本科課程規(guī)范半導(dǎo)體物理學(xué)

1、半導(dǎo)體物理學(xué)課程規(guī)范（講授）一、課程概況課程號(hào)BX0925327課程名稱半導(dǎo)體物理學(xué)課程英文名稱Semiconductor Physics總學(xué)時(shí)數(shù)/周數(shù)48/4學(xué)分4講授學(xué)時(shí)48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)習(xí)周數(shù)開課單位理學(xué)院適用專業(yè)應(yīng)用物理專業(yè)課程類別專業(yè)核心課修讀方式必修先修課程高等數(shù)學(xué)、固體物理考核方式根據(jù)課程內(nèi)容與培養(yǎng)目標(biāo)由課程組（授課教師）確定，包括考核方式、成績(jī)構(gòu)成比例、平時(shí)成績(jī)的確定等。閉卷考核、筆試80%，平時(shí)成績(jī)（包括課上表現(xiàn)、出勤率、作業(yè)完成情況）20%教材及主要教學(xué)參考書半導(dǎo)體物理學(xué) 劉恩科，朱秉升，羅普生編著，電子工業(yè)出版社 2011主要參考書：半導(dǎo)體物理學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與典型題解 田敬民編，

2、 電子工業(yè)出版社2006半導(dǎo)體物理簡(jiǎn)明教程 陳志明，雷天民，馬劍平編，高等教育出版社2003半導(dǎo)體物理年季振國(guó)，浙江大學(xué)出版社2005課程簡(jiǎn)介半導(dǎo)體物理學(xué)是研究半導(dǎo)體材料的結(jié)構(gòu)、電學(xué)、光學(xué)等諸多特性的學(xué)科。該課程主要內(nèi)容有半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)、半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)、半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布、半導(dǎo)體的導(dǎo)電性、非平衡載流子、pn結(jié)、金屬和半導(dǎo)體的接觸、半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)等。能力培養(yǎng)任務(wù)該課程要通過各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)逐步培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力、邏輯推理能力、空間想象能力、數(shù)學(xué)運(yùn)算能力、綜合解題能力、實(shí)踐能力以及創(chuàng)新能力。二、課程知識(shí)、能力體系半導(dǎo)體物理學(xué)課程知識(shí)（能力）體系序號(hào)知識(shí)單元描述知識(shí)

3、點(diǎn)對(duì)應(yīng)能力學(xué)時(shí)要求1半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中電子狀態(tài)綜合分析能力4熟悉能帶理論抽象思維能力2掌握回旋共振抽象思維能力2了解2半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級(jí)施主雜質(zhì)，受主雜質(zhì)綜合分析能力4掌握深能級(jí)、淺能級(jí)雜質(zhì)、缺陷、位錯(cuò)邏輯推理能力2掌握3半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布費(fèi)米分布函數(shù)、玻耳茲曼分布函數(shù)綜合計(jì)算能力6掌握費(fèi)米能級(jí)綜合解題能力2掌握載流子濃度綜合解題能力2熟悉4半導(dǎo)體的導(dǎo)電性散射機(jī)構(gòu)的機(jī)理、遷移率抽象思維能力2熟悉電導(dǎo)率、電阻率與雜質(zhì)濃度及溫度的關(guān)系綜合分析能力2掌握5非平衡載流子非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合、擴(kuò)散等運(yùn)動(dòng)規(guī)律綜合分析能力4熟悉電流密度方程和連續(xù)性方程邏輯推理能力2掌握6pn結(jié)pn結(jié)

4、的物理特性以及能帶圖，pn結(jié)的擊穿機(jī)制和隧道效應(yīng)邏輯推理能力4掌握pn結(jié)接觸電勢(shì)差，pn結(jié)的電流電壓綜合分析能力2掌握7金屬和半導(dǎo)體的接觸金屬半導(dǎo)體接觸能帶圖圖解能力4熟悉金屬半導(dǎo)體接觸的電流傳輸理論的幾種模型邏輯推理能力2掌握歐姆接觸和整流接觸綜合分析能力2掌握三、教學(xué)內(nèi)容及基本要求理論教學(xué)部分（按章節(jié)順序填寫）學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí)章第一章 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)（8學(xué)時(shí)）教學(xué)目的和要求通過學(xué)習(xí)本章應(yīng)了解半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)，能帶理論；明確回旋共振實(shí)驗(yàn)的目的、意義和原理，進(jìn)而了解主要半導(dǎo)體材料的能帶結(jié)構(gòu)。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)；有效質(zhì)量；空穴概念難點(diǎn)：能帶論的定性描述和理解；半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)“

