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《光电功能材料及器件》课程教学大纲课程编号0603066课程总学时/学分36/2(其中理论36学时,实验0学时)课程类别专业限选课
一、教学目的和任务光电功能材料及器件是一门专业基础选修课,适合于光信息科学与技术、电子科学与技术(光电子方向)等专业本课程的目的是通过课程学习,加强学生对光电相关技术领域所涉及材料的感性认识,拓展学生的视野本课程主要介绍了光源器件材料、光电信息显示材料、太阳能电池材料、光电传感与探测材料和集成光电材料,掌握常用光电材料的工作原理、性能及一般应用,让学生对光电子材料的现状及发展趋势有较为全面的了解;为后续课程的学习和光电器件的应用奠定理论基础本课程的主要讲授光电功能材料所涉及的理论知识,以及光电功能材料在不同领域的应用,主要内容包括光电功能材料概述、光源器件及材料、光电显示材料与应用、光电探测与探测器、光电成像与成像系统、太阳能电池材料及应用等根据不同的专业和以前所学课程的不同,可以适当调整部分讲授的内容二教学基本要求通过学习本课程,应具备以下能力
1.掌握光电功能材料的基本知识、理论和方法
2.对光电功能材料有一个系统的认识,并能够利用所学的理论知识解决实际中存在的问题,培养他们分析问题和解决问题的能力,为将来从事光电子方面的研究和应用打下基础以前所学课程的不同,可以适当调整部分讲授的内容三教学内容及学时分配第一章光电功能材料概述(4学时)教学要求本章主要介绍光电功能材料基础、光电功能材料的生长及制备技术、材料种类体相,薄膜,纳米材料等、材料制备的方法分类、各类外延方法介绍、其他方法介绍、光电功能材料发展趋势1了解光电材料的基本概况、光电功能材料的生长及制备技术、材料种类2了解光电材料的基本特征交叉性、应用性比较强3了解光光电材料的应用领域以及相关器件,对光电材料的发展趋势与市场应用有比较清晰的认识教学重点光电功能材料的生长及制备技术教学难点光电功能材料的生长及制备技术第二章光源器件及材料6学时教学要求本章介绍光的产生、照明器件及材料、激光器,半导体激光器、发光二极管1理解原子发光机理,掌握用量子力学的理论来解释原子发光2理解物质的自发辐射和普通光源的自发辐射3理解激光的产生机理,了解激光的基本组成结构以及他们各个部分在产生激光中的作用4理解半导体发光的基本原理,了解LED发光过程以及LED制备以及应用5掌握LED器件的电学、光学以及热学特性参数,能够结合实际应用选择合适的器件;掌握大功率白光LED的实现原理以及其发展趋势教学重点原子发光机理、激光的产生机理、半导体发光的基本原理教学难点发光二极管的工作原理、激光的产生机理、半导体发光的基本原理第三章光电显示材料与应用8学时教学要求本章介绍发光显示材料、传统显示技术中涉及的材料、等离子体显示材料、电致发光材料、液晶显示材料、有机电致发光材料、有机电致发光常用材料、OLED与PLED的比较及应用展望1理解有机电致发光材料的发光机理2了解等离子体显示材料、电致发光材料、液晶显示材料、有机电致发光材料及其应用3OLED与PLED的及应用教学重点有机电致发光材料的发光机理教学难点有机电致发光材料的发光机理第四章光电探测与探测器8学时教学要求1掌握光电探测器的工作原理2掌握光电探测器的一些主要的性能参数,如响应率、等效噪声功率、探测率、量子效率、响应时间、线性区、噪声以及探测器中几种常见的噪声种类以及其相应的解决方法3掌握光探测器的工作基础,不同种类的光探测器,器件的理论基础不同,其中包括外光电效应、光电导效应、光生伏特效应、光-热-电效应等掌握不起器件的工作机理4掌握光电子发射型光电探测器类型中光电倍增管的结构以及工作原理,了解不同半导体材料制备的光电阴极的工作波长,掌握光电倍增管的主要性能参数5掌握光电导型探测器的基本原理以及结构,了解不同的半导体材料应用于光电导型探测器件以及器件的主要性能参数6掌握光伏探测器的工作特性以及PN结光电二极管的主要性能参数7了解直接探测技术和光相干探测技术的发展8全面理解和掌握光电探测器的种类及性能,能够结合实际情况选择合适的器件,解决实际应用中的问题教学重点光电探测器的工作原理、光电子发射型光电探测器类型中光电倍增管的结构以及工作原理教学难点光电探测器的工作原理第五章光电成像与成像系统6学时教学要求1理解光电成像系统的基本概念以及与光电探测器的区别,掌握两种常见的图像探测器以及其工作机理和基本结构与应用2掌握几种点扩展函数以及他们在光电成像系统中的应用,理解周围能量与空间频率的关系掌握光学传递函数及应用3掌握调制与调制传递函数以及调制传递函数在光学系统中的应用4掌握非扫描光电成像系统和扫描光电成像系统以及其性能指标掌握成像系统的工作原理以及其性能参数5了解CCD成像的基本原理与器件制造6了解像管的成像原理以及基本结构,了解微光像增强器的基本构成以及MCP的工作原理,掌握像管中几种噪声的种类以及降低噪声的几种常用方式了解微光像增强器的发展历程以及主要工作机理教学重点图像探测器以及其工作机理和基本结构与应用、点扩展函数以及他们在光电成像系统中的应用教学难点非扫描光电成像系统和扫描光电成像系统以及其性能指标掌握成像系统的工作原理以及其性能参数第六章太阳能电池材料及应用4学时教学要求本章介绍体光伏电池材料、薄膜光伏电池材料、第三代光伏电池材料1理解体光伏电池材料光生伏特效应的基本原理2了解薄膜光伏电池材料、第三代光伏电池材料教学重点体光伏电池材料光生伏特效应的基本原理教学难点体光伏电池材料光生伏特效应的基本原理
四、推荐教材及参考书目
[1]彭军编著,光电器件基础及应用,科学出版社,2009
[2]侯宏录编著,光电子材料与器件,国防工业出版社,2012
[3]王雨三,光电子原理与应用,哈尔滨工业大学出版社,2001
[4]宋丰华,现代光电子技术及应用,国防工业出版社,2004。