半导体物理研究生用

实验四霍尔效应法测量半导体的载流子浓度、电导率和迁移一、实验目的1．了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔元件对材料要求的知识。

2．学习用“对称测量法”消除副效应的影响，测量并绘制试样的VH－IS和VH－IM 曲线。

3．确定试样的导电类型、载流子浓度以及迁移率。

二、实验原理置于磁场中的半导体，如果电流方向与磁场垂直，则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场，这个现象是霍普斯金大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应。

随着半导体物理学的迅速发展，霍尔系数和电导率的测量已成为研究半导体材料的主要方法之一。

通过实验测量半导体材料的霍尔系数和电导率可以判断材料的导电类型、载流子浓度、载流子迁移率等主要参数。

若能测量霍尔系数和电导率随温度变化的关系，还可以求出半导体材料的杂质电离能和材料的禁带宽度。

如今，霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段，而且随着电子技术的发展，利用该效应制成的霍尔器件，由于结构简单、频率响应宽（高达10GHz）、寿命长、可靠性高等优点，已广泛用于非电量测量、自动控制和信息处理等方面。

在工业生产要求自动检测和控制的今天，作为敏感元件之一的霍尔器件，将有更广阔的应用前景。

了解这一富有实用性的实验，对日后的工作将有益处。

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。

当带电粒子（电子或空穴）被约束在固体材料中，这种偏转就导致在垂直电流和磁场的方向上产生正负电荷的聚积，从而形成附加的横向电场，即霍尔电场。

对于图（1）（a）所示的N型半导体试样，若在X方向的电极D、E上通以电流Is，在Z方向加磁场B，试样中载流子（电子）将受洛仑兹力：（1）其中e为载流子（电子）电量，为载流子在电流方向上的平均定向漂移速率，B为磁感应强度。

（a）（b）图(1) 样品示意图无论载流子是正电荷还是负电荷，Fg的方向均沿Y方向，在此力的作用下，载流子发生便移，则在Y方向即试样A、A´电极两侧就开始聚积异号电荷而在试样A、A´两侧产生一个电位差VH，形成相应的附加电场E—霍尔电场，相应的电压VH称为霍尔电压，电极A、A´称为霍尔电极。

四川大学硕士研究生入学考试主要参考书目221英语: 《全新版大学英语综合教程》(第1-4册),上海外语教育出版社，2002年222俄语: 《大学俄语(东方)》(第1-3册)，北京外国语大学、普希金俄语学院合编，1998年。

223日语: 《标准日本语》(初级)，人民教育出版社，1988年224德语: 《德语速成》(第二版,上、下册)，外语教学与研究出版社,1996年；225法语: 《法语》(第1-2册)，马晓宏，外语教学与研究出版社，1992年；401经济学原理:1.《政治经济学》(上册)朱方明主编，四川大学出版社；2.《当代西方经济学》李扬主编，四川大学出版社；3.《国际经济学》李天德主编，四川大学出版社。

402经济学基础及应用:《财政学》冯宗容主编，四川大学出版社2002年；《西方经济学》李扬主编，四川大学出版社；《货币银行学》张红伟主编，四川大学出版社。

403经济学原理:《政治经济学》朱方明主编，四川大学出版社；《当代西方经济学》李扬主编，四川大学出版社；《中国城市地价论》杨继瑞主编，四川大学出版社；《城市地产经济学》冯宗容主编，四川大学出版社。

