納米科學論文范文

導語：如何才能寫好一篇納米科學論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：納米科學納米技術納米管納米線納米團簇半導體

NanoscienceandNanotechnology–theSecondRevolution

Abstract:Thefirstrevolutionofnanosciencetookplaceinthepast10years.Inthisperiod,researchersinChina,HongKongandworldwidehavedemonstratedtheabilitytofabricatelargequantitiesofnanotubes,nanowiresandnanoclustersofdifferentmaterials,usingeitherthe“build-up”or“build-down”approach.Theseeffortshaveshownthatifnanostructurescanbefabricatedinexpensively,therearemanyrewardstobereaped.Structuressmallerthan20nmexhibitnon-classicalpropertiesandtheyofferthebasisforentirelydifferentthinkinginmakingdevicesandhowdevicesfunction.Theabilitytofabricatestructureswithdimensionlessthan70nmallowthecontinuationofminiaturizationofdevicesinthesemiconductorindustry.Thesecondnanoscienceandnantechnologyrevolutionwilllikelytakeplaceinthenext10years.Inthisnewperiod,scientistsandengineerswillneedtoshowthatthepotentialandpromiseofnanostructurescanberealized.Therealizationisthefabricationofpracticaldeviceswithgoodcontrolinsize,composition,orderandpuritysothatsuchdeviceswilldeliverthepromisedfunctions.Weshalldiscusssomedifficultiesandchallengesfacedinthisnewperiod.Anumberofalternativeapproacheswillbediscussed.Weshallalsodiscusssomeoftherewardsifthesedifficultiescanbeovercome.

Keywords:Nanoscience,Nanotechnology,Nanotubes,Nanowires,Nanoclusters,“build-up”,“build-down”,Semiconductor

I.引言

納米科學和技術所涉及的是具有尺寸在1-100納米范圍的結構的制備和表征。在這個領域的研究舉世矚目。例如，美國政府2001財政年度在納米尺度科學上的投入要比2000財政年增長83%，達到5億美金。有兩個主要的理由導致人們對納米尺度結構和器件的興趣的增加。第一個理由是，納米結構（尺度小于20納米）足夠小以至于量子力學效應占主導地位，這導致非經典的行為，譬如，量子限制效應和分立化的能態、庫侖阻塞以及單電子邃穿等。這些現象除引起人們對基礎物理的興趣外，亦給我們帶來全新的器件制備和功能實現的想法和觀念，例如，單電子輸運器件和量子點激光器等。第二個理由是，在半導體工業有器件持續微型化的趨勢。根據“國際半導體技術路向（2001）“雜志，2005年前動態隨機存取存儲器（DRAM）和微處理器（MPU）的特征尺寸預期降到80納米，而MPU中器件的柵長更是預期降到45納米。然而，到2003年在MPU制造中一些不知其解的問題預期就會出現。到2005年類似的問題將預期出現在DRAM的制造過程中。半導體器件特征尺寸的深度縮小不僅要求新型光刻技術保證能使尺度刻的更小，而且要求全新的器件設計和制造方案，因為當MOS器件的尺寸縮小到一定程度時基礎物理極限就會達到。隨著傳統器件尺寸的進一步縮小，量子效應比如載流子邃穿會造成器件漏電流的增加，這是我們不想要的但卻是不可避免的。因此，解決方案將會是制造基于量子效應操作機制的新型器件，以便小物理尺寸對器件功能是有益且必要的而不是有害的。如果我們能夠制造納米尺度的器件，我們肯定會獲益良多。譬如，在電子學上，單電子輸運器件如單電子晶體管、旋轉柵門管以及電子泵給我們帶來諸多的微尺度好處，他們僅僅通過數個而非以往的成千上萬的電子來運作，這導致超低的能量消耗，在功率耗散上也顯著減弱，以及帶來快得多的開關速度。在光電子學上，量子點激光器展現出低閾值電流密度、弱閾值電流溫度依賴以及大的微分增益等優點，其中大微分增益可以產生大的調制帶寬。在傳感器件應用上，納米傳感器和納米探測器能夠測量極其微量的化學和生物分子，而且開啟了細胞內探測的可能性，這將導致生物醫學上迷你型的侵入診斷技術出現。納米尺度量子點的其他器件應用，比如，鐵磁量子點磁記憶器件、量子點自旋過濾器及自旋記憶器等，也已經被提出，可以肯定這些應用會給我們帶來許多潛在的好處?？偠灾?，無論是從基礎研究（探索基于非經典效應的新物理現象）的觀念出發，還是從應用（受因結構減少空間維度而帶來的優點以及因應半導體器件特征尺寸持續減小而需要這兩個方面的因素驅使）的角度來看，納米結構都是令人極其感興趣的。

