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半导体物理学前置课程
半导体物理学前置课程一般包括以下内容：
1. 固体物理学基础知识：晶体结构、晶格振动、电子能带理论、电子自旋、晶格缺陷等。
2. 电磁学基础知识：电场、磁场、电磁辐射等。
3. 量子力学基础知识：量子力学原理、波函数、量子态、哈密顿算符等。
4. 固体能带理论：包括价带和导带的理解、半导体的能带结构、半导体材料的能带间隙等。
5. 简单能带模型：包括紧束缚模型、自由电子气模型、等效质量近似等。
6. 电子与声子的相互作用：介电函数、声子谱、声子与电子的散射等。
7. 电子在晶体中的输运性质：包括导电性、迁移率、扩散、简单的输运方程等。
8. 光电子学基础知识：吸收、发射、散射、色谱、光电子光谱等。
9. pn结和二极管：pn结的形成、Zero bias和封锁态、偏置态、
二极管的I-V特性、二极管的基本应用等。
10. 器件物理：包括MOS结和MOSFET、BJT、HEMT、HBT 等器件的基本原理和工作原理。
以上是一个大致的半导体物理学前置课程的内容，具体课程内容可能会根据不同学校和教师的要求有所不同。
物理学中的固体物理与半导体物理物理学是一门研究自然界基本规律和物质运动规律的学科。
固体物理和半导体物理是物理学中两个重要的分支。
固体物理主要研究固态物质的性质、结构、形态和变化规律，包括晶体、非晶体、玻璃等物质的物理特性；而半导体物理则涉及半导体物理特性、器件设计与制造等方面。
一、固体物理固态物理是物理学中重要的研究分支，该分支主要研究固体物质的晶体结构和缺陷结构、热力学性质、运动学和电学性质、光学性质、磁学性质等基本性质以及与此相关的各种现象和方法。
在固态物理学中，晶体学是研究晶体结构的基础，这就是通过选择和分析非常具有代表性的结构来发现这种固体的晶化规律和晶格参数。
此外，固态物理涉及的另一个重要研究方向就是非晶体和玻璃等非晶态物质。
在非晶态物质的研究中，主要包括非晶体的结构参数、非晶体的性质和非晶体的制备等方面的基础的研究。
固体物理学不仅是物理学中的一个重要分支，还与许多其他领域如材料学、化学、地球物理学、凝聚态物理、生物学等有关。
此外，固态物理学可能有许多应用，如发电机、高速计算机、石墨烯等领域。
二、半导体物理半导体物理是现代半导体器件技术的理论基础。
半导体物理的研究对象是半导体及其器件，主要包括半导体物理特性、半导体器件设计与制造等方面。
许多现代电子器件，如半导体激光器、场效应晶体管、太阳能电池、LED等都是以半导体为基础制作的。
半导体物理中常用的理论工具是量子力学和固体物理学。
根据这些理论，在半导体材料中模拟、解释了许多基本物理现象，如PN结、金属-半导体接触、晶格缺陷等。
半导体器件制造中，半导体材料的热力学，量子理论、固体物理以及表面化学等方面都需要深入研究。
半导体物理研究的应用方面也非常广泛。
随着半导体技术的不断发展，人们对于半导体在电子、通讯、计算机、光学、生物医学、环境科学等领域的应用也越来越广泛，如手机、平板电脑、电子手表、汽车电子系统等。
三、固体物理和半导体物理的关系固体物理和半导体物理都是物理学中的重要分支，两者之间有着密切的联系和交叉。
《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、教学相关环节安排和有关说明以课堂教学为主，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4．能带电子的运动5．能带电子的统计分布及能带论的一些应用（五）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*（六）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（七）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*（八）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*（九）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）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，ISBN 7-5605-1010-8主要参考书：1．固体物理基础，阎守胜编著，北京大学出版社，2000，ISBN 7-301-04629-42．固体物理学，黄昆原著，韩汝琦改编，高等教育出版社，1990，ISBN 7-04-001025-9/0.6563．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课程简介课程号：11193610课程名称：固体物理与半导体物理学英文名称：Solid State Physics and Semiconductor Physics周学时： 5.0 学分： 5.0预修要求：近代物理学内容简介：本课程师信息电子技术类中微电子学、光电子学、集成电子设计和系统等课程的基础。