405法学综合B: 包括刑法、民商法、诉讼法(刑诉民诉)411人口理论基础:《人口社会学》胡伟略著，中国社会科学出版社2002年版414中国文学(含中国古代、现当代文学):《中国文学》(四卷本)刘黎明等四川人民出版社；《中国文学史》(三卷本)章培恒等复旦大学出版社；《中国现代文学三十年》钱理群人民出版社；《中国当代文学史教程》陈思和复旦大学出版社415现代汉语及古代汉语:《现代汉语》(修订本)胡裕树上海教育出版社；《现代汉语》黄伯荣等高等教育出版社；《新编现代汉语》张斌复旦大学出版社；《古代汉语》(修订重排本)王力中华书局；《实用古汉语知识宝典》(供学习教材参考)杨剑桥复旦大学出版社；复试科目：语言学概论参考书：《语言学纲要》叶蜚声徐通锵北京大学出版社，1997年第三版；《语言学概论》马学良华中工学院出版社，1985；《普通语言学教程》汪大昌北京大学出版社，2004416新闻传播业务:《新闻采访论》邱沛篁四川大学出版社；《现代新闻编辑学》蒋小丽高等教育出版社；《新闻摄影学》吴建四川大学出版社；《广播电视学导论》欧阳宏生四川大学出版社；《应用广告学》吴建四川大学出版社；《编辑学理论与实务》黄小玲四川大学出版社复试新闻传播专题：参考书同新闻传播史论，新闻传播业务。

凝聚态物理研究生课程摘要：1.凝聚态物理研究生课程概述2.凝聚态物理的研究领域3.课程设置与教学方法4.培养目标与就业前景5.我国凝聚态物理研究生教育现状正文：【凝聚态物理研究生课程概述】凝聚态物理研究生课程是一门针对凝聚态物理领域的深入研究，培养具有扎实的理论基础、实验能力和创新精神的高层次人才的课程。

该课程为研究生提供了坚实的物理基础，使他们能够更好地理解凝聚态物理学领域的各种现象和应用。

【凝聚态物理的研究领域】凝聚态物理学研究领域包括：1.材料物理：研究材料的性质、结构和制备方法，探索新型功能材料。

2.半导体物理：研究半导体材料的电学性质、光学性质和其他相关性质。

3.超导物理：研究超导材料的性质、机制和应用。

4.量子物理：研究量子力学在凝聚态物理中的应用，如量子点、量子线等。

5.纳米物理：研究纳米尺度物质的性质和现象，如纳米结构、纳米器件等。

【课程设置与教学方法】凝聚态物理研究生课程设置包括：凝聚态物理导论、量子力学、统计物理学、固体物理学、半导体物理、超导物理等专业课程。

此外，还包括实验课程和选修课程，如光学、电磁学等。

教学方法采用课堂讲授、实验操作、学术研讨等多种形式，以培养学生的理论水平和实践能力。

【培养目标与就业前景】凝聚态物理研究生课程的培养目标是使学生具备以下能力：1.掌握凝聚态物理学的基本理论和实验方法。

2.具备独立进行科学研究的能力。

3.具备创新精神和团队协作能力。

就业前景方面，毕业生可在科研机构、高等院校、企事业单位从事科研、教学、技术开发和管理工作，为我国科技创新和发展做出贡献。

【我国凝聚态物理研究生教育现状】我国凝聚态物理研究生教育经过几十年的发展，已经取得了显著的成果。

目前，我国有多所高校设有凝聚态物理相关专业，培养了大量的专业人才。

同时，国家也加大了对凝聚态物理研究的投入，设立了一系列研究项目和基金，为该领域的研究生提供了良好的学术环境。

物理电子学（080901）、微电子学与固体电子学(080903)专业研究生培养方案一、培养目标培养我国社会主义建设事业需要，掌握马克思主义，毛泽东思想和邓小平理论基本原理，坚持四项基本原则，热爱祖国，遵纪守法，品德良好，具备严谨科学态度和优良学风，适应面向二十一世纪的德、智、体全面发展的微电子学与固体电子学专门人才。

1、硕士学位掌握微电子学与固体电子学的基本理论和基本实验技能, 了解本领域的研究动态, 基本上能独立开展与本学科有关的研究和教学工作。

学位论文应具有一定的创新性和应用前景。

2、博士学位博士学位获得者应系统掌握微电子学与固体电子学的基本理论，具有宽广和坚实的专业知识和实验操作技术，了解本学科的发展历史，现状和最新动态，能独立承担与本学科有关的研究课题及教学工作。