II.納米結構的制備———首次浪潮

有兩種制備納米結構的基本方法：build-up和build-down。所謂build-up方法就是將已預制好的納米部件（納米團簇、納米線以及納米管）組裝起來；而build-down方法就是將納米結構直接地淀積在襯底上。前一種方法包含有三個基本步驟：1）納米部件的制備；2）納米部件的整理和篩選；3）納米部件組裝成器件（這可以包括不同的步驟如固定在襯底及電接觸的淀積等等）?！癰uild-up“的優點是個體納米部件的制備成本低以及工藝簡單快捷。有多種方法如氣相合成以及膠體化學合成可以用來制備納米元件。目前，在國內、在香港以及在世界上許多的實驗室里這些方法正在被用來合成不同材料的納米線、納米管以及納米團簇。這些努力已經證明了這些方法的有效性。這些合成方法的主要缺點是材料純潔度較差、材料成份難以控制以及相當大的尺寸和形狀的分布。此外，這些納米結構的合成后工藝再加工相當困難。特別是，如何整理和篩選有著窄尺寸分布的納米元件是一個至關重要的問題，這一問題迄今仍未有解決。盡管存在如上的困難和問題，“build-up“依然是一種能合成大量納米團簇以及納米線、納米管的有效且簡單的方法?？墒沁@些合成的納米結構直到目前為止仍然難以有什么實際應用，這是因為它們缺乏實用所苛求的尺寸、組份以及材料純度方面的要求。而且，因為同樣的原因用這種方法合成的納米結構的功能性質相當差。不過上述方法似乎適宜用來制造傳感器件以及生物和化學探測器，原因是垂直于襯底生長的納米結構適合此類的應用要求。

“Build-down”方法提供了杰出的材料純度控制，而且它的制造機理與現代工業裝置相匹配，換句話說，它是利用廣泛已知的各種外延技術如分子束外延(MBE)、化學氣相淀積（MOVCD）等來進行器件制造的傳統方法。“Build-down”方法的缺點是較高的成本。在“build-down”方法中有幾條不同的技術路徑來制造納米結構。最簡單的一種，也是最早使用的一種是直接在襯底上刻蝕結構來得到量子點或者量子線。另外一種是包括用離子注入來形成納米結構。這兩種技術都要求使用開有小尺寸窗口的光刻版。第三種技術是通過自組裝機制來制造量子點結構。自組裝方法是在晶格失配的材料中自然生長納米尺度的島。在Stranski-Krastanov生長模式中，當材料生長到一定厚度后，二維的逐層生長將轉換成三維的島狀生長，這時量子點就會生成。業已證明基于自組裝量子點的激光器件具有比量子阱激光器更好的性能。量子點器件的飽和材料增益要比相應的量子阱器件大50倍，微分增益也要高3個量級。閾值電流密度低于100A/cm2、室溫輸出功率在瓦特量級（典型的量子阱基激光器的輸出功率是5-50mW）的連續波量子點激光器也已經報道。無論是何種材料系統，量子點激光器件都預期具有低閾值電流密度，這預示目前還要求在大閾值電流條件下才能激射的寬帶系材料如III組氮化物基激光器還有很大的顯著改善其性能的空間。目前這類器件的性能已經接近或達到商業化器件所要求的指標，預期量子點基的此類材料激光器將很快在市場上出現。量子點基光電子器件的進一步改善主要取決于量子點幾何結構的優化。雖然在生長條件上如襯底溫度、生長元素的分氣壓等的變化能夠在一定程度上控制點的尺寸和密度，自組裝量子點還是典型底表現出在大小、密度及位置上的隨機變化，其中僅僅是密度可以粗糙地控制。自組裝量子點在尺寸上的漲落導致它們的光發射的非均勻展寬，因此減弱了使用零維體系制作器件所期望的優點。由于量子點尺寸的統計漲落和位置的隨機變化，一層含有自組裝量子點材料的光致發光譜典型地很寬。在豎直疊立的多層量子點結構中這種譜展寬效應可以被減弱。如果隔離層足夠薄，豎直疊立的多層量子點可典型地展現出豎直對準排列，這可以有效地改善量子點的均勻性。然而，當隔離層薄的時候，在一列量子點中存在載流子的耦合，這將失去因使用零維系統而帶來的優點。怎樣優化量子點的尺寸和隔離層的厚度以便既能獲得好均勻性的量子點又同時保持載流子能夠限制在量子點的個體中對于獲得器件的良好性能是至關重要的。

很清楚納米科學的首次浪潮發生在過去的十年中。在這段時期，研究者已經證明了納米結構的許多嶄新的性質。學者們更進一步征明可以用“build-down”或者“build-up”方法來進行納米結構制造。這些成果向我們展示，如果納米結構能夠大量且廉價地被制造出來，我們必將收獲更多的成果。

在未來的十年中，納米科學和技術的第二次浪潮很可能發生。在這個新的時期，科學家和工程師需要征明納米結構的潛能以及期望功能能夠得到兌現。只有獲得在尺寸、成份、位序以及材料純度上良好可控能力并成功地制造出實用器件才能實現人們對納米器件所期望的功能。因此，納米科學的下次浪潮的關鍵點是納米結構的人為可控性。

