课程概述

本课程选择刘恩科、朱秉升和罗晋生编著的《半导体物理学》(第7版)作为教材。该书全面地论述了半导体物理的基础知识。我们基于人才培养方案,以及专业特点,在保持课程知识结构与整体系统性,对教学内容进行合理取舍,进一步优化了半导体物理学的教学内容。主要涵盖内容包括:半导体中电子状态;半导体中的杂质和缺陷能级;载流子的统计分布;载流子的散射和导电性;非平衡载流子理论;PN结;金属和半导体的接触性能;半导体的表面与MIS结构;半导体的异质结构。

视频课程由陕西省教学名师,西北大学张志勇教授领衔课程团队打造,以刘恩科等编著的《半导体物理学》(电子工业出版社,第七版)教材为蓝本,通过对其中教学内容的提炼概括,浓缩出数十个知识单元。力争通过将抽象的物理概念、物理过程形象化处理,使该门课程更加通俗易懂,提高学生的学习兴趣。


证书要求

课程成绩由以下几个个部分构成:

考勤+视频学习+讨论,占总成绩的10%;

线上作业+课后作业,占总成绩的10%;

单元测验根据教学内容,安排单元测验,由客观题构成,占总成绩的10%;

期中考试,占总成绩的20%;

期末考试,占总成绩50%。


预备知识

本课程的先修课程主要有普通物理、热力学与统计物理、量子力学、固体物理学。



授课大纲

第1讲:半导体中的电子状态和能带(2周)

1.1 半导体基础知识

1.2 原子中的电子状态——能级

1.3 晶体中的电子状态——能带 1.3.1 能带的形成

1.3 晶体中的电子状态——能带 1.3.2 能带论

1.4 半导体中电子的运动与有效质量

1.5 半导体的导电机构与空穴

1.6 回旋共振及常见半导体的能带结构

第2讲:半导体中的杂质和缺陷能级(1周)

2. 半导体中的杂质和缺陷能级(上) (杂质的类型;浅能级杂质)

2. 半导体中的杂质和缺陷能级(下) (杂质的补偿;深能级杂质;缺陷)

单元测验(一)

第3讲:半导体中载流子的统计分布(1.5周)

3.1 载流子浓度的表达式—1.状态密度

3.1 载流子浓度的表达式—2.分布函数(含非简并半导体)

3.1 载流子浓度的表达式—3.一般表达式;基本特征;电中性方程

3.2 半导体的载流子浓度与费米能级—1. 本征半导体

3.2 半导体的载流子浓度与费米能级—2. 杂质半导体

3.2 半导体的载流子浓度与费米能级—3. 杂质补偿半导体

3.3 简并半导体

3.4 小结

单元测验(二)

第4讲:半导体的导电性(1周)

4.1 载流子的漂移运动和迁移率

4.2 载流子的散射及对漂移运动的影响

4.3 电阻率与杂质浓度和温度的关系

4.4 小结

第5讲:非平衡载流子(1.5周)

5.1 非平衡态与非平衡载流子

5.2 复合理论与陷阱效应

5.3 非平衡载流子的扩散运动与爱因斯坦关系

5.4 连续性方程

5.5 小结

单元测试(三)

第6讲:金属和半导体的接触(1周)

6.1 M-S接触的势垒模型

6.2 整流接触和欧姆接触

第7讲:半导体表面与MIS结构(2周)

7.1 表面电场效应(上)

7.1 表面电场效应(下)

7.2 表面空间电荷区的基本性质(上)

7.2 表面空间电荷区的基本性质(下)

7.3 MIS结构的C-V特性(上)

7.3 MIS结构的C-V特性(下)

7.4 Si-SiO2系统及表面电导

单元测试(四)

第8讲:半导体异质结构(1周)

8.1 半导体异质结的能带结构(上)

8.1 半导体异质结的能带结构(下)

8.2 异质PN结的I-V特性和注入特性

8.3 半导体异质结量子阱及超晶格结构

单元测试(五)

第9讲:半导体的光学性质和光电与发光现象(1周)

9.1 半导体中的光吸收(上)

9.1 半导体中的光吸收(下)

9.2 半导体的光电导(上)

9.2 半导体的光电导(下)

9.3 光生伏特效应

9.4 半导体发光

单元测试(六)

第10讲:半导体的热电性质(1/3周)

10.1 半导体的热电效应

10.2 半导体的热导率

第11讲:半导体在磁场中的效应——霍耳效应(1/3周)

11. 霍耳效应

第12讲:非晶态半导体(1/3周)

12. 非晶态半导体

单元测试(七)

参考资料

 材: 《半导体物理学》 电子工业出版社第七版   刘恩科等编

  叶良修《半导体物理学》,北京:高等教育出版社 ,2009年6月。

刘文明《半导体物理学》,吉林:吉林人民出版社,1982年9月。

顾祖毅《半导体物理学》,北京:电子工业出版社,1995年。

王家骅,李长健,牛文成,《半导体器件物理》北京:科学出版社,1983年

施敏(Sze.S.M美)(美)伍国珏《半导体器件物理》 西安:西安交通大学出版社,2008年6月。