本科课程规范半导体物理学

1、半导体物理学课程规范（讲授）一、课程概况课程号BX0925327课程名称半导体物理学课程英文名称Semiconductor Physics总学时数/周数48/4学分4讲授学时48实验学时实习周数开课单位理学院适用专业应用物理专业课程类别专业核心课修读方式必修先修课程高等数学、固体物理考核方式根据课程内容与培养目标由课程组（授课教师）确定，包括考核方式、成绩构成比例、平时成绩的确定等。闭卷考核、笔试80%，平时成绩（包括课上表现、出勤率、作业完成情况）20%教材及主要教学参考书半导体物理学 刘恩科，朱秉升，罗普生编著，电子工业出版社 2011主要参考书：半导体物理学学习辅导与典型题解 田敬民编，

2、 电子工业出版社2006半导体物理简明教程 陈志明，雷天民，马剑平编，高等教育出版社2003半导体物理年季振国，浙江大学出版社2005课程简介半导体物理学是研究半导体材料的结构、电学、光学等诸多特性的学科。该课程主要内容有半导体中的电子状态、半导体中杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、非平衡载流子、pn结、金属和半导体的接触、半导体表面与MIS结构、异质结等。能力培养任务该课程要通过各个教学环节逐步培养学生的抽象思维能力、逻辑推理能力、空间想象能力、数学运算能力、综合解题能力、实践能力以及创新能力。二、课程知识、能力体系半导体物理学课程知识（能力）体系序号知识单元描述知识

3、点对应能力学时要求1半导体中的电子状态半导体中电子状态综合分析能力4熟悉能带理论抽象思维能力2掌握回旋共振抽象思维能力2了解2半导体中的杂质和缺陷能级施主杂质，受主杂质综合分析能力4掌握深能级、浅能级杂质、缺陷、位错逻辑推理能力2掌握3半导体中载流子的统计分布费米分布函数、玻耳兹曼分布函数综合计算能力6掌握费米能级综合解题能力2掌握载流子浓度综合解题能力2熟悉4半导体的导电性散射机构的机理、迁移率抽象思维能力2熟悉电导率、电阻率与杂质浓度及温度的关系综合分析能力2掌握5非平衡载流子非平衡载流子的产生、复合、扩散等运动规律综合分析能力4熟悉电流密度方程和连续性方程逻辑推理能力2掌握6pn结pn结

4、的物理特性以及能带图，pn结的击穿机制和隧道效应逻辑推理能力4掌握pn结接触电势差，pn结的电流电压综合分析能力2掌握7金属和半导体的接触金属半导体接触能带图图解能力4熟悉金属半导体接触的电流传输理论的几种模型逻辑推理能力2掌握欧姆接触和整流接触综合分析能力2掌握三、教学内容及基本要求理论教学部分（按章节顺序填写）学时：8学时章第一章 半导体中的电子状态（8学时）教学目的和要求通过学习本章应了解半导体中的电子状态，能带理论；明确回旋共振实验的目的、意义和原理，进而了解主要半导体材料的能带结构。重点和难点重点：半导体中的电子运动；有效质量；空穴概念难点：能带论的定性描述和理解；半导体的能带结构“

5、三基”分析基本知识：半导体中的电子状态基本理论：半导体材料的能带理论基本方法：分析法解决能带问题教学内容与学时分配1.1 半导体的晶格结构和结合性质 2学时 1.2 半导体中的电子状态和能带 1学时1.3 半导体中电子运动 1学时1.4 本征半导体的导电机构 空穴 1学时1.5 回旋共振 1学时1.6 硅和锗的能带结构 1学时1.7 III-V族化合物半导体的能带结构 1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书、PPT本章思考题习题1-1,1-2主要参考资料1.半导体物理学学习辅导与典型题解 田敬民编，电子工业出版社 20062.半导体物理简明教程 陈志明，雷天民，马剑平编，高等教

6、育出版社20033.半导体物理年季振国，浙江大学出版社2005备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：8学时章第二章 半导体中的杂质和缺陷能级（6学时）教学目的和要求通过学习本章应了解不同杂质再半导体禁带中引入能级的特点及其性质和作用，由其分清浅杂质能级（施主和受主）和深能级杂质的性质和作用；了解缺陷、位错能级的特点和作用。重点和难点重点：杂质类型；施主杂质，施主能级，受主杂质，受主能级等概念；浅能级杂质，深能级杂质；杂质补偿作用难点：杂质能级；杂质电离的过程个基本定理及三个守恒定律“三基”分析基本知识：掺杂，杂质能级基本理论：能带理论基本方法：，图解法分析能带教学内容与学时分配2.1 硅、锗

7、晶体中的杂质能级 2学时 2.2 III-V族化合物中的杂质能 2学时2.3 氮化镓、氮化铝、碳化硅中的杂质能级 1学时2.4 缺陷、位错能级 1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法、课堂讨论法教学手段：纠正错误法本章思考题习题1、3、7、10、11题主要参考资料半导体物理学学习辅导与典型题解 田敬民编， 电子工业出版社2006半导体物理简明教程 陈志明，雷天民，马剑平编，高等教育出版社2003半导体物理年季振国，浙江大学出版社2005备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：6学时章第三章 半导体中载流子的统计分布（10学时）教学目的和要求通过学习本章应掌握状态密度、费米分布函数、玻耳兹曼分

