《化合物半导体器件》教学大纲

《化合物半导体器件》教学大纲课程编号：MI3321038课程名称：化合物半导体器件 英文名称：CompoundSemiconductorDevices学时：30 学分：2课程类型：任选 课程性质：专业课适用专业：微电子学 先修课程：半导体物理，半导体物理导论 ,集成电路设计与集成系统 双极型器件物理，场效应器件物理开课学期：6 开课院系：微电子学院一、课程的教学目标与任务目标：化合物半导体器件的基本特征是异质结构和高速 /高性能。本课程的目标是掌握半导体异质结的基本理论与特性，掌握半导体异质结器件的基本物理特性与电学特性，为新型高速/高性能器件与集成电路的研究、设计奠定理论基础。任务：以化合物半导体材料、异质结基本物理特性与基本电学特性为基础，熟悉半导体异质结器件的基本类型与结构，掌握异质结双极型器件、异质结场效应器件、异质结量子器件、异质结光电子器件等的基本理论、原理、高速 /高性能机理。了解化合物材料、异质结、异质结器件在集成电路中的应用及其当前的技术发展。半导体材料涉及 GaAs、SiGe/Si、SiC和GaN。二、本课程与其它课程的联系和分工本课程的基础是半导体物理，半导体物理导论、双极型器件物理、场效应器件物理。三、课程内容及基本要求(一) 化合物半导体器件物理基础 (6 学时)具体内容：化合物半导体材料和器件的基本特征， 异质结，异质结材料技术，应变材料基本属性，异质结基本物理特性，异质结基本电学特性。基本要求1）了解化合物半导体材料和器件的基本特征。2）了解化合物半导体材料技术。3）掌握应变材料和异质结基本属性。4）掌握异质结基本物理特性，异质结基本电学特性。重点、难点重点：应变材料和异质结基本属性；异质结基本物理特性，异质结基本电学特性。难点：应变材料和异质结基本属性。说明：应变材料和异质结技术是当前高速/高性能器件与集成电路研究发展的重点和热点。（二）异质结双极晶体管 (6学时)1具体内容：异质结双极晶体管基本结构、发射效率、直流特性、频率特性、其它特性及性能优化。基本要求1）了解异质结双极晶体管基本结构。2）掌握异质结双极晶体管发射效率。3）掌握异质结双极晶体管直流特性、频率特性及其表征。4）熟悉异质结双极晶体管线性特性、噪声特性及性能优化。重点、难点重点：异质结双极晶体管基本结构； 异质结双极晶体管发射效率； 直流特性，频率特性。难点：异质结双极晶体管性能与器件结构。3.说明：异质结双极晶体管是当前高速 /高性能器件与集成电路研究发展的重点。（三）异质结场效应晶体管 (6学时)具体内容：调制掺杂效应，二维载流子气控制，高电子迁移率晶体管直流特性、频率特性，异质结 MOS场效应晶体管，绝缘体上异质结 MOS场效应晶体管。基本要求1）熟悉异质结场效应晶体管基本结构。2）熟悉调制掺杂效应、二维载流子气及其控制。3）掌握高电子迁移率晶体管直流特性、频率特性及其表征。4）掌握异质结MOS场效应晶体管直流特性、频率特性及其表征。5）了解绝缘体上异质结MOS场效应晶体管。重点、难点重点：调制掺杂效应、二维载流子气控制；高电子迁移率晶体管直流特性、频率特性及其表征；异质结MOS场效应晶体管直流特性、频率特性及其表征；绝缘体上异质结MOS场效应晶体管。难点：调制掺杂效应、二维载流子气控制；异质结场效应晶体管性能与器件结构。说明：异质结场效应晶体管是当前高速/高性能器件与集成电路研究发展的重点。（四）异质结量子器件 (5学时)具体内容：异质结量子效应，异质结量子效应器件，异质结热电子器件。基本要求1）熟悉异质结量子效应。2）熟悉异质结量子效应器件及其特性。3）熟悉异质结热电子器件及其特性。4）了解超晶格及其基本应用。重点、难点重点：异质结量子效应； 异质结量子效应器件原理与特性； 异质结热电子器件原理与特性。难点：异质结量子效应，半导体超晶格。3.说明：异质结量子器件是新型的、有发展前途的高速 /高性能器件。2（五）异质结光电子器件 (3学时)具体内容：异质结激光器，异质结光电探测器，异质结太阳电池。基本要求1）熟悉光子-电子相互作用。2）掌握异质结激光器基本结构、原理及性能。3）掌握异质结光电探测器基本结构、原理及性能。4）掌握异质结太阳电池基本结构、原理及光谱响应。5）掌握发光效率与器件物理关系。重点、难点重点：激光器结构、原理，载流子反转、载流子限定、光子限定，效率；光电探测器结构、原理，效率，噪声；太阳电池结构、原理，效率。难点：光电转换效率与器件结构。说明：异质结光电子器件在探测、制导、识别、跟踪、传感、图像处理、能量转换等军事、民用领域有重要作用，应用广泛。若选修“半导体光电子器件”，本部分内容可免修。（六）异质结集成电路技术 (4学时)具体内容：异质结集成电路技术，异质结光电集成技术。基本要求1）了解异质结集成电路技术。2）了解异质结光电集成技术。3）熟悉异质结集成电路、光电集成基本结构、原理及性能。重点、难点重点：异质结集成电路和光电集成基本结构、原理与性能。难点：异质结集成电路和光电集成物理。说明：通过本内容学习对异质结集成电路和光电集成技术有基本了解。四、教学安排及方式总学时30学时，讲课26学时，多种教学形式4学时教学环节讲实习讨上小教学时数看参题论录观课程内容课验课课像或计机化合物半导体器件物理基础516异质结双极晶体管516异质结场效应晶体管516异质结量子器件55异质结光电子器件33异质结集成电路技术3143五、考核方式笔试（半开卷）。各教学环节占总分的比例 :平时测验及作业： 40%，期末考试：60%六、推荐教材与参考资料谢孟贤，刘诺编《化合物半导体材料与器件》 （第一版），四川：电子科技大学出版社，2002。Patrick Ro