材料导论论文

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材料导论论文范文第1篇

关键词半导体材料量子线量子点材料光子晶体

1半导体材料的战略地位

上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。

2几种主要半导体材料的发展现状与趋势

2.1硅材料

从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC’s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0．18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm,0．13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。

从进一步提高硅IC’S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smartcut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。

理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。

2.2GaAs和InP单晶材料

GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。

目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4,6和8英寸）的SI－GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI－GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。

GaAs和InP单晶的发展趋势是：（1）．增大晶体直径，目前4英寸的SI－GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI－GaAs也将投入工业应用。(2)．提高材料的电学和光学微区均匀性。（3）．降低单晶的缺陷密度，特别是位错。（4）．GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。

2.3半导体超晶格、量子阱材料

半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。

(1)Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管(HEMT），赝配高电子迁移率晶体管（P－HEMT）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mW,功率增益6.4db;双异质结双极晶体管（HBT）的最高频率fmax也已高达500GHz,HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1．3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1．5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（EA）调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。

虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄(～0．01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nmInGaAs带间量子级联激光器，输出功率达5W以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。

为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs／InAIAs／InP量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9．1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mW。量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K5μm和250K8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3．7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。

目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3．75×104片4英寸或1．5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心，法国的PicogigaMBE基地，美国的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。

(2)硅基应变异质结构材料。硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／SiO2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。

另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiMODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz，HBT最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0．9db，其性能可与GaAs器件相媲美。

尽管GaAs／Si和InP／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，Motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜，取得了突破性的进展。

2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料

基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。

目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP,InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3．6～4W。特别应当指出的是我国上述的MBE小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。

在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0．25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。

与半导体超晶格和量子点结构的生长制备相比，高度有序的半导体量子线的制备技术难度较大。中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组，在继利用MBE技术和SK生长模式，成功地制备了高空间有序的InAs／InAI（Ga）As／InP的量子线和量子线超晶格结构的基础上，对InAs／InAlAs量子线超晶格的空间自对准（垂直或斜对准）的物理起因和生长控制进行了研究，取得了较大进展。

王中林教授领导的乔治亚理工大学的材料科学与工程系和化学与生物化学系的研究小组，基于无催化剂、控制生长条件的氧化物粉末的热蒸发技术，成功地合成了诸如ZnO、SnO2、In2O3和Ga2O3等一系列半导体氧化物纳米带，它们与具有圆柱对称截面的中空纳米管或纳米线不同，这些原生的纳米带呈现出高纯、结构均匀和单晶体，几乎无缺陷和位错；纳米线呈矩形截面，典型的宽度为20－300nm，宽厚比为5－10，长度可达数毫米。这种半导体氧化物纳米带是一个理想的材料体系，可以用来研究载流子维度受限的输运现象和基于它的功能器件制造。香港城市大学李述汤教授和瑞典隆德大学固体物理系纳米中心的LarsSamuelson教授领导的小组，分别在SiO2／Si和InAs／InP半导体量子线超晶格结构的生长制各方面也取得了重要进展。

低维半导体结构制备的方法很多，主要有：微结构材料生长和精细加工工艺相结合的方法，应变自组装量子线、量子点材料生长技术，图形化衬底和不同取向晶面选择生长技术，单原子操纵和加工技术，纳米结构的辐照制备技术，及其在沸石的笼子中、纳米碳管和溶液中等通过物理或化学方法制备量子点和量子线的技术等。目前发展的主要趋势是寻找原子级无损伤加工方法和纳米结构的应变自组装可控生长技术，以求获得大小、形状均匀、密度可控的无缺陷纳米结构。

2.5宽带隙半导体材料

宽带隙半导体材主要指的是金刚石，III族氮化物，碳化硅，立方氮化硼以及氧化物（ZnO等）及固溶体等，特别是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料，因具有高热导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐照半导体微电子器件和电路的理想材料；在通信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。另外，III族氮化物也是很好的光电子材料，在蓝、绿光发光二极管（LED)和紫、蓝、绿光激光器（LD）以及紫外探测器等应用方面也显示了广泛的应用前景。随着1993年GaN材料的P型掺杂突破，GaN基材料成为蓝绿光发光材料的研究热点。目前，GaN基蓝绿光发光二极管己商品化，GaN基LD也有商品出售，最大输出功率为0．5W。在微电子器件研制方面，GaN基FET的最高工作频率（fmax）已达140GHz，fT=67GHz，跨导为260ms／mm；HEMT器件也相继问世，发展很快。此外，256×256GaN基紫外光电焦平面阵列探测器也已研制成功。特别值得提出的是，日本Sumitomo电子工业有限公司2000年宣称，他们采用热力学方法已研制成功2英寸GaN单晶材料，这将有力的推动蓝光激光器和GaN基电子器件的发展。另外，近年来具有反常带隙弯曲的窄禁带InAsN，InGaAsN,GaNP和GaNAsP材料的研制也受到了重视，这是因为它们在长波长光通信用高T0光源和太阳能电池等方面显示了重要应用前景。

