《半导体材料与器件》教学大纲.pdf

《半导体材料与器件》教学大纲 一、课程基本信息 半导体材料与器件 课程名称/英文 /Semiconductor Material and 课程代码: MSE1511 名称: Devices 课程层次: 本科生课程 学 分/学 时: 3/48 主要面向专业: 材料科学与工程 授课语言: 英语 建议先修课程 建议先修材料科学基础、量子力 先修课程: 无 说明: 学、电动力学、固体物理等课程。 开课单位: 物质科学与技术学院 课程负责人: 二、课程简介 半导体材料作为近百年影响力最大和应用范围最广的材料体系之一，对人类科技的发展起到至关 重要的作用。进入 21 世纪，半导体材料在基础研究和应用领域的重要性和影响力依然与日俱 增，为凝聚态物理的基础研究带来了新的活力，为未来电子科技产业的发展带来新的方向。 三、课程教学目标 本课程旨在介绍半导体材料的基本物理特征，包括半导体材料结构、原子结合、能带基础、电学 性质、热学性质、光学性质等。通过本课程学习，让学生了解半导体材料的重要性、掌握基本知 识，为进一步学习半导体器件或凝聚态物理相关知识奠定基础。 四、课程教学方法 本课程通过课堂讲授与讨论、自主学习等方式教学。 课堂教授与讨论：半导体材料课程基础知识以课堂讲授为主，在讲解基本知识点的基础上，关注 课程重点难点内容的讲授，采用启发式教学方法，引导学生对问题展开思考和讨论，使学生从基 本物理概念出发理解半导体材料中涉及的相关问题。 115 自主学习：半导体材料课程以学生自主学习为辅助方式，在课堂教学中注明基本知识点的教材出 处，引导学生课后通过教材自主学习，系统性自主复习相关知识点，深入理解半导体课程课堂讲 授内容。 五、课程教学内容与安排 课堂教学内容 教学进度和学时安排 教学方式 第一章 绪论 第 1 周 课堂教学、课后复习 （作业） 半导体材料与器件总述，固体材料基础；晶体结3 学时 构，空间群，晶体衍射，倒空间；电负性，离子 键，共价键 第二章 能带理论 第 2-4 周 课堂教学、课后复习（作 业） 2.1 能带理论基础，带隙，能带结构，能带工程，9 学时 硅、锗、III-V 族半导体等能带结构，金属和绝 缘体； 2.2 电导率，有效质量，态密度，空穴，费米能 级，费米分布； 2.3 本征半导体，缺陷，施主，受主，杂质能 级； 2.4 半导体中载流子浓度和统计分布 第三章 导电性质 第 5-6 周 课堂教学、课后复习（作 业） 3.1 固体电导率，欧姆定律，Drude 模型，迁移6 学时 率； 3.2 玻尔兹曼输运，载流子散射，迁移率与杂质 浓度和温度关系，电导率随杂质浓度和温度变 化； 3.3 霍尔效应，非平衡载流子 第四章 静电性质 第 7-8 周 课堂教学、课后复习（作 业） 4.1 功函数，金属与半导体接触，接触电势差，6 学时 肖特基势垒；