前言-中科大半导体物理解读.ppt

半导体物理Semiconductor Physics 主讲：徐 军 2007年3月 绪论 本课是一门重要的专业基础课 了解半导体物理的基础理论，物理概念和主要性质。 掌握研究半导体基本原理和测量技术的基本方法，为从事光电子技术、半导体器件、传感器及应用、集成电路等方面的工作打下必备的基础。 前 言 这门课在学科群中的地位(位置)? --课程定位 一些具体问题的说明 --教材,习题,考试 Ⅰ 课程定位: 从固体物理到半导体物理 半导体物理及其相关领域 从普通物理?四大力学 --基础课 ?物理学是实验科学 ?物理学的理论体系: 宏观和低速领域—牛顿力学和麦克斯韦方程组 微观和高速领域—相对论和量子力学 ?前者为经典物理,后者为近代物理. 固体物理学: 讨论固体物理领域中最基本的一些问题—固体中的各种运动状态(重点是固体中电子的运动状态): ?晶体结构; 固体的结合; 晶格振动; ?能带理论; 晶体中电子的运动;金属电子论； ?半导体; 磁性; 固体光学; 超导;…… 半导体物理学: ?与固体物理学同为专业基础课--应用已有的固体物理基础,讨论半导体中最基本的一些问题; ?所讨论的物理问题有强烈的应用背景 –是半导体材料,器件,电路的物理基础,是深入研究的导论 本课程讨论的主要对象 —典型的半导体(Si,Ge,GaAs, ……) 本课程讨论的基本问题— ? 材料的基本物理性质: 晶体结构;能带结构;电子基本运动状态; (第一章) ? 半导体中的载流子(电子,空穴)及其运动状态: p型,n型半导体; 电场,磁场中的载流子; 非平衡载流子; (第二,三,四章) ? 器件物理基础: pn结; M/S接触;MOS结构; (第五,六章) 相关课程(领域) ? 物理 (对物理问题更深入,更专门的讨论): 高等半导体物理; 半导体理论; 半导体表面物理; 非晶态半导体物理; 半导体光学 …… ? 材料 (材料性质,应用的物理模型,材料制备,新材料的研制): 体材料; 薄膜材料; 微结构材料; 人工设计材料;…… ? 器件 (器件物理; 器件原理; 器件工艺): 电子器件(双极型器件,MOS器件,各种特种器件); 光电子器件(激光器,发光管,光电转换器件); 其他各种效应的应用(热电,压电 ……) ? 半导体集成电路— 集成电路原理及其设计(线路设计,版图设计,工艺设计); 集成电路中的物理问题,材料问题…… “摩尔定律”：处理器(CPU)的功能和复杂性每年(其后期减慢为18个月)会增加一倍，而成本却成比例地递减。 在技术上，摩尔定律依然勇往直前 Ⅱ教材,习题与考试 教材— 半导体物理学,刘恩科等, 1994年版,1998年版, … 习题— 20% 做习题的目的是帮助理解课程内容,且应用之讨论问题,解决问题. 上课— 提倡记笔记.(看自己记的笔记有助于理解,思考) 考试 范围在平时就会交代, 重点是应该自己找的.千万不要寄希望于考试前复印一大堆别人的笔记,作业. 点名问题 内容：课程章节 前 言 绪论 第一章 半导体中的电子状态 常见半导体的晶格结构和结合性质，能带论的主要结果，半导体中电子的运动及其描述，重要半导体的能带结构，半导体中的杂质能级。 第二章 半导体中载流子的平衡统计分布 状态密度，分布函数，载流子浓度，本征半导体和杂质半导体。 第三章 电磁场中的输运现象 载流子的漂移运动，半导体的主要散射机构，迁移率与 杂质浓度和温度的关系，霍尔效应。 内容：课程章节 第四章 非平衡载流子 非平衡载流子的注入与复合，准费米能级，复合理论，载流子的扩散与漂移运动、连续性方程。 第五章 p-n结 pn结及其基本概念，pn结电流电压特性，pn结电容，pn结击穿，pn结隧道效应，pn结的光生伏特效应。 第六章 半导体界面问题概要 金属-半导体接触和肖特基势垒，半导体表面电场效应，MOS结构的C-V特性。 教材及主要参考书 教材： 《半导体物理学》刘恩科等编著 电子工业出版社（第四版）2002年 参考书： （1）Donald A.Neamen: Semiconductor