以Cree公司为代表的体SiC单晶的研制已取得突破性进展，2英寸的4H和6HSiC单晶与外延片，以及3英寸的4HSiC单晶己有商品出售；以SiC为GaN基材料衬低的蓝绿光LED业已上市，并参于与以蓝宝石为衬低的GaN基发光器件的竟争。其他SiC相关高温器件的研制也取得了长足的进步。目前存在的主要问题是材料中的缺陷密度高，且价格昂贵。

II－VI族兰绿光材料研制在徘徊了近30年后，于1990年美国3M公司成功地解决了II－VI族的P型掺杂难点而得到迅速发展。1991年3M公司利用MBE技术率先宣布了电注入（Zn，Cd）Se／ZnSe兰光激光器在77K（495nm）脉冲输出功率100mW的消息，开始了II－VI族兰绿光半导体激光（材料）器件研制的。经过多年的努力，目前ZnSe基II－VI族兰绿光激光器的寿命虽已超过1000小时，但离使用差距尚大，加之GaN基材料的迅速发展和应用，使II－VI族兰绿光材料研制步伐有所变缓。提高有源区材料的完整性，特别是要降低由非化学配比导致的点缺陷密度和进一步降低失配位错和解决欧姆接触等问题，仍是该材料体系走向实用化前必须要解决的问题。

宽带隙半导体异质结构材料往往也是典型的大失配异质结构材料，所谓大失配异质结构材料是指晶格常数、热膨胀系数或晶体的对称性等物理参数有较大差异的材料体系，如GaN／蓝宝石（Sapphire），SiC／Si和GaN／Si等。大晶格失配引发界面处大量位错和缺陷的产生，极大地影响着微结构材料的光电性能及其器件应用。如何避免和消除这一负面影响，是目前材料制备中的一个迫切要解决的关键科学问题。这个问题的解泱，必将大大地拓宽材料的可选择余地，开辟新的应用领域。

目前，除SiC单晶衬低材料，GaN基蓝光LED材料和器件已有商品出售外，大多数高温半导体材料仍处在实验室研制阶段，不少影响这类材料发展的关键问题,如GaN衬底，ZnO单晶簿膜制备，P型掺杂和欧姆电极接触，单晶金刚石薄膜生长与N型掺杂，II－VI族材料的退化机理等仍是制约这些材料实用化的关键问题，国内外虽已做了大量的研究，至今尚未取得重大突破。

3光子晶体

光子晶体是一种人工微结构材料，介电常数周期的被调制在与工作波长相比拟的尺度，来自结构单元的散射波的多重干涉形成一个光子带隙，与半导体材料的电子能隙相似，并可用类似于固态晶体中的能带论来描述三维周期介电结构中光波的传播，相应光子晶体光带隙（禁带）能量的光波模式在其中的传播是被禁止的。如果光子晶体的周期性被破坏，那么在禁带中也会引入所谓的“施主”和“受主”模，光子态密度随光子晶体维度降低而量子化。如三维受限的“受主”掺杂的光子晶体有希望制成非常高Q值的单模微腔，从而为研制高质量微腔激光器开辟新的途径。光子晶体的制备方法主要有：聚焦离子束（FIB）结合脉冲激光蒸发方法，即先用脉冲激光蒸发制备如Ag/MnO多层膜，再用FIB注入隔离形成一维或二维平面阵列光子晶体；基于功能粒子（磁性纳米颗粒Fe2O3，发光纳米颗粒CdS和介电纳米颗粒TiO2）和共轭高分子的自组装方法，可形成适用于可见光范围的三维纳米颗粒光子晶体；二维多空硅也可制作成一个理想的3－5μm和1．5μm光子带隙材料等。目前，二维光子晶体制造已取得很大进展，但三维光子晶体的研究，仍是一个具有挑战性的课题。最近，Campbell等人提出了全息光栅光刻的方法来制造三维光子晶体，取得了进展。

4量子比特构建与材料

随着微电子技术的发展，计算机芯片集成度不断增高，器件尺寸越来越小（nm尺度）并最终将受到器件工作原理和工艺技术限制，而无法满足人类对更大信息量的需求。为此，发展基于全新原理和结构的功能强大的计算机是21世纪人类面临的巨大挑战之一。1994年Shor基于量子态叠加性提出的量子并行算法并证明可轻而易举地破译目前广泛使用的公开密钥Rivest，Shamir和Adlman（RSA）体系，引起了人们的广泛重视。

