个人介绍
半导体物理

主讲教师:张国成

教师团队:共3

  • 张国成
  • 徐晔
  • 王浩
学校: 福建工程学院
开课院系: 信息科学与工程学院
专业大类: 电子信息
开课专业: 微电子科学与工程
课程英文名称: The Physics of Semiconductors
学分: 4
课时: 64
课程介绍
    微电子技术是现代信息电子技术领域的关键技术,半导体物理作为微电子技术基础,对于微电子技术的发展有着举足轻重的作用。半导体物理是电子科学与技术、微电子科学与技术及基础电路与集成系统等专业的核心基础课程。该课程全面地论述了半导体物理的基础知识及半导体的主要性质,通过该课程的学习,学生应能为学习半导体器件与集成电路设计等相关课程打下坚实的专业基础。
教师团队

张国成

职称:副教授

单位:福建工程学院

部门:信息科学与工程学院

徐晔

职称:教师

单位:福建工程学院

部门:数理学院

王浩

职称:教师

单位:福建工程学院

部门:信息科学与工程学院

授课大纲

第一章 固体物理基础

    1.1 原子的周期性阵列

    1.2 晶体结构

第二章 半导体物理前言

    2.1 半导体物理概论

第三章 半导体中的电子状态

    3.1 晶体结构与电子状态

    3.2 能带与有效质量

    3.3 半导体的导电机构

第四章 半导体中的缺陷和杂质能级

    4.1 硅、锗晶体中的杂质能级

    4.2 化合物中的杂质能级、缺陷与位错

第五章 半导体中载流子的统计分布

    5.1 状态密度

    5.2 费米分布函数

    5.3 载流子的统计分布

    5.4 本征半导体的载流子统计分布

    5.5 杂质半导体的载流子统计分布

    5.6 一般情况下的载流子统计分布

    5.7 简并半导体

第六章 半导体的导电性

    6.1 载流子的漂移运动和迁移率

    6.2 载流子的散射

    6.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系

    6.4 电阻率与杂质浓度和温度的关系

    6.5 强电场效应和热载流子

第七章 非平衡载流子

    7.1 非平衡载流子的注入与复合

    7.2 非平衡载流子的寿命

    7.3 准费米能级

    7.4 非平衡载流子的复合-直接复合

    7.5 非平衡载流子的复合-间接复合

    7.6 俄歇复合与陷阱效应

    7.7 载流子的扩散运动

    7.8 爱因斯坦关系式,电流连续性方程

第八章 pn结

    8.1 pn结及其能带图

    8.2 pn结的伏安特性

    8.3 pn结电容

    8.4 pn结击穿

    8.5 pn结隧道效应


教学方法

采取导学、督学、促学、助学的形式进行课程学习:

1.导学过程中先进行系统导学,制作该课程的系统导学包,导学包主要为该课程的实施细则。然后进行分章节的导学,对学生各章节的学习进行具体指导。

2.督学过程主要是监督学生的学习情况,让学生完成相应的学习内容和任务。

3.促学是督促学生完成自主学习任务的手段,贯穿于“导学”和“助学”两个教学阶段的全过程。该课程的促学活动主要通过形成性考核、考试和移动促学来完成。       

       ① 考核促学:考核主要指形成性考核。形成性考核的内容包括平时作业、自主学习笔记两种形式,对这两中形式的形成性考核制定量化考核标准,要求学生及时提交平时作业,根据考核标准给出成绩,并总结学生平时作业的完成情况,对其中存在的共性问题通过课堂辅导和网络等途径对学生进行讲解,巩固学生所学知识。       

      ② 移动促学:该课程教学过程中,为督促学生及时主动进行完成各项学习任务,利用手机移动促学。通过手机对学生按时提交作业、上网浏览学习资源进行提示,克服学生学习惰性,按照个人学习计划完成学习任务,保证学习质量。       

      ③ 考试促学:主要做好考前辅导,要求学生认真复习,并组织对该课程进行集中面授串讲,巩固和强化学生的学习效果。

       助学主要体现在多种教学媒体优化组合和多种教学辅导手段综合使用两个方面。多种媒体优化组合:在对网上提供的该课程多种媒体资源进行统计分析和对学生学习需求的调查分析的基础上,进行课程系统设计,制作课程教学电子教案。多种教学手段综合使用:在具体教学实施过程中,各种教学手段的使用建立在计算机网络为基础的现代化教学设施的基础上,通过各种手段为学生提供学习助学服务。


