半导体物理与器件教学大纲及授课计划.doc

半导体物理与器件（教学大纲）

SemiconductorPhysicsandDevices

课程编码学分：课程类别：专业基础课

计划学时：48其中讲课：48实验或实践：0上机：0

适用专业：IC设计、电信

推荐教材：尼曼（DonaldH.Neamen）著，赵毅强，姚素英。解晓东译，《半导体物理与器件》（第3版），电子工业出版社，2010

参考书目：

D.A.Neamen，《SemiconductorPhysicsandDevices:BasicPrinciples》，清华出版社，2003

R.T.Pierret著，黄如等译，《半导体器件基础》，电子工业出版社，2004

刘恩科、朱秉升、罗晋生等，《半导体物理学》，西安交通大学出版社，2004

黄昆、谢希德，《半导体物理学》，科学出版社，1958

曾谨言，《量子力学》，科学出版社，1981

谢希德、方俊鑫，《固体物理学》,上海科学技术出版社，1961

课程的教学目的与任务

本课程是集成电路专业的重要选修课之一。本课程较全面地论述了半导体的一些基本物理概念、现象、物理过程及其规律，并在此基础上选择目前集成电路与系统的核心组成部分，如双极型晶体管（BJT）、金属－半导体场效应晶体管（MESFET）和ＭOS场效应晶体管（MOSFET）等，作为分析讨论的主要对象来介绍半导体器件基础。学习和掌握这些半导体物理和半导体器件的基本理论和分析方法，为学习诸如《集成电路工艺》、《集成电路设计》等后续课程打下基础，也为将来从事微电子学的研究以及现代VLSI与系统设计和制造工作打下坚实的理论基础。

课程的基本要求

本课程要求学生掌握半导体物理和半导体器件的基本概念和基本规律，对于基础理论，要求应用简单的模型定性说明，并能作简单的数学处理。学习过程中，注意提高分析和解决实际问题的能力，并重视理论与实践的结合。本课程涉及的物理概念和基本原理较多，为了加深对它们的理解，在各章节里都给学生留有一些习题或思考题，这些题目有的还是基本内容的补充。也有少量的难度较大的题目，这样的问题有利于扩大知识面和培养独立思考能力。

各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验）

第一章：固体晶格结构建议学时：4学时

[教学目的与要求]

1、了解半导体材料的特性,掌握固体的基本结构类型；

2、掌握描述空间晶格的物理参量,了解原子价键类型；

3、了解固体中缺陷与杂质的类型；

4、了解半导体材料的生长过程。

[教学重点与难点]固体的基本结构类型、空间晶格的物理参量

[授课方法]课堂教学

[授课内容]

第一节：半导体材料

第二节：固体类型

第三节：空间晶格

第四节：原子价键

第五节：固体中的缺陷与杂质

第六节：半导体材料的生长

第二章：量子力学初步建议学时：4学时

[教学目的与要求]1、掌握量子力学的基本原理，掌握波动方程及波函数的意义；

2、掌握薛定谔波动方程在自由电子、无限深势阱、阶跃势函数、矩形势垒中应用；

3、了解波动理论处理单电子原子模型。

[教学重点与难点]量子力学的基本原理、波动方程及波函数、薛定谔波动方程

[授课方法]课堂教学

[授课内容]

第一节：量子力学的基本原理

第二节：薛定谔波动方程

第三节:薛定谔波动方程的应用

第四节:原子波动理论的延伸

第三章：固体量子理论初步建议学时：4学时

[教学目的与要求]1、掌握能带结构的基本特点，掌握固体中电的传导过程；

2、掌握能带结构的三维扩展，掌握电子的态密度分布；

3、掌握费密-狄拉克分布和玻耳兹曼分布。

[教学重点与难点]能带结构、固体中电的传导过程、能带结构的三维扩展，掌握电子的态密度分布、费密-狄拉克分布和玻耳兹曼分布

[授课方法]课堂教学

[授课内容]

第一节：允带与禁带格

第二节：固体中电的传导

第三节：三维扩展

第四节：状态密度函数

第五节：统计力学

第四章：平衡半导体建议学时：6学时

[教学目的与要求]1、掌握本征载流字电子和空穴的平衡分布；

2、掌握掺杂原子的作用，掌握非本征载流字电子和空穴的平衡分布；

3、掌握完全电离和束缚态，掌握补偿半导体平衡电子和空穴浓度；

4、掌握费密能级随掺杂浓度和温度的变化。

[教学重点与难点]本征、非本征载流字电