所谓量子计算机是应用量子力学原理进行计算的装置，理论上讲它比传统计算机有更快的运算速度，更大信息传递量和更高信息安全保障，有可能超越目前计算机理想极限。实现量子比特构造和量子计算机的设想方案很多，其中最引人注目的是Kane最近提出的一个实现大规模量子计算的方案。其核心是利用硅纳米电子器件中磷施主核自旋进行信息编码，通过外加电场控制核自旋间相互作用实现其逻辑运算，自旋测量是由自旋极化电子电流来完成，计算机要工作在mK的低温下。

这种量子计算机的最终实现依赖于与硅平面工艺兼容的硅纳米电子技术的发展。除此之外，为了避免杂质对磷核自旋的干扰，必需使用高纯（无杂质）和不存在核自旋不等于零的硅同位素（29Si）的硅单晶；减小SiO2绝缘层的无序涨落以及如何在硅里掺入规则的磷原子阵列等是实现量子计算的关键。量子态在传输，处理和存储过程中可能因环境的耦合（干扰），而从量子叠加态演化成经典的混合态，即所谓失去相干，特别是在大规模计算中能否始终保持量子态间的相干是量子计算机走向实用化前所必需克服的难题。

5发展我国半导体材料的几点建议

鉴于我国目前的工业基础，国力和半导体材料的发展水平，提出以下发展建议供参考。

5.1硅单晶和外延材料

硅材料作为微电子技术的主导地位至少到本世纪中叶都不会改变，至今国内各大集成电路制造厂家所需的硅片基本上是依赖进口。目前国内虽已可拉制8英寸的硅单晶和小批量生产6英寸的硅外延片，然而都未形成稳定的批量生产能力，更谈不上规模生产。建议国家集中人力和财力，首先开展8英寸硅单晶实用化和6英寸硅外延片研究开发，在“十五”的后期，争取做到8英寸集成电路生产线用硅单晶材料的国产化，并有6～8英寸硅片的批量供片能力。到2010年左右，我国应有8～12英寸硅单晶、片材和8英寸硅外延片的规模生产能力；更大直径的硅单晶、片材和外延片也应及时布点研制。另外，硅多晶材料生产基地及其相配套的高纯石英、气体和化学试剂等也必需同时给以重视，只有这样，才能逐步改观我国微电子技术的落后局面，进入世界发达国家之林。

5.2GaAs及其有关化合物半导体单晶

材料发展建议

GaAs、InP等单晶材料同国外的差距主要表现在拉晶和晶片加工设备落后，没有形成生产能力。相信在国家各部委的统一组织、领导下，并争取企业介入，建立我国自己的研究、开发和生产联合体，取各家之长，分工协作，到2010年赶上世界先进水平是可能的。要达到上述目的，到“十五”末应形成以4英寸单晶为主2－3吨／年的SI－GaAs和3－5吨／年掺杂GaAs、InP单晶和开盒就用晶片的生产能力，以满足我国不断发展的微电子和光电子工业的需术。到2010年，应当实现4英寸GaAs生产线的国产化，并具有满足6英寸线的供片能力。

5.3发展超晶格、量子阱和一维、零维半导体

微结构材料的建议

(1)超晶格、量子阱材料

从目前我国国力和我们已有的基础出发，应以三基色（超高亮度红、绿和蓝光）材料和光通信材料为主攻方向，并兼顾新一代微电子器件和电路的需求，加强MBE和MOCVD两个基地的建设，引进必要的适合批量生产的工业型MBE和MOCVD设备并着重致力于GaAlAs／GaAs，InGaAlP／InGaP,GaN基蓝绿光材料，InGaAs／InP和InGaAsP／InP等材料体系的实用化研究是当务之急，争取在“十五”末，能满足国内2、3和4英寸GaAs生产线所需要的异质结材料。到2010年，每年能具备至少100万平方英寸MBE和MOCVD微电子和光电子微结构材料的生产能力。达到本世纪初的国际水平。

宽带隙高温半导体材料如SiC，GaN基微电子材料和单晶金刚石薄膜以及ZnO等材料也应择优布点，分别做好研究与开发工作。

(2)一维和零维半导体材料的发展设想。基于低维半导体微结构材料的固态纳米量子器件，目前虽然仍处在预研阶段，但极其重要，极有可能触发微电子、光电子技术新的革命。低维量子器件的制造依赖于低维结构材料生长和纳米加工技术的进步，而纳米结构材料的质量又很大程度上取决于生长和制备技术的水平。因而，集中人力、物力建设我国自己的纳米科学与技术研究发展中心就成为了成败的关键。具体目标是，“十五”末，在半导体量子线、量子点材料制备，量子器件研制和系统集成等若干个重要研究方向接近当时的国际先进水平；2010年在有实用化前景的量子点激光器，量子共振隧穿器件和单电子器件及其集成等研发方面，达到国际先进水平，并在国际该领域占有一席之地。可以预料，它的实施必将极大地增强我国的经济和国防实力。