5、三基”分析基本知識(shí)：半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)基本理論：半導(dǎo)體材料的能帶理論基本方法：分析法解決能帶問題教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配1.1 半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì) 2學(xué)時(shí) 1.2 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶 1學(xué)時(shí)1.3 半導(dǎo)體中電子運(yùn)動(dòng) 1學(xué)時(shí)1.4 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu) 空穴 1學(xué)時(shí)1.5 回旋共振 1學(xué)時(shí)1.6 硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu) 1學(xué)時(shí)1.7 III-V族化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 1學(xué)時(shí)教學(xué)方法與教學(xué)手段教學(xué)方法：講授法教學(xué)手段：板書、PPT本章思考題習(xí)題1-1,1-2主要參考資料1.半導(dǎo)體物理學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與典型題解 田敬民編，電子工業(yè)出版社 20062.半導(dǎo)體物理簡(jiǎn)明教程 陳志明，雷天民，馬劍平編，高等教

6、育出版社20033.半導(dǎo)體物理年季振國(guó)，浙江大學(xué)出版社2005備注理論教學(xué)部分（按章節(jié)順序填寫）學(xué)時(shí)：8學(xué)時(shí)章第二章 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級(jí)（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的和要求通過學(xué)習(xí)本章應(yīng)了解不同雜質(zhì)再半導(dǎo)體禁帶中引入能級(jí)的特點(diǎn)及其性質(zhì)和作用，由其分清淺雜質(zhì)能級(jí)（施主和受主）和深能級(jí)雜質(zhì)的性質(zhì)和作用；了解缺陷、位錯(cuò)能級(jí)的特點(diǎn)和作用。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：雜質(zhì)類型；施主雜質(zhì)，施主能級(jí)，受主雜質(zhì)，受主能級(jí)等概念；淺能級(jí)雜質(zhì)，深能級(jí)雜質(zhì)；雜質(zhì)補(bǔ)償作用難點(diǎn)：雜質(zhì)能級(jí)；雜質(zhì)電離的過程個(gè)基本定理及三個(gè)守恒定律“三基”分析基本知識(shí)：摻雜，雜質(zhì)能級(jí)基本理論：能帶理論基本方法：，圖解法分析能帶教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配2.1 硅、鍺

7、晶體中的雜質(zhì)能級(jí) 2學(xué)時(shí) 2.2 III-V族化合物中的雜質(zhì)能 2學(xué)時(shí)2.3 氮化鎵、氮化鋁、碳化硅中的雜質(zhì)能級(jí) 1學(xué)時(shí)2.4 缺陷、位錯(cuò)能級(jí) 1學(xué)時(shí)教學(xué)方法與教學(xué)手段教學(xué)方法：講授法、課堂討論法教學(xué)手段：糾正錯(cuò)誤法本章思考題習(xí)題1、3、7、10、11題主要參考資料半導(dǎo)體物理學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與典型題解 田敬民編， 電子工業(yè)出版社2006半導(dǎo)體物理簡(jiǎn)明教程 陳志明，雷天民，馬劍平編，高等教育出版社2003半導(dǎo)體物理年季振國(guó)，浙江大學(xué)出版社2005備注理論教學(xué)部分（按章節(jié)順序填寫）學(xué)時(shí)：6學(xué)時(shí)章第三章 半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布（10學(xué)時(shí)）教學(xué)目的和要求通過學(xué)習(xí)本章應(yīng)掌握狀態(tài)密度、費(fèi)米分布函數(shù)、玻耳茲曼分

