编号:00202140
类型:研讨课
学分:2学分

院系:电子科学与工程学院
教师:徐骏、余林蔚

时间:(未知)
地点:(未知)

各项指数

考核方式
论文
考勤
小组讨论
闭卷考试
开卷考试
其他
2人
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2人
压力指数
毫无压力
压力适中
压力山大
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2人
总评成绩
>90
80-89
70-79
60-69
<59
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课程简介

硅基半导体集成技术是现代文明社会的核心支柱技术之一,也必将继续引领新一代的光电

转换和能源技术革命,为建设可持续发展型社会和生态文明做出主导性的关键贡献。在纳

米尺度上对引入新的光电功能结构设计和构架,是最近二、三十年以来的研究热点,更是

科学探索、技术创新和产业升级的核心舞台和“原动力”。本门课程将首先带领学生系统地

回顾和梳理近年来硅基光电和能源领域的发展脉络,结合生动的具体应用实例以及关键物

理思路和挑战,逐渐引入到更为具体的“微纳制备”、“能带调控”和“光电转换”等核心领域

,为学生展示一个较为全面的视野并帮助其掌握一个较为开阔的知识面。最终,在此基础

上进而激发学生的科学兴趣和主动性,采取课堂互动交流方式,鼓励学生围绕主题开展自

主探索和思路创新,并总结和体现在小组的课题调研报告之中。

教师简介

余林蔚,现为南京大学电子科学与工程教授,博士生导师,入选国家“青年千人计划”及江

苏省“双创人才”。2007获南京大学固体电子与微电子学博士学位。 2007.11法国巴黎综合

理工Ecole Polytechnique, LPICM实验室博士后; 2009.10入职法国国家科学研究院

(CNRS) 终身职位研究员(CR2)/助理教授;20013.1入职南京大学。主要研究方向为半导

体纳米结构制备和生长机理、输运和光电特性以及薄膜电子器件应用。一系列原创性工作

多次被专业学术新闻媒体SPIE Newsroom, APS Physics Focus,PRL Editor Suggestions

和Nature Materials Highlights 报道。相关工作已发表学术论文60余篇,以第一/或通

讯作者发表文章30余篇(包括Nature Communications, Physical Review Letters,Nano

Letters等)。参加国际会议60余次,邀请报告11次。申请和获得国际PCT发明授权专利2

项和国内发明专利2项/受理4项。

徐骏,现为南京大学电子科学与工程学院教授,博士生导师,教育部长江学者奖励计划特

聘教授。1989年南京大学本科毕业。1993年被国家教委选为中日联合培养博士生赴日本广

岛大学学习,1995年按期回国,获博士学位。近几年来工作主要集中在高密度尺寸可控纳

米硅量子点及其多层结构,硅基发光材料与器件,非晶半导体薄膜的光电性质与纳米氧化

物的制备与应用等方面.

教学目标

1、通过课堂讲授,帮助大学一年级学生逐渐接触、了解硅基光电转化和能源器件的

科学背景、发展历史和对生态文明社会发展的重要性;

2、激发学生对自然科学(半导体光电器件应用和能源领域)的兴趣,使之具备初步

科学探索的基础学科知识,铺垫深入学习的基础知识面;

3、鼓励和带领学生对具体课题知识点深入调研和互动,培养良好的科研素养和表达

能力;

4、为硅基光电器件和能源应用领域培养年青人才。

教材及参考资源

1.《光电子科学与技术前沿:硅基纳米光电、能源材料与器件应用》徐骏,余林蔚

,预计7月份定稿,2015年底出版 (本课程讲授将以此书手稿为主);

2.Third Generation Photovoltaics:Advanced Solar Energy Conversion, by

Martin A. Green, Springer 2006, ISSN 1437-0379;

3.Sustainable Energy — without the hot air, by David JC MacKay (UIT

CAMBRIDGE, ENGLAND) electronic version available online:

www.withouthotair.com.