学位论文要求具有重要的学术意义，并具有一定的创新性。

论文在深度和广度两方面均需达到相应的要求。

二、学制1、硕、博连读和直博研究生学习期限一般为5-6年；2、分阶段培养的博士生基本学制为3年，学术型硕士生学制为3年；三、研究方向1、物理电子学专业的研究方向：（1）电磁薄膜器件物理与技术（2）硅基CMOS器件与可靠性（3）新型成像技术（4）电磁波吸收材料（5）氧化物半导体电子器件2、微电子学与固体电子学专业的研究方向：（1）半导体材料与光电子器件（2）半导体电子器件（3）半导体低维结构材料与纳电子器件（4）集成电路设计（5）有机半导体材料与器件（6）自旋电子学材料与器件（7）信息光子器件与超快光源系统三、课程设置：（一）硕士生阶段A类：科学社会主义理论与实践(2学分)英语(4学分)（以上必修）自然辩证法概论（1学分）马克思主义与社会科学方法论（1学分）马克思主义原著选读（1学分）（以上三门任选一门）B类：电子信息前沿（2学分）（以上必修）产业发展前沿（1学分）科研素质先导课（2学分）工程素质先导课（3学分）C类：高等半导体物理（3学分）半导体量子物理学（2学分）集成电路工艺、器件及表征（3学分）光电子材料与器件（3学分）D类：数字信号处理的VLSI架构（3学分）SoC设计方法（3学分）并行计算（3学分）自旋电子学概论（2学分）宽禁带半导体（2学分）功能薄膜材料与器件基础（2学分）信息产业应用（华为）（1学分）（二）博士生阶段马克思主义与当代博士生学术交流英语【注】：博士研究生不专门开设专业课程，可根据需要选修硕士研究生的专业课四、培养方式1、博士研究生针对每位博士生的培养设立专门的导师指导小组，“学位论文为主，课程为辅”。

《半导体物理》教学大纲课程名称：半导体物理学英文名称：Semiconductor Physics课程编号：课程类别：专业选修课使用对象：应用物理、电信专业本科生总学时： 48 学分： 3先修课程：热力学与统计物理学；量子力学；固体物理学使用教材：《半导体物理学》刘恩科等主编，电子工业出版社出版一、课程性质、目的和任务本课程是高等学校应用物理专业、电子与信息专业本科生的专业选修课。

本课程的目的和任务是：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与电信专业本科生的半导体集成电路、激光原理与器件、功能材料等后续课程的学习奠定必要的理论基础二、教学内容及要求本课程所使用的教材，共13章，概括可分为四大部分。

第1～5章，晶体半导体的基本知识和性质的阐述；第6～9章归结为半导体的接触现象；第10～12章，半导体的各种特殊效应；第13章，非晶态半导体。

全部课堂教学为48学时，对上述内容作了必要的精简。

10～13章全部不在课堂讲授，留给学生自学或参考，其他各章的内容也作了部分栅减。

具体内容和要求如下：第1章半导体中的电子状态1.半导体的晶格结构和结合性质2.半导体中的电子状态和能带3.半导体中电子的运动有效质量4.本征半导体的导电机构空穴5.回旋共振6.硅和锗的能带结构7.III-V族化合物半导体的能带结构8.II-VI族化合物半导体的能带结构9.Si1-xGex合金的能带10.宽禁带半导体材料基本要求：将固体物理的晶体结构和能带论的知识应用到半导体中，以深入了解半导体中的电子状态；明确回旋共振实验的目的、意义和原理，进而了解主要半导体材料的能带结构。

（限于学时，本章的第7-10节可不讲授，留学生参阅，不作具体要求）。

重点：半导体中的电子运动；有效质量；空穴概念。

难点：能带论的定性描述和理解；锗、硅、砷化镓能带结构第2章半导体中杂质和缺陷能级1.硅、锗晶体中的杂质能级2.III-V族化合物中的杂质能级3.氮化镓、氮化铝、氮化硅中的杂质能级4.缺陷、位错能级基本要求：根据不同杂质在半导体禁带中引入能级的情况，了解其性质和作用，由其分清浅杂质能级（施主和受主）和深能级杂质的性质和作用；了解缺陷、位错能级的特点和作用。

