纳米电子学及其应用技术详解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,时间反复无常，鼓着翅膀飞逝,纳米电子学及其应用技术详解,纳米电子学及其应用技术详解时间反复无常，鼓着翅膀飞逝纳米电子学及其应用技术详解纳米电子学,纳米电子学,正如微米科学和技术的核心是微电子学一样,纳米科学和技术的核心是,纳米电子学,从人类传统概念自上而下的制造观而观,言,纳米电子学是微电子学继续向微,小世界、更微小世界不断发展的自然,硅技术,延伸,微观,而从著名物理学家费曼的自下而上的,单个组装观而言,它又是在全新概念纳来,分子组装,上用单个原子和单个分子构建量子结,构、量子器件、量子电路和量子系统,19802000,的新领域。,图1-4纳电子器件发展的自上而下和自下而上的路径,绵阳市现有小学438所，初中203所，普通高中33所， 中等职业教育学校46所，幼儿园546所，在校学生60余万人。全市有高等教育学校14所（其中全日制普通教育本科院校6所、成人教育本科院校3所、市属全日制普通教育专科院校3所、民办高职院校2所），学生151 553人，高校规模居全国地级市前列。,2012年9月全国教育信息化工作会议后，绵阳市认真落实教育部、教育厅相关会议和文件精神，围绕到2015年基本实现教育现代化，全面建成西部教育强市的战略目标，坚持信息技术与教育教学过程深度融合的核心理念，坚持应用驱动和机制创新，进一步推动了全市教育信息化的快速发展。,1 抓机制创新，推动多方参与教育信息化,1.1 建立经费保障机制，确保教育信息化可持续发展,根据国家九部委和省教厅相关文件精神，绵阳市教体局、发改委、财政局联合印发了关于加快推进教育信息化工作的通知，明确提出了推进教育信息化的当前几项重点工作，并从2013年起，要求义务教育阶段学校应建立维护运行保障机制，在生均公用经费中安排不低于15%的比例用于添置、更新、维护教学仪器设备；支付教育城域网线路租用和互联网出口费用；教育资源建设和应用管理平台的日常维护等开支。为了区域内教育均衡配置和最大限度发挥资金效益，该项经费以县为主集中安排使用。,为了确保绵阳教育城域网市级中心及其互联网出口安全、稳定、持续的运行，规范和加强全市网络资源建设，避免重复投资和重复开发，市教育体育局提出：各县市区、各直属学校在生均公用经费15%的经费总额中安排20%的经费集中到市教育技术和信息管理中心专项用于教育城域网建设。,1.2 建立企业参与机制，实现共建共赢,在教育城域网市中心建设、学校宽带接入方面，我们积极引入电信、移动、联通、广电等运营商，实现了学校宽带多运营商接入，提升了城域网线路质量。各运营商也在合作中互利互惠、共同发展。,1.3 建立部门合作机制，提高信息化管理水平,教育信息化是一个系统工程，我们利用自身的技术优势，主动与教体局办公室、基础教育科、计划财务科、教师培训科、教科所等业务部门合作，共同开发了内部办公OA、普通高中综合管理、学校财务管理、教师继续教育管理、高中选修课程网络课堂等应用管理平台，提高了信息化管理水平。,1.4 建立高效运行机制，提升技术装备系统服务能力,2012年4月，绵阳市编委批准原绵阳市电化教育馆、绵阳市教育技术装备处与原绵阳市教育信息技术管理中心合并组建为绵阳市教育技术和信息管理中心（绵阳市电化教育馆），升级为副县级单位。现有在职职工40人，其中：特级教师1人，高级职称17人。中心（馆）设8个中层科室，整合后服务能力得到极大提升。,2 抓环境建设，推动“三通”如期完成,2.1 依托教育城域网，实现宽带网络校校通,绵阳市早在2002年就建成了覆盖全市的教育城域网，全市学校统一接入、统一互联网出口，实现了市、县、校三级网络统一管理，资源共建共享。经过十余年的不断升级改造，截至2012年年底，全市已有657所学校基本以10 M以上光纤接入教育城域网，市中心互联网出口达到2.9 G，其中电信1.2 G、网通700 M、移动1 G。全市基本实现了校校通。,2.2 推进数字化校园建设，加快实现优质资源班班通,结合灾后重建和国家实施的农村薄弱学校改造项目，绵阳市全力推进班级多媒体教室建设，目前全市已建校园网395个、建多媒体教室5559间；装备计算机5万多台，生机比达12：1。通过教育城域网的覆盖和光盘资源免费下发，加快了实现优质资源班班通的步伐。