材料导论论文范文第2篇

学生自主案例教学法”的含义“Web形式”是指在教学过程中，学生面对的对象不是教师，而是处于Web网络的虚拟仿真环境中，单人或多人合作进行设计成分或生产冶炼，Web网络系统自动记录学生操作的每一个步骤，教师通过前端软件观察学生的操作行为，实时回答他们提出的问题。“自主”是指学生学习的工程案例不是教师事先准备的，而是学生在仿真过程中自己得到的。由于学生掌握的专业知识和能力存在差异，使用的冶炼设备、设置的工艺参数和成分都不尽相同，因此得到的案例也不同，甚至很大一部分是失败的案例。“Web主导下材料工程类学生自主案例教学法”是在教师讲授专业知识的基础上，结合课堂教学内容，有针对性地给学生提供网络虚拟仿真平台，学生在平台内完成成分设计或产品冶炼任务，遇到问题可小组交流，提出改进方案。对典型个案，进行全班讲演，同时教师进行点评。该教学法以“任务”为主线，但不以“任务”的完成与否做为考核标准，提交的结果没有对错好坏之分，产生的结果不重要，结果产生的原因才重要。鼓励学生主动寻找可能出现的失常和事故，并运用所学理论知识去分析、去思考、去解决，强化对理论知识的学习渴望，激发学习的兴趣。

二、“Web主导下材料工程类

学生自主案例教学法”的实施方案在实施前，对实施的过程和步骤进行了认真分析，对实施方案的总体框架和实施具体步骤进行了设计，实施方案如下：第一阶段：规划。制定教学目标，确定实验班级。教材调整，确定讲授重点。以教师为主，包括课堂讲授的安排，讲授重点的确定，以及为学生编写模拟操作指导大纲等。第二阶段：执行。发动学生，明确任务。网络操作，案例设计。在线指导，提高案例质量。以学生为主，教师指导。使学生意识到自己的“工程师”角色，在虚拟仿真环境中动手操作，完成生产任务。教师可通过前端软件实时观察学生的操作行为，回答他们提出的问题并分析模拟结果。学生和老师之间、学生和学生之间在信息窗口通过文本进行交流。不同地点的学生可以组合起来，在同一个模拟模型中分别进行操作。第三阶段：分析和讨论。根据模拟操作记录，全班交流研讨，教师点评。师生结合，互动交流。教师从学生的操作结果中选取典型案例，让学生制作讲演课件，给全班同学分析自己的成功与失败经验，教师在交流中给予适时的点评，并进行成绩评定。第四阶段：总结。遴选优秀操作记录，编写示范案例。对学生的优秀设计案例进行整理归纳，为教师进行课62教学新思维堂多媒体教学时使用，也可作为学生课外预习、复习、自学的电子版的立体化教材。

三、个案举例

钢铁大学网站提供了钢铁应用、钢铁设计及冶炼等仿真模块，包括了现代钢铁生产的主要工序，可以为材料工程，尤其是金属材料工程专业大多数专业课程教学所采用。如在金属学材料学课程教学中，布置了一个生产任务：现收到一客户订单，要为一座海洋平台生产一种易焊接的高强度厚钢板，钢种的成份和工艺路线由生产方来确定。订单要求生产9000t的高强度厚板，钢板对机械性能的要求为：屈服强度，LYS＞375Mpa；抗拉强度，530Mpa＜UTS＜620Mpa；54J夏比冲击转变温度，ITT＜-40℃；屈强比LYS/UTS＜0.82。使用网站中关于海洋平台用中厚板钢的设计模块进行仿真。【学生自主案例】钢种成分的设计在工艺路线为50mm钢板中度控轧、25mm钢板轻度控轧、90mm钢板中度控轧的情况下，经过调试发现Cr、Mo、Ni、V可以不参与设计考虑范围，C、Si、Mn在一定的含量内变化，主要调节Cu、Al、N、Nb元素的含量改变钢材的力学性能，得到了满足客户性能要求的3种不同钢种。从而使基体强度提高，以及固溶体与运动位错间的相互作用，阻碍了位错的运动，从而使钢种强度提高；2号钢种N、Nb、Al含量较高，主要强化机理是：N与Te形成间隙固溶体，起到固溶强化；在钢中加入的Nb，Nb元素能形成碳的化合物、氮的化合物或碳氮化合物，在轧制或轧后冷却中沉淀析出，起到第二相沉淀作用；同时，N与Al、Nb形成氮化合物或碳氮化合物，能钉扎晶界，阻碍晶粒长大，起到细晶强化。3号钢种的设计是在2号基础上调试Al元素的含量，3号钢种Al含量较低。