8、布函數(shù)的物理意義和半導(dǎo)體中載流子統(tǒng)計(jì)分布的規(guī)律，能順利導(dǎo)出有關(guān)重要基本公式，準(zhǔn)確計(jì)算在各種不同雜質(zhì)濃度和溫下的費(fèi)米能級(jí)位置和載流子濃度，從而對(duì)半導(dǎo)體性質(zhì)有更深入的理解。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：波矢空間的量子態(tài)的分布；半導(dǎo)體導(dǎo)帶底，價(jià)帶頂附近的狀態(tài)密度計(jì)算；費(fèi)米分布函數(shù)和玻耳茲曼分布函數(shù)及其物理意義；本征半導(dǎo)體，雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度的計(jì)算難點(diǎn)：半導(dǎo)體導(dǎo)帶底，價(jià)帶頂附近的狀態(tài)密度計(jì)算；費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布；雜質(zhì)半導(dǎo)體載流子濃度的計(jì)算“三基”分析基本知識(shí)：費(fèi)米分布函數(shù)，載流子濃度基本理論： 載流子統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律基本方法：載流子濃度的計(jì)算教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配3.1 狀態(tài)密度 2學(xué)時(shí) 3.2 費(fèi)米能級(jí)和載流子

9、的統(tǒng)計(jì)分布 2學(xué)時(shí)3.3 本征半導(dǎo)體的載流子濃度 2學(xué)時(shí)3.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度 2學(xué)時(shí)3.5 一般情況下的載流子統(tǒng)計(jì)分布 1學(xué)時(shí)3.6 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體 1學(xué)時(shí)教學(xué)方法與教學(xué)手段教學(xué)方法：講授法與引導(dǎo)法教學(xué)手段：板書和PPT結(jié)合本章思考題1、3、7、10、11主要參考資料1.半導(dǎo)體物理學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與典型題解 田敬民編， 電子工業(yè)出版社20062.半導(dǎo)體物理簡(jiǎn)明教程 陳志明，雷天民，馬劍平編，高等教育出版社20033.半導(dǎo)體物理年季振國(guó)，浙江大學(xué)出版社2005備注理論教學(xué)部分（按章節(jié)順序填寫）學(xué)時(shí)：10學(xué)時(shí)章第四章 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性（4學(xué)時(shí)）教學(xué)目的和要求通過學(xué)習(xí)本章內(nèi)容，應(yīng)了解幾種主要散射機(jī)構(gòu)的

10、機(jī)理、散射幾率與雜質(zhì)濃度及溫度的關(guān)系，從而明確遷移率、電導(dǎo)率、電阻率與雜質(zhì)濃度及溫度的關(guān)系。簡(jiǎn)單了解半導(dǎo)體在強(qiáng)電場(chǎng)下的效應(yīng)及耿氏效應(yīng)。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：電導(dǎo)率、遷移率概念及相互關(guān)系；遷移率、電阻率隨溫度和雜質(zhì)濃度的變化規(guī)律；強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)難點(diǎn)：載流子的散射機(jī)構(gòu)；電導(dǎo)率與遷移率的關(guān)系；強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng)；熱載流子“三基”分析基本知識(shí)：散射，遷移基本理論：遷移率、電導(dǎo)率、電阻率與雜質(zhì)濃度及溫度的關(guān)系基本方法：通過分析法明晰基本過程教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配4.1 載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和遷移率 1學(xué)時(shí) 4.2 載流子的散射 1學(xué)時(shí)4.3 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 1學(xué)時(shí)4.4 電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 1學(xué)時(shí)教學(xué)

11、方法與教學(xué)手段教學(xué)方法：講授法 引導(dǎo)法討論法教學(xué)手段：板書法 本章思考題1、2、3、4、5、6、7、14主要參考資料1.半導(dǎo)體物理學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與典型題解 田敬民編， 電子工業(yè)出版社20062.半導(dǎo)體物理簡(jiǎn)明教程 陳志明，雷天民，馬劍平編，高等教育出版社20033.半導(dǎo)體物理年季振國(guó)，浙江大學(xué)出版社2005備注理論教學(xué)部分（按章節(jié)順序填寫）學(xué)時(shí)：4學(xué)時(shí)章第五章 非平衡載流子（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的和要求通過學(xué)習(xí)本章應(yīng)掌握非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合、擴(kuò)散等運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握電流密度方程和連續(xù)性方程的應(yīng)用。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合；非平衡載流子壽命；載流子的擴(kuò)散和漂移運(yùn)動(dòng)；連續(xù)性方程運(yùn)用難點(diǎn)：復(fù)合