,2.3 构建绵阳教育资源云平台，逐步实现师生网络学习空间人人通,2012年，初步建成教育资源云服务平台，形成了具有海量学习资源并支持移动阅读的网上个人学习中心，注册分配学习空间的师生日益增多。,3 抓资源整合，推动优质资源共建共享,绵阳市坚持“为用而建，为学而建，为教而建”的策略，采取引进与开发相结合的办法，与高校、科研院所、资源开发商精诚合作，共同搭建绵阳教育资源共建共享平台。,3.1 利用自身技术优势制作本地资源,根据社会热点和学生及家长关心的问题，有计划地制作系列专题讲座，如中高考政策访谈、中高考前的心理辅导、高考志愿填报、中考考前辅导等，在绵阳教育视频网、绵阳教育VOD频道同时播出，受到师生和家长的欢迎。,3.2 与市教科所合作，组织市优秀教师共同制作普通高中选修课网络系列课程,由于受师资和办学条件的限制，许多高中学校无法开齐和开足高中选修课程，我们借鉴外地经验，整合市教科所的学术优势和电教馆的技术优势，开发网络学习平台，制作网络学习课程。目前已完成150余讲，覆盖语、数、外、史、地、生、音、体、美等12个学科。目前，第二轮建设计划已开始实施，力争通过3年左右时间，建成覆盖选修IB和选修II全学科的、具有地方特色的普通高中选修课网络系列课程。,3.3 发动教师共建网络资源,利用绵阳教育资源网平台，建立教师上传教育资源的激励机制。教师上传课件、教案、试题、文章、精品课堂等各类资源，经专家评审入选的，作为市级公开发表的教学成果对待。对县市区、市直属学校制作录像课例及配套教学研究资料给予经费支持，以鼓励优质教育资源共建共享。,3.4 继续办好全市共享的资源网站和应用平台,依托教育城域网，努力实现城域网内学校和单位资源共享。继续办好电子期刊网、教育体育视频网、数字图书馆、学术视频网等专题资源网站，办好学籍管理、教师继续教育、高中课改管理、教育装备管理、教育财务管理、远程教育技术支持、网上学习等应用平台，真正服务好教育教学。 4 抓队伍建设，推动教师信息素养快速提升,4.1 教师教育技术能力培训,绵阳市于2006年正式启动此项工作，共建立13个培训基地。2009年开始与教师中级职称挂钩。截至2012年年底，已完成4万余名教师的初级培训，目前正积极启动中级培训。绵阳市的教育技术能力培训工作在2009年被教育部全国中小学教育技术能力建设计划项目办评为全国优秀组织管理单位。,4.2 教师职称计算机C级培训和考试,2002年，市教育局和市人事局就联合下发文件，开展中小学教师职称计算机应用能力和信息技术等级的“二合一”培训与考试，作为教师评定初级、中级职称的必要条件，要求教师全员参与。十余年来，全市已获得中小学职称计算机应用能力C级和信息技术中级合格证书的教师达到1.8万人，获得信息技术高级合格证书的教师达3000余人。,4.3 承担国际合作教师培训项目,近年来，绵阳市先后承担“英特尔 未来教育”基础课程、联合国儿童基金会“灾区教师培训”、微软“携手助学”等教师培训项目工作，项目实施及组织管理工作受到中央电教馆和相关投资管理方的肯定。2012年9月中旬，来自6个国家的儿基会国家委员会考察团实地走访我市多所学校，考察项目执行情况和实施效果。2012年12月，“灾区教师培训”项目经验交流会在绵阳市召开，绵阳市电教馆被中央电教馆表彰为组织管理先进单位，2012年还被中央电教馆评为“英特尔 未来教育”基础课程项目组织管理先进单位。,4.4 专业技术人员队伍建设,结合工作实际，每年组织多项专业技术培训。先后多次举办了网络管理人员培训班、开源系统应用培训、摄影和摄像专业人员培训、评标专家和质检人员培训班。,5 抓应用驱动，推动信息技术与教育教学深度融合,5.1 制作光盘资源，实现资源全覆盖,5.2 抓示范引领，以点带面推动资源应用,全市现有各类示范学校62所，其中省级示范校28所。2012年10月，由馆领导带队组成四个工作小组，分别对近十年建设的62所省、市级现代教育技术和实验教学示范学校进行复查，通过对复查情况的梳理和分析，为相关学校的进一步发展，提出可行性建议。,5.3 实施和指导教育技术课题研究工作,先后承担国家级、省级教育技术研究课题50余项，获省级优秀成果奖50余项。“十二五”期间，绵阳市4项课题立项为国家级课题，立项省级教育信息技术研究课题8项。