III.納米結構尺寸、成份、位序以及密度的控制——第二次浪潮

為了充分發揮量子點的優勢之處，我們必須能夠控制量子點的位置、大小、成份已及密度。其中一個可行的方法是將量子點生長在已經預刻有圖形的襯底上。由于量子點的橫向尺寸要處在10-20納米范圍（或者更小才能避免高激發態子能級效應，如對于GaN材料量子點的橫向尺寸要小于8納米）才能實現室溫工作的光電子器件，在襯底上刻蝕如此小的圖形是一項挑戰性的技術難題。對于單電子晶體管來說，如果它們能在室溫下工作，則要求量子點的直徑要小至1-5納米的范圍。這些微小尺度要求已超過了傳統光刻所能達到的精度極限。有幾項技術可望用于如此的襯底圖形制作。

—電子束光刻通?？梢杂脕碇谱魈卣鞒叨刃≈?0納米的圖形。如果特殊薄膜能夠用作襯底來最小化電子散射問題，那特征尺寸小至2納米的圖形可以制作出來。在電子束光刻中的電子散射因為所謂近鄰干擾效應（proximityeffect）而嚴重影響了光刻的極限精度，這個效應造成制備空間上緊鄰的納米結構的困難。這項技術的主要缺點是相當費時。例如，刻寫一張4英寸的硅片需要時間1小時，這不適宜于大規模工業生產。電子束投影系統如SCALPEL（scatteringwithangularlimitationprojectionelectronlithography）正在發展之中以便使這項技術較適于用于規模生產。目前，耗時和近鄰干擾效應這兩個問題還沒有得到解決。

—聚焦離子束光刻是一種機制上類似于電子束光刻的技術。但不同于電子束光刻的是這種技術并不受在光刻膠中的離子散射以及從襯底來的離子背散射影響。它能刻出特征尺寸細到6納米的圖形，但它也是一種耗時的技術，而且高能離子束可能造成襯底損傷。

—掃描微探針術可以用來劃刻或者氧化襯底表面，甚至可以用來操縱單個原子和分子。最常用的方法是基于材料在探針作用下引入的高度局域化增強的氧化機制的。此項技術已經用來刻劃金屬（Ti和Cr）、半導體（Si和GaAs）以及絕緣材料（Si3N4和silohexanes），還用在LB膜和自聚集分子單膜上。此種方法具有可逆和簡單易行等優點。引入的氧化圖形依賴于實驗條件如掃描速度、樣片偏壓以及環境濕度等?？臻g分辨率受限于針尖尺寸和形狀（雖然氧化區域典型地小于針尖尺寸）。這項技術已用于制造有序的量子點陣列和單電子晶體管。這項技術的主要缺點是處理速度慢（典型的刻寫速度為1mm/s量級）。然而，最近在原子力顯微術上的技術進展—使用懸臂樑陣列已將掃描速度提高到4mm/s。此項技術的顯著優點是它的杰出的分辨率和能產生任意幾何形狀的圖形能力。但是，是否在刻寫速度上的改善能使它適用于除制造光刻版和原型器件之外的其他目的還有待于觀察。直到目前為止，它是一項能操控單個原子和分子的唯一技術。

—多孔膜作為淀積掩版的技術。多孔膜能用多種光刻術再加腐蝕來制備，它也可以用簡單的陽極氧化方法來制備。鋁膜在酸性腐蝕液中陽極氧化就可以在鋁膜上產生六角密堆的空洞，空洞的尺寸可以控制在5-200nm范圍。制備多孔膜的其他方法是從納米溝道玻璃膜復制。用這項技術已制造出含有細至40nm的空洞的鎢、鉬、鉑以及金膜。

—倍塞（diblock）共聚物圖形制作術是一種基于不同聚合物的混合物能夠產生可控及可重復的相分離機制的技術。目前，經過反應離子刻蝕后，在旋轉涂敷的倍塞共聚物層中產生的圖形已被成功地轉移到Si3N4膜上，圖形中空洞直徑20nm，空洞之間間距40nm。在聚苯乙烯基體中的自組織形成的聚異戊二烯（polyisoprene）或聚丁二烯（polybutadiene）球（或者柱體）可以被臭氧去掉或者通過鋨染色而保留下來。在第一種情況，空洞能夠在氮化硅上產生；在第二種情況，島狀結構能夠產生。目前利用倍塞共聚物光刻技術已制造出GaAs納米結構，結構的側向特征尺寸約為23nm,密度高達1011/cm2。

—與倍塞共聚物圖形制作術緊密相關的一項技術是納米球珠光刻術。此項技術的基本思路是將在旋轉涂敷的球珠膜中形成的圖形轉移到襯底上。各種尺寸的聚合物球珠是商業化的產品。然而，要制作出含有良好有序的小尺寸球珠薄膜也是比較困難的。用球珠單層膜已能制備出特征尺寸約為球珠直徑1/5的三角形圖形。雙層膜納米球珠掩膜版也已被制作出。能夠在金屬、半導體以及絕緣體襯底上使用納米球珠光刻術的能力已得到確認。納米球珠光刻術（納米球珠膜的旋轉涂敷結合反應離子刻蝕）已被用來在一些半導體表面上制造空洞和柱狀體納米結構。

