《半导体物理》课程教学大纲（材料化学）

《半导体物理》课程教学大纲一、课程简介课程中文名半导体物理课程英文名SemiconductorPhysics双语授课□是R否课程代码21112017课程学分3总学时数48（不含实践）课程类别□通识教育课程□公共基础课程R专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质R必修□选修□其他课程形态□线上R线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式R闭卷□开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告R课堂表现□阶段性测试R平时作业□其他（可多选）开课学院材料科学与工程学院开课系(教研室)材料科学系面向专业材料科学与工程，材料化学开课学期第6学期先修课程高等数学，大学物理后续课程毕业论文、毕业实习选用教材刘恩科.半导体物理学（第七版）[M].北京:电子工业出版社,2017.参考书目尼曼.半导体物理与器件（第四版）[M].北京:电子工业出版社,2018.课程资源本课程在超星、中国大学MOOC等智慧网络教学平台相关课程的网址.课程简介半导体物理(SemiconductorPhysics)是研究半导体原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子过程的学科。研究半导体中的原子状态是以晶体结构学和点阵动力学为基础，主要研究半导体的晶体结构、晶体生长，以及晶体中的杂质和各种类型的缺陷。理解各种半导体器件，集成电路的工作机理打下良好的基础。它是先进的微电子、光电子、光子等各项技术和材料科学的基础。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1具有较强功能复合材料及相关行业新材料、新技术开发与应用的工程意识和工程素质，并能结合材料科学与工程专业知识开展相应的工程实践，具备解决材料结构设计、工艺开发、技术管理、产品生产与应用中的复杂工程问题的能力；课程目标2能够了解生产实际中半导体设计的问题，掌握常见的半导体材料的机制和原理，充分了解和认识半导体电子材料对生产生活、经济发展和环境改善发挥的重要作用；培养环保意识和可持续发展理念。课程目标3能够形成终身学习的意识，通过对半导体物理相关基础知识和实际案例的认识理解，培养自主学习、学以致用和联系实际的终身学习意识，养成认真、求实、勤奋的良好科研精神与学习态度。激发学生服务社会的历史使命感和责任感，引导学生树立远大志向，为国服务精神。表2-1课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求1：工程知识指标点1.1：掌握数学、自然科学、工程基础和专业基础知识，并能够理解智能材料、光电材料等功能复合材料及其相关领域的基本原理及应用背景。课程目标1毕业要求2：问题分析指标点2.2：能够运用数学工具及专业知识的原理和方法，简化和分解复杂工程问题，通过理论模型正确阐释或表达出新材料设计和制备-结构性能分析-新材料技术开发与应用方面复杂工程问题。课程目标2毕业要求8：职业规范指标点8.1：能够清楚世界观、人生观的基本意义及影响，认清个人在历史、社会及自然环境中的地位及责任，了解中国国情。课程目标3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容课程目标学习任务学习重点难点教学方法学时1半导体中的电子状态1.半导体的晶格结构和结合性质1、21.拓展阅读重点：半导体材料的基本特性及应用难点：电子状态和能带讲授法62.半导体中的电子状态和能带1、23.半导体中电子的运动有效质量1、22半导体中杂质和缺陷能级1.硅、锗晶体中的杂质能级1、21.小组作业重点：缺陷、位错能级难点：硅、锗晶体中的杂质能级讲授法、专题研讨62.Ⅲ、Ⅴ族化合物中的杂质能级1、2、33.缺陷、位错能级1、23半导体中载流子的统计分布1.状态密度1、21.个人作业2.拓展阅读重点：本征半导体的载流子浓度难点：费米能级和载流子的统计分布讲授法、案例教学82.费米能级和载流子的统计分布1、23.本征半导体的载流子浓度1、24半导体的导电性1.载流子的漂移运动和迁移率1、21.个人作业2.拓展阅读重点：载流子的漂移运动和迁移率难点：迁移率与杂质浓度和温度的关系讲授法、案例教学82.载流子的散射1、23.迁移率与杂质浓度和温度的关系1、25非平衡载流子1.非平衡载流子的注入与复合1、21.文献调研2.小组作业重点：非平衡载流子的注入与复合难点：非平衡载流子的寿命讲授法、案例教学82.非平衡载流子的寿命1、23.准费米能级1、36pn结1.pn结及其能带图1、21.线上学习2.个人作业重点：pn结及其能带图难点：pn结电容讲授法、案例教学62.pn结电流电压特性1、23.pn结电容1、27金属和半导体的接触1.金属半导体接触及其能级图1、2个人作业小组作业重点：金属半导体接触及其能级图难点：少数载流子的注入和欧姆接触讲授法、案例教学62.金属半导体接触整流理论1、23.少数载流子的注入和欧姆接触1、2四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.半导体中的电子状态和能带1、2、3、4、5、630%期末考试，小组讨论，平时作业，课堂表现2.硅、锗晶体中的杂质能级3.状态密度4.非平衡载流子的注入与复合5.pn结及其能带图6.金属半导体接触及其能级图课程目标21.缺陷、位错能级2、5、7、640%期末考试，小组讨论，平时作业，课堂表现2.非平衡载流子的寿命3.少数载流子的注入和欧姆接触4.pn结电容5.Ⅲ、Ⅴ族化合物中的杂质能级6.准费米能级课程目标3能够清楚世界观、人生观的基本意义及影响，认清个人在历史、社会及自然环境中的地位及责任，了解中国国情1-730%期末考试，小组讨论，平时作业，课堂表现表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末考试成绩比例70%小组讨论成绩比例10%平时作业成绩比例10%课堂表现比例10%课程目标130%30%30%30%30%课程目标240%40%40%40%40%课程目标330%30%30%30%30%备注：以上考核方式类型及占比均为示例，需确保每一列占比总和为100%。（二）成绩评定1.平时成绩评定（30%）（1）课堂表现（10%）：通过学生在课堂上的表现情况、发言与提问情况，来评价学生专业认同、理想信念、家国情怀、社会责任、学习态度、学习兴趣、团队合作与终身学习意识。（2）作业完成情况（10%）：围绕课程的学习目标进行作业的设计。考核学生对考核学生对专业知识的理解情况。（3）小组讨论（10%）：通过学生在课题上小组谈论进行评定。2.期末成绩评定（70%）考试方式：闭卷考试主要考察学生对半导体物理基本概念的理解、掌握常见半导体材料电子性能的设计的原理。3.总