,5.4 开展资源应用的巡回培训和赛课活动,我们坚持每年组织一线学科教师深入各县市区开展资源应用的巡回培训，并坚持每年举办基于资源应用的赛课活动，让优质资源应用于课堂，服务于教师、服务于学生。,2013年，绵阳的教育信息化工作将进一步加大推进力度，不断完善教育云平台的服务功能，不断提升教育城域网的线路品质，加快中小学班级多媒体设施的装备步伐，着力推进师生学习空间和职业教育信息化建设，力争在信息技术与教育教学的深度融合方面有新的突破。,化学实验是化学学科的基础，化学教学的基础。教师不仅要利用化学实验掌握化学知识，还要利用化学实验发展学生能力。如何运用化学实验发展学生能力呢？笔者在多年的教学中，在以下几方面对这一重大课题做了一些初步探讨。,一、立足实验教学，发展学生能力,化学实验在发展学生能力方面有着重要的、不可替代的作用。我们必须立足实验这个化学学科的基本特征，努力培养各种能力全面发展的新一代。,（一）、重视学生观察能力的培养,观察作为一种有目的、有计划、较持久的知觉，是人们认识事物、获取真知、发现问题的源泉。实验教学中，教师应采取有意识和无意识相结合，引导学生集中注意力进行科学的观察。对物质及其变化进行形象思维的同时，启发学生通过现象揭示本质，使观察上升到理论认识。学生观察的越仔细，就越能提出问题，对概念、理论、元素、化合物的性质以及有关知识就理解得更深、更透，对所学对象记得就越牢固。,首先观察要全面，不仅要注意观察事物的各个方面，也要注意与其他事物的联系。在化学实验中，对于具有代表性的、典型的物质性实验，应先全面观察，只有全面观察才能了解实验的全貌。学生对刺激性强烈的现象不仅要抓住，同时对瞬间就消失的现象更要特别注意，这可能是观察的重点。,其次就是观察要有重点，为了阐明某个化学概念或元素、化合物性质，对反应现象只需抓住与实验目的有关的规律着意观察即可，也就是选择具有代表性的重点进行观察，这就是观察的选择性。通过观察所对象反应的同类事物的共同点，抓住事物的本质和规律，验证阐明某一概念、定理和理论。如：氯离子，硫酸根离子，碳酸根离子等的鉴别实验；质量守恒定律引入实验等。,（二）、重视学生实验操作能力的培养,当今教学中，由于应试教育的影响，使教材中安排的本来就不太多的实验也往往难于落到实处。严重忽视了对学生实验能力的培养。实验操作能力从本质上说，就是一个人的实践能力。要发展学生实验操作能力，必须重一个“做”字，即要采取各种措施为学生提供较为充分的动手操作实践机会。,在进行实验时有时还要拓展实验空间，将学生实验由传统的学科课程向活动课程拓展。由于化学实验具有与现代科学技术以及工农业生产、学生生活联系较为密切的特点，因而，将理所当然地成为活动课程教学的一个重要内容。在活动课中培养学生的动手实践能力要注意和学科课程有机结合。,同时可以适当增加实验时间，将实验时间由通常的课内向课外延伸。延伸的办法主要包括课外兴趣小组活动和开放实验室等。由于课外活动具有时间上比较充裕，形式上灵活多样，并可照顾到学生的兴趣爱好等特点，因而也便于有针对性地通过实验操作，加强能力的培养。,（三）、在实验教学中发展思维能力,思维能力的培养重点应放在思维的逻辑性、灵活性、敏捷性和创造性思维等思维品质的形成和发展上，而化学实验活动的过程，始终存在着培养和锻炼学生思维品质的契机。,二、改进实验教学，引导科学思维,作为化学教师，理应千方百计地做好演示实验的和学生实验，鼓励并指导学生做一些选做实验和家庭化学小实验，适当布置专题调研性课题。同时还要善于开动脑筋，勇于创新，根据教学需要和具体情况，大胆进行化学实验改革，充分利用现有实验条件，为教学服务。,（一）、改验证性实验为探究性实验，引导学生科学思维,在进行实验时，先不让学生知道实验结果，而是在已有知识的基础上先提出新的问题，然后通过探究性实验来研究这些问题，逐步解开疑团。,（二）、变教师演示实验为学生随堂实验，训练学生的实验技能,“百闻不如一见，百见不如一练。”学生亲自实验比由教师演示观察到的现象会更加清晰，留下的印象更深刻。这时学生由旁观者变为当局者，其心情激动、态度积极、思考问题的自觉性会大大增强。可见，随堂实验既可以达到演示实验的目的，又可以弥补演示实验的不足。因此，在条件许可的情况下，应当多采取这种形式。一般地说，对于操作比较简单、耗费时间不长、安全可靠以不污染环境的演示实验，只要有数量足够的仪器和药品，都可以改为边讲边实验的形式。