教学目标

本课程是高等学校电子科学与技术及微电子科学与工程专业本科生的专业基础课。通过学习本课程,使学生掌握半导体物理及器件的基本理论和基本规律,培养学生分析和应用半导体各种物理效应的能力。    

本课程的任务是揭示和研究半导体的微观机构,从微观的角度解释发生在半导体中的宏观物理现象;重点学习半导体中的电子状态及运动规律;学习半导体中载流子的统计分布、输运理论及相关规律;学习载流子在输运过程中发生的一些宏观物理现象;学习半导体的某些基本结构,包括金属半导体结及表面问题。

通过本课程的学习,使同学掌握半导体中的电子状态,杂质和缺陷能级,半导体中的载流子的统计分布及运动规律,掌握PN结,金属与半导体接触的基本理论,了解半导体表面及MIS结构。使学生掌握半导体材料的基本性质、基本理论、实验基本方法以及半导体材料参数,如载流子浓度、迁移率、电导率等计算方法。本课程主要涉及半导体中的电子状态和能带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子、金属半导体接触、半导体表面及 MIS 结构等。通过本课程的学习,使学生熟练掌握半导体的相关基础理论和半导体的表面和界面知识,了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律,为后续课程《半导体器件物理》、《微电子工艺原理》和《集成电路分析与设计》等课程的学习打好基础。本课程理论教学与实践教学相结合,注重培养学生理论联系实际的能力、科学研究的思想方法、创新能力以及工程实践能力等。为毕业生从事微电子、光电子、电子材料及其相关学科的科学研究、工程设计奠定扎实的理论与实践基础。


参考教材

1、教  材:

《固体物理导论》,(美)C. 基泰尔 著,化学工业出版社,2005;

《半导体物理学》刘恩科、朱秉升、罗晋生等编著,电子工业出版社.2008.4。

2、参考书:

《固体物理学》(上),方俊鑫 陆栋着,上海科学技术出版社,1980;

固体物理学》,黄昆 韩汝琦着,高等教育出版社,2000;

《半导体物理基础》王长安等编,上海科技出版社,1985.10;

《半导体物理问题与习题》田敬民编著,国防工业出版社,2004.5;

《半导体物理问题与习题》张安康,周凤林编著,江苏科技出版社,1992.7;


课程评价

教学资源
课程章节 | 文件类型   | 修改时间 | 大小 | 备注
1.1 原子的周期性阵列
文档
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2020-02-15 2.38MB
 
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2020-02-15 50.53MB
 
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1.2 晶体结构
文档
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2020-02-15 33.02MB
 
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2.1 半导体物理概论
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3.1 晶体结构与电子状态
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3.2 能带与有效质量
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3.3 半导体的导电机构
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4.1 硅、锗晶体中的杂质能级
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4.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物中的杂质能级,缺陷和位错能级
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5.1 状态密度
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5.2 费米分布函数
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2020-02-15 43.98MB
5.3 载流子的统计分布
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2020-02-15 27.52MB
5.4 本征半导体的载流子统计分布
视频
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2020-02-15 32.91MB
5.5 杂质半导体的载流子统计分布
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5.6 一般情况下的载流子统计分布
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2020-02-15 26.84MB
5.7 简并半导体
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2020-02-15 33.09MB
6.1 载流子的漂移运动和迁移率
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6.2 载流子的散射
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2020-02-15 6.10MB
6.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系
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2020-02-15 32.71MB
6.4 电阻率与杂质浓度和温度的关系
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2020-02-15 22.21MB
6.5 强电场下的效应和热载流子
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2020-02-15 30.73MB
7.1 非平衡载流子的注入与复合
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7.2 非平衡载流子的寿命
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7.3 准费米能级
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2020-02-15 28.17MB
7.4 非平衡载流子的复合-直接复合
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2020-02-15 26.79MB
 
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7.5 非平衡载流子的复合-间接复合
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2020-02-15 44.56MB
 
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2020-02-15 10.45MB
7.6 俄歇复合与陷阱效应
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2020-02-15 43.47MB
 
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7.7 载流子的扩散运动
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2020-02-15 35.22MB
 
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2020-02-15 6.40MB
 
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7.8 爱因斯坦关系式,连续性方程
视频
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2020-02-15 34.62MB
8.1 pn结及其能带图
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文档
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8.2 pn结的伏安特性
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8.3 pn结电容
视频
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8.4 pn结击穿
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8.5 pn结隧道效应
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2020-02-15 32.89MB
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