光电材料三维虚拟实验教学系统简介

根据学校光电工程学院的专业设置，北京润尼尔网络科技有限公司提供如下全套虚拟仿真实验教学管理中心软件建设解决方案。主要包含集成电路原理演示模块、硅热氧化工艺模块、扩散工艺模块、硅片清洗工艺模块、湿法刻蚀工艺模块和集成电路芯片工艺模块。这些实验模块以培养集成电路人才为目标，由浅入深，覆盖基础型、专业型、特色创新型等不同层次与深度。

开放式网上材料光电材料工程虚拟实验室软件是以理论知识为指导，以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托而建立的一种新型实验教学系统。它利用计算机模拟真实的实验环境，通过信息网络操作实验设备，为实验教学提供了一种全新的教学模式。虚拟实验利用计算机技术来实现各种虚拟实验环境，实验者以交互的方式进行实验操作，可以像在真实的环境中一样完成各种预定的实验项目，最大限度地模拟真实实验的场景,并提供与实际实验的操作方法相类似的实践体验。

本虚拟仿真实验教学课程主要包含以下典型实验：

•    直拉法制备硅单晶虚拟仿真实验

•    区熔法单晶生长工艺虚拟仿真实验

•    物理气相传输晶体生长工艺虚拟仿真实验

•    粒子注入及退火工艺虚拟仿真实验

•    氧化增强扩散效应虚拟仿真实验

•    金属化工艺虚拟仿真实验

•    化学气相沉积工艺虚拟仿真实验

•    多形态光刻与刻蚀虚拟仿真实验

•    氧化硅薄膜制备虚拟仿真实验

•    扩散反应原理演示虚拟实验

•    有机物清洗原理演示虚拟实验

•    氧化反应原理演示虚拟实验

•    氮化硅刻蚀原理演示虚拟实验

•    硅各向同性刻蚀原理虚拟实验

•    硅各向异性刻蚀原理演示虚拟实验

•    金属离子清洗原理演示虚拟实验

•    铝刻蚀原理演示虚拟实验

•    颗粒清洗原理演示虚拟实验

•    局部场氧化虚拟虚拟实验

•    硼再扩散虚拟实验

•    硼预扩散虚拟实验

•    磷再扩散虚拟实验

•    磷预扩散虚拟实验

•    去胶清洗虚拟实验

•    工艺流程间清洗虚拟实验

•    炉前清洗虚拟实验

•    氧化硅刻蚀虚拟实验

•    氮化硅刻蚀虚拟实验

•    硅各向同性刻蚀虚拟实验

•    硅各向异性刻蚀虚拟实验

•    铝刻蚀虚拟虚拟实验

•    沟道效应虚拟实验

•    硅晶圆切片、研磨抛光工艺虚拟实验

•    发射区推进效应实验

（1）直拉法制备硅单晶虚拟仿真实验

虚拟实验场景

依次把隔热罩、石墨托碗、坩埚装入炉内

（2）物理气相传输晶体生长工艺虚拟仿真实验

虚拟实验室场景

用粘连剂把SiC籽晶粘到坩埚盖上

（3）氧化增强扩散效应虚拟仿真实验

氧化增强扩散虚拟实验室场景盛有硅片的石英舟送至炉中

（4）氧化硅薄膜制备虚拟仿真实验

氧化硅薄膜制备虚拟实验室场景

加热停止后打开炉门，取下石英管帽

（5）硅各向同性刻蚀原理虚拟实验

原理演示虚拟实验场景

硅片刻蚀过程

（6）金属离子清洗原理演示虚拟实验

原理演示虚拟实验场景

硅片表面的金属离子与盐酸反应后通过溶于水从硅片表面去除

（7）铝刻蚀原理演示虚拟实验

金属铝硅片及其结构示意图

金属铝硅片放入刻蚀溶液中

（8）硼再扩散虚拟实验

硼再扩散虚拟实验室场景

选择衬底硅材料电阻率

（9）磷预扩散虚拟实验

硅片装入石英舟过程

控制加热面板

本系统可满足以下主要性能指标：

1、为保证系统的交互性和扩展性，系统须采用国际领先的Unity3D引擎开发而成；

2、为保证系统的先进性，实验系统所使用的网页播放器插件须采用主流3D引擎插件，且插件在近1年内有更新版本，并可支持后续的优化升级；

3、系统提供VR互动的功能，在实验过程中，通过VR手柄交互，用户可以在场景中移动，增加用户的交互体验感；

4、系统与虚拟仿真实验教学管理平台软件无缝对接，教师端能够自动生成智能指导和自动批改规则，且教师能够对规则进行细节修改；

5、系统提供实验过程中的智能指导功能，该指导为启发性指导，通过一步步的提问式引导，进而启发学生思考；

6、系统提供实验结果的自动批改功能，学生实验结束且提交后，系统调用自动批改规则可以自动算出学生实验得分，教师端还可以查看得分细节，了解学生的得分细节；

7、系统服务器端用户分为学生、教师、教务管理员和系统管理员四种角色，不同角色拥有不同权限。

学生：选课、选择实验、开展实验、接受实验指导、在线提交实验报告、保存和提交实验结果、查询实验成绩和批语。

教师：典型实验库维护、发布实验、安排实验、批改实验报告、系统指导、统计并发布学生的实验成绩和批语。

教务管理员：课程计划、开课计划、选课日期设置、开课审核、开课查询。

系统管理员：用户管理、分组管理、角色管理、权限管理、系统维护等。

性能指标：

支持同时在线用户数1万人以上，经测试，系统运行稳定，不限终端用户数，完全能满足日常教学使用。

服务器运行环境

操作系统：WindowsServer，Linux/UnixServer

Web服务器：Tomcat6.0，JDK6.0

数据库：MySQL

客户端运行环境

操作系统：AllWindows系列

相关信息：

研制单位：北京润尼尔网络科技有限公司

通讯地址：北京市海淀区北三环中路44号院文教产业园1号楼邮政编码：100876

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