《半导体物理》课程教学大纲

1、半导体物理Physics of Semiconductor一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分： 2学分课程总学时：32学时，其中讲课：32学时 课程性质：选修开课学期：第7学期先修课程：高等数学，普通物理，原子物理，量子力学，固体物理适用专业：物理学、应用物理学专业教 材：刘恩科等，半导体物理学（第7版），电子工业出版社，2011年 开课单位：物理与光电工程 学院 物理系二、课程性质、教学目标和任务课程性质：半导体物理是物理学和应用物理学专业的选修课程。教学目标：通过学习要求学生全面地了解和掌握半导体物理的基本知识和基础理论，培养学生分析和应用半导体各种物理效应的能力，为后继课程的学

2、习、阅读有关微电子科技资料及将来从事科研和半导技术工作奠定良好学习基础。教学任务：本课程的任务是揭示和研究半导体的微观机构，从微观的角度解释发生在半导体中的宏观物理现象。主要内容及重点：重点学习半导体中的电子状态及运动规律；学习半导体中载流子的统计分布、输运理论及相关规律；学习载流子在输运过程中发生的一些宏观物理现象；学习半导体的某些基本结构，如PN结特性。三、教学内容和要求第1章 半导体中的电子状态（4学时）（1）了解半导体的晶格结构和结合性质；（2）了解本征半导体的导电机制、空穴、回旋共振；（3）了解硅和锗的能带结构；（4）了解-族、-族化合物半导体的能带结构和宽禁带半导体材料；（5）理解

3、半导体中的电子状态和能带；（6）掌握半导体中电子的运动、有效质量；重点：空穴，半导体能带，有效质量，电子化运动等基本概念，掌握能带形成的原因及电子共有化运动的特点难点：用能带理论解释导带、半导体、绝缘体的导电性，能带论所采用的理论方法，空穴的导电机制第2章 半导体中杂质和缺陷能级（4学时）（1）了解硅、锗晶体中的杂质能级；（2）了解-族化合物中的杂质能级；（3）了解缺陷、位错能级；第3章 半导体中载流子的统计分布（6学时）（1）了解状态密度、费米能级和载流子的统计分布；（2）了解一般情况下的载流子统计分布；（3）了解简并半导体；（4）理解本征半导体的载流子浓度、杂质半导体的载流子浓度；重点：热

4、平衡态时非简并半导体中载流子的浓度分布，费米能级的概念难点：费米能级的相对位置第4章 半导体的导电性（4学时）（1）了解载流子的漂移运动和迁移率；（2）了解载流子的散射；（3）了解强电场下的效应、热载流子；（4）理解迁移率与杂质浓度和温度的关系、电阻率及其与杂质浓度和温度的关系；重点：迁移率，电导率的基本概念，影响迁移率的本质因素散射难点：几种主要散射机构的机理，散射几率与杂质浓度及温度的关系第5章 非平衡载流子（6学时）（1）了解非平衡载流子的注入与复合；非平衡载流子的寿命、准费米能级、复合理论；（2）了解陷阱效应；（3）了解硅的少数载流子寿命与扩散长度； （4）理解载流子的扩散运动、载流子

5、的漂移扩散，爱因斯坦关系式、连续性方程式；重点：掌握非平衡载流子的产生、复合、扩散等运动规律。难点：对总结出来的电流密度方程和连续性方程有深入的理解和灵活应用。第6章 pn结（6学时）（1）了解pn结电容； （2）了解pn结击穿和pn结隧道效应； （3）了解理想p-n结的电流-电压方程的推导过程；（4）理解pn结电流电压特性；（5）掌握pn结及其能带图；重点：热平衡态、空间电荷区、电荷储存、扩散电容的概念难点：p-n结的三种击穿机制，异质结的能带图第10章 半导体的光学性质和发电与发光现象 （2学时）（1）了解半导体的光学常数和几种光吸收过程；（2）了解半导体的光生伏特效应和半导体发光机制。四、课程考核（1）作业等：作业： 3 次（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：平时成绩20%+期末考试成绩80%五、参考书目（1）叶良修编著，半导体物理学（第二版，上、下册），高等教育出版社，2007.10；（2）（美）施敏，（美）伍国珏著，耿莉，张瑞智译，半导体器件物理(第3版)，西安交通大学出版社，2008.6;（3）Neamen, Donald A., McGraw