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

01

半导体先导知识

了解半导体的发展、课程知识框架以及其理论基础量子力学的发展，掌握半导体晶体结构的基本特征、描述方法和常见的半导体晶体结构，理解半导体的重要性和学习意义。

课时

1.1 绪论

1.2 量子力学基础1

1.3 量子力学基础2

1.4 固体物理学基础

02

半导体中的电子状态

了解半导体中的电子状态，基本能带理论和几种半导体的能带结构

课时

2.1 晶体能带的形成

2.2 电子的有效质量

2.3 半导体导电机构与空穴

2.4 常见半导体的能带结构

03

半导体中杂质和缺陷能级

了解半导体中的杂质和缺陷类型，掌握基本的导电类型，理解半导体掺杂的重要意义

课时

3.1 半导体杂质与缺陷

3.2 半导体掺杂类型

3.3 半导体掺杂的几个问题

3.4 阶段小结

04

半导体中载流子的统计分布

了解半导体载流子统计分布的过程、规律和方法，掌握载流子浓度的计算公式及其影响因素，理解载流子浓度在半导体导电性中的重要作用，学会抓住主要矛盾的分析方法

课时

4.1 状态密度

4.2 费米分布函数

4.3 玻尔兹曼分布函数

4.4 本征半导体载流子浓度

4.5 杂质半导体载流子浓度

4.6 简并半导体

05

半导体的导电性

了解半导体载流子的基本运动漂移运动，掌握迁移率和电阻率的影响因素，学会抓住主要矛盾的分析方法

课时

5.1 漂移运动与迁移率

5.2 载流子散射机制

5.3 电阻率与杂质浓度和温度的关系

5.4 强场效应

5.5 阶段小结

06

非平衡载流子

掌握非平衡载流子的相关概念，掌握载流子的基本复合理论和扩散运动，理解非平衡少数载流子的重要作用

课时

6.1 非平衡状态与非平衡载流子

6.2 准费米能级

6.3 直接复合理论

6.4 间接复合理论

6.5 载流子扩散运动

6.6 爱因斯坦关系式及连续性方程

6.7 阶段小结

07

半导体pn结

掌握pn结的形成及其特点，掌握分析半导体问题的基本方法，理解pn结在半导体器件中的重要性

课时

7.1 pn结形成

7.2 平衡pn结能带图及其特点

7.3 非平衡状态下pn结能带图

7.4 理想pn结模型及电流电压特性

7.5 pn结结电容

7.6 pn结击穿与隧道二极管

7.7 阶段小结

08

MS接触

掌握金属-半导体接触的类型及能带图，了解金半接触的整流理论，理解表面态对MS接触的影响

课时

8.1 理想MS接触

8.2 表面态对接触势垒的影响

8.3 MS接触整流理论

8.4 肖特基势垒二极管

09

半导体异质结

了解半导体异质结的分类、基本能带图，了解半导体异质结在能带工程中的应用和意义

课时

9.1 半导体异质结

9.2 半导体异质结能带图

9.3 半导体能带工程

10

半导体表面与MIS结构

了解半导体表面效应，掌握MIS结构的基本工作原理，理解MIS结构在半导体器件发展中的重要意义

课时

10.1 表面电场效应

10.2 表面空间电荷区的基本性质

10.3 MIS结构的C-V特性

10.4 Si-SiO2系统及表面电导

10.5 阶段小结

11

半导体光电、电光器件

了解常见半导体光电、电光器件的结构与工作原理

课时

11.1 半导体基本光学性质

11.2 半导体发光二极管LED

11.3 半导体激光器Laser

11.4 半导体太阳能电池Solar cell

12

半导体其它应用及仿真

了解半导体热电效应、霍尔效应，了解半导体光催化的基本原理，了解半导体仿真工具Silvaco软件的基本功能，理解器件仿真在器件设计中的重要意义

课时

12.1 半导体霍尔效应

12.2 半导体热电效应

12.3 半导体光催化

12.4 半导体仿真工具Silvaco介绍

12.5 太阳能电池Silvaco仿真

13

半导体习题及前沿

通过习题回溯半导体知识，掌握常见半导体问题的一般求解思路和过程，了解半导体的某些前沿研究领域，学会追踪半导体的最新发展，具备终生学习的能力

课时

13.1 习题讲解1

13.2 习题讲解2

13.3 习题讲解3

13.4 半导体前沿1

13.5 半导体前沿2

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