,（三）、适当补充和改进一些演示实验，唤醒学生的创新意识,有时为了调节课堂气氛，打消学生中可能存在的疑问，不妨根据实际需要适当补充一些演示实验，会收到更好的教学效果。在做课本中的演示实验时，也可以根据具体情况将仪器装置或药品及操作方法做适当的改进和完善。如“研究可燃物燃烧的条件实验”“电解水实验”教师可以适当改进装置，在使用改进后的装置进行实验前，需要向学生说明为什么要为样改进？还可怎样改进？以激发学生的创新意识，使学生体验到创新并不神秘，创新就发生在自己身边。,总之，作为从事化学教学的教育工作者，我们不仅要利用化学实验让学生掌握基本化学理论知识，还要大胆创新，通过多途径、多渠道，努力发展学生能力，培育各方面能力全面发展、适应社会的新时代人才。,时间反复无常，鼓着翅膀飞逝纳米电子学及其应用技术详解纳米电子,1,纳米电子学,纳米电子学,2,纳米电子学,正如微米科学和技术的核心是微电子学一样,纳米科学和技术的核心是,纳米电子学,从人类传统概念自上而下的制造观而观,言,纳米电子学是微电子学继续向微,小世界、更微小世界不断发展的自然,硅技术,延伸,微观,而从著名物理学家费曼的自下而上的,单个组装观而言,它又是在全新概念纳来,分子组装,上用单个原子和单个分子构建量子结,构、量子器件、量子电路和量子系统,19802000,的新领域。,图1-4纳电子器件发展的自上而下和自下而上的路径,纳米电子学,3,第十八章纳米电子学,正如微米科学和技术的核心是微电子学一样,纳米科学和技术的核心是,纳米电子学,迄今为止,作为电子器件只利用了电子波粒二象性的粒子性,其次,各,种传统电子元器件都是通过控制电子数量来实现信号处理的。随着集成,度的提高,功耗、速度成为严重的问题。现有的硅和砷化镓器件无论怎,样改进,其响应速度最高只能达到1012秒,功耗最低只能降低到lW,利用电子的量子效应原理制作的器件称为量子器件或纳米器件,也叫单,电子晶体管。在量子器件中,只要控制一个电子的行为即可完成特定的,功能,即量子器件不单纯通过控制电子数目的多少,主要是通过控制电,子波动的相位来实现某种功能的。因此,量子器件具有更高的响应速度,和更低的功耗,从根本上解决日益严重的功耗问题。,由于器件尺度为纳米级,集成度大幅度提高,同时还具有器件结构简单,可靠性高、成本低等诸多优点,因此,有理由相信纳米电子学的发展,必将在电子学领域中引起一次新的电子技术革命,从而把电子工业技术,推向一个更高的发展阶段,第十八章纳米电子学,4,第十八章纳米电子学,、纳米电子学的基本内涵,、纳米器件和电路,、纳米电子学的应用,第十八章纳米电子学,5,、纳米电子学的基本内涵,纳米科技中具有主导或牵头作用的是纳米电子学,因为它是微电子学,发展的下一代,纳米电子学来自电子工业,是纳米技术发展的一个主要动力。,1.基本概念,纳米电子学是研究在特征长度为0.1-100nm的纳米结构内单个电子或电,子波表现出来的特征和功能,并利用这些性质制备用于信息的产生,传递和交换的器件、电路和系统的学科。,冫探测、识别与控制单个量子(如单个电子、单个光子、单个磁通量,子、单个原子和单个分子等)、少数几个量子或量子波的运动规律,研究在量子点(也称人造原子)、量子线和量子点阵内单个原子、,少数几个量子或量子波所表现的特征和功能,研究原子、分子人工组装和自组装而成的器件,研制信息的产生、传递、交换器件、电路和系统,并应用于信息科,学技术中。,纳米电子学在信息科学技术、纳米生物学、纳米测量学、纳米显微学,及纳米机械学等学科中有广泛的应用,也称为量子功能电子学,、纳米电子学的基本内涵,6,纳米电子学及其应用技术详解课件,7,纳米电子学的基本内涵,表9与宏观参量相比较的纳米特征,参量十发观微米一,纳米,力学,块体常数,化学键,1010-8N,10-710-14N,Pa,1041012Pa,1 Hz-1 MHz,I MHz-1 THz,10kT,纳米力学,电学,10V/cm(直流),10V/cm(交流),0 A/c,10A/cm2,晶体管,弹道电子器件,单电子晶体管(SET),热弛豫,I As,I ns,元件数量,10/10,/10,探索内容,小型化芯片,组装器件,纳米电子学的基本内涵,8,、纳米电子学的基本内涵,纳米科技中具有主导或牵头作用的是纳米电子学,因为它是微电子学,发展的下一代,纳米电子学来自电子工业,是纳米技术发展的一个主要动力,3.