半导体物理学 大纲.docx

课程教学大纲 课程名称： 课程代码： 课程类别： 考核类别： 适用专业： 开设学期： 学时、学分： 课程所属系部：  半导体物理学 公共必修课□专业基础课■ 专业必修课□专业选修课□ 考试■ 考查□ 新能源科学与工程 3 3 学时 3 学分 新能源科学与工程学院 课程所属教研室： 光伏工程教研室 审 核 意 见 执笔人 执笔人 教 研 室 系（部） 教 务 处 主管校长 签字： 月 日 主任： 主任： 年 月 日 年 月 日 处长： 年 签字： 年 月 日 年 月 日 新能源科学与工程学院 系（部） 光伏工程 教研室制订（修订） 《半导体物理学》教学大纲 学时：51 学分：3 一、课程目的与任务 半导体物理学是研究半导体材料的结构、电学、光学特性的学科。通过本课程的学习，使同学掌握半导体的晶格结构和电子状态，杂质和缺陷能级，半导体热平衡状态下的载流子的统计分布，载流子的散射及电导问题，非平衡载流子的产生、复合及其运动规律等基本理论知识。对以上内容要求概念准确，基本理论和运算熟练，并能应用它们解决后继专业课基本理论问题和今后工作遇到的实际问题。 二、课程教学的基本要求 本课程的教学环节包括：课堂讲授、习题课、课外作业。通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、分析问题、解决问题的能力。通过本课程的学习，使学生掌握半导体中的电子状态、半导体中杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、非平衡载流子、金属和半导体的接触、半导体表面与 MIS 结构、半导体的光学性质和光电与发光现象。在本课程中根据工科教学要求和工科教学特点，主要加强半导体物理基本概念和基本理论的教学， 让学生掌握基本的半导体物理基本知识并能利用理论解决一些基本 问题。 三、与其它课程的联系和分工 本课程的先修课程包括《高等数学》、《大学物理》等。 四、课程的性质及适用对象 本课程为新能源科学与工程专业的必修专业基础课程，面向所有新能源类专业二年级学生开设。 章次内 章次 内 容 一 半导体中的电子状态 二 半导体中的杂质和缺陷能级 三 半导体中载流子的统计分布 四 半导体的导电性 五 非平衡载流子 六 P－N 结 七 金属和半导体的接触 八 半导体表面与MIS 结构 九 异质结 十 半导体的光学性质和光电与发光现象 总学时数 总学时 数 课堂学时 数 实践学时 数 5 5 0 5 5 0 8 8 0 8 8 0 8 8 0 6 6 0 4 4 0 3 3 0 2 2 0 2 2 0 51 51 0 第一章 半导体中的电子状态 通过本章学习，应掌握金刚石型结构和闪锌矿型结构；了解纤锌矿型结构；掌握半导体中的电子状态和能带；掌握半导体中电子的运动,有效质量的意义；掌握本征半导体的导电机构；掌握回旋共振实 验；掌握硅、锗和砷化镓的能带结构；理解其他Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构；了解Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体的能带结构。 半导体的晶格结构和结合性质； 半导体中的电子状态和能带； 半导体中的电子运动、有效质量； 本征半导体的导电机构、空穴； 硅、锗的能带结构。 第二章 半导体中的杂质和缺陷能级 通过本章学习，应掌握浅能级杂质和深能级杂质；掌握施主杂质和 型半导体；掌握杂质的补偿作用；理解Ⅲ -Ⅴ族化合物中的杂质能级；了解缺陷和位错能级。 硅、锗晶体中的杂质能级； III－V 族化合物中的杂质能级； 缺陷、位错能级。 第三章 半导体中载流子的统计分布 通过本章学习，应掌握状态密度，状态密度有效质量；掌握费米分布和玻耳兹曼分布；掌握导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度的计算公式；掌握本征半导体和杂质半导体的载流子浓度的计算；理解一般情况下的载流子统计分布；掌握简并半导体，简并化条件。 状态密度； 费米能级和载流子的统计分布； 本征半导体的载流子浓度； 杂质半导体的载流子浓度； 一般情况下的载流子浓度分布； 第四章 半导体的导电性 通过本章学习，应掌握载流子的漂移运动，迁移率；掌握电离杂质散射，晶格振动散射；掌握迁移率与杂质浓度和温度的关系；掌握电阻率及其与杂质浓度和温度的关系；理解玻耳兹曼方程，电导率的统计理论；理解强电场下的效应；理解砷化镓的体内负微分电导，耿氏效应。 载流子的漂移运动 迁移率； 载流子的散射； 迁移率与杂质浓度和温度的关系； 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系； 玻尔兹曼方程 电导率的统计理论； 强电场下的效应 热载流子； 第五章 非平衡载流子 通过本章学习，应掌握非平衡载流子的注入与复合；掌握非平衡载流子寿命的定义；掌握准费米能级的含义；掌握直接复合和间接复合；了解表面复合和俄歇复合；掌握陷阱效应，载流子的漂移和扩散运动；掌握爱因斯坦关系式，连续性