12、理論；愛因斯坦關(guān)系；連續(xù)性方程的應(yīng)用“三基”分析基本知識(shí)：載流子的產(chǎn)生于復(fù)合基本理論：電流密度方程和連續(xù)性方程基本方法：分析法教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配5.1 非平衡載流子的注入與復(fù)合 1學(xué)時(shí) 5.2 非平衡載流子的壽命 1學(xué)時(shí)5.3 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 1學(xué)時(shí)5.4 復(fù)合理論 1學(xué)時(shí)5.5 陷阱效應(yīng) 1學(xué)時(shí)5.6 載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 1學(xué)時(shí)教學(xué)方法與教學(xué)手段教學(xué)方法：講授法教學(xué)手段：板書和PPT結(jié)合本章思考題習(xí)題1、5、6、7主要參考資料1.半導(dǎo)體物理學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與典型題解 田敬民編， 電子工業(yè)出版社20062.半導(dǎo)體物理簡(jiǎn)明教程 陳志明，雷天民，馬劍平編，高等教育出版社20033.半導(dǎo)體物理年季振國(guó)，浙江大學(xué)

13、出版社2005備注理論教學(xué)部分（按章節(jié)順序填寫）學(xué)時(shí)：6學(xué)時(shí)章第六章 pn結(jié)（6學(xué)時(shí)）教學(xué)目的和要求通過學(xué)習(xí)本章應(yīng)了解pn結(jié)的物理特性以及能帶圖，掌握pn結(jié)接觸電勢(shì)差的計(jì)算，理解pn結(jié)的電流電壓、pn結(jié)電容的意義和計(jì)算，了解pn結(jié)的擊穿機(jī)制和隧道效應(yīng)重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：空間電荷區(qū)、pn結(jié)接觸電勢(shì)差、載流子分布、電流電壓特性、結(jié)電容、擊穿機(jī)制、隧道效應(yīng)難點(diǎn)：電流電壓特性、結(jié)電容“三基”分析基本知識(shí)：pn結(jié)基本理論：pn結(jié)的物理特性以及能帶圖基本方法：圖解法處理pn結(jié)及能帶圖教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配6.1 pn結(jié)及其能帶圖 2學(xué)時(shí) 6.2 pn結(jié)電流電壓特性 1學(xué)時(shí)6.3 pn結(jié)電容 1學(xué)時(shí)6.4 pn結(jié)擊

14、穿 1學(xué)時(shí)6.5p結(jié)隧道效應(yīng) 1學(xué)時(shí)教學(xué)方法與教學(xué)手段教學(xué)方法：講授法，討論法教學(xué)手段：實(shí)驗(yàn)法本章思考題習(xí)題1、2題主要參考資料1.半導(dǎo)體物理學(xué)學(xué)習(xí)輔導(dǎo)與典型題解 田敬民編， 電子工業(yè)出版社20062.半導(dǎo)體物理簡(jiǎn)明教程 陳志明，雷天民，馬劍平編，高等教育出版社20033.半導(dǎo)體物理年季振國(guó)，浙江大學(xué)出版社2005備注理論教學(xué)部分（按章節(jié)順序填寫）學(xué)時(shí)：6學(xué)時(shí)章第七章 金屬和半導(dǎo)體的接觸（8學(xué)時(shí)）教學(xué)目的和要求通過本章學(xué)習(xí)應(yīng)深入了解理想和實(shí)際的金屬半導(dǎo)體接觸能帶圖，并了解金屬半導(dǎo)體接觸的電流傳輸理論的幾種模型的建立、應(yīng)用和推導(dǎo)，且掌握實(shí)現(xiàn)良好歐姆接觸和整流接觸的原理和方法。重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：金屬和半導(dǎo)體接觸的能帶彎曲過程分析及簡(jiǎn)圖畫法。難點(diǎn)：金屬和半導(dǎo)體接觸的能帶彎曲過程分析，熱電子發(fā)射理論“三基”分析基本知識(shí)：金屬半導(dǎo)體接觸：基本理論：金屬半導(dǎo)體接觸的電流傳輸理論基本方法：能帶理論教學(xué)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配7.1 金屬半導(dǎo)體接觸及其能級(jí)圖 3學(xué)時(shí) 7.2 金屬半導(dǎo)體接觸整流理論 3學(xué)時(shí)7.3 少