第12章1．什么是布拉菲格子？2．布拉菲格子与晶体结构之间的关系.3．什么是复式格子？复式格子是怎么构成的？4．原胞和晶胞是怎样选取的？它们各自有什么特点？5．如何在复式格子中找到布拉菲格子？复式格子是如何选取原胞和晶胞的？6．金刚石结构是怎样构成的？7．氯化钠、氯化铯的布拉菲格子是什么结构?8．密堆积有几种密积结构?它们是布拉菲格子还是复式格子?9．8种独立的基本对称操作是什么?10．7大晶系是什么?11．怎样确定晶列指数和晶面指数？12．晶面指数与晶面在三坐标轴上的截距之间的关系？13．通过原点的晶面如何求出其晶面指数？14．倒格子的定义？正倒格子之间的关系？内容✧正空间：晶体的结构以及特点✧正空间：晶体的结构参数的确定→晶向指数和晶面指数✧从正空间到倒空间→倒格子和布里渊区晶体所呈现的物理性质来源其特殊的空间结构，所以对其空间结构的了解以及描述很有必要；而对于涉及到波函数，比如格波→晶格振动（13章）和电子波→能带论（14章）的讨论都是在倒空间中完成的，所以本章还涉及到正空间和倒空间的相互转换，以及布里渊区概念的提出和构建。
概念✧格点和基元✧布拉菲格子（简单格子）和复式格子✧原胞和晶胞✧七大晶系和十四种布拉菲格子✧立方晶系的三种布拉菲格子：简单立方、面心立方、体心立方的结构特点——晶胞（立方晶系）和原胞基矢的建立✧立方晶系的几种复式格子：氯化钠结构、氯化铯结构、金刚石结构和闪锌矿结构——结构特点和代表物质✧最密堆积的两种基本方式：ABAB→六方密堆积（六方晶系的复式格子）和ABCABC→立方密堆积（立方晶系的布拉菲格子：面心立方）✧晶体的八种独立的宏观对称要素：C1、C2、C3、C4、C6、σ、i、S4✧32点群和230空间群✧倒格矢和晶面以及晶面间距之间的关系？✧倒格矢和正格矢之间的关系？✧布里渊区物理性质的重复？方法✧一维、二维和三维晶体的原胞和晶胞的选取，以及其基矢的建立，格矢的确定？（包括简单格子和复式格子）✧晶向指数和晶面指数的确定？（从图到指数，依据指数画图）✧正格子到倒格子的转换——原胞基矢的互换：一维、二维和三维（立方晶系的正倒格子关系）？✧求正格子和倒格子的体积Ω和Ω*？✧布里渊区的几何画法？布里渊区边界方程应用？第13章1．一维单原子晶格的色散关系？色散关系周期性的物理意义？2．一维双原子晶格的色散关系?3．同一原胞内两种原子有什么振动特点？4．晶格振动的波矢数、格波支数及格波数是如何确定的？5．声子这个概念是怎样引出的？它是怎样描述晶格振动的？内容✧对晶格振动形态的描述：从运动方程到色散关系；（简单的一维无限长模型）✧周期边界条件以及对格波状态的讨论（多维有限长模型——原胞数有限）✧格波的能量——声子的引出✧晶格比热——声子能量的进一步讨论概念1、一维单原子和一维双原子的色散关系？2、声学波和光学波的运动特点？3、波恩卡门条件：格波支数、每支格波格波数、总格波数（n维有限——简单或者复式格子）4、声子的基本概念——格波能量量子化——公式？5、了解，晶格比热的历史沿革——经典下的矛盾，爱因斯坦和德拜模型的成功与不足？方法1、运动方程→试探解→色散方程？2、利用周期边界条件求格波波矢（状态）？第14章1.驻波边界条件与行波边界条件下的状态密度分别怎么表示?2.一维、二维、三维晶格的能级密度如何求出？3.在什么情况下电子的费米统计可用玻尔兹曼分布来描述？4.布洛赫定理的内容是什么?5.布洛赫波函数的形式？6.禁带出现的位置和禁带宽度与什么有关?7.每个能带能容纳的电子数与什么有关？8.如何运用紧束缚近似下得出的能量公式？9.布洛赫电子的速度和有效质量公式？10.有效质量为负值的含义？11.绝缘体、半导体、导体的能带结构及电子填充情况有什么不同？12.空穴的定义和性质？内容✧金属的索末菲自由电子模型；✧能带论：布洛赫定理（周期势场下电子波函数的基本形式）、近自由电子近似（弱周期场——近自由电子——外层电子）、紧束缚近似（紧束缚的原子内层电子）、电子的准经典运动（速度和有效质量的提出）能带论的应用：导、半、绝的区分概念1、费米能级的概念？ 2、温度变化下，电子的统计分布将发生什么变化？ 3、费米狄拉克统计分布和玻尔兹曼统计分布的公式以及区分？ 4、布洛赫定理的两种描述（公式）以及物理意义？ 5、三种能区图以及物理意义——近自由电子近似的结论？ 6、布洛赫电子的速度公式以及有效质量公式？（一维二维三维） 7、有关布洛赫电子速度和有效质量的讨论？ 8、有效质量为负值时的讨论？ 9、 满带、未满带的导电机理？10、 金属未满带形成的两种情况？11、 导体、半导体、绝缘体的区分？12、 空穴的定义，以及和电子的各方面的比较？方法1、 不同边界条件下的状态密度讨论？——3)L 2(-π？2、根据能量公式求得能态密度？——构建微元或者从等能面出发讨论。