四、总结

材料导论论文范文第3篇

专业导论课是一门导论性质课程，是引导学生了解所学专业和相关专业的入门课程，其内容一般包括如下几个方面：系统地介绍专业背景和特点、本专业人才培养方案的课程体系及相互关系、基本专业知识、专业延伸及交叉学科、本科专业与研究生学科的对接关系等，以及大学成长规划和职业生涯规划的内容。1.导论一，第一讲：绪言（2学时）。以解疑的方式引导学生了解本专业、产生和增进对本专业的兴趣，并以渐进式深入理解本专业的内涵和本专业人才培养方案的内涵。关于特种能源工程与烟火技术专业———简介、历史沿革、国内外发展现状、前景；关于专业培养方案；本专业学生对本专业的了解、问题讨论与解答。请思考：你想成为什么样的人？Whattobe？Whattodo？如何使自己变聪明？“天道酬勤”。2.第二讲：火炸药科学技术（一）火炸药科学基础及新发展（2学时）。介绍火炸药科学技术的基本专业知识，所涉及的领域，国内外现状及新发展、发展趋势以及火炸药的应用技术，增进学生对本专业的了解和兴趣；并指出相关内容对应的专业课程及基础理论课程，提高同学们对基础理论课程学习的兴趣和重视程度。问题：什么是含能材料？含能材料的特点是什么？举例说明。按用途，含能材料怎样分类？其能量释放特点和做功形式各是怎样的？谈谈你对特种能源工程与烟火技术专业的认识。你计划怎样去学好本专业？你有怎样的专业设想？请问同学们：你将采用什么样的方式、途径和办法去解决自己在专业上遇到的困惑以及大学期间成长过程中遇到的各种问题和困难？3.第三讲：火炸药科学技术（二）火炸药的安全与环保技术（2学时）。介绍火炸药的安全与环保技术的基本知识，使学生了解基本的火炸药的安全与环保技术、方法。4.第四讲：应对就业我们的成长规划———与四年级学长的对谈（2学时）。以毕业班毕业、就业为契机，邀请各年级同学以专业、就业、成长为主题，与特能大一同学开展交流，引导学生从大一开始设计自己的大学成长规划，对学习的能力、做事的能力、交流的能力、合作的能力等各种能力及自信、诚信、勤奋等素质进行有规划、有实施方案的自我培养和自我管理。自己对自己负责。每个人记录自己的成长，为自己的成长留下一份档案。5.导论2，第一讲：烟火技术（一）烟火技术基础及新发展（2学时）。介绍烟火技术的基本专业知识、所涉及的领域、国内外现状及新发展、发展趋势，增进学生对本专业的了解和兴趣；并指出相关内容对应的专业课程及基础理论课程，提高同学们对基础理论课程学习的兴趣和重视程度。6.第二讲：烟火技术（二）火工烟火安全技术（2学时）。介绍火工烟火安全技术的基本专业知识，使学生了解基本的火工烟火安全技术和方法。7.第三讲：论我们的专业———论文写作与讨论（2学时）。引导学生对感兴趣的专业领域和方向进行文献资料查阅和假期社会实践调研，并进行论文写作。对学生的论文作品和专题进行点评并展开讨论。提高学生对本专业的了解和兴趣的同时，培养学生的表达交流热情和能力。培养学生自主学习的热情和能力、思考问题和解决问题的能力（研究的能力）、讨论交流的能力和合作的能力。并引导学生积极参加学院学校组织的各类讲座包括专业学术讲座、科学讲座、人文社科类讲座等。8.第四讲：兴趣、专业兴趣与我们的专业成长（职业生涯）规划（2学时）。就此专题，邀请学院学生工作经验丰富的老师和毕业班级在专业和就业方面的典型，和同学们展开热烈地讨论，并使同学们实际行动起来，建立规划并实施。

二、专业导论课的教学模式设计与实施

基于专业导论课的教学内容安排和大一学生的学情，在专业导论课的教学设计中采用了多种形式，包括：课堂讲述、主题调研报告、学研小组、专业论坛、专家讲座、开放专业实验等。首先，在大一新生的专业导论课上，学生会非常期待一场系统的、宽博的、具体的专业相关内容介绍，他们急切地想要了解自己所在的专业、要学什么、要做什么及将来的发展前景。因此，系统地讲述专业相关内容是专业导论极其重要的第一堂课。在讲述中引用实例，加入调查性的提问引起讨论，以活跃课堂气氛并激发学生思考某些问题。另外，专家讲座是一个有益的补充。有专长、有成就的本学科领域内的专家一定程度上代表着专业的被认可度，会带来一种榜样的力量。更多的专业相关知识和问题，在讲述了基本的基础知识的基础上，则引导学生自己通过多种途径去调研，培养学生阅读、写作及沟通的能力。就这一环节，始终围绕一个“导”字，设计了专业论坛、专业主题调研、小组报告、学研小组等形式，引导学生开展自主性的专业相关主题调研、引导学生进行小组合作并培养团队精神、引导学生面对问题时学会多种途径去解疑释惑，促使学生“自己动手，丰衣足食”，培养学生自主学习、思考问题和解决问题的能力以及团队合作的能力。实践表明，这些在大一时就积极参与实验的学生在后来参加大学生科技创新训练项目和创新实践比赛中都表现出了优势。按照课程教学要求，专业导论课中必须开设大学成长规划和职业生涯规划的内容。在这一部分中，鼓励学生设计并展示自己的大学成长规划和职业生涯规划并展开讨论，引导学生审视自己的人生理想、职业理想，“不积跬步，无以至千里”，进行大学成长规划和职业生涯规划并实施之，逐步成长。这一点，从学生的反馈来看，还需要在之后的每一学期进行督导。

