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固体与半导体物理基础
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spContent=在浩瀚的晶体内部，重复着原子多样的分布。它们相互作用、振动，打磨出晶体独有的特性。原子以周期的存在，编织成电子的能带。费米再以能量之名，约束了电子填充水平。 于是允带与禁带交错，价带与导带间隔。载流子分布其中，产生着、湮灭着，在能级之间跃迁，在输运过程复合。这正是半导体器件的多样之源。 那么，声子是什么，为什么可以和载流子、光子发生作用？能带又是什么，为什么那么多器件分析须由它入手？为什么IV族的硅锗会成为电集成的贵胄？为什么III-V族化合物会成为光器件的新宠。 好了，先不用急于回答这些问题，本门课程将呈现给你固体和半导体最为基本的理论和应用。课程将引领大家在基础物理的花园中游历。小扣柴扉，漫游花径，一探材料之特性。然后穿越藩篱，寻至堂前，窥得器件之真颜。通过课程学习，上述的问题，将不再是蜀道畏途。正如泗水寻芳，万紫千红，待你一一去觅得芳踪！
—— 课程团队
课程概述

本课程是光电信息科学与工程、电子科学与技术、应用物理学、材料科学与技术、新能源材料与器件等专业方向本科生培养的专业基础课。课程主要介绍固体物理与半导体物理的基本概念、基本理论和基本方法，包括固体物理的晶体结构、晶格振动、能带论和半导体物理的平衡载流子、半导体导电性、非平衡载流子以及半导体器件物理基础等知识，为学生学习后续专业课做好必要的理论准备。在课程体系中是衔接基础课与专业课的桥梁。

固体物理部分重点阐述基本概念、基本理论和基础知识，阐述详尽细致，注重深入浅出，弱化复杂的数学推导，给听者以清晰的物理模型；半导体物理部分以半导体材料中载流子的行为为主线，首先介绍半导体材料中载流子的产生、复合的基本原理与规律，再分别讨论无外场和有外场下载流子的产生、传输行为，在此基础上介绍p-n结、金-半接触等器件的基本结构及工作原理。

  课程学习特别强调让学生深入理解相关物理概念，比如设计了多个晶体结构动画和视频，帮助学生建立形象的晶体微观结构；特别注重循序渐进，每一章设计了从基本概念巩固的填空、选择题，到体现延伸的分析说明题；特别注重学为所用、理论课程服务于工程，讲授过程中添加了例题和工程实例，内容涉及学科前沿、工程应用等，扩大学生知识面，提高学习兴趣和积极性，增强学生工程应用能力；课程还提供与课程内容紧密相关的课外阅读资料，包括科学家的故事、科学事件等学科延伸和课程思政内容，全力提升学生学术素养。任课教师都是多年承担该课程的优秀教师，具有丰富的教学经验，在语言组织上力求句子精炼，用词准确，使听者能通俗易懂地学习相关物理知识。

授课目标

固体与半导体物理主要讲授固体物理与半导体物理的基本概念、基本理论和基本方法的课程，通过课程设计综合培养学生运用课程知识的能力，加深学生对课程知识的理解和掌握，为学生学习后续专业课打下必要的基础，并为日后开展光学材料、器件设计与实现、传感器、集成电路与集成光学、以及系统工程应用等相关研究打下理论基础。

课程大纲
预备知识

本课程预备知识包括如下两个方面：

  1. 数学方面，应具备微积分、线性代数以及数理方程和特殊函数的相关知识；
  2. 物理方面，应具备量子力学和统计物理的相关知识；
参考资料

1．方俊鑫，陆栋、固体物理学，上海：上海科学技术出版社，1981

2，黄昆原著，韩汝琦改编，固体物理学，北京：高等教育出版社，1988

3．顾秉林，王喜坤、固体物理学，北京：清华大学出版社，1989

4，谢希德，陆栋、固体能带理论，上海：复旦大学出版社，1998

5．李正中，固体理论，北京：高等教育出版社，2002

6．朱建国，郑文琛，郑家贵等，固体物理学、北京：科学出版社，2005

7.Kittel C . Introduction to Solid State Physics (7th Ed .). New York : John Wiley & Sons Inc .1996

8．刘恩科，朱秉升，罗晋生等，半导体物理学，北京：国防工业出版社，2007

9．季振国．半导体物理．杭州：浙江大学出版社，2006

10．虞丽生，半导体异质结物理，北京：科学出版社，1990

11．赵毅强，姚素英，解晓东，半导体物理与器件，北京：电子工业出版社，2005

12.Donald A . Neamen . Semiconductor Physics and Devices Basic Principles . McGraw - Hill companies ,2003

13．李名蕧，半导体物理学，北京：科学出版社，1991

14．许振嘉，庄蔚华．Ⅲ- V 族化合物半导体，上海：上海科学技术出版社，1963

15．郝跃，彭军，杨银堂，碳化硅宽带隙半导体技术，北京：科学出版社，2000

16，孟宪章，康昌鹤．半导体物理习题及解答，长春：吉林大学出版社，198S

17，田敬民，半导体物理问题与习题，北京：国防工业出版社，2001

18，田强，徐清云，凝聚态物理学进展．北京：科学出版社，2005

19．杨树人，半导体材料．北京：科学出版社，2004

20．邓志杰，郑安生，半导体材料，北京：化学工业出版社，2004

常见问题

Q : 该门课程的学习需要有什么先期知识？A : 首先要涉及一定的数学基础，在固体和半导体的物理性质讨论过程中，涉及了一定比重的推导过程；其次固体物理的基本结论来源于量子力学以及统计物理，半导体物理的基本结论来源于固体物理，所以在课程学习中，需要掌握一定的量子力学中如薛定谔方程、微扰理论等基本概念和方法。

Q :该门课程后续课程有哪些？A : 本科课程是对固体物理和半导体物理的基本理论进行学习，主要将学习到晶体的结构、晶格振动、能带理论，以及半导体中载流子分布、跃迁和输运等过程、基本的半导体器件构成与物理机理等，这些知识将支撑同学们对于后续的相关材料以及器件的学习，比如在物理光学中有关光与物质的相互作用、半导体光电子学中有关材料讨论、器件设计等。