1. 对一个由导师提出的主题进行深入研究 2. 项目会议和规划 3. 提案撰写 4. 定期进度检查和报告 5. 项目文档 6. 演示和展示 学生需与物理、材料和/或工程领域的导师以及具备AIDA专长的联合导师共同确定项目主题。学生需在项目中展示其在AIDA和所选学科的知识，接受两位导师的指导。项目应代表对数据分析和信息解读的深入分析和解释，运用从相关科目中学到的原则和技术。学生还需展示在物理、材料、工程和应用方面的显著分析能力和，最好是研究能力。
1. 由导师提出的专题深入研究 2. 项目会议和规划 3. 项目提案撰写 4. 定期进度检查和报告 5. 项目文档 6. 项目展示和演示 学生需与物理、材料和/或工程领域的导师确定项目主题。学生需在项目中展示其所选学科的知识，并在导师的指导下进行。项目应代表在分析和解释从各种相关科目中学习的原则和技术获得的数据/信息方面所做的大量努力。学生还需展示在物理、材料和工程方面的显著分析能力，最好是研究能力。
学生将被分配到从事物理和工程领域创新或创业活动的组织工作。学生需要将课堂上获得的知识和技能应用于：• 了解创新和创业实施的复杂性。• 理解创新和创业的潜力及其局限性。• 整合理论与实践。• 培养与其所选领域或职业抱负相关的专业技能。
密度泛函理论（DFT）是一种广泛应用于物理、化学和材料科学领域的量子力学原子级模拟方法。本课程旨在使学生了解DFT的基本概念及其在研究半导体材料中的应用。本课程将重点介绍DFT的理论原理和使用DFT包Quantum Espresso进行简单固体的DFT计算的实际操作经验。 • DFT背景：介绍和概述DFT；多体系统；解决多电子问题的困难 • DFT基础：哈特里近似；哈特里-福克近似；霍恩贝格-库恩定理 • 科恩-夏姆方程：有效单粒子精确方法；交换和相关能量；科恩-夏姆方程 • 函数逼近：局域密度近似（LDA）；广义梯度近似（GGA）；非局域近似；混合函数 • 假势理论：保持范数的假势；假势的构造 • 实际DFT计算：介绍Quantum Espresso；进行DFT计算的工作流程
半导体基本物理复习：半导体材料和器件的基本原理。 微细加工简介：微细加工材料、加工设备、生长技术以及基于硅的工艺。 微细加工技术：图案转移技术、光刻技术、抗蚀剂技术、微机械加工——湿蚀刻和干蚀刻、材料加工技术、材料沉积方法、基本离子注入和扩散掺杂工艺、低温和高温工艺以及器件封装方法。 微细加工工艺的表征技术：光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、原子力显微镜、X射线衍射、能量散射X射线光谱分析等。
本课程将教授学生辐射、医学成像和放射性药物的基本物理原理和实践，包括经典物理和现代物理的基本知识，电离辐射和非电离辐射，辐射的物理量和单位，原子和核结构，基本的核物理和原子物理，光子和粒子与物质的相互作用，以及放射性。
半导体基础：硅的材料性质、晶格结构和晶格生长。 固体能带理论：Kronig-Penney模型、Ziman模型、Feynman模型、有效质量以及电子和空穴的定义。 半导体的能带和载流子：半导体中的键合力和能带、状态和载流子分布、半导体中的载流子以及平衡载流子浓度。 半导体载流子的动态特性：漂移、扩散、复合-产生、电导率以及状态方程。 单元工艺：氧化、光刻、蚀刻、掺杂、沉积和平面化。 工艺集成：双极型、CMOS和BiCMOS技术。
半导体物理学复习：半导体的晶体性质、能带结构、半导体中的载流子、过剩载流子。 电阻器和电容器：扩散电阻器、植入电阻器、MOS电容器。 二极管：p-n结二极管和金属-半导体结二极管的物理和电气特性。 晶体管：双极型晶体管和场效应晶体管（如JFET、MESFET、MOSFET）的物理和电气特性。 单片器件：双极型晶体管、合并晶体管、MOS晶体管和CMOS晶体管的设计、制造和表征。 集成电路：将其他电路元件集成在同一平台上。通过互连将电阻器、电容器、晶体管集成在一起。 展望：半导体器件及其集成的最新进展和未来发展方向。
数字和SoC设计流程：在先进CMOS工艺中的数字电路和SoC设计流程。 电流镜与基本放大器：基本电流镜、级联电流镜、增益提升电流镜、共源放大器和源跟随器。 电压参考：低电压带隙电压参考、电流参考和温度传感器。 高级放大器：多级放大器、折叠级联放大器、具有共模反馈的差分放大器、AB类放大器及其应用。
• 半导体集成电路（IC）制造工艺的基本原理； • 表面预处理； • 热处理工艺； • 化学和物理气相沉积； • 光刻胶涂覆与去除； • 光罩制造与先进光刻技术； • 蚀刻技术； • 工艺表征；
真空技术在薄膜沉积中的应用：不同类型的真空泵，如旋转泵、罗茨泵、扩散泵、涡轮分子泵和低温泵的工作原理。真空测量的概念和方法，包括电容式真空计、皮拉尼真空计和彭宁真空计。各种真空室的设计。 薄膜沉积方法：物理气相沉积技术，热蒸发、电子束蒸发、激光溅射和阴极弧沉积。直流溅射、射频溅射、磁控溅射、反应溅射和离子束溅射。化学气相沉积（CVD）技术：常规CVD、等离子体增强CVD和原子层沉积。 各种类型的薄膜及其物理特性：微观结构薄膜，如单晶薄膜、多晶薄膜、纳米晶薄膜、非晶薄膜和亚稳态薄膜。表面形貌。薄膜密度和化学计量比。薄膜应力。基底附着力。 薄膜特性的表征：薄膜的机械、电气、热、化学和光学特性。 薄膜技术的应用：透明导电电极、薄膜器件如晶体管、传感器和太阳能电池、用于电信应用的电磁干扰屏蔽和射频透明涂层、光学/装饰性涂层的硬透明保护涂层以及塑料/聚合物上的涂层。
