半导体物理教学大纲

《半导体物理与器件》教学大纲

一、课程基本信息

1、课程代码：ES332

2、课程名称（中/英文）：半导体物理与器件／Semiconductor Physics and Devices

3、学时／学分：63学时/3.5学分

4、先修课程：量子力学（薛定谔方程，电子的量子状态）；统计物理（费米-狄拉克统计，波尔兹曼分布）；固体物理（晶格结构，能带理论）；电路原理（基本的电子电路）

5、面向对象：电子科学与技术、微电子学、应用物理、半导体材料等专业本科生。

6、开课院（系）、教研室：电子工程系

7、教材、教学参考书：

《Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles》，D. A. Neamen，清华出版社，2003

《半导体器件基础》，R. T. Pierret著，黄如等译，电子工业出版社，2004

《半导体物理学》，刘恩科、朱秉升、罗晋生等，西安交通大学出版社，2004

《半导体物理学》，黄昆、谢希德，科学出版社，1958

《量子力学》，曾谨言，科学出版社，1981

《固体物理学》, 谢希德、方俊鑫，上海科学技术出版社，1961

二、课程的性质和任务

本课程是电子科学与技术、微电子学等专业的理论基础课，也是其他相关专业的重要选修课之一。本课程较全面地论述了半导体的一些基本物理概念、现象、物理过程及其规律，并在此基础上选择目前集成电路与系统的核心组成部分，如双极型晶体管（BJT）、金属－半导体场效应晶体管（MESFET）和ＭOS场效应晶体管（MOSFET）等，作为分析讨论的主要对象来介绍半导体器件基础。学习和掌握这些半导体物理和半导体器件的基本理论和分析方法，为学习诸如《集成电路工艺》、《集成电路设计》等后续课程打下基础，也为将来从事微电子学的研究以及现代VLSI与系统设计和制造工作打下坚实的理论基础。

本课程涵盖了量子力学、固体物理、半导体材料物理以及半导体器件物理等内容，共分为三个部分。第一部分介绍基础物理，包括固体晶格结构、量子力学和固体物理等相关知识；第二部分介绍半导体材料物理，主要讨论平衡态和非平衡态半导体以及载流子输运现象；第三部分介绍半导体器件物理，主要讨论同质p-n结、金属半导体接触、异质结以及BJT、MOSFET、MESFET等几种核心半导体器件。

《半导体物理学》课程教案大纲

一、课程说明

（一）课程名称：《半导体物理学》

所属专业：物理学（电子材料和器件工程方向）

课程性质：专业课

学 分：学分

（二）课程简介、目标与任务：

《半导体物理学》是物理学专业（电子材料和器件工程方向）本科生的一门必修课程。通过学习本课程，使学生掌握半导体物理学中的基本概念、基本理论和基本规律，培养学生分析和应用半导体各种物理效应解决实际问题的能力，同时为后继课程的学习奠定基础。

本课程的任务是从微观上解释发生在半导体中的宏观物理现象，研究并揭示微观机理；重点学习半导体中的电子状态及载流子的统计分布规律，学习半导体中载流子的输运理论及相关规律；学习载流子在输运过程中所发生的宏观物理现象；学习半导体的基本结构及其表面、界面问题。

（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：

本课程的先修课程包括热力学与统计物理学、量子力学和固体物理学，学生应掌握这些先修课程中必要的知识。通过本课程的学习为后继《半导体器件》、《晶体管原理》等课程的学习奠定基础。

（四）教材与主要参考书：

［］刘恩科，朱秉升，罗晋生. 半导体物理学（第版）［］. 北京：电子工业出版社. .

［］黄昆,谢希德. 半导体物理学［］. 北京：科学出版社. .

［］叶良修.半导体物理学（第版）［］. 上册. 北京：高等教育出版社. .

