半导体物理学课程教学大纲大纲.docx

《半导体物理学》课程教课纲领

一、课程说明

〔一〕课程名称：《半导体物理学》

所属专业：物理学〔电子资料和器件工程方向〕课程性质：专业课

学 分：4学分

〔二〕课程简介、目标与任务：

《半导体物理学》是物理学专业〔电子资料和器件工程方向〕本科生的一门必修

课程。经过学习本课程，使学生把握半导体物理学中的根本观点、根本理论和根本规律，培育学生剖析和应用半导体各样物理效应解决实质问题的力量，同时为后继课程的学习确立根底。

本课程的任务是从微观上讲解发生在半导体中的宏观物理现象，争论并揭露微观机理；要点学习半导体中的电子状态及载流子的统计散布规律，学习半导体中载流子的输运理论及有关规律；学习载流子在输运过程中所发生的宏观物理现象；学习半导体的根本构造及其外表、界面问题。

〔三〕先修课程要求，与先修课与后续有关课程之间的规律关系和内容连接：本课程的先修课程包含热力学与统计物理学、量子力学和固体物理学，学生应把握

这些先修课程中必需的学问。经过本课程的学习为后继《半导体器件》、《晶体管原理》等课程的学习确立根底。

〔四〕教材与主要参照书：

［1］刘恩科，朱秉升，罗晋生.半导体物理学〔第7版〕［M］.北京：电子工业第一版社.2023.

［2］黄昆,谢希德.半导体物理学［M］.北京：科学第一版社.2023.

［3］叶良修.半导体物理学〔第2版〕［M］. 上册.北京：高等教育第一版社.2023.

［4］S.M.Sze,PhysicsofSemiconductorDevices(2nded.),Wiley,NewYork,2023.

二、课程内容与安排

第一章半导体中的电子状态

第一节 半导体的晶格构造和联合性质其次节 半导体中的电子状态和能带

第三节 半导体中电子的运动 有效质量第四节 本征半导体的导电机构 空穴第五节 盘旋共振

第六节 硅和锗的能带构造

1

1/7

第七节第八节

III-V族化合物半导体的能带构造

II-VI族化合物半导体的能带构造

第九节

SiGe

1-x

合金的能带

x

第十节 宽禁带半导体资料

〔一〕教课方法与学时分派

讲堂讲解，或许8-10学时。限于学时，第8-10节可不讲解，学生可自学。

〔二〕内容及根本要求

本章将先修课程《固体物理学》中所学的晶体构造、单电子近似和能带的学问应用到半导体中，要求深入理解并要点把握半导体中的电子状态〔导带、价带、禁带及其宽度〕；把握有效质量、空穴的观点以及硅和砷化镓的能带构造；生疏盘旋共振试验的目的、意义和原理。

本章的要点包含单电子近似，半导体的导带、价带、禁带及其宽度，有效质量，空穴，硅、砷化镓的能带构造。难点为能带论，硅、砷化镓能带构造，有效质量。

其次章半导体中杂质和缺点能级

第一节其次节第三节第四节

硅、锗晶体中的杂质能级

III-V族化合物中的杂质能级

氮化镓、氮化铝、氮化硅中的杂质能级缺点、位错能级

〔一〕教课方法与学时分派

讲堂讲解，或许3-4学时。限于学时，第3节可不讲解，学生可自学。

〔二〕内容及根本要求

本章主要介绍在常有半导体的禁带中引入杂质和缺点能级的试验观看结果。要修业生依据所引入的杂质能级状况，理解杂质的性质和作用，分清浅能级杂质和深能级杂质；要点把握施主杂质和n型半导体、受主杂质和p型半导体的观点；把握杂质电离、电离能、杂质赔偿、杂质浓度的观点，生疏缺点、位错能级的特色和作用。

本章的要点包含施主杂质和施主能级，受主杂质和受主能级，浅能级杂质和深能级杂质，n型半导体和p型半导体，杂质赔偿作用等。难点为杂质能级，杂质电离过程。

第三章半导体中载流子的统计散布

第一节其次节第三节第四节第五节第六节第七节

状态密度

费米能级和载流子的统计散布本征半导体的载流子浓度

杂质半导体的载流子浓度

一般状况下的载流子统计散布简并半导体

电子占有杂质能级的概率

〔一〕教课方法与学时分派

2

2/7

讲堂讲解，或许8-10学时。限于学时，第7节可不讲解，学生可自学。

〔二〕内容及根本要求

本章主要谈论半导体中载流子浓度随温度的变化规律，解决怎样计算必定温度下半导体中热均衡载流子浓度的问题。经过本章的学习，要求把握状态密度、费米散布和玻尔兹曼散布、费米能级、导带和价带有效状态密度的观点；要点把握应用电中性条件和电中性方程，推导本征半导体的载流子浓度，计算在各样不一样杂质浓度和温度下杂质半导体的的费米能级地点和载流子浓度；把握非简并半导体和简并半导体的观点以及简并化条件。

本章要点包含波矢空间的量子态散布、半导体导带底、价带顶邻近的状态密度计算，费米散布函数和玻耳兹曼散布函数及其物理意