三、专业导论课的课程考核

材料导论论文范文第4篇

关键词：语言学 语用学 语篇分析

1、教学内容传统课本基本上以微观语言学为主，按结构语言学思路编排内容，从语音学、音系学、形式学、句法、语义学，一直到语用学和语篇分析。教学内容的改革是大多数学者的主张，如白郁（2007）认为应以语言哲学意义、语言与大脑及认知关系、语言学发展简史、宏观把握语言学真正意义等四方面为重。还有学者认为增加课外阅读材料以改进教学内容，如王扬（2004）和吴格奇（2005）主张选用有助于学生理解基本理论、概念的材料、辅之以拓宽视野的补充材料。还有以宏观还是微观语言学内容作为教学重点的争论：“微观”派认为语言内部分支是语言学的基础内容，课时分配比重要大；“宏观”派认为基础部分简单，学生可自学，重点应是宏观介绍；“中间”派是既注重基础又考虑涉猎面。但笔者认为，各高校层次不一，地理位置不同，统一规定教学内容不足取。近5年教学实践告知以微观语言学为主，即语言学内部分支的理论、研究、及应用。如在处理词形学时，适当介绍词的研究现状，对象我校这种以师范专业为主的二本院校的英专学生而言，无论是提高职业技能还是英语水平都相当重要。我校地处西部少数民族地区，适当添加西部少数民族语言的相关研究，如方言特点、语言迁移现象、少数民族文化研究。也应在绪论部分增加语言学史和语言哲学等内容，让学生了解语言学理论和研究的发展趋势及语言与哲学的密切关系。此外适当介绍结构、认知和功能语言学这三大学派的相关内容也有必要。总之，就像百货商场的陈列员，教师将所有商品分门别类、有条有理地展示，学生自然会依据具体情况取舍。教师侍机提供论文命题，使学生的探索与发现随着课堂内容的进行而深化。著名学者赵鑫珊（2004）在其新作《我是北大留级生》就曾列出了20个作为语言哲学研究对象的话题，且认为是“震撼灵魂”，不可能不为之心动的命题。

2、教学方法该课程多采用以教师为中心的填鸭式教学。有关研究一致认为必须改进该教学模式。运用多种教学方法激发学习兴趣，最大限度地让学生参与教学全过程，变被动为主动，从而建构语言及语言学知识。如潘之欣（2002）用大量生动典型例子，结合归纳法和演绎法讲解理论要点和难点；王扬（2004）主张采用传授型和讨论型相结合的方法；鞠玉梅（2007）主张研究型教学模式，“设境”以激发学生兴趣和强烈求知欲。总之，避免教学方法的单一，努力激发学习动力。启发式和发现式方法讲解基础知识和理论要难点；研究型或探究型方法，布置任务（个人任务和小组任务）；大课堂讲解研究方法和研究手段与步骤；小课堂任务分配型方法，使教学达到“鱼”、“渔”兼授效果。如语言学绪论之后，成立 “Study & Research Group”，提供6个topics：1）Language Changes；2） Social Dialects；3）Communication Competence；4）First Language Acquisition；5）Error Analysis；6） Pragmatic Failure.2周时间准备15分钟ppt陈述，5分钟小组同学共同回答相关问题，并建立QQ群，随时联系。教师仅为任务的布置者、监督者、帮助者和评定者，并鼓励学生撰写论文，或推荐给学术期刊，或为毕业论文的一部分。如一组学生在讲“语用失误”时，列举了电影、小说、校园、网络等许多有趣的例子，如分析不够透彻，教师可适时适当加以补充、提示和参加讨论，既融洽了气氛和师生关系，又学到了知识掌握了方法。让学生随时记录和关注身边的语言现象和语言事情，并联系到语言学理论，如，“山寨”、“客”、“剩女”、“宅男”等新词新语收集，以讨论词的构词理据。虽在探索中有难度，可介绍期刊网、万方数据库等资源；也可大胆与相关领域的教授或专家电邮寻找答案。为形成质量较高的论文打下了基础。这些都说明：语言学课程的终极目的不是讲授具体的理论知识，而是让学生能意识到语言现象的存在，能对之产生兴趣，并发表自己一定的见解，使自己作为一名普通人，也能融入到语言研究的大环境中去。

参考文献：

[1]白郁.英语本科语言学教学的重新定位[J].国际关系学院学报.2007.

