造和性质2. 纳米生物技术•基础概念•纳米生物技术的作用和应用•纳米医学的前沿研究3. 纳米光电子学•基本概念•纳米光电子学的应用和前沿研究4. 纳米机器人技术•基础概念•纳米机器人技术的应用和前沿研究5. 纳米电子技术•基础概念•纳米电子技术的应用和发展6. 纳米化学•基础概念•纳米化学在生物、电子、材料等方面的应用三、课程设计1. 教学方法•通过讲授课程内容和讨论最新的研究进展，培养学生的创新思维能力和科学素养。

•精选学员进行小组竞技，以解决真实的实验数据、技术难点或是其他相关出题。

•通过正确的实践操作来体验每一个实验内容。

每堂课都有小组和个人项目。

•互相交流课程中出现的疑问和问题，以加深对于本领域知识的理解。

2. 考核方式•课程考核包括对于课程内容的理解及表述能力。

•完成实验项目和课程作业。

3. 教材•Nanotechnology: Principles and Practices.pdf•Handbook of Nanotechnology.pdf•读者根据所学情况自选文献。

四、期末项目在本课程的最后，你需要完成一个期末项目，涵盖纳米科技的一个或者多个方面。

这个项目可以是特定的研究项目，也可以是从纳米科技的任何一个主题中选择一个。

完成期末项目帮助学生更好地理解和掌握最新科技发展和实践技能。

参考文献：1.“Nanotechnology: Principles and Practices,” 2014, SpringerUS, doi: 10.1007/978-1-4939-0409-4.2.“Handbook of Nanotechnology,” 2010, Springer Netherlands,doi: 10.1007/978-90-481-9751-4.。

清华大学微电子本科生培养课程设置一、简介微纳电子系本科生一级学科名称为电子科学与技术，二级学科名称为微电子学。

二、课程设置课程编号：30260093 课程名称：固体物理学课程属性：专业核心课开课学期：09秋任课教师：王燕内容简介：固体物理学是固体材料和固体器件的基础。

该课程主要研究晶体的结构及对称性，晶体中缺陷的形成及特征，晶格动力学，能带理论的基础知识以及晶体中的载流子输运现象等。

是微纳电子专业的核心课。

课程编号：40260103 课程名称：数字集成电路分析与设计课程属性：专业核心课开课学期：09秋任课教师：吴行军内容简介：本课程从半导体器件的模型开始，然后逐渐向上进行，涉及到反相器，复杂逻辑门（NAND，NOR，XOR），功能模块（加法器，乘法器，移位器，寄存器）和系统模块（数据通路，控制器，存储器）的各个抽象层次。

对于这些层次中的每一层，都确定了其最主要的设计参数，建立简化模型并除去了不重要的细节。

课程编号：40260173 课程名称：数字集成电路分析与设计（英）课程属性：专业核心课开课学期：09秋任课教师：刘雷波内容简介：数字集成电路的分析与设计，包括：CMOS反相器、组合和时序逻辑电路分析与设计、算术运算逻辑功能部件、半导体存储器的结构与实现、互连线模型与寄生效应的分析。

并介绍常用数字集成电路的设计方法和流程。

课程编号：30260072 课程名称：微电子工艺技术课程属性：专业核心课开课学期：09秋内容简介：本课程授课目的是使学生掌握微电子制造的各单项工艺技术，以及亚微米CMOS集成电路的工艺集成技术。

本课程讲授微电子制造工艺各单项工艺的基本原理（包括氧化、扩散、离子注入、薄膜淀积、光刻、刻蚀、金属化工艺等），并介绍常用的工艺检测方法和MEMS加工技术、集成电路工艺集成技术和工艺技术的发展趋势等问题。

另通过计算机试验，可学习氧化、扩散、离子注入等工艺设备的简单操作和模拟。

课程编号：40260054 课程名称：半导体物理与器件课程属性：专业核心课开课学期：09春任课教师：许军内容介绍：主要讲授半导体材料的基本物理知识，半导体器件的工作原理以及现代半导体器件的新进展。