半导体物理学 教学大纲
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第 1 页/ 共 4 页 半导体物理学
一、课程说明
课程编号：140313Z10
课程名称（中/英文）：半导体物理学/Semiconductor physics
课程类别：专业选修课
学时/学分：48/3
先修课程：量子力学；固体物理学
适用专业：应用物理、物理科学、电子信息科学与技术
教材、教学参考书：
➢ 刘恩科，朱秉升，罗晋生 编著《半导体物理学》 (第七版)，电子工业出版（2011）
➢ 《半导体物理》， 钱佑华，徐至中，高等教育出版社2003
➢ 《半导体器件物理》(第3版)， 耿莉，张瑞智译|(美)S. M. SZE, KWOK K.
NG 著，西安交通大学出版社 2010
➢ 《Semiconductor Physics and Devices:Basic Principles》 4rd Ed. (美)Donald
A. Neamen 电子工业出版社 2013
➢ 《半导体物理学学习辅导与典型题解》--高等学校理工科电子科学与技术类课程学习辅导丛书，田敬民 电子工业出版社2006
➢ 半导体物理讲义与视频资料，蒋玉龙
二、课程设置的目的意义
本课程是高等学校应用物理、物理学和电子信息科学与技术专业本科生的专业选修课。本课程的目的和意义是：通过本课程的学习使学生获得半导体物理方面的基本理论、基本知识和方法。通过本课程的学习要为应用物理、物理学与电子信息科学与技术专业本科生学习其它专业课(材料、器件、集成电路等)以及毕业后从事半导体相关的技术开发与科学研究奠定必要的理论基础。
三、课程的基本要求
本课程所使用的教材共13章，分为四大部分。第1-5章，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10-12章，为半导体的各种特殊效应；第13章为非晶态半导体。全部课堂教学为48课时，对上述内容做了必要精简。第10-13章全部不在课堂讲授，留给学生自学或参考，其它各章节的内容也作了部分删减。
通过本课程的学习，使学生掌握半导体物理的基本性质，即半导体中电子的状态及主要半导体的能带结构，半导体中的杂质能级和缺陷能级，半导体中载流子的统计分布，半导体的导电性和非平衡载流子的运动规律，p-n结，金属半导体接触理论等。 第 2 页/ 共 4 页
四、教学内容、重点难点及教学设计
章节 教学内容 总学时 学时分配
教学重点 教学难点 教学方案设计（含教学方法、教学手段） 讲课
(含研讨) 实践
第1章 半导体中的电子状态：半导体的晶格结构和结合性质；半导体中的电子状态和能带；半导体中电子的运动 有效质量；本征半导体的导电机构 空穴；回旋共振；硅和锗的能带
结构 6 6 0 半导体中的电子运动；有效质量；空穴
概念 能带论的定性描述和理解；锗、硅、砷化镓能带结构 讲授与讨论，多媒体
第2章 半导体中杂质和缺陷能级：硅、锗晶体中的杂质能级；III-V族化合物中的杂质能级；缺陷、位错能级 3 3 0 杂质类型；施主杂质，施主能级，受主杂质，受主能级等概念；浅能级杂质，深能级杂质；杂质补偿作用 杂质能级；杂质电离的过程 讲授与讨论，多媒体
第3章 半导体中载流子的统计分布：状态密度；费米能级和载流子的统计分布；本征半导体的载流子浓度；杂质半导体的载流子浓度；一般情况下的载流子统计分布；简并半导体
7 7 0 波矢空间的量子态的分布；半导体导带底，价带顶附近的状态密度计算；费米分布函数和玻耳兹曼分布函数及其物理意义；本征半导体，杂质半导体载流子浓度的计算 半导体导带底，价带顶附近的状态密度计算；费米能级和载流子的统计分布；杂质半导体载流子浓度的计算 讲授与讨论，多媒体
第4章 半导体的导电性：载流子的漂移运动和迁移率；载流子的散射、迁移率与杂质浓度和温度的关系；电阻率及其与杂质浓度和温度的关系 6 6 0 电导率、迁移率概念及相互关系；迁移率、电阻率随温度和杂质浓度的变化规律；强电场效应 载流子的散射机构；电导率与迁移率的关系；强电场效应；热载 流子 讲授与讨论，多媒体
第5章 非平衡载流子：非平衡载流子的注入与复合；非9 9 0 非平衡载流子的产生、复合；非平衡载复合理论；爱因斯坦关系；连续讲授与讨论，多媒体 第 3 页/ 共 4 页 章节 教学内容 总学时 学时分配
教学重点 教学难点 教学方案设计（含教学方法、教学手段） 讲课
(含研讨) 实践
平衡载流子的寿命；准费米能级；复合理论；陷阱效应；载流子的扩散运动；载流子的漂移运动；爱因斯坦关系式；连续性方程式 流子寿命；载流子的扩散和漂移运动；连续性方程运用 性方程的应用
第6章 pn结：pn结及其能带图；pn结电流电压特性；pn结电容；pn结击穿；pn结隧道效应 5 5 0 空间电荷区；pn结接触电势差；载流子分布；电流电压特性；结电容；击穿机制；隧道效应 电流电压特性；结电容 讲授与讨论，多媒体
第7章 金属和半导体的接触：金属半导体接触及其能级图；金属半导体接触整流理论；少数载流子的注入和欧姆接触 4 4 0 金属和半导体接触的能带弯曲过程分析及简图画法 金属和半导体接触的能带弯曲过程分析；热电子发射理论 讲授与讨论，多媒体
第8章 半导体表面与MIS结构: 表面态；表面电场效应；MIS结构的电容—电压特性；硅—二氧化硅系统的性质 5 5 半导体表面电场效应；MIS结构的电容一电压特性 硅－二氧化硅系统的 性质 讲授与讨论，多媒体
第9章 异质结：半导体异质结及其能带图；半导体异质pn结的电流电压特性及注入特性 3 3 理想异质结能带图的画法 异质结能带图的画法 讲授与讨论，多媒体
注：实践包括实验、上机等
五、实践教学内容和基本要求
无实践课程
六、考核方式及成绩评定
考核内容 考核方式 成绩比例（%） 备注
获取知识的能力 作业测评、课堂讨论、平时测试 40% 平时成绩
应用所学知识分析问题和解决问题能力 笔试 60% 期末考核 第 4 页/ 共 4 页 七、大纲主撰人： 大纲审核人：
