发布时间 : 星期日 文章课程名称固体物理学-微电子学院微电子教学中心更新完毕开始阅读f7eb2a87250c844769eae009581b6bd97f19bcb3
《半导体物理》教学大纲
课程编号：MI3221008
课程名称：半导体物理 英文名称：Semiconductor Physics 学时： 46 学分：3
课程类型：限选 课程性质：专业课
适用专业：微电子学 先修课程：量子力学,固体物理 开课学期：5 开课院系：微电子学院
一、课程的教学目标与任务
目标：通过课程的学习使学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律，为后续课程学习打好基础。
任务：重点介绍半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识。
二、本课程与其它课程的联系和分工
《半导体物理》是继《固体物理学》等理论物理课程后开设的第一门专业理论课程，是《半导体器件电子学》课程的先修课程。
三、课程内容及基本要求
(一)绪论（1学时）
具体内容：课程特点、结构、内容、要求等。 1.基本要求
半导体的重要性质、本课程的任务与作用。 2.重点、难点
重点：物质分类，半导体性质等 难点：半导体性质及应用
3.说明：使学生建立本课程涉及范围、研究对象等的相关概念。 (二) 半导体中的电子状态（9学时）
具体内容：半导体中的电子状态和能带，半导体中电子的运动和有效质量。本征半导体的导电机构—空穴的概念。Si、Ge和化合物半导体的能带结构。
1、基本要求：掌握半导体中的电子状态和能带，有效质量，半导体的导电机构，元素半导体和典型化合物半导体的能带结构，回旋共振原理与结果。 2、重点、难点
重点：半导体中的电子状态和能带，空穴的概念
1
难点：半导体的能带结构，回旋共振及其实验结果
3.说明：这部分内容是本课程的基础，内容多，概念多，应突出重点和难点内容，重点讲解 (三) 半导体中的杂质和缺陷能级（6学时）
具体内容：Si和Ge晶体中的杂质能级，杂质的补偿作用，深能级杂质。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的杂质能级，等电子杂质与等电子陷阱。半导体中的缺陷与位错能级。 1、基本要求：掌握半导体中杂质的作用与杂质能级，掌握半导体中的缺陷及其影响 2、重点、难点
重点：浅能级和深能级杂质及其作用，杂质的补偿作用 难点：等电子杂质与等电子陷阱
3.说明：掺杂是改变半导体导电能力和导电类型的重要手段，是形成各种半导体器件和集成电路的基础
(四) 半导体中载流子的统计分布（10学时）
具体内容：状态密度，费米能级和载流子的统计分布。本征半导体的载流子浓度，杂质半导体的载流子浓度，杂质补偿半导体的载流子浓度。简并半导体及其载流子浓度，简并化条件，简并半导体的特点与杂质带导电。
1、基本要求：掌握本征和杂质半导体载流子浓度计算，掌握简并半导体的载流子浓度计算，掌握简并半导体的特点与杂质带导电 2、重点、难点：
重点：各种情形下的半导体载流子浓度计算
难点：状态密度，载流子浓度乘积，杂质半导体的载流子浓度，简并半导体概念及特点 3.说明：通过学习学生应牢固掌握载流子浓度的分析计算方法及其影响载流子浓度的因素 (五) 半导体的导电性（8学时）
具体内容：载流子的漂移运动与迁移率，载流子的散射，半导体中的主要散射机制，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。强电场下的效应，高场畴区与Gunn效应。
1、基本要求：掌握载流子的漂移运动与迁移率；掌握半导体的主要散射机构，迁移率、电阻率与杂质浓度和温度的关系。 2、重点、难点：
重点：迁移率概念，载流子的散射概念，高场畴区与Gunn效应 难点：半导体中的主要散射机构及其主要影响因素
3.说明：漂移运动是半导体中载流子的重要输运方式之一，学生必须牢固掌握 (六) 非平衡载流子（12学时）
具体内容：非平衡载流子的注入与复合，准费米能级，非平衡载流子的寿命，复合理论， 陷阱效应。载流子的扩散运动，载流子的漂移运动和Einstein关系，连续性方程及其应用。 1、基本要求：掌握非平衡载流子的注入与复合；掌握复合理论和扩散运动；掌握Einstein关系，掌握连续性方程及其应用，连续性方程及其应用等。 2、重点、难点：
重点：平衡态与非平衡态，小注入概念，寿命，准费米能级，复合理论，扩散运动，稳
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※
2
态扩散方程，Einstein关系 难点：复合理论与连续性方程
3.说明：非平衡载流子是各种半导体器件的工作基础，这部分内容是后续课程的必备知识
四、教学安排及方式
总学时 46 学时，讲课 38学时，多种形式教学8学时。 教学 教学 时数 环节 课程内容 绪论 半导体中的电子状态和能带 半导体中的杂质和缺陷能级 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 讲课实验习题课讨论课上机看参录观像或 小计 1 7 6 7 8 9 1 1 2 2 2 1 9 6 10 8 12
五、考核方式
笔试（闭卷）
各教学环节占总分的比例:平时测验及作业：20%，期末考试：80%
六、推荐教材与参考资料
[1]. 《半导体物理学》，第五版，刘恩科、朱秉升等，电子工业出版社，2004。
[2]. 《Physics of Semiconductor Devices》，[美] 施敏著，电子工业出版社（中译本）1996。
（执笔人：柴常春 审核人：张鹤鸣）
2005年8月16日
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