《半导体物理基础》课程教学大纲.doc

《半导体物理基础》课程教学大纲

课程编号课程性质：专业方向课

先修课程：大学物理

适合专业：新能源科学与工程

开设学期：第六学期

考核方式：考试

总学时数：54

学分：3

（一）课程教学目标

本课程的目标和任务是通过学习,使学生掌握半导体物理的基本知识，掌握半导体器件的基本概念和基本物理电子过程。对于一些基础理论要求学生能够应用简单的模型进行定量的计算和定性的分析。在学习过程中，要求学生逐步提高他们分析和解决问题的能力，深入理解基本的微观电子过程和宏观物性的联系，能够分析一些常见半导体器件在各种外场条件下的工作原理和性能。学习完本课程以后，要求学生具有一定创新性思维和研究性学习的意识，能独立阅读现今前沿的半导体领域的文献并提出创新观点。

（二）课程的目的与任务

《半导体物理学》课程着力于指导学生学习和研究半导体的微观晶体结构和电子结构，了解其对半导体材料的宏观光电性质的影响，并对未来研发出更高性能的半导体器件提供理论指导。因此，本课程是高等学校电子与技术专业本科生的一门至关重要的专业基础课。通过本课程的学习可以对学生未来的就业和深造打下良好基础。

本课程主要采用教师课上讲授，学生课下做作业，学生课堂学习成果演示和前沿文献学习交流等形式完成，巩固所学内容，拓展知识面。本课程的基本任务如下：

1．让学生掌握半导体物理中的一些基本概念及其物理图像

2．让学生能够利用基本的物理概念和相关公式做一些定量的计算；

3．让学生能够利用所学知识分析半导体中的基本电子过程；

4．让学生具备创新性思维能力，能读懂必威体育精装版的半导体研发文献，了解半导体物理的前沿进展。

（三）理论教学的基本要求

本课程理论教学的基本要求是使学生理解半导体物理中的一些基本概念及其物理图像，能清楚的说明能带、有效质量、杂质、缺陷、态密度、迁移率、非平衡载流子、p-n结等概念的物理内涵；要使学生掌握半导体物理中的相关公式并能做一些定量的计算，如有效质量、迁移率和p-n结电流的计算；要让学生掌握分析半导体中的基本电子过程的方法，如电子空穴的传导过程、非平衡载流子的注入和复合过程和p-n结的空间电荷区的能带结构等，并了解简单半导体器件如二极管和场效应晶体管的工作原理；要让学生养成创新性思维能力，读懂必威体育精装版的半导体物理方面的文献，了解半导体物理的前沿进展，为学生未来的进一步深造和工作打下良好的基础。

（四）实践教学要求

本课程不设置实验课。

（五）教学学时分配数

章次

各章名称

总学时

学时分配

讲课

实验

上机

课外

小计

0

绪论

1

1

1

1

半导体中的电子状态

10

10

10

2

半导体中的杂质和缺陷能级

2

2

2

3

半导体中载流子的统计分布

6

6

6

4

半导体的导电性

8

8

8

5

非平衡载流子

10

10

10

6

p-n结

9

9

9

7

金属和半导体的接触

6

6

6

8

半导体物理前沿报告

2

2

2

总计

54

54

54

（六）大纲内容

绪论半导体物理发展的历史与现状

本章是这门课程的导论章节，教学目的和基本要求包括：

1.了解半导体物理的发展历史及其对现代电子工业文明的意义；

2.了解半导体物理研究前沿的几个领域；

3．了解半导体器件的几种制备工艺

教学内容：

晶体管和集成电路的发展历史

半导体光伏器件和发光二极管的发展史

半导体器件的几种制备工艺

半导体器件的几个前沿研究领域

教学提示：教师课堂讲授，学生课下查阅相关资料。

教学重点和难点：什么是晶体管、集成电路，什么是半导体发光二极管和太阳能电池，半导体制备的几种主要工艺。

学法指导：系统了解半导体物理的起源和现状，要积极的课前预习，课后借助网络来了解这个领域，提高学习的兴趣和积极性。

第1章半导体中的电子状态

教学目的与要求：

1. 使学生了解半导体的几种基本晶体结构和结合性质；

2. 使学生掌握半导体的能带的形成和特点；

3．使学生掌握有效质量的概念和相关计算

4. 使学生了解测量有效质量的实验方法

教学内容：

1．晶格点阵的描述和倒格子空间

2．金刚石结构和共价键

3．闪锌矿结构和纤细矿结构

4．原子能级和晶体的能带

5．电子的布洛赫波函数和能带

6．半导体中电子的有效质量及其计算方法

7.电子运动的速度和加速度

8.空穴的概念和有效质量

9.回旋共振和有效质量的测量

教学提示：课堂讲授板书与学生课下练习结合

教学重点和难点：本章内容理论性强，较抽象，且需要大量关于固体物理和量子力学的知识。教师在讲课时要对相关的晶体结构和波动力学薛定谔方程等几个方面的准备知识做补充，要求学生理解格矢、倒格矢和布里渊区的概念。如何从紧束缚近似和自由电子近似分别得到能带，禁带的起源，用能带的填充规律和禁带宽度来区分金属、半导体和绝缘体。如何理解晶体中电子的运动为布