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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 族化合物半导体的能带结构

第八节 族化合物半导体的能带结构

第九节 合金的能带

第十节 宽禁带半导体材料

《半导体物理与器件》教学大纲

课程名称： 半导体物理与器件

英文名称： Physics and devices of semiconductor

课程编号： 专业任选课30

教 科 书： 《半导体物理》 （刘恩科主编 国防工业出版社）

面对专业： 材料专业四年制本科

主 笔 人： 刘 翔

一、学时及学分

总学时：32学时 总学分：2学分

二、教学目的及基本要求

了解和掌握半导体材料的一些基本物理性质，重点掌握半导体材料的掺杂行为、导电性、p-n结理论；对于一些常见半导体材料（如Si、Ge、GaAs）的制备及器件制作，可作初步的认识和实践。

三、教学内容及各章节学时分配

第一章 半导体中的电子状态 4学时

§1.1 半导体的晶格结构和结合性质

§1.2 半导体中的电子状态和能带

§1.3 半导体中电子的运动 有效质量

§1.4 本征半导体的导电机构 空穴

§1.6 硅和锗的能带结构

§1.7 III-V族化合物半导体的能带结构

第二章 半导体中杂质和缺陷能级 4学时

§2.1 硅、锗晶体中的杂质能级

§2.2 III-V族化合物中的杂质能级

§2.3 缺陷、位错能级

第三章 半导体中载流子的统计分布 6学时

§3.1 状态密度

§3.2 费米能级和载流子的统计分布

§3.3 本征半导体的载流子浓度

§3.4 杂质半导体的载流子浓度

§3.5 一般情况下的载流子统计分布

§3.6 简并半导体

第四章 半导体的导电性 6学时

§4.1 载流子的漂移运动 迁移率

§4.2 载流子的散射

§4.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系

§4.4 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系

§4.5 玻耳兹曼方程 电导率的统计理论

第五章 非平衡载流子 6学时

§5.1 非平衡载流子的注入与复合 §5.2 非平衡载流子的寿命

§5.3 准费米能级

§5.4 复合理论

§5.5 陷阱效应

半导体物理教学大纲

半导体物理教学大纲

随着科技的不断进步，半导体技术已经成为现代社会中不可或缺的一部分。而半导体物理作为半导体技术的基础，对于学生的学习和研究具有重要的意义。因此，制定一份合理的半导体物理教学大纲是非常必要的。

一、引言

在引言部分，我们可以简单介绍半导体物理的背景和重要性。可以提到半导体在电子、通信、光电等领域的广泛应用，以及对于新一代技术的推动作用。

二、基础知识

在这一部分，可以介绍半导体物理的基础知识，包括晶体结构、能带理论、载流子的运动等。可以通过图表和实例来说明这些概念，让学生更好地理解和掌握。

三、半导体材料与器件

这一部分可以详细介绍半导体材料的种类、特性以及制备方法。可以涉及到硅、锗等常见的半导体材料，以及它们在电子器件中的应用。同时，也可以介绍一些新型半导体材料的发展和应用前景。

四、半导体器件的工作原理

在这一部分，可以详细介绍半导体器件的工作原理，包括二极管、晶体管、场效应管等。可以通过图示和实验来说明这些器件的工作原理，让学生能够更加直观地理解。

五、半导体物理实验

半导体物理实验是非常重要的一部分，可以帮助学生巩固所学的理论知识，并培养学生的实验操作和数据处理能力。可以设计一些简单的实验，如测量半导体材料的电阻率、探究PN结的特性等。

六、半导体材料的应用

在这一部分，可以介绍半导体材料在电子、通信、光电等领域的应用。可以涉及到集成电路、光电器件、太阳能电池等。通过介绍这些应用，可以让学生了解到半导体物理的实际应用价值。

七、未来发展

在这一部分，可以展望半导体物理的未来发展方向。可以介绍一些前沿的研究领域，如量子点、纳米材料等。同时，也可以提到半导体技术对于新一代技术的推动作用，如人工智能、物联网等。

八、总结

在总结部分，可以对整个教学大纲进行总结，强调半导体物理的重要性和应用前景。同时，也可以鼓励学生对半导体物理进行深入研究，并为未来的科技发展做出贡献。