课程教学大纲 西南科技大学理学院

《半导体发光与光伏器件》课程教学大纲（Semiconductor Emitting and Photovoltaic devices）

课程编号：163990700

学分：3

学时：48 （其中：讲课学时：48 实验学时：0 上机学时： 0 ）先修课程：固体物理

后续课程：光电子技术

适用专业：光信息科学与技术、应用物理专业

开课部门：理学院

一、课程的性质与目标

《半导体发光与光伏器件》是光信息和应用物理专业的一门专业选修课。本课程的目的在于介绍半导体发光的基本理论和及其在器件上应用，以及介绍光伏基础理论知识及其在器件上的应用。通过对课程的学习，使学生了解半导体发光基本物理过程及现象，了解半导体发光器件发光在照明、灯源、显示、探测领域的应用；掌握光伏基础理论知识，掌握太阳能电池器件的基本工作原理和设计，对光伏产业链有个系统的了解，为今后从事相关工作打下基础。

二、课程的主要内容及基本要求

第1章异质结的定义及分类（1学时）

[知识点]

异质结基本概念、异质结基本关系式、能带带阶的交换性和传递性、反型异质结的主要公式、同型异质结的主要公式。

[重点]

异质结的分类、能带带阶的交换性和传递性、突变同型异质结和反型异质结的区别。

[难点]

异质结的能带图、异质结特性参数之间的关系、反型异质结和同型异质结之间的主要公式。

[基本要求]

1、识记：异质结基本概念、异质结基本关系式；

2、领会：能带带阶的交换性和传递性；突变同型异质结和反型异质结的

区别；

3、简单应用：画出不同类型异质结的平衡能带图。

[考核要求]

1、异质结基本概念、异质结基本关系式；

2、能带带阶的交换性和传递性；突变同型异质结和反型异质结的区别；

3、作出不同类型异质结的平衡能带图。

第2章异质结电学性质（3学时）

[知识点]

突变反型和同型异质结的电流输运机构、突变异质结的电容和电压特性、反型异质结的注入特性。

[重点]

突变反型和同型异质结的电流输运机构、影响尖峰势垒的因素、突变异质结的电容和电压特性。

[难点]

反型异质结的超注入特性、电流输运机构中的扩散模型、发射模型。

[基本要求]

1、识记：异质结中存在的几种电流输运机构；

2、领会：几种电流输运机构的物理机制；扩散模型须满足的四个条件；

3、简单应用：能画出不同电流输运机构的示意图；

4、综合应用：能判别不同类型异质结电流输运机构中的I-V曲线特点。

[考核要求]

1、记住异质结中存在的几种电流输运机构；

2、影响尖峰势垒的因素、突变异质结的电容和电压特性；

3、作出不同类型异质结的平衡能带图；

4、判别不同类型异质结电流输运机构中的I-V曲线特点。

第3章异质结能带图（3学时）

[知识点]

突变反型和同型异质结的能带图结构、受界面态影响的能带图、缓变异质结的能带图。

[重点]

突变反型和同型异质结的能带图。

[难点]

受界面态影响的能带图、缓变异质结的能带图。

[基本要求]

1、识记：一些常见半导体室温下的材料参数（禁带宽度和电子亲和能）；

2、领会：基于Anderson模型的能带图的画法；

3、简单应用：能画出受界面态影响的能带图和缓变异质结的能带图；

4、综合应用：能画出两种具有不同材料参数关系的半导体形成的异质结能带图。

[考核要求]

1、受界面态影响的能带图和缓变异质结的能带图；

2、两种具有不同材料参数关系的半导体形成的异质结能带图。

第4章异质结光电特性（3学时）

[知识点]

反型异质结光电特性、同型异质结光电特性、发光辐射跃迁。

[重点]

反型异质结的伏安特性、反型异质结光谱响应的窗口效应、发光辐射跃迁的主要形式。

[难点]

同质结界面附近，导致光生电流的主要激励过程。

[基本要求]

1、识记：反型异质结光谱响应的窗口效应、发光辐射跃迁的主要形式；

2、领会：反型异质结的伏安特性；

3、简单应用：能读懂异质结光谱响应图。

[考核要求]

1、反型异质结光谱响应的窗口效应和发光辐射跃迁的主要形式；

2、反型异质结的伏安特性。

第5章半导体激光器（9学时）

[知识点]

半导体激光器的原理和结构、异质结在激光器中的主要作用、量子阱和超晶格的光学特性、量子阱激光器的工作原理和结构。

[重点]

半导体激光器的原理、异质结在激光器中的主要作用、量子阱激光器的工作原理。

[难点]

量子阱和超晶格的光学特性。

[基本要求]

1、识记：半导体激光器和量子阱激光器的结构、异质结在激光器中的主要作用；

2、领会：半导体激光器和量子阱激光器的工作原理；

3、简单应用：根据激光器的结构说明其工作原理。

[考核要求]

1、半导体激光器和量子阱激光器的工作原理；

2、异质结在激光器中的主要作用。

第6章半导体发光二极管（10学时）

[知识点]

半导体LED的工作原理和基本结构、LED的电学性质和光学特性、提高LED

内量子效率和光逸出效率的措施；高亮度LED和白光LED的制作原理及相关工艺。

[重点]

LED的工作原理和基本结构、提高LED内量子效率的措施、提高LED光逸出效率的措施。

[难点]

半导体LED的电学性质和光学性质。

[基本要求]

1、识记：LED的基本结构；制作高亮度LED和白光LED的相关工艺；

2、领会：LED的工作原理、提高LED内量子效率和光逸出效率的措施；

3、简单应用：根据LED的结构和工作原理解释各种提高LED内量子效率和光逸出效率的措施的原因。

[考核要求]

1、LED的工作原理；

2、提高LED内量子效率和光逸出效率的措施；

3、LED的电学性质和光学性质。

第7章半导体光电探测器（10学时）

[知识点]

光电转换机理；半导体光电器件基本结构、工作原理、电学特性；半导体光电器件光谱响应、效率、灵敏度、噪声与器件物理的关系；半导体异质结光电器件机理。

[重点]

半导体光电转换机理，半导体光电器件基本结构、工作原理，半导体光电器件光谱响应、转换效率、噪声；光生载流子产生及输运的物理过程、物理图像。

[难点]

光电器件转换效率、噪声与器件物理。

[基本要求]

1、识记：半导体光电器件基本结构；

2、领会：光电转换机理；半导体异质结光电器件机理；