MEMS概览：介绍MEMS及其应用、分类、工业增长、挑战和技术趋势。 MEMS设计与制造：包括器件物理知识，如梁理论、静电和热驱动、电容和压阻效应，用于MEMS的设计。MEMS的制造过程，如硅蚀刻、晶圆键合和蚀刻停止，特定的MEMS制造技术，如体微机械加工工艺、表面微机械加工工艺、SOI深RIE工艺，以及非硅MEMS微机械加工工艺等。 MEMS作为传感器的应用：使用MEMS进行机械（运动）传感、光学传感、热传感、磁传感，以及化学和生物传感。 基于CMOS的MEMS技术：将MEMS与CMOS电路集成到单个芯片上的概念。传感器的微型化和性能提升的优势。
封装材料和制造工艺：回顾用于集成电路封装的材料/封装材料及其相关的制造工艺。 先进封装技术：球栅阵列、倒装芯片技术、表面贴装技术等。 失效机制、位置和模式：失效机制的分类。失效分析。失效加速因素。失效机制模型。潜在失效的排序。塑料和陶瓷封装失效模式的比较。 资格认证和加速测试：资格认证过程。针对应用的定制。加速测试。资格测试。持续资格认证。行业实践。 封装对电气性能的影响：散热问题、机械应力问题、钝化问题和密封性问题。 高功率/高频电子封装/模块的建模与仿真：电气建模与仿真。热学建模与仿真。结构建模与仿真。可靠性设计。
电荷存储型存储技术：静态随机存取存储器、动态随机存取存储器、闪存等。 非电荷存储型存储技术：电阻切换存储器、相变存储器、磁存储器等。 存内计算与传感器计算：乘法和累加的基本原理。 人工神经网络的交叉点存储阵列：研究交叉点存储阵列的工作原理及其在人工神经网络应用中的设计。
线性回归与分类：数据库、特征表示、训练集、误差函数、梯度下降、一元和多元回归、逻辑回归 神经网络：激活函数、反向传播、前馈网络、循环网络、深度学习 无监督学习：聚类、降维 机器学习理论：过拟合、验证、正则化、泛化、偏差-方差 在物理科学中的应用：材料建模（DFT+AI）；材料数据集和数据挖掘；材料项目及其应用（二维材料和电催化剂）；体积模量、能隙、能量、力、分子动力学
机器视觉及其应用概述：机器视觉的最新进展及其在半导体工业中的应用。 图像获取：图像获取组件包括照明、光学、传感器、相机和扫描仪。图像数字化。数字图像的格式和表示。 半导体检测方法：前端晶圆检测、后端组装/封装检测以及下一代3D IC中间端晶圆检测。 图像处理与分析：图像处理、识别和理解的基本方法。从数字图像中提取信息以进行进一步处理的方法。通用机器视觉算法。深度学习管道的基本知识，包括数据预处理、学习、评估和预测。 机器视觉实现：将图像获取组件、机器视觉算法/软件和控制平台集成起来，以执行所需的自动检测任务。 半导体制造和检测的应用：配置用于半导体制造过程中的检测任务，如亚像素对准、识别和缺陷检测。
• 介绍材料表征和失效分析的基本原理和技术；测试标准和规范。 • 非破坏性检测方法：着色渗透检测、磁粉检测、涡流检测、超声检测和射线照相检测。 • 机械和热技术：动态机械分析、热机械分析和差示扫描量热法。 • 电子显微镜：透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜、扫描分析显微镜和扫描激光显微分析。 • 其他结构、化学和表面分析技术：X射线衍射、傅里叶变换红外光谱、拉曼光谱、反射电子能量散射、二次离子质谱、能量散射X射线光谱、激光诱导击穿光谱以及其他使用等离子体和后离子化的新技术。 • 利用我们研究中心的一些先进仪器/设施进行实践操作实验。
文献综述：学生需要对所提出的项目研究主题进行全面的文献回顾。 理论研究：研究项目在PolyU开展的可行性，如果在项目过程中出现困难，应提供替代方案。 实验验证：将推导出的解决方案在PolyU实施，并根据需要对解决方案进行改进。 项目报告与口头汇报：由导师指导学生进行论文写作和口头汇报训练。
太阳能电池设计与制造：能量转换的限制；硅太阳能电池设计；硅的替代材料（如镓砷等）；制造工艺；太阳能光伏系统的运行。 先进光伏器件：薄膜和叠层太阳能电池技术；钙钛矿太阳能电池；有机光伏。 光伏组件与系统：光伏组件和阵列；储能系统。 其他可再生能源技术：热电转换装置、机电转换装置、燃料电池及其他新型能量转换装置。 储能与材料：电池和超级电容器中的电化学储能。
发光二极管(LED): LED的工作原理。异质结构材料系统、芯片设计及LED特性。光提取、固态白光源。非视觉和视觉应用的固态照明（SSL）。 照明电子学: 二极管；晶体管；放大器；模拟到数字转换；集成电路；微处理器。 照明控制组件: 电磁组件；电子组件。 调光器和控制系统: 调光器法则；调光器电路；照明控制的标准协议；网络和总线；无线控制；建筑和娱乐照明控制；能源管理和楼宇控制；应急和安全照明。 照明控制的应用: 商业、工业和建筑领域的应用；实用照明设计。