—將圖形從母體版轉移到襯底上的其他光刻技術。幾種所謂“軟光刻“方法，比如復制鑄模法、微接觸印刷法、溶劑輔助鑄模法以及用硬模版浮雕法等已被探索開發。其中微接觸印刷法已被證明只能用來刻制特征尺寸大于100nm的圖形。復制鑄模法的可能優點是ellastometric聚合物可被用來制作成一個戳子，以便可用同一個戳子通過對戳子的機械加壓能夠制作不同側向尺寸的圖形。在溶劑輔助鑄模法和用硬模版浮雕法（或通常稱之為納米壓印術）之間的主要差異是，前者中溶劑被用于軟化聚合物，而后者中軟化聚合物依靠的是溫度變化。溶劑輔助鑄模法的可能優點是不需要加熱。納米壓印術已被證明可用來制作具有容量達400Gb/in2的納米激光光盤，在6英寸硅片上刻制亞100nm分辨的圖形，刻制10nmX40nm面積的長方形，以及在4英寸硅片上進行圖形刻制。除傳統的平面納米壓印光刻法之外，滾軸型納米壓印光刻法也已被提出。在此類技術中溫度被發現是一個關鍵因素。此外，應該選用具有較低的玻璃化轉變溫度的聚合物。為了取得高產，下列因素要解決：

1）大的戳子尺寸

2）高圖形密度戳子

3）低穿刺（lowsticking）

4）壓印溫度和壓力的優化

5）長戳子壽命。

具有低穿刺率的大尺寸戳子已經被制作出來。已有少量研究工作在試圖優化壓印溫度和壓力，但顯然需要進行更多的研究工作才能得到溫度和壓力的優化參數。高圖形密度戳子的制作依然在發展之中。還沒有足夠量的工作來研究戳子的壽命問題。曾有研究報告報道，覆蓋有超薄的特氟隆類薄膜的模板可以用來進行50次的浮刻而不需要中間清洗。報告指出最大的性能退化來自于嵌在戳子和聚合物之間的灰塵顆粒。如果戳子是從ellastometric母版制作出來的，抗穿刺層可能需要使用，而且進行大約5次壓印后需要更換。值得關心的其他可能問題包括鑲嵌的灰塵顆引起的戳子損傷或聚合物中圖形損傷，以及連續壓印之間戳子的清洗需要等。盡管進一步的優化和改良是必需的，但此項技術似乎有希望獲得高生產率。壓印過程包括對準、加熱及冷卻循環等，整個過程所需時間大約20分鐘。使用具有較低玻璃化轉換溫度的聚合物可以縮短加熱和冷卻循環所需時間，因此可以縮短整個壓印過程時間。

IV．納米制造所面對的困難和挑戰

上述每一種用于在襯底上圖形刻制的技術都有其優點和缺點。目前，似乎沒有哪個單一種技術可以用來高產量地刻制納米尺度且任意形狀的圖形。我們可以將圖形刻制的全過程分成下列步驟：

1．在一塊模版上刻寫圖形

2．在過渡性或者功能性材料上復制模版上的圖形

3．轉移在過渡性或者功能性材料上復制的圖形。

很顯然第二步是最具挑戰性的一步。先前描述的各項技術，例如電子束光刻或者掃描微探針光刻技術，已經能夠刻寫非常細小的圖形。然而，這些技術都因相當費時而不適于規模生產。納米壓印術則因可作多片并行處理而可能解決規模生產問題。此項技術似乎很有希望，但是在它能被廣泛應用之前現存的嚴重的材料問題必須加以解決。納米球珠和倍塞共聚物光刻術則提供了將第一步和第二步整合的解決方案。在這些技術中，圖形由球珠的尺寸或者倍塞共聚物的成分來確定。然而，用這兩種光刻術刻寫的納米結構的形狀非常有限。當這些技術被人們看好有很大的希望用來刻寫圖形以便生長出有序的納米量子點陣列時，它們卻完全不適于用來刻制任意形狀和復雜結構的圖形。為了能夠制造出高質量的納米器件，不但必須能夠可靠地將圖形轉移到功能材料上，還必須保證在刻蝕過程中引入最小的損傷。濕法腐蝕技術典型地不產生或者產生最小的損傷，可是濕法腐蝕并不十分適于制備需要陡峭側墻的結構，這是因為在掩模版下一定程度的鉆蝕是不可避免的，而這個鉆蝕決定性地影響微小結構的刻制。另一方面，用干法刻蝕技術，譬如，反應離子刻蝕(RIE)或者電子回旋共振（ECR）刻蝕，在優化條件下可以獲得陡峭的側墻。直到今天大多數刻蝕研究都集中于刻蝕速度以及刻蝕出垂直墻的能力，而關于刻蝕引入損傷的研究嚴重不足。已有研究表明，能在表面下100nm深處探測到刻蝕引入的損傷。當器件中的個別有源區尺寸小于100nm時，如此大的損傷是不能接受的。還有就是因為所有的納米結構都有大的表面-體積比，必須盡可能地減少在納米結構表面或者靠近的任何缺陷。