8、布函数的物理意义和半导体中载流子统计分布的规律，能顺利导出有关重要基本公式，准确计算在各种不同杂质浓度和温下的费米能级位置和载流子浓度，从而对半导体性质有更深入的理解。重点和难点重点：波矢空间的量子态的分布；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“三基”分析基本知识：费米分布函数，载流子浓度基本理论： 载流子统计分布规律基本方法：载流子浓度的计算教学内容与学时分配3.1 状态密度 2学时 3.2 费米能级和载流子

9、的统计分布 2学时3.3 本征半导体的载流子浓度 2学时3.4 杂质半导体的载流子浓度 2学时3.5 一般情况下的载流子统计分布 1学时3.6 简并半导体 1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法与引导法教学手段：板书和PPT结合本章思考题1、3、7、10、11主要参考资料1.半导体物理学学习辅导与典型题解 田敬民编， 电子工业出版社20062.半导体物理简明教程 陈志明，雷天民，马剑平编，高等教育出版社20033.半导体物理年季振国，浙江大学出版社2005备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：10学时章第四章 半导体的导电性（4学时）教学目的和要求通过学习本章内容，应了解几种主要散射机构的

10、机理、散射几率与杂质浓度及温度的关系，从而明确迁移率、电导率、电阻率与杂质浓度及温度的关系。简单了解半导体在强电场下的效应及耿氏效应。重点和难点重点：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；强电场效应难点：载流子的散射机构；电导率与迁移率的关系；强电场效应；热载流子“三基”分析基本知识：散射，迁移基本理论：迁移率、电导率、电阻率与杂质浓度及温度的关系基本方法：通过分析法明晰基本过程教学内容与学时分配4.1 载流子的漂移运动和迁移率 1学时 4.2 载流子的散射 1学时4.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系 1学时4.4 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系 1学时教学

11、方法与教学手段教学方法：讲授法 引导法讨论法教学手段：板书法 本章思考题1、2、3、4、5、6、7、14主要参考资料1.半导体物理学学习辅导与典型题解 田敬民编， 电子工业出版社20062.半导体物理简明教程 陈志明，雷天民，马剑平编，高等教育出版社20033.半导体物理年季振国，浙江大学出版社2005备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：4学时章第五章 非平衡载流子（6学时）教学目的和要求通过学习本章应掌握非平衡载流子的产生、复合、扩散等运动规律，掌握电流密度方程和连续性方程的应用。重点和难点重点：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；连续性方程运用难点：复合

12、理论；爱因斯坦关系；连续性方程的应用“三基”分析基本知识：载流子的产生于复合基本理论：电流密度方程和连续性方程基本方法：分析法教学内容与学时分配5.1 非平衡载流子的注入与复合 1学时 5.2 非平衡载流子的寿命 1学时5.3 准费米能级 1学时5.4 复合理论 1学时5.5 陷阱效应 1学时5.6 载流子的扩散运动 1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书和PPT结合本章思考题习题1、5、6、7主要参考资料1.半导体物理学学习辅导与典型题解 田敬民编， 电子工业出版社20062.半导体物理简明教程 陈志明，雷天民，马剑平编，高等教育出版社20033.半导体物理年季振国，浙江大学

13、出版社2005备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：6学时章第六章 pn结（6学时）教学目的和要求通过学习本章应了解pn结的物理特性以及能带图，掌握pn结接触电势差的计算，理解pn结的电流电压、pn结电容的意义和计算，了解pn结的击穿机制和隧道效应重点和难点重点：空间电荷区、pn结接触电势差、载流子分布、电流电压特性、结电容、击穿机制、隧道效应难点：电流电压特性、结电容“三基”分析基本知识：pn结基本理论：pn结的物理特性以及能带图基本方法：图解法处理pn结及能带图教学内容与学时分配6.1 pn结及其能带图 2学时 6.2 pn结电流电压特性 1学时6.3 pn结电容 1学时6.4 pn结击

14、穿 1学时6.5p结隧道效应 1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法，讨论法教学手段：实验法本章思考题习题1、2题主要参考资料1.半导体物理学学习辅导与典型题解 田敬民编， 电子工业出版社20062.半导体物理简明教程 陈志明，雷天民，马剑平编，高等教育出版社20033.半导体物理年季振国，浙江大学出版社2005备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：6学时章第七章 金属和半导体的接触（8学时）教学目的和要求通过本章学习应深入了解理想和实际的金属半导体接触能带图，并了解金属半导体接触的电流传输理论的几种模型的建立、应用和推导，且掌握实现良好欧姆接触和整流接触的原理和方法。重点和难点重点：金属和半导体接触的能带弯曲过程分析及简图画法。难点：金属和半导体接触的能带弯曲过程分析，热电子发射理论“三基”分析基本知识：金属半导体接触：基本理论：金属半导体接触的电流传输理论基本方法：能带理论教学内容与学时分配7.1 金属半导体接触及其能级图 3学时 7.2 金属半导体接触整流理论 3学时7.3 少