半导体物理学课程教学大纲

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1、半导体物理学课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；课程名称：半导体物理学所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业基础课学分：4（二）课程简介、目标与任务；本课程是微电子科学与工程专业本科生必修的专业基础课。该课程的主要内容可分为三大部分。第1-5章是晶体半导体的基本知识和性质的阐述；第6-9章为半导体的接触现象；第10章介绍半导体的一些特殊效应。本课程的任务是揭示和研究半导体的微观机构，从微观的角度解释发生在半导体中的宏观物理现象。通过该课程的学习使学生熟练掌握半导体物理方面的基本概念、知识和理论及半导体物理的基本模型和分析方法，为进一步学习微电子科学的其他

2、课程提供理论依据。此外，半导体物理学是半导体材料、半导体工艺、半导体器件及半导体集成电路等相关研究领域的专业基础课，是微电子学与固体电子学专业方向硕士、博士研究生入学考试必考科目。在微电子科学与工程专业教学中占有重要地位。该课程的目的是使学生全面地了解和掌握半导体物理的基本知识和基本理论，重视理论与实践的结合，能够利用所学知识解决实际问题，为学生将来从事半导体物理方面的理论研究和相关后续课程的学习打好基础。（三）先修课程要求，与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接；先修课程：量子力学、固体物理、热力学统计物理本课程的学习需要掌握量子力学、固体物理及热力学统计物理的基本物理概念、

3、模型及理论。需要了解微观物质的基本运动规律、固体物质的物理性质、微观结构、构成物质的各种粒子的运动形态、相互关系以及统计物理的基本概念。这几门课程分别为本课程的学习提供最基本的理论支持。同时半导体物理学也是后续相关课程如：6半导体材料、半导体工艺、器件及集成电路等课程的基本理论基础。（四）教材与主要参考书。教材：刘恩科、朱秉升、罗晋生编，《半导体物理学》，电子工业出版社，2011，第七版。主要参考书：1.钱佑华、徐至中，《半导体物理学》，高等教育出版社，1999，第一版2.SemiconductorPhysicsandDevicesBasicPrinciple(3rdEdition)，

4、DonaldA.Neamen,McGraw-HillCo.2000(清华大学出版社影印版，2003.12)《半导体物理与器件》》(第三版)国外电子与通信教材系列作者：(美)DonaldA.Neamen，电子工业出版社，2005。二、课程内容与安排第一章半导体中的电子状态第一节半导体的晶格结构和结合性质第二节半导体中的电子状态和能带第三节半导体中的电子的运动、有效质量第四节本征半导体的导电机构、空穴第五节回旋共振第六节硅和锗的能带结构第七节Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构第二章半导体中的杂质和缺陷能级第一节硅、锗晶体中的杂质能级第二节Ⅲ-Ⅴ族化合物中的杂质能级第三节缺陷、位错能级第三章半导

5、体中载流子的统计分布第一节状态密度第二节费米能级和载流子的统计分布第三节本征半导体的载流子浓度第四节杂质半导体的载流子浓度第五节一般情况下的载流子统计分布第六节简并半导体第四章半导体的导电性第一节载流子的漂移运动和迁移率6第二节载流子的散射第三节迁移率及其杂质浓度及温度的关系第四节电阻率及其杂质浓度和温度的关系第五节强电场下的效应、热载流子第六节多能谷散射、耿氏效应第五章非平衡载流子第一节非平衡载流子的注入与复合第二节非平衡载流子的寿命第三节准费米能级第四节复合理论第五节陷阱效应第六节非平衡载流子的扩散运动第八节连续性方程第九节硅的少数载流子寿命与扩散长度第六章p-n结第一节p-n结及

6、其能带第二节p-n结电压电流特性第三节p-n结电容第四节p-n结击穿第五节p-n结隧道效应第七章金属和半导体接触第一节金属半导体接触及其能级图第二节金属半导体接触整流理论第三节少数载流子的注入和欧姆接触第八章半导体表面与MIS结构第一节表面态第二节表面电场效应第三节MIS（MOS）结构的电容-电压特性第四节硅-二氧化硅系统的性质第五节表面电导及迁移率第九章半导体异质结构第一节半导体异质结及其能带图6第二节半导体异质pn结的电流电压特性及注入特性第三节半导体异质结量子阱结构及其电子能态与特性第四节半导体超晶格第十章半导体霍尔效应第一节一种载流子的霍尔效应第二节两种载流子的霍尔效应第三节霍

7、尔效应的应用（一）教学方法与学时分配1、教学方法：（1）课堂教学采用传统板书与多媒体课件相结合的课堂教学方法。对重点、难点部分等，尽可能采用黑板书写，而对于一般性的文字叙述和图片资料，则采用多媒体教学。课后布置一定数量的习题，让学生加深理解，巩固所学的核心知识点。作业批改量达到100%。对作业中出现的错误明确指出存在的主要问题，共性问题则在答疑时集中讲解。组织若干次习题课，让学生全面系统地加深和巩固本课程的知识体系。（2）课后答疑每学期安排若干