北京师范大学珠海分校教学大纲编写规范.docVIP

《半导体物理学》课程教学大纲 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：4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固体物理学 （四）教材与主要参考书： ［1］刘恩科，朱秉升，罗晋生. 半导体物理学（第7版）［M］. 北京：电子工业出版社. 2011. ［2］黄昆,谢希德. 半导体物理学［M］. 北京：科学出版社. 2012. ［3］叶良修.半导体物理学（第2版）［M］. 上册. 北京：高等教育出版社. 2007. ［4］S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices (2nd ed.), Wiley, New York, 2006. 二、课程内容与安排 第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 族化合物半导体的能带结构 II-VI族化合物半导体的能带结构限于学时，第节可不讲授，将固体物理的晶体结构和能带的知识应用到半导体中，深入半导体中的电子状态；回旋共振实验的目的、意义和原理。有效质量空穴能带论硅、砷化镓能带结构有效质量第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、位错能级限于学时，第节可不讲授，根据引入的能级情况，解杂质性质和作用分清浅能级杂质和深能级杂质；了解缺陷、位错能级的特点和作用。施主杂质施主能级受主杂质受主能级浅能级杂质深能级杂质杂质补偿作用杂质能级杂质电离过程第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 简并半导体限于学时，第节可不讲授，通过本章的学习，掌握，计算在各种不同杂质浓度和下的费米能级位置和载流子浓度波矢空间的量子态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难点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第章半导体的导电性 载流子的漂移运动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强电场下的效应热载流子限于学时，第节可不讲授，的机理、散射几率与杂质浓度及温度的关系迁移率、电导率电阻率与杂质浓度及温度的关系耿氏效应。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第章非平衡载流子 非平衡载流子的注入与复合 非平衡载流子的寿命 准费米能级 复合理论 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 （一）教学方法与学时分配 课堂讲授，大约10学时。限于学时，第节可不讲授，理解灵活应用电流密度方程和连续性方程。非平衡载流子的产生、复合非平衡载流子寿命载流子的扩散和漂移运动连续性方程运用复合理论爱因斯坦关系连续性方程的应用结第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 通过本章学习，理想和实际的金半接触能带图对其电流传输理论的几种模型建立推导和应用有所了解掌握实现良好欧姆接触和整流接触的原理和方法。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，热电子发射理论第章半导体表面与MIS结构 表面态 表面电场效应 MIS结构的特性 硅二氧化硅系统的性质 （一）教学方法与学时分配 课堂讲授，大约4学时。限于学时，第节可不讲授，表面状态理想MIS结构的表面电场效应、电容电压特性对实际MIS结构中出现的各种情况进行分析如何用C-V法来半导体的表面状况Si-SiO2系统的性质。半导体表面电场效应MIS结构的C-V特性Si-SiO2系统的性质第章异质 半导体异质结及其能带图 半导