研究内容和意义,纳米电子学是纳米技术的重要组成部分,是纳米技术发展的主要动力。,它立足于最新的物理理论和最先进的工艺手段,按照全新的概念来构,造电子系统。它将突破传统的极限,开发物质潜在的信息和结构潜力,使单位体积物质的信息存储和处理能力提高百万倍以上,实现信息采,集与处理能力的革命性突破。,其研究内容包括:基于量子效应的纳米电子器件,纳米结构的光/电性,质,纳米电子材料的表征,原子操纵和原子组装,等等,纳米电子学将成为21世纪信息时代的核心。,、纳米电子学的基本内涵,9,第十八章纳米电子学,、纳米电子学的基本内涵,、纳米器件和电路,、纳米电子学的应用,第十八章纳米电子学,10,、纳米器件和电路,1.理论基础,结构尺度表征了电子器件有源区的大小,它与物理学和电子学发展的,量子阶跃密切相关。,微电子学对应于器件的宏观结构(微米尺度),器件的工作机制由大,量微观粒子构成的统计系综来描述,所需要的物理学基础是经典物理,学:把电子视为由牛顿方程描述的经典粒子(半导体器件中电子的漂,移和扩散方程),把光看作由麦克斯韦方程描述的经典波动。,进入纳米尺度以后,我们把相应的器件和电路归入纳米电子学,但此,时的物理学基础是经典物理学和量子物理学并存的,器件的工作机制,是由一个或少数几个粒子的行为来描述的。在纳米尺度内,半经典器,件和半经典电路、量子器件和量子电路同时存在。,、纳米器件和电路,11,纳米电子学及其应用技术详解课件,12,纳米电子学及其应用技术详解课件,13,纳米电子学及其应用技术详解课件,14,纳米电子学及其应用技术详解课件,15,纳米电子学及其应用技术详解课件,16,纳米电子学及其应用技术详解课件,17,纳米电子学及其应用技术详解课件,18,纳米电子学及其应用技术详解课件,19,纳米电子学及其应用技术详解课件,20,纳米电子学及其应用技术详解课件,21,纳米电子学及其应用技术详解课件,22,纳米电子学及其应用技术详解课件,23,纳米电子学及其应用技术详解课件,24,纳米电子学及其应用技术详解课件,25,纳米电子学及其应用技术详解课件,26,纳米电子学及其应用技术详解课件,27,纳米电子学及其应用技术详解课件,28,纳米电子学及其应用技术详解课件,29,纳米电子学及其应用技术详解课件,30,纳米电子学及其应用技术详解课件,31,纳米电子学及其应用技术详解课件,32,纳米电子学及其应用技术详解课件,33,纳米电子学及其应用技术详解课件,34,纳米电子学及其应用技术详解课件,35,纳米电子学及其应用技术详解课件,36,纳米电子学及其应用技术详解课件,37,纳米电子学及其应用技术详解课件,38,纳米电子学及其应用技术详解课件,39,纳米电子学及其应用技术详解课件,40,纳米电子学及其应用技术详解课件,41,纳米电子学及其应用技术详解课件,42,纳米电子学及其应用技术详解课件,43,纳米电子学及其应用技术详解课件,44,纳米电子学及其应用技术详解课件,45,纳米电子学及其应用技术详解课件,46,纳米电子学及其应用技术详解课件,47,纳米电子学及其应用技术详解课件,48,纳米电子学及其应用技术详解课件,49,纳米电子学及其应用技术详解课件,50,纳米电子学及其应用技术详解课件,51,纳米电子学及其应用技术详解课件,52,纳米电子学及其应用技术详解课件,53,谢谢,骑封篙尊慈榷灶琴村店矣垦桂乖新压胚奠倘擅寞侥蚀丽鉴晰溶廷箩侣郎虫林森,-,消化系统疾病的症状体征与检查林森,-,消化系统疾病的症状体征与检查,11,、越是没有本领的就越加自命不凡。,邓拓,12,、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。,爱尔兰,13,、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。,老子,14,、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。,歌德,15,、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。,迈克尔,F,斯特利,谢谢骑封篙尊慈榷灶琴村店矣垦桂乖新压胚奠倘擅寞侥蚀丽鉴晰溶廷,54,