[2]潘之欣.关于高校英语专业“语言学导论”类课程设置的调查 [J].外语界.2002.

[3]鞠玉梅.以多媒体网络技术为基础的语言学导论课程研究性教学模式的构建[J].外语电化教学.2007.

[4]王宗炎.语言学.它的历史.现状和研究领域 [J].外语教学与研究.1988.

[5]王扬.高校英语专业语言学课程教学初探[J].外语研究.2004.

材料导论论文范文第5篇

关键词：高职院校；管理类专业；毕业论文

中图分类号：G642.3 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2013）07-0035-02

本科毕业论文的撰写及答辩考核是学生毕业和获得学士学位的必要条件，是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。撰写毕业论文的主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，能够理论联系实际，独立分析、解决实际问题的能力，为学生以后的可持续发展提供基础。实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。

毕业论文的专业性是不言而喻的，各个学校对学生毕业论文的撰写与答辩环节的教学都极其重视。

随着网络技术的迅猛发展，网上资料也越来越丰富，学士、硕士和博士论文随处可以搜到下载，毕业论文的抄袭现象呈现出快速增长的态势。在实际教学过程中，教师感到指导学生毕业论文费时费力，学生感到毕业论文难写，对高职本科管理类专业毕业论文教学环节更是如此。

一、问题的提出

按照类别划分，教育可以为基础教育、高等教育、职业教育是和成人教育四大类。高等教育按层次划分为高职（专科）、本科、第二学士学位、硕士和博士研究生5个层次。高等职业教育作为高等教育发展中的一个类型，完整体系包括高职专科、高职本科、专业硕士、专业博士等4个层次。

2011年高职招生数量为310万人。目前高等职业教育已占据高等教育的半壁江山， 高等职业教育的主力是高职专科层次，2003年山东科技大学首开招收高等职业教育本科先河。虽然高职本科的招生数量只占一小部分，但是作为一个层次，仍具有一定的代表性。由于高职本科的生源是“三校生”（技工学校、中等专业学校、职业高中），学生的文化课分数普遍较低，入学前已有一定的专业基础，其毕业论文的教学与要求和普通本科有较大的差别。根据高职本科教育的发展需要和学生的特点，进行毕业论文的改革和实践势在必行。

由于管理大类的市场营销、财务管理等专业本身的特点，高职学生的毕业论文普遍存在选题空泛、结构不合理、资料堆砌、缺乏实践、前松后紧、理解肤浅、格式不规范、语言文字错误、答辩准备不足等问题。

二、毕业论文存在的主要问题

（一）学生不够重视

毕业论文都是安排在毕业前的最后一个学期。由于学生有毕业实习，学校都有就业率的指标要求，大多学生都忙于找工作或者已经定岗实习，对毕业论文的撰写，除了在时间上存在困难以外，许多学生认为这是最后一门课程了，大多抱有“六十分万岁”的思想，对毕业论文不够重视。

比如，市场营销专业是就业率高的专业，很多学生在毕业前已经签订就业协议或者已经定岗实习。这部分学生刚刚参加工作，对工作环境、业务流程等还不是很熟悉，工作比较忙，资料收集也有一定的困难，少数学生认为工作已经落实了，对毕业论文的撰写放松了要求。

没有就业的学生也不愿意返校做论文，不能按时与教师沟通汇报。个别学生存有上网下载，修改一下应付了事的侥幸心理，更有甚者在网上花钱找毕业论文。

（二）学校重视学术研究型论文，忽视实践应用型论文

一些地方本科院校打着建设高水平大学的大旗，在“做大、做强、追赶一流”浪潮的推动下，迷失了自己的办学方向和定位，盲目追求所谓的“高水平”，本科毕业论文评价倾向学术研究型，轻视与地方经济和实际工作关联性更大、更有利于和更适合学生发展和需要的应用型论文。高职本科在本科院校所占比例很小，学校没有考虑到因材施教，管理评价都是采用普通本科的管理体系，师生普遍感到不适应。

（三）师生比例失调

随着我国高等教育的大众化发展，高校招生数量持续扩大，全国高校师生比为1：16左右，地方一般本科院校的师生比例远超过这个比例。为了提高论文的指导水平，各个学校的管理部门一般都对不同职称教师指导论文的数量作出了规定，比如教授、副教授指导论文的学生数不超过10人、讲师不超过7人。实际教学中，往往都超过规定，变通的办法就是让行政、教辅人员挂名，个别学校和专业教师实际指导学生论文的数量甚至达到了20人，导致论文指导质量下降。

