薄膜材料与器件课程教学大纲.doc

《半导体物理》（双语）教学大纲 课程编号： 060242 开课院系：应用科学学院物理系 课程类别： 选修 适用专业：应用物理 课内总学时：18 学分：2 实验学时： 课内上机学时： 先修课程：量子力学、固体物理 执笔： 马星桥 审阅：李杰 课程教学目的 通过对本课程的学习，使学生在对量子力学和固体物理有初步了解的基础上，进一步学习和掌握晶体中电子能量状态、电子运动规律及晶格振动谱等；掌握半导体材料的基本性质、基本理论、实验基本方法以及半导体材料参数，如载流子浓度、迁移率、电导率等计算方法；并介绍电子器件的工作原理和特性。 课程教学基本要求 1．课程重点： 晶体结构和缺陷；平衡半导体；载流子输运过程。 2．课程难点： 固体量子理论的应用；载流子输运过程。 3．能力培养要求： 掌握晶体中电子运动和晶格振动的量子理论和基本的实验方法；掌握半导体材料的基本特性的实验方法以及半导体材料参数计算方法。 课程教学内容与学时 课堂教学（18学时） 第1章 半导体概要（2学时） 1.1 半导体材料的特性 1.1.1 材料的原子构成 1.1.2 纯度 1.1.3 结构 1.2 晶体结构 1.2.1 单胞的概念 1.2.2 三维立方单胞 1.2.3 半导体晶格 1.2.4 密勒指数 1.3 晶体的生长 1.3.1 超纯硅的获取 1.3.2 单晶硅的形成 第2章 载流子模型（8学时） 2.1 量子化概念 2.2 半导体模型 2.2.1 价键模型 2.2.2 能带模型 2.2.3 载流子 2.2.4 带隙和材料分类 2.3 载流子的特性 2.3.1 电荷 2.3.2 有效质量 2.3.3 本征材料内的载流子数 2.3.4 载流子数的控制—掺杂 2.3.5 与载流子有关的术语 2.4 状态和载流子分布 2.4.1 态密度 2.4.2 费米分布函数 2.4.3 平衡载流子分布 2.5 平衡载流子浓度 2.5.1 n型和p型的公式 2.5.2 n型和p型表达式的变换 2.5.3 ni和载流子浓度乘积np 2.5.4 电中性关系 2.5.5 载流子浓度的计算 2.5.6 费米能级EF的确定 2.5.7 载流子浓度与温度的关系 第3章 载流子输运（8学时） 3.1 漂移 3.1.1 漂移的定义与图像 3.1.2 漂移电流 3.1.3 迁移率 3.1.4 电阻率 3.1.5 能带弯曲 3.2 扩散 3.2.1 扩散的定义与图像 3.2.2 热探针测量法 3.2.3 扩散和总电流 3.2.4 扩散系数与迁移率的关系 3.3 复合-产生 3.3.1 复合-产生的定义与图像 3.3.2 动量分析 3.3.3 R-G统计 3.3.4 少子寿命 3.4 状态方程 3.4.1 连续性方程 3.4.2 少子的扩散方程 3.4.3 问题的简化和解答 3.4.4 解答问题 3.5 补充的概念 3.5.1 扩散长度 3.5.2 准费米能级 3.6 小结 教材与参考书 教材 1. Robert F. Pierret, Semiconductor Device Fundamentals，Prentice Hall，1996 2．Sze, S. M.， Physics of Semiconductor Devices, 2nd Ed., Wiley, New York,1981. 参考书 1. C. Kittel, Introduction to Solid state Physics, 7th ed., 1996, John Willey Sons，New York 2. (美)施敏(S.M.Sze)主编，《现代半导体器件物理》 / 刘晓彦等译. 北京: 科学出版社, 2001年 3. 忻贤堃编，《半导体物理与器件》，上海科技出版社，1996年 4. 夏建白编，《现代半导体物理》，北京大学出版社，2000年 作业 每章均配有思考题和习题，供