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先进薄膜技术硕士Advanced Thin Film Technologies(MSc)
  • 所属院系:计算机, 工程及物理科学学院
  • 可申请奖学金数额点击了解更多
  • 联系信息表完整专业介绍
    课程层次:硕士学位(1年) /硕士学位(2年)
    开学时间:一月份/九月份
    学费:13100英镑
    入学要求

    1. 申请者须持有工程或科学学位,如物理、化学、电子及相关技术。
    2. 获得由大学(或同等机构)颁发的,在科学工程、技术或相关学科的一等或二等以上的荣誉学位。
    3. 具有较低学历的申请人,如普通的科学或工程学位,但具备适当的专业或工业经验,也有资格进入研究生文凭课程。
    4. 申请者至少要有2年的工业经验。获得研究生文凭后,学生可参加硕士课程。
    5. IELTS 总分6.0,单项不低于5.5可以直接入学。
    学科优势

    1. 薄膜技术在全球范围内有着广泛的研究、开发、制造的关键技术,工业和高新技术的应用和产品。
    2. 这个独特的课程吸引了全球的拥护者。
    3. 该课程提供了薄膜技术最新的覆盖范围和领域内最新的发展。
    课程结构

    第一阶段(PgD):授课学习 120学分 第二阶段 (MSc):论文写作 60学分
    课程内容

    Contents 课程目录
    MSc Advanced Thin Film Technologies – Level 11
    先进薄膜技术, 苏格兰学分和资质(SCQF)11级
    Module Descriptors课程描述
    Thin Film Processes and Principles (Physical)
    薄膜工艺和原理 (物理工艺)
    Thin Film Processes and Principles (Chemical)
    薄膜工艺和原理 (化学工艺)
    Thin Film Devices & Applications
    薄膜器件和应用
    Thin Film Materials Science
    薄膜材料科学
    Theoretical Description of Thin Films
    薄膜的理论描述
    Thin Film Characterisation
    薄膜表征 (薄膜分析方法)
    Project Management & Research Methods
    项目管理和研究方法
    Dissertation 毕业论文


    各门课程介绍:

    薄膜工艺及原理(物理工艺)
    课程概要:
    该课程提供SCQF11级,关于薄膜沉积的物理过程和相关设备的教学。它适用于所有科学/工程相关背景的大学生,并且本课程是先进薄膜技术生的核心硕士课程。该课程的教学内容是在薄膜工艺中广泛的应用的薄膜物理沉积过程以及它的基本原理。
    该课程还包括实验课,这将有助于学生把课堂上学得的理论付诸实践。部分实验课是基于实验室的(例如各种物理系薄膜沉积工艺,包括热蒸发,电子束和溅射)。
    教学大纲的简要概述如下:
    - 气体动力学(蒸汽和气体,麦克斯韦玻尔兹曼分布,理想气体定律,测量单位,Knudsen方程,平均自由程,输运性质)
    - 真空技术(泵的选型和气体处理,污染源,压力测量)
    - 基底表面与薄膜成核(基材表面原子级的分析,薄膜成核热力学方面,成核和生长动力学过程)
    - 蒸发(蒸发,膜的均匀性和纯度,蒸发设备,蒸发过程)
    - 溅射(等离子体,直流激发&频率效应,无电极的激发,直流,交流,反应,磁控,等离子蚀刻)
    - 电子束沉积(电子枪的硬件和操作,等离子体辅助工艺,掠射角沉积)
    - 外延(外延膜生长机制,化合物半导体,高低温方法外延生长)