隨著器件持續微型化的趨勢的發展，普通光刻技術的精度將很快達到它的由光的衍射定律以及材料物理性質所確定的基本物理極限。通過采用深紫外光和相移版，以及修正光學近鄰干擾效應等措施，特征尺寸小至80nm的圖形已能用普通光刻技術制備出。然而不大可能用普通光刻技術再進一步顯著縮小尺寸。采用X光和EUV的光刻技術仍在研發之中，可是發展這些技術遇到在光刻膠以及模版制備上的諸多困難。目前來看，雖然也有一些具挑戰性的問題需要解決，特別是需要克服電子束散射以及相關聯的近鄰干擾效應問題，但投影式電子束光刻似乎是有希望的一種技術。掃描微探針技術提供了能分辨單個原子或分子的無可匹敵的精度，可是此項技術卻有固有的慢速度，目前還不清楚通過給它加裝陣列懸臂樑能否使它達到可以接受的刻寫速度。利用轉移在自組裝薄膜中形成的圖形的技術，例如倍塞共聚物以及納米球珠刻寫技術則提供了實現成本不是那么昂貴的大面積圖形刻寫的一種可能途徑。然而，在這種方式下形成的圖形僅局限于點狀或者柱狀圖形。對于制造相對簡單的器件而言，此類技術是足夠用的，但并不能解決微電子工業所面對的問題。需要將圖形從一張模版復制到聚合物膜上的各種所謂“軟光刻“方法提供了一種并行刻寫的技術途徑。模版可以用其他慢寫技術來刻制，然后在模版上的圖形可以通過要么熱輔助要么溶液輔助的壓印法來復制。同一塊模版可以用來刻寫多塊襯底，而且不像那些依賴化學自組裝圖形形成機制的方法，它可以用來刻制任意形狀的圖形。然而，要想獲得高生產率，某些技術問題如穿刺及因灰塵導致的損傷等問題需要加以解決。對一個理想的納米刻寫技術而言，它的運行和維修成本應該低，它應具備可靠地制備尺寸小但密度高的納米結構的能力，還應有在非平面上刻制圖形的能力以及制備三維結構的功能。此外，它也應能夠做高速并行操作，而且引入的缺陷密度要低。然而時至今日，仍然沒有任何一項能制作亞100nm圖形的單項技術能同時滿足上述所有條件?，F在還難說是否上述技術中的一種或者它們的某種組合會取代傳統的光刻技術。究竟是現有刻寫技術的組合還是一種全新的技術會成為最終的納米刻寫技術還有待于觀察。

另一項挑戰是，為了更新我們關于納米結構的認識和知識，有必要改善現有的表征技術或者發展一種新技術能夠用來表征單個納米尺度物體。由于自組裝量子點在尺寸上的自然漲落，可信地表征單個納米結構的能力對于研究這些結構的物理性質是絕對至關重要的。目前表征單個納米結構的能力非常有限。譬如，沒有一種結構表征工具能夠用來確定一個納米結構的表面結構到0.1À的精度或者更佳。透射電子顯微術(TEM)能夠用來研究一個晶體結構的內部情況，但是它不能提供有關表面以及靠近表面的原子排列情況的信息。掃描隧道顯微術（STM）和原子力顯微術（AFM）能夠給出表面某區域的形貌，但它們并不能提供定量結構信息好到能仔細理解表面性質所要求的精度。當近場光學方法能夠給出局部區域光譜信息時，它們能給出的關于局部雜質濃度的信息則很有限。除非目前用來表征表面和體材料的技術能夠擴展到能夠用來研究單個納米體的表面和內部情況，否則能夠得到的有關納米結構的所有重要結構和組份的定量信息非常有限。

