《固体物理与半导体物理学》

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1、《固体物理与半导体物理学》教学大纲一、课程的教学目的和基本要求教学目的：通过本课程的学习，使学生掌握信息电子技术的晶体材料物理基础理论知识，以及光电子材料的主体——半导体晶体材料的各种电学、光学性质的物理机理和基本概念，为进一步学习半导体光电子器件和集成电路等的物理原理打下基础。基本要求：要求掌握的基本内容如下：晶体结构和晶体的结合；晶格振动与固体的热学性质；晶体中的缺陷；晶体中的电子状态和固体能带理论的基本内容；电导的简单理论；半导体中的电子状态和能级理论；含杂质半导体的能级；半导体中平衡载流子的统计分布和非平衡载流子的产生复合及运动规律；半导体各种界面和表面问题以

2、及金属半导体接触的特性；MIS结构特性；p-n结、异质结及其能带图和电流电压特性；并了解半导体超晶格等现代固体、半导体物理的发展动态等。二、相关环节安排以课堂教学为主，平均每周安排3－4道习题，共计约64道习题，无单独实验课，第二章、第四章、第七章等部分章节中安排一小时习题课。由于课时的压缩，带*部分内容只要求了解基本概念。三、课程主要内容及学时分配每周5学时，共17周（85学时）。主要内容：（一）晶体结构（11学时）1．晶体的宏观特性2．原子的周期性排列3．晶系和布喇菲原胞4．晶列指数和晶面指数5．倒格子6．简单的晶体结构7．晶体结合的类型及结合能的计算（二）晶格振

3、动和固体的热学性质（8学时）1．一维原子链的振动2．二维晶格的振动与声子的概念3．晶格比热（三）晶体中的缺陷（3学时）1．点缺陷及其运动2．原子扩散3．线缺陷——位错（四）晶体中的电子状态（12学时）1．金属中自由电子的状态2．准自由电子近似3．能带的各种计算方法1．能带电子的运动2．能带电子的统计分布及能带论的一些应用（二）半导体中的电子状态（6学时）1．半导体中的电子状态和能带2．半导体中的电子运动及有效质量3．本征半导体的导电机构和空穴4．硅、锗和化合物能带结构*（三）半导体重杂质和缺陷能级（3学时）1．硅、锗晶体重杂质能级2．III-V族化合物中的杂质能级（四

4、）半导体中载流子的统计分布（9学时）1．状态密度2．费米能级和载流子浓度3．本征半导体的载流子浓度4．杂质半导体的载流子浓度5．一般情况下载流子浓度*6．简并半导体*（五）半导体的导电性（6学时）1．载流子的漂移运动和迁移率2．载流子的散射3．迁移率与杂质的浓度和温度的关系4．玻尔兹曼方程5．耿氏效应*（六）非平衡载流子（7学时）1．非平衡载流子的注入与复合2．非平衡载流子的寿命3．准费米能级4．复合理论5．载流子的扩散运动6．载流子的漂移运动和爱因斯坦关系式7．连续性方程式（十）p-n结（5学时）1．p-n结理论2．p-n结电流电压特性3．p-n结隧道效应*（十一）

5、金属和半导体接触（4学时）1．金属半导体接触及其能带图2．金属半导体接触整流理论3．少数载流子的注入和欧姆接触（十二）半导体表面与MIS结构（5学时）1．表面态2．表面电场效应3．MIS结构的电容－电压特性4．硅－二氧化硅系统的性质（十三）异质结（4学时）1．异质结及其能带图2．异质结的电流输运机构3．半导体超晶格*（十四）半导体的光学性质（2学时）1．半导体的光学常数2．半导体的光吸收四、教材及主要参考书选用教材：固体物理导论，陈星弼，国防工业出版社半导体物理学，刘恩科等，西安交通大学出版社，ISBN7-5605-1010-8主要参考书：1．固体物理基础，阎守胜编著

6、，北京大学出版社，2000，ISBN7-301-04629-42．固体物理学，黄昆原著，韩汝琦改编，高等教育出版社，1990，ISBN7-04-001025-9/0.6563．现代半导体物理，夏建白，北京大学出版社，20004．半导体物理，钱佑华，徐至中，高等教育出版社，19995．半导体物理学（上册），叶良修，高等教育出版社，1987