    薄膜工艺及原理(化学工艺)
    课程概要:
    该课程提供在薄膜制作中使用的等离子体和相关化学蒸发沉积过程 SCQF等级11的高等学习。它适用于所有科学/工程相关学术背景的大学生,并且本课程为先进薄膜技术的核心硕士课程。该课程教授低温等离子体和薄膜的化学气相沉积的基本原理,教学内容相关于广泛的功能和工业应用。该课程也将涵盖上面提到的薄膜的制备方法的表征,以确保薄膜在其最终的使用过程中具有最佳性能。
    该课程还包括实验课,这将有助于学生把课堂上学的的理论付诸实践。部分实验课是基于实验室的,包括等离子体增强化学气相沉积工艺(PECVD),光学发射光谱(OES)和Langmuir探针测量,也将安排适当的工业访问。
    教学大纲的简要概述如下:
    等离子及其相关的薄膜制备
    介绍气体到固体合成和制备方法,涉及热蒸发,等离子体喷涂,化学气相沉积(CVD),溶胶凝胶合成和从熔体的单晶生长。基于低温等离子体的等离子体增强的化学气相沉积(PECVD),空心阴极效应。气体流率,偏置电压,脉冲等离子体对系统性能影响。介绍了离子注入工艺,电镀方法,分子束外延,(MBE)和原子层沉积(ALD)以及相关的沉积工艺。旋涂和浸涂(液相沉积金属,金属氧化物和有机膜)。半导体微细加工,VLSI / ULSI技术和LIGA(如光刻,电铸和成型)。
    薄膜生长的随机模型
    爱德华 - 威尔金森模型,Kardar-Parisi-Zhang(KPZ)模型​​和基于表面弛豫模型的随机沉积。粗糙度指数(α),生长指数(β),孔隙率(ρ)和随机噪声对结构演化和功能性薄膜的性能的作用。表面能量的作用和薄膜生长模式的演化将被讨论,包括Frank Van der Merwe,Stranski-Krastanov和Volmer-Weber。本课程将利用实验和动力学蒙特卡罗模拟方法,探讨这些模型在功能性薄膜的工业制备中的应用。
    低温等离子和薄膜生长监测
    本节将介绍椭偏偏振仪的基础知识和用椭偏在线监测薄膜生长。也将介绍用发射光谱技术监测在薄膜沉积过程中的反应物和它们的状态。基于涉及到玻尔兹曼输运方程和朗缪尔探针测量的理论模型, 将探讨离子和电子以及它们的能量分布的动力学。

    薄膜器件和应用
    课程概要:
    该课程提供在薄膜制作薄膜器件和应用SCQF等级11的高等学习,它适用于所有科学/工程相关学术背景的大学生,并且本课程为先进薄膜技术的核心硕士课程。本课程涵盖了薄膜器件的设计和制备以及基于它的功能的应用,器件包括:电子,自旋电子,光子,压电和装饰薄膜材料。 除了功能性基板选择,薄膜工艺也需要满足与应用相关的环境要求。例如,需要考虑附着,热负载,冲击,震动,和钝化等因素。
    本课程将介绍如下应用:光学(抗反射,反射镜,带通滤波器),电学(透明导电氧化物,二极管,电容,电阻),磁学(磁记录,数据存储,MEMS, SQUIDS), 化学(扩散阻挡层,抗腐蚀,抗氧化),机械涂层(硬膜,附着增强,降低摩擦)。

    薄膜材料科学
    课程概要:
    该课程提供能加强对薄膜理解的材料科学SCQF等级11的高等学习。它适用于所有科学/工程相关学术背景的大学生,并且本课程为先进薄膜技术的核心硕士课程。该课程教授薄膜相关的结构形貌和机械性能的控制和表征的基本原理。这有着广泛的应用。
    该课程还将涵盖实验,分析技能和计算技能。课程材料将主要在课堂中教学,也包括实验课。学生将能将课堂所学的理论付诸实践。部分实验课是基于实验室的(例如实验研究温度依赖的薄膜应力,并分析提取线性膨胀系数和体模量),部分实验课是基于计算机分析(例如使用有限元分析去研究薄膜的机械性能和应力)。本课程也提供在线支持的Moodle网络资源。该课程将使用持续性评估 (一种课程考评方法)。
    教学大纲的简要概述如下:
    -- 结构形态的表征,尤其侧重于短程和中程有序,如:透射电子显微镜(TEM),X射线吸收光谱(XAS),和核磁共振/电子顺磁共振(NMR / EPR)。
    -- 控制结构形态的技术(区域控制,约束生长,动力学和结合势垒)。
    -- 原子模拟技术,如利用约化密度函数(RDFs)。
    -- 薄膜微观结构控制(晶粒生长,织构,孔隙率)。
    --薄膜的力学性能(薄膜中的内应力及其原因,分析和解释内应力,硬度,剥离和断裂),包括对多层的通常的处理。
    -- 表面的动态平衡及稳定(材料表面的吉布斯自由能和化学势,表面扩散)。
    -- 薄膜中的塑性变形,非弹性行为和驰豫效应。