V.展望

篇2

《大學化學》課程的積極性興趣既是學習的最好老師。能否將學生自然地引入到材料化學專業的學習中來，讓學生感受到材料化學的魅力，教師上好前言課可以說至關重要。新生上第一門專業基礎課時，一般都充滿好奇與渴望。教師若照本宣科、泛泛而談，學生只能按圖索驥，被動接受教材上的受死知識，他們大多興味索然甚至大失所望。教師若能獨辟蹊徑，借助多媒體優勢，向學生合理展示人類自古至今、特別是近年來材料科學界發展的新成就，如金剛石、寶石、發光材料、功能奇異的C60、N60、C90(目前報道的最小的碳納米管［3］)、N70、碳納米管，無機超分子，原子簇化合物，無機功能材料(如功能配合物、無機納米新材料與功能材料)，納米陶瓷、磁性、催化劑、氣敏及傳感材料等。事實上，這些五彩繽紛、性能奇特、形貌特異的材料大多可通過即將學習的《大學化學》課程的相關知識來制備、合成，而并不是遙不可及、的高端技術。通過這種方式，則深深吸引學生的目光，能激發學生學習的興趣。學生因此也能了解學習好《大學化學》課程的重要性，進而增強對材料化學專業學習的責任感和信心。在各章節的教學過程中，教師都應把其相關知識點與材料的合成、性能研究等密切聯系起來。比如，在學習晶體結構部分的知識時，我們在這一塊的講授就與其他專業的授課明顯不同，盡可能地把常見晶體(如NaCl、CsCl、ZnS、CaF2、K2S、CaTiO3、TiO2、Al2O3、MgAl2O4、Fe3O4、Co3O4、AgCl、AgI等)的晶體類別、空間結構等向學生講解闡述清楚，為其學習常見無機化合物、無機材料打下堅實的基礎。

2突破傳統的教學理念與方法，夯實理論基礎

講授法教學仍然是目前多數課程所用的最基本的教學方式，具有一定的優勢，即教師能連貫地向學生傳授基礎知識，并配合其它方法，可將基本概念、基本原理及相關課程知識傳授給學生。教授法運用得當，不僅能將講授內容系統、科學而準確地傳遞給學生，而且還能很好地突顯講授內容的重點和難點。然而，實際教學過程中若自始至終均采用這一方法，學生極易疲勞，產生厭倦甚至煩躁的心理。事實上，有些教師一直喜歡滿堂灌和填鴨式教學，教師在課堂上洋洋灑灑、痛痛快快地大講特講，卻完全忽略了學生作為教學主體的作用。這種教學，只是教師知識的傾瀉，而不是傳授，其結果是教師教得非常累，學生聽得更累，因而教學效果往往顯得特別差。在近幾年材料化學專業的學生對《大學化學》課程的授課評價中我們可以清楚地看到，學生對那些采取滿堂灌式教學的教師微詞頗多，普遍要求采用靈活多樣的教學方法，要充分激發學生學習的積極性。在我系《大學化學》課程教學團隊中，我們都十分重視教學理念的轉變、更新和教學方法的改革。我們都視其為課程能否鮮活生動的源泉。首先，我們確立了以學生學習為中心的教學觀念，以學生最大程度掌握好專業基礎知識為目標。如果把教師作為工程師或技術工人，那么學生將可看成為其加工的“產品”?！爱a品”質量的優劣，能否贏得市場，是檢驗作為教師教學質量是否合格的標準。要做到這一點，必須對學生進行科學合理地訓練和培養。因此，在課堂教學上，教師要積極引導，在十分融洽的環境下合理有序地向學生傳授知識，并能激起學生的求知欲，使其在課后有進一步跟蹤并深入研究的渴望。其次，為更好地傳授知識，改革教學方法，要采用靈活多樣、切實可行的教學方法，使學生以最直接、最有效的方式獲得知識。比如，在課前，教師要布置任務，設置問題，引導學生進行預習，通過多種途徑了解有關課題的成就以及最新發展動態，以吸引學生的注意力，讓其對所學內容產生濃厚的興趣。在課堂上，以多媒體教學為主，必需的板書為輔;以探討和學生參與教學作為主線，以教師補充和更正作為輔線;以經典基礎知識的教學和實際應用為主要教學內容，以相關科學前沿知識的穿插為輔助內容。課后，學生以完成經典題目作業為主要鞏固課程內容的方式，以查閱相關知識，進行實驗和撰寫課程小論文來擴大視野，等等?！洞髮W化學》課程理論眾多，在有限的課時里讓學生牢固掌握眾多理論，難度較大。我們主要通過精選教學內容，采用精講、精練的方式，理論與實際相結合，科學前沿介紹與教師的科研課題相結合，深入簡出，形象生動地向學生進行傳授。通過具體的材料合成與應用示例，夯實基礎理論，加深《大學化學》與材料化學之間的聯系，使學生產生強烈的欲望和濃厚的興趣。