固体物理学是研究固体物质性质和行为的一门学科，涵盖了材料科学、化学、电子学、光学等多个领域。

近年来，随着现代科技的快速发展，固体物理学的应用越来越广泛，成为了引领科技发展的重要力量。

国内的固体物理学教材主要有以下几种：
1. 《固体物理学》（第四版）王瑛编著
这本教材是国内较早的一本固体物理学教材，已经历经多次修订。

全书分为晶体物理、导体物理、磁性、超导性、半导体物理和非线性光学等六个部分，内容全面、权威。

2. 《固体物理学》（第二版）高一文编著
这本教材是一本系统而深入的固体物理学教材，涵盖了固体物理学的基本概念、晶体结构和晶格动力学、电子结构和输运性质、磁性和超导性等多个方面。

教材注重理论与实践相结合，对于物理学专业学生和从事材料科学研究的学者都具有很高的价值。

3. 《固体物理学》吴潜、林维平编著
这本教材是一本比较新的固体物理学教材，内容系统、深入。

全书分为晶体结构、电子结构、声子、输运性质、磁性和超导性等六个部分。

教材特别注重计算方法和实验方法的介绍，对于读者理解固体物理学的基本思想和研究方法非常有帮助。

4. 《固体物理学》（第二版）王伟主编
这本教材是一本面向高年级本科生和研究生的固体物理学教材，全书分为晶体物理、电子结构、声子、输运性质、磁性和超导性等六个部分。

教材选题权威、内容深入，涵盖了固体物理学的基本概念和前沿研究领域。

总的来说，国内的固体物理学教材内容全面、深入，涵盖了固体物理学的基本概念和前沿研究领域。

同时，这些教材也注重理论与实践相结合，以及计算方法和实验方法的介绍，对于读者理解固体物理学的基本思想和研究方法非常有帮助。

2020-2021学年研究生选课一、物理学专业学分要求：22（必修课）+10（选修）必修课：2020-2021学年第一学期学位英语，政治2020-2021学年第二学期科学基础与前沿（54学时，3学分，第二学期），高等量子力学（54学时，3学分，第二学期）、群论及其应用（36学时，2学分，第二学期）选修课：请在导师的指导下选修合适课程2020-2021学年第一学期1、固体物理（72学时，4学分，第一学期）2、固体物理实验方法（54学时，3学分，第一学期）3、光谱学与光谱技术（54学时，3学分，第一学期）4、半导体器件物理（36学时，2学分，第一学期）5、表面化学物理（54学时，3学分，第一学期）6、薄膜物理（36学时，2学分，第一学期）2020-2021学年第二学期1、新能源材料与技术（36学时，2学分，第二学期）2、高等半导体物理（54学时，3学分，第二学期）3、铁电物理学基础（36学时，2学分，第二学期）等二、电子科学与技术专业、电子信息专业学分要求：20（必修课）+10（选修）必修课：2020-2021学年第一学期：学位英语，政治，固体物理（72学时，4学分，第一学期）、理论模拟与计算（36学时，2学分，第一学期）、半导体器件物理（36学时，2学分，第一学期）2020-2021学年第二学期：电子科学与技术科学前沿（54学时，3学分，第二学期）、高等半导体物理（54学时，3学分，第二学期）选修课：请在导师的指导下选修合适课程2020-2021学年第一学期1、固体物理实验方法（54学时，3学分，第一学期）2、表面化学物理（54学时，3学分，第一学期）3、光谱学与光谱技术（54学时，3学分，第一学期）4、薄膜材料及技术（36学时，2学分，第一学期）5、半导体异质结物理、（36学时，2学分，第一学期）6、电极过程动力学（36学时，2学分，第一学期）2020-2021学年第二学期1、新能源材料与技术（36学时，2学分，第二学期）2、铁电物理学基础（36学时，2学分，第二学期）3、柔性电子学（36学时，2学分，第二学期）等。