    薄膜基础理论
    课程概要:
    该课程提供在薄膜物理性质SCQF等级11的高等理论学习。它适用于所有科学/工程相关学术背景的大学生,并且本课程为先进薄膜技术的核心硕士课程。该课程教授薄膜的基本物理性质,将特别强调薄膜光学。
      教学大纲的简要概述如下:
    - 光学性质
    麦克斯韦方程,波动方程,折射率,消光系数,菲涅尔式,金属和电介质,透明薄膜,多层涂层的光学,有效介质理论
    - 电磁性质
    电阻/电阻率:金属,绝缘体,不连续的薄膜,霍尔效应,磁阻,磁学性质
    - 机械性能
    斯托尼公式,热应力,驰豫
    --用于模拟薄膜沉积的数学方法

    薄膜表征 (薄膜分析方法)
    课程概要:
    该课程提供薄膜物理SCQF等级11高等学习, 以提升对薄膜性质和分析的理解。它适用于所有科学/工程相关学术背景的大学生,并且本课程为先进薄膜技术的核心硕士课程。该课程的目的是教授与薄膜相关的光学,电学,磁学,结构,表面,以及机械性质的表征和分析的基本原理。
    该课程还将涵盖理论/实验/分析能力和计算能力(特别是数据分析),培养学生在学习和将来工作需要的通用和特别技能。课程将主要是课堂教学。该课程还包括实践课,这将使学生能够将课堂所学的知识用于实践。部分实践课是基于实验室的(如,用分谱仪和椭偏仪分析薄膜的光学性质,用X射线衍射分析薄膜的结构,用扫描电子显微镜和原子力显微镜分析薄膜的表面,并利用EDX进行元素分析),该课程还涉及到一些数据拟合和薄膜模拟的编程,且提供在线支持的Moodle的网络资源(例如Mathcad)。该课程将采用课堂作业,小型项目,和考试的方式评估。
    教学大纲的简要概述如下:
    1在介观,微观和原子尺度上确定薄膜的结构,表面形态,形貌。采用的技术如:光学显微镜,扫描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM),扫描探针&原子力显微技术技术的形态学(STM& AFM)探针轮廓,X射线衍射(XRD),低能量电子衍射(LEED),和反射高能电子衍射(RHEED);
    2元素,杂质,化学状态分析。采用俄歇电子能谱(AES),X射线能量色散分析(EDAX),X射线光电子能谱(XPS),二次离子质谱(SIMS),卢瑟福背散射(RBS),和拉曼分析;
    3。薄膜的光学特性如折射率,吸收,介电性能等。采用用分光光度法(透射,反射),椭圆偏振,光散射,和干涉仪。表面粗糙度,薄膜均匀性,也可使用光学方法获得;
    4 薄膜的电学性能,特别是电子器件,如:电阻/电导,电容,半导体薄膜的载流子密度和迁移率。采用四点探针,阻抗分析,霍尔效应和TFT测量技术。
    5薄膜的磁特性。如:磁滞回线,磁光克尔效应(MOKE),和铁磁共振(FMR)
    6薄膜的力学性质。如:在薄膜/基材中的内应力,摩擦,附着力。采用应力曲率的测量,盘摩擦试验,附着力测试,微/纳米压痕技术的硬度和杨氏模量的测试。

    项目管理和研究方法
    课程概要:
    项目管理和研究方法课程汇集了个人在相关雇佣领域里具有高度影响的执行项目的核心竞争力。
    项目管理:
    项目经理需要先进的领导能力,对合同义务的认识,在不同层次管理团队中概念化和交流所要求的能力,并支持直接提供者的需求和项目股东的利益。在对交付时间加剧的瓶颈效应的理解的基础上,这部分课程将强调管理复杂项目所固有的困难。该课程探讨了一个称职的项目经理和有效沟通的所需要的必要技能、原则和技巧。 在工作包级别(项目组),重点是高效的管理以在时间和成本限制的范围内获得尽可能高的质量。
    研究方法:
    该课程的这一部分的目的是培养学生的必要的技能和知识,让学生在一个实质性的研究建议的形式下制定研究问题。学生将形成理解:基于所需资源的评估以及对风险理解,如何去准备和沟通工作项目。此风险是在发展以及成果所带来的利益之前的可行性阶段的工作中所承担的。
    可以使用的数据收集的方法和工具及技术类型包括:设计实验设计,实验室工作,关注的组群,调查,问卷,会谈,社会实验,案例研究,和统计分析。同时按照皇家工程院制定的工程伦理原则,科研诚信和道德将被介绍。课程评估将强调学生能够展示他们的能力去识别,定义,评估和规划一个在硕士层次上的学术研究工作。