3轉變課程的管理機制

課程管理機制的建立與課程改革相適應，課程管理機制的優劣將直接關系到課程教學質量。課程改革的深入開展應是課程教學管理的核心內容，我們應積極探索新的教學理念，大力開展創新教育，逐步推進教學新模式的轉變，確保教學質量的提高。第一，我們要求《大學化學》課程教師都要進行教學研究，特別注重課堂教學、教學內容、教學模式以及教學細節方面的探索與研究。通過對課堂教學過程、特別是教學細節等方面的研究，讓教師更加重視教學規律。第二，加強課堂教學的誠信教育和情感交流，培養師生感情，幫助學生正確掌握求知觀，不僅要培養學生的道德情操和知識品德，還要增進學生服務于社會的意識和責任感。第三，不斷轉變教學方式，由封閉式教學向開放式教學轉變，由單向式教學向雙向式教學轉變。第四，教師要轉變自己的角色，盡快由“教書匠”轉變為“研究者”，由知識的“儲備者”向知識的“傳播者”轉變。教師要經常進行反思，逐步實現深層次創新，使自己成為一個教學理念、教學實踐的開拓者和研究者，崇尚科學，崇尚學術。第五，加強課堂教學的監督機制。我們主要通過教學督導、教研室聽課與評教、院領導隨機聽課以及學生期中進行教學評價等方式來提高課堂教學的管理與監督機制。第六，加強課程學習的獎懲機制。對本課程學習比較優秀的學生應及時進行表揚、鼓勵甚至獎勵，樹立模范。對那些不愛學習、偷懶疲沓的學生要及時教育、激勵以及必要的課程懲罰，如閱讀幾篇科學論文，撰寫小論文等。

4加大學生實踐與創新能力的培養

創新是關乎國家和民族昌盛興旺的靈魂和永不衰竭的動力源泉。創新人才的培養是大學教育義不容辭的責任。當代大學生創新人才的培養可以分為創新能力和創業素質的訓練兩個部分?！洞髮W化學》作為專業基礎學科，在大學生創新能力培養方面具有更重要的基礎性作用，是其他學科無可替代的。因此，結合我系材料化學專業近幾年的發展，通過《大學化學》課程的教學與實踐，主要在以下幾個方面實施對大學生創新能力大力進行培養。(1)教師首先要有創新意識和創新實踐活動。通過教師教研和科研課題的申報與立項，教學改革的實施，教學方法的改進，教師進行各種形式的進修，通過指導學生申報課題項目，引導學生參與科學研究。帶領大學生參與各種競賽，領導學生直接服務于社會等，切實提高教師的創新意識和實踐活動。(2)精選并優化教學內容，使教學內容更加系統化、科學化。將大學化學課程中無機化學與化學分析中的相關知識緊密結合起來，盡量節省課時。(3)加大基礎實驗的權重，增設綜合性、設計性實驗和開放性實驗。(4)教師進行課題講座，通過專題研究，加強《大學化學》課程與專業學習的聯系。同時，挑選一些能力較強的學生在課堂上進行小專題報告，培養和鍛煉學生進行理論交流的能力。(5)積極邀請學生參與教師課題組或科研課題中來。讓學生參與教師的課題研究，不僅使學生了解科研的一般途徑，更重的是培養了學生的科研意識和素質，能使學生在進行課程學習時不自覺地提高了科學分辯和吸收的能力。

5結語

篇3

以色列的崛起固然有美國的扶植，但最重要的還是內在因素。探索其中的原由，也許對我們不無裨益。一、強大的民族凝聚力和自強不息的精神，是以色列國家發展永不枯竭的原動力。猶太民族是一個苦難深重的民族。歷史上數次大遷徙、大流散，猶太人慘遭奴役、驅逐和殺戮。尤其是第二次世界大戰期間，有600萬猶太人被德國納粹殺害。“逆境生人”，這些歷史遭遇沒有使猶太人滅絕，也沒有使之屈服，相反卻錘煉了猶太民族高度的愛國主義和不屈不撓的抗爭精神。世界上猶太人大約有1200萬人，其中一半生活在以色列，一半散居國外。猶太人無論在哪里，都時時刻刻牽掛著自己的祖國，盡一切可能幫助和支持自己的國家。凡猶太人居住地都有猶太社團，他們千方百計地設法影響駐在國對以色列的政策，其中以美國的猶太集團為最大，對美國對以色列政策的影響也最大。散居國外的富有猶太人不但回國投資，也大筆大筆地捐款給學校、研究機構和慈善事業。猶太民族自強不息、奮斗不止、勇于創新的精神，一直為人們所稱道。正是靠著這種精神，猶太民族哺育出眾多杰出的歷史人物。被稱為改變世界歷史的偉人馬克思就是猶太人，著名科學家愛因斯坦也是猶太人。據統計，諾貝爾獎金獲得者中，30％以上是猶太人。正是靠著這種精神，猶太民族變荒漠為良田，變貧窮為富裕，變積弱為強盛。這種精神，有改天換地的力量。