（四）论文选题大而空，结构内容雷同

好的开始是成功的一半，毕业论文的选题作为论文撰写的第一步非常重要。学生论文选题存在的主要问题是大而空，动辄就是“中国……”、“跨国企业……”，要么就是肯德基、沃尔玛、联想等知名企业的营销策略、成本管理等题目。对这类大题目，一是和很多的硕博论文题目重复，学生的驾驭能力达不到，内容只能抄袭；二是本科论文的字数一般在1―2万字，问题的论证只能是蜻蜓点水，泛泛而谈，缺乏针对性，也不能解决具体的实际问题。

（五）学生资料收集能力差，材料运用不当

目前高职本科学生的资料收集途径主要是利用网络进行二手资料的收集，对于书籍、杂志的阅读量也非常少，不重视实际调研，很少有第一手资料。学生利用搜索引擎收集资料时，不会进行高级搜索，不能对重要字词、特定时间、地点进行限制和选择，导致出现数量巨大的搜索结果，寻找资料较为困难。

在使用中国知网（CNKI）进行文献检索时，也不会使用篇名、主题、关键词等进行有效检索。

高职本科学生的外语基础普遍较差，对外文资料的收集运用流于形式。对收集到的资料，学生不会做笔记、卡片，不能对重点内容进行整理和重组，最擅长的使用就是直接复制粘贴，导致论文复制比过高。

（六）语言、文字使用不当

高职本科学生在高中阶段的课程学习，主要侧重相关的专业课和升学考试的课程，对语文等基础课程不重视，书面语言基本功差，论文中大量出现口语化的语言，错别字、不正确使用标点符号的现象几乎每页都存在，影响了论文的质量。

（七）缺少创新

思想的不重视，题目的大而空，资料收集运用不当，没有结合具体的企业和工作问题，论文缺少解决实际问题的方法，内容东拼西凑、张冠李戴，没有创新，实用价值低。

（八）论文答辩漏洞百出

由于论文开题、撰写准备不足，抄袭严重，论文答辩时，答非所问、漏洞百出的现象时有发生。其他的还有评价体系宽松，学生的毕业论文几乎是100%通过，这也是学生不重视毕业论文的一个主要原因。

三、解决的主要途径和方法

（一）加强管理，提高认识

加强对学生毕业论文撰写的教育和管理，系、教研室、指导教师要制定切实可行的规章制度和操作流程，严格要求学生按计划完成毕业论文的各个环节。通过电话、邮件、QQ等通讯工具和实际走访，加强在校外完成论文的学生的论文指导。

开题要进行答辩，要对学生的选题、论文结构和资料收集的情况进行检查和提出修改意见。

答辩前要通过中国知网（CNKI）、万方数据库等对论文进行检索，复制比超过规定的，不允许答辩，从技术层面杜绝学生的论文抄袭。

（二）论文选题要符合“工学结合”的原则

指导教师和学生要结合生产实际进行拟题和选题，论文研究要与学生的实习、就业单位的岗位相结合，要与地方经济的发展相结合，选择学校所在地的企业实际问题进行论述。

比如，类似《齐齐哈尔市“冰糖雪梨”校园促销策略研究》的论文，题目不大，学生也了解，资料相对也易收集，学生结合以前学习的课程和实习，能够提出有建设性的建议，结论易被企业采纳。

高等职业教育的教师要求具备“双师”资格，教师的科研项目要注重解决企业的实际生产经营问题，教师可以把相关的课题的一部分让学生作为毕业论文完成，既可以使论文具有针对性，又对教师的教学科研起到帮助、促进作用。

（三）吸收企业兼职教师指导论文

在符合论文指导教师条件的情况下，尽可能邀请实习基地的管理者和业务骨干对学生进行论文指导，对已经工作的学生的论文指导实行“校企双教师”制度，既解决了指导教师数量不够的问题，又能使学生的论文和企业的具体问题进行有机结合。

（四）类似题目的结构要多样化

毕业论文的题目要做到一人一题，但是有些题目是类似的，对这类论文，不同学生论文的侧重点要不同，结构、论点、论据和论证过程要做到完全不同。

（五）加强对资料收集和应用的指导

教研室和指导教师在学生论文选题前，要对学生进行资料收集方法的讲座和训练，加强学生外文资料的收集和翻译指导。使学生选择的题目能够反映当前的热点，具有一定的创新，资料的收集有针对性。要指导学生会对资料进行压缩、扩展、修订和补充，学会资料的运用，避免抄袭。

（六）注重细节

细节往往决定成败，指导教师要对学生的遣词造句、标点符号和论文格式严格把关，培养学生从小事做起，注重细节的态度。

（七）做好答辩的指导

首先，要培养学生的自信心，答辩时要充满信心，沉着应对。答辩是一次锻炼机会，是对论文进行完善的最有利途径。其次，学生要充分准备，避免匆忙上阵。对论文的结构、重点、结论等了若指掌，预测答辩题目。最后，要注重答辩过程中语言、礼仪的运用。

参考文献：

[1]张雅静，洪传春.地方本科高校经管类毕业论文写作现状与对策分析[J].经济研究导刊，2011，（14）.