    先进薄膜技术(毕业论文)
    课程概要:
    这个部分旨在为学生提供一个可持续, 严谨和独立的先进薄膜技术相关领域的研究机会。论文应是原始的工作。论文应展示学生在以上课程中所建立的理论,实践知识和专业技能。论文应关注一个相关的题材,主题,或问题。
    最终的论文不仅要展示和解释研究结果,也要批判性的评估本研究所使用的设计和方法,并明确研究成果可能带来的发展和变化。
    证书授予标准

    授课学习考试合格后,才能进入第二部分的硕士论文阶段 顺利完成两个部分可获得理学硕士学位证书。
    职业前景

    由于销售增长的驱动,如:电子器件,汽车,薄膜电池,可再生能源(薄膜光伏),全球智能传感器等,薄膜市场在2012年价值90亿美元,预期在2019年达216亿美元,从2013年到2019年占CAGR的12.2%。薄膜领域预计增加38%CAGR【1】。
    薄膜最终使用行业分布在一个很宽的领域,如:可再生能源,电和光学镀膜,微机电系统和半导体。半导体的发展和薄膜在太阳能光伏应用增长很可能有助于整体市场的增长。政府的政策和激励措施,鼓励了薄膜在可再生能源的用的增长,也有望进一步推动了市场的增长,并在塑造全球薄膜行业占有举足轻重的地位。由于薄膜材料在其各种终端用户高使用率,欧洲主导全球市场【1】。推动增长的薄膜材料市场的因素包括:当前和新兴的应用的高需求,增加的提高效率和小型化的需求,科技的进步,政府的政策,任务和补贴。
    中国主导了金砖四国(巴西,俄罗斯,印度和中国)的传感器/薄膜市场。到2016年,中国的产量预计将达到31.6亿美元【1】。中国制造商主要集中在长江三角洲地区,也伴随着北京,上海,南京,深圳,沉阳,西安等中心城市。其中,上海,无锡,南京芯长江三角洲地区已逐步配备热敏磁传感,成像,称重,光电,温度,气敏等传感器的生产体系​​和相关产业。低制造成本,廉价的劳动力,原始设备制造商(OEM)在金砖四国出现,推动了金砖四国市场。能源效率和技术小型化的需求的增加被假定在未来六年将积极帮助全球薄膜市场。
    薄膜技术是关键推动者对于广泛的全球范围的研究,开发,制造,工业,高科技的应用和产品,同时也造成了对具有高技能水平的人才的全球性的需求。
    这个独特的硕士项目呼吁人们的关注: 无论是想继续发展职业的人,还是将计划从事薄膜技术,相关产品和应用的人。该项目覆盖了不断发展的薄膜技术和这一领域的最新发展, 将提供在这一快速发展的领域内专业发展所需要的多学科的技能,并将构成将来注册专业​​工程师和(或)物理学家的基础。本项目由薄膜,传感器和图像研究所【2】的工作人员执行,其中不乏在薄膜技术和应用领域的国际知名的研究人员。工业咨询小组也将参与本项目,从而确保硕士课程与工业需求,应用以及最新技术的发展对口。

    该课程建立在薄膜传感器和图像研究所现有的的薄膜技术能力的基础之上,并给毕业生创建一个动态的,工业相关的选项(KPI 20%的学生攻读研究生课程)。它还涉及UWS战略目标:加强合作,学习途径,独立思考,和就业率。这将借鉴在此领域当前的例子,实践和发展,并且教学方法将包括邀请讲座,业内人士的见解,和现场案例分析。
    本课程将在正式开学前提供2周的入门课程,为学生提供基本的薄膜及相关的知识。
    UWS薄膜传感器和图像研究在英国和中国同薄膜相关的工业界有广泛的联系。因此,本课程也将为学生提供在英国和中国的实习机会,并将为学生推荐就业机会。

    【1】.http://www.researchandmarkets.com/reports/2603816/global_thin_film_market_20122016
    【2】.http://www.uws.ac.uk/research/research-institutes/engineering/thin-films-sensors-and-imaging/
    
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