二、重視教育，把知識教育和傳統教育結合起來，提高民族的綜合素質。以色列重視教育，把教育看作是開創未來的關鍵。其主要做法，一是對教育的投入一直很高，始終保持在占GDP的9―12％。政府為每個小學生每年花費3938美元，為每個大學生花費11036美元，均高于其他發達國家。以色列猶太人中受過高等教育的占38％，受過中等教育的占70％，這在世界上也是名列前茅的。二是將教育置于法律的基礎上，成為教育法制化國家?！傲x務教育法”規定5―17歲孩子必須接受免費義務教育，18歲未學完國家規定課程的成年人要學完高中課程。此外，還有“國家教育法”、“高等教育委員會法”、“學校督導法”、“特殊教育法”，從教學內容到具體管理，從一般培養到特殊教育，甚至對學生的課時都做了規定。三是注重啟發式教育。無論是中學還是大學，教學都比較寬松。但對中小學課時做了規定，學校教育每周4天，每天不得少于8小時，周末學習一天不得少于5小時，星期五不得少于4小時。這些規定是要學生把課程主要消化在學校里和課堂上，減輕學生負擔，沒有繁雜的家庭作業。四是注重課外教育。參觀展示二戰期間猶太人悲慘遭遇的“大屠殺博物館”是每個學生的必修課。學校還組織學生參觀眾多的博物館、展覽館、農產品展覽、花卉展覽等，使學生接受愛國主義教育和廣博的課外知識。五是部隊教育作為青年人成長教育的重要一環。凡滿18―26歲的猶太人，男子服兵役三年，女子一年半。這實際是學校教育的繼續。在軍隊青年人接觸一些先進的武器裝備，培養了必備的各種技能，同時培養團隊精神，團結協作，互相支持。這都為今后工作奠定了良好的基礎。

三、科技立國，科技興國，使以色列在當今世界綜合國力的競爭中出奇制勝。以色列前副總理兼外長西蒙?佩雷斯曾說過，在以色列這樣的國家，不靠天、不靠地、就是靠科技。以色列年均降雨量200毫米，水資源嚴重缺乏，荒漠化土地占土地總面積的60％。多年來以色列在農業科技的研發、治理荒漠化土地、節水農業、工廠化農業、作物品種的改良和推廣、生態農業、植物保護等方面取得的成就舉世矚目。農業人口由當初占全國人口的70％減少到現在的3％，小麥、花卉、水果、棉花等農產品不但自給有余，還大量出口。以色列高科技產業異軍突起，信息產業已成為國民經濟的支柱產業。新興公司數量僅次于美國，居世界第二，高新技術出口占全部出口收入的70％。電子產品出口占全部工業品出口的40％。軟件產業成為國際軟件業的一支主要力量，是國際認可的軟件設計中心。近年來，以色列在衛星圖像、納米技術、反導系統、農業新技術開發、太陽能發電、生物技術等領域都取得顯著的成果。

以色列在發展高科技方面有以下值得注意的特點：一是以高質量的人力資源為后盾。以色列從事高技術研發的科學家和工程師的比例是世界上最高的。據1999年統計，每1萬人中有145人，而美國是85人，日本是70多人，德國不到60人。以色列25％的勞動力在技術行業工作，這個比例也是世界上最高的。按人口平均，以色列科學技術出版物數量也是世界第一。二是有關法律及配套的政策規定，為高科技的發展創造了良好條件?？萍挤矫娴牧⒎ㄖ饕小肮I研發鼓勵法”和“投資鼓勵法”。前者規定政府向企業的研發項目提供一定比例的無息貸款，政府和企業共擔風險，鼓勵企業向高技術研發投資，推動高技術產業的發展。后者規定政府向具有一定條件的工業、旅游業及農業領域的投資項目提供一定比例的投資補貼以及減免稅等優惠條件，吸引投資。以色列一向重視科技研發投入。2000年，研發投入占GDP的3．5％，在世界上屬第三位。以色列還鼓勵國防技術轉移到民用，把整個高技術產業提高到一個新臺階。三是重視國際交流與合作。以色列把研發出來的科技成果作為資源，生產和出售知識產品，擴大在國際市場的占有份額，并通過科技合作，進一步提高自己的科技水平。以色列科技合作重點是美、歐和遠東地區。最大合作伙伴是美國，其次是德國、法國等西歐國家；俄羅斯、烏克蘭等國都有雙邊合作協議。以色列同我國也簽有政府間科技合作協定。以色列和一些國家及地區設立了工業開發合作基金，和美國合作的基金達1億多美元。以色列科學家發表在國外雜志的科學論文有1／3是同外國科學家合作的。絕大多數大學畢業生在國內開始研究工作之前，都要到國外一流科研機構工作1―2年。以色列大學的知名教授大多在美國及西歐的著名大學兼作客座教授，美國和西歐的知名教授也常到以色列大學授課。這都有利于以色列學者同國外的溝通，以便掌握世界最新的科技動態。四是發展科技有超前意識?！靶『刹怕都饧饨牵缬序唑言谏项^”。20世紀90年代初，以色列便開始以高新技術為核心的產業結構調整，大力發展信息產業，使其成為國民經濟的新的增長點。在信息產業居領先地位之后，又把更多的注意力投到生物技術的開發，以爭得21世紀科技競爭的有利地位。為適應全球化，以色列開始醞釀新的科技政策，重點是減輕高科技公司的稅收負擔，減少高科技公司外流，培育高科技跨國公司。以色列千方百計捕捉未來高科技發展新動向，力圖著鞭在先，奪取科技領域制高點。