教学方式

课堂讲授为主(70%),学生主题报告和互动参与(30%)

教学大纲

1、引言概论 (1个课时)

2、太阳光谱与半导体太阳电池(3个课时)

2.1 太阳能电池的发展背景,包括其社会生态环境背景和必要性,以及太阳光谱和光伏技

术发展历程回顾等

2.2 半导体太阳电池的工作原理,基本物理过程和工艺简介,以及半导体太阳电池的发展

概述;介绍目前领先的主流光伏技术(分类和核心概念)。

2.3 半导体太阳电池发展的技术瓶颈和挑战及新技术方向:高效电池的技术突破方向

;关键工艺过程的物理影响;新纳米结构引入的影响

3、 太阳电池中的光学吸收增强(2个课时)

3.1 传统光吸收增强理论,以及人工设计微纳光学吸收增强理论基础;

3.2 不同硅基电池构架中的光学吸收优化设计,以及纳米结构吸收增强,发展现状及技术

展望

4、 纳米硅量子点的可控制备与特性(3个课时)

4.1 纳米硅量子点的基本性质:能带特性、电学性质和光学性质

4.2 纳米硅量子点的可控制备:制备方法概述,纳米硅量子点的限制性晶化原理与技术

4.3 纳米硅/二氧化硅多层结构的制备, 纳米硅/非晶氮化硅和纳米硅/非晶碳化硅多层结

构的制备

5、 化学合成方法制备硅量子点及相关光电材料(3个课时)

5.1 量子点的化学合成的历史与现状,以及硅量子点的化学合成技术:液相还原法,液相

复分解法,电化学法, 液相催化热分解法,气相热解法,固相还原法以及其它制备技术

5.2 硅量子点的尺寸调控,掺杂调控以及硅量子点的表面修饰与物性,量子点的

表面修饰;油溶性硅量子点和水溶性硅量子点及其在生物学上的应用;

5.3 硅量子点的表面与荧光性质、尺寸效应、光电功能分子修饰以及核壳结构半

导体纳米晶体

6、 纳米硅量子点在太阳电池器件中的应用 (3个课时)

6.1纳米硅量子点材料的宽光谱太阳电池研究:纳米硅量子点的叠层太阳电池的设计,纳

米硅量子点异质结构电池,全纳米硅量子点太阳电池的探索;

6.2纳米硅量子点提高太阳电池效率的其它途径;

6.3纳米硅量子点多激子效应,以及波长上下转换应用

7、 硅纳米颗粒的冷等离子体法制备及其在太阳电池中的应用(3个课时)

7.1 利用冷等离子体制备硅纳米颗粒:冷等离子体的重要特性,包括尺寸调控,表面修饰

,掺杂和硅锗合金调控等手段;

7.2 基于硅纳米颗粒的硅墨水:硅墨水的配制,在晶硅太阳电池表面打印硅墨水; 基于

硅纳米颗粒的硅浆料:硅浆料的配制,硅浆料的掺杂作用

7.3基于硅纳米颗粒的太阳电池薄膜: 硅纳米颗粒与高分子半导体材料的复合;硅纳米颗

粒与低维碳材料的复合;利用硅纳米颗粒制备硅薄膜的研究进展

8、 纳米线的自组装生长与形貌调控 (2个课时)

8.1 “气-液-固”硅纳米线生长模式,及其形貌调控技术: 纳米线的形貌定义和特点,常

规金属催化VLS生长纳米线基本过程,低熔点金属催化纳米线过程,以及其特点;

8.2 电化学及模板法制备纳米线技术:电化学法制备纳米线原理与进展;硅纳米线的湿

法制备、调控、转移及其光电应用

8.3 硅基异质纳米结构的可控制备,以及基于模板法的光电器件

9、 新型硅基径向结太阳电池原理与应用 (4个课时)

9.1硅基新型太阳电池构架:径向结电池基本结构和发展背景、基于纳米线阵列的径向结

电池制备工艺、单根纳米线径向结电池制备和应用

9.2 径向结太阳能电池原理: 3D构架的光学陷光特性、光学模式和腔体耦合吸收特性、

径向结构中电学载流子输运特性

9.3径向p-n结硅纳米线电池结构的制备:目前p-n结电池器件特性和性能、径向异质结电

池的特性、hybrid p-n电池结构

9.4径向p-i-n结新型薄膜电池技术:径向结薄膜电池的结构设计和关键因素;基于VLS生

长纳米线径向结电池的制备工艺;纳米线生长调控所带来的独特优势

考核方法

平时成绩(20%)+学生报告(30%)+开卷测试(50%)

课程评论

  • 听不懂。期末要做presentation和论文。
    2015.12.28 12:12
  • 每周都有作业,总评不看平时作业,期末有论文和presentation,交了报告成绩在70~90之间,重要的是老师上课有时候会用法语,但是如果你够学霸,回答问题好或者作业做得好可以获得小米手环~
    2015.12.28 12:12