半导体物理与器件是微电子、光电子及新能源光伏等专业的必修课程，是后续专业课程学习的基础。通过课程的学习使学生掌握半导体物理和器件的基础理论，了解半导体的发展和应用。课程包含半导体课程先导知识，半导体物理及半导体器件三部分知识，重点介绍半导体材料和器件的结构、载流子的统计和运动规律、外场同半导体材料和器件之间的相互作用。课程团队希望通过通俗化、生活化、图像化的授课方式，激发学生的学习兴趣，为应用型本科院校相关专业学生提供有效的学习途径。

课程成绩由两个部分构成：

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40%；

期末考试：根据课程内容，安排期末考试，由客观题构成，占总成绩的60%。

总评成绩60分以上为合格，90分以上为优秀

先修课程主要为大学物理。

1. 绪论（2学时）

（1）半导体产业发展；

（2）半导体与新能源。

重点：让学生对半导体产业有一个宏观的认识，激发学习兴趣；

难点：树立起学习的兴趣

2. 半导体先导知识（4学时）

    （1）量子力学的肇始；

（2）薛定谔方程的建立与应用；

（3）晶体结构；

（4）课程小结。

重点：量子观念的建立，薛定谔方程、物质波概念、波函数的理解

难点：薛定谔方程的应用

3. 半导体中的电子状态和能带（6学时）   

    （1）半导体晶体结构；

（2）半导体中的电子状态与能带形成；

（3）半导体中的电子运动与有效质量；

（4）半导体的导电机构：空穴；

（5）常见半导体的能带结构；

（6）课程小结。

重点：常见半导体晶体结构与能带特点，能带的基本图像，空穴，有效质量

难点：K空间的理解，空穴概念的引入，能带思维

4. 半导体中的杂质和缺陷能级（2学时）

    （1）半导体中的杂质与缺陷；

（2）半导体施主杂质与施主能级；

（3）半导体受主杂质与受主能级；

（4）杂质补偿效应与深能级杂质；

（5）半导体掺杂的典型方式；

（6）课程小结。

重点：杂质缺陷能级的特点，对半导体导电性的影响，深能级概念，掺杂手段

难点：导带、价带、杂质能级上电子的区别，电离的过程

5. 平衡半导体中载流子的统计分布（6学时）

    （1）状态密度的定义与求法；

（2）费米分布与玻尔兹曼分布函数；

（3）导带和价带中载流子的浓度计算；

（4）本征半导体的载流子浓度；

（5）杂质半导体的载流子浓度；

（6）简并半导体概念与特征；

（7）课程小结。

重点：本征、杂质半导体载流子的统计，费米分布函数的特点，费米能级物理意义的理解，简并半导体的特点

难点：状态密度的求法，费米、玻尔兹曼分布函数的各自适用范围，费米能级的理解，图像法分析不同半导体的载流子浓度

6. 半导体的导电性（4学时）

    （1）载流子的漂移运动和迁移率；

（2）载流子散射的机构；

（3）迁移率与杂质浓度和温度的关系；

（4）电阻率与杂质浓度和温度的关系；

（5）强电场效应；

（6）课程小结。

重点：载流子的运动形式，常见半导体的散射机构，迁移率的影响因素，电阻率的影响因素

难点：分段法分析迁移率、电阻率的变化规律，散射几率的理解，迁移率的理解

7. 非平衡载流子（6学时）

    （1）非平衡态与非平衡载流子；

（2）复合理论与陷阱效应；

（3）载流子的扩散运动；

（4）爱因斯坦关系式；

（5）连续性方程；

（6）课程小结。

重点：平衡态与非平衡态，准费米能级的概念，复合类型，扩散运动，爱因斯坦关系式，连续性方程

难点：直接复合与间接复合微观过程的分解与分析思路，扩散与漂移运动的内在联系，连续性方程的应用

8. pn结基础理论（6学时）

    （1）pn结的形成；

（2）pn结的能带图；

（3）pn结的电流电压特性；

（4）pn结电容；

（5）pn结击穿；

（6）课程小结。

重点：pn结空间电荷区的特点，pn结在不同状态下的能带图，理想pn结电流电压特性，结电容来源，结击穿类型

难点：能带图的画法和理解，电荷区电荷分布、电场分布和电势分布

9. 金半接触和异质结（4学时）

    （1）金属半导体接触及其能带图；

（2）欧姆接触与肖特基接触；

（3）半导体异质结类型；

（4）半导体异质结能带图；

（5）课程小结。

重点：功函数，电子亲和能的概念，阻挡层与反阻挡层的条件，异质结类型及能带图

难点：金半接触、异质结能带图画法和分析

10. 半导体表面与MIS结构（4学时）

    （1）表面电场效应；

（2）表面空间区的基本性质；

（3）MIS结构的C-V特性；

（4）Si-SiO2系统；

（5）课程小结。

重点：空间电荷层，表面势的概念，多子积累、平带、耗尽及反型状态，MIS结构的C-V特性曲线，硅-二氧化硅系统电荷基本类型

难点：表面层状态的分析，C-V特性的影响因素

11．新能源中的半导体应用（4学时）

    （1）半导体的光学性质；

（2）半导体光器件；

（3）半导体光催化；

（4）半导体热电效应与器件；

（5）课程小结。

重点：直接带隙与间接带隙，半导体光吸收，太阳能电池的工作原理，LED及半导体激光器，半导体光催化，塞贝克效应，帕尔贴效应

难点：在实际应用中回溯半导体理论知识，分析器件工作的影响因素

教   材：

《半导体物理学》， 电子工业出版社（第七版），刘恩科等编

参考书：   

1、《固体物理基础》， 北京大学出版社，阎守胜编著

2、《半导体物理学》，高教出版社，叶良修编

3、《半导体器件物理与工艺》， 苏州大学出版社，施敏著

4、《半导体器件基础》清华大学出版社，Betty Lise Anderson, Richard L.  Anderson 著，邓宁等译

5、《半导体器件物理与器件》- 基本原理（影印版），清华大学出版社，Donald A. Neamen 著