半导体物理试验-微电子学院微电子试验教学中心-西安电子科技大学

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《半导体物理实验》课程教学大纲

《半导体物理实验》课程教学大纲

《半导体物理实验》课程教学大纲一、课程说明(一)课程名称、所属专业、课程性质、学分;课程名称:半导体物理实验所属专业:电子材料与器件工程专业本科生课程性质:专业必修课学分: 4(二)课程简介、目标与任务;本课程是为物理科学与技术学院电子材料与器件工程专业大四本科生所开设的实验课,是一门专业性和实践性都很强的实践教学课程。

开设本课程的目标和任务是使学生熟练掌握半导体材料和器件的制备、基本物理参数以及物理性质的测试原理和表征方法,为半导体材料与器件的开发设计与研制坚定基础。

(三)先修课程要求,与先修课与后续相关课程之间的逻辑关系和内容衔接;由于是实验课,所以需要学生首先掌握《半导体物理》和《半导体器件》的基本知识,再通过本课程培养学生对半导体材料和器件的制备及测试方法的实践能力。

其具体要求包括:1、了解半导体材料与器件的基本研究方法;2、理解半导体材料与器件相关制备与基本测试设备的原理、功能及使用方法,并能够独立操作;3、通过亲自动手操作提高理论与实践相结合的能力,提高理论学习的主动性。

开设本课程的目的是培养学生实事求是、严谨的科学作风,培养学生的实际动手能力,提高实验技能。

(四)教材与主要参考书。

教材:《半导体物理实验讲义》,自编教材参考书:1. 半导体器件物理与工艺(第三版),施敏,苏州大学出版社,2. [美]A.S.格罗夫编,齐健译.《半导体器件物理与工艺》.科学出版社,1976二、课程内容与安排实验一绪论1、介绍半导体物理实验的主要内容2、学生上课要求,分组情况等实验二四探针法测量电阻率一、实验目的或实验原理1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理;2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法;3、能对给定的薄膜和块体材料进行电阻率测量,并对实验结果进行分析、处理。

二、实验内容1、测量单晶硅样品的电阻率;2、测量FTO导电层的方块电阻;3、对测量结果进行必要的修正。

三、实验仪器与材料四探针测试仪、P型或N型硅片、FTO导电玻璃。

西安电子科技大学801半导体物理与器件物理基础考研真题两份(优质最新2020年和2019年

西安电子科技大学801半导体物理与器件物理基础考研真题两份(优质最新2020年和2019年

西安电子科技大学2020年硕士研究生招生考试初试试题考试科目代码及名称801半导体物理考试时间2019年12月22日下午(3小时)答题要求:所有答案(填空题按照标号写)必须写在答题纸上,写在试题上一律作废,准考证号写在指定位置!一、填空题(30分,每空1分)1、根据晶体对称性, Si的导带底在(1) 晶向上共有(2)个等价的能谷, Si的导带极小值位于(3) , Si 的导带电子有效质量是(4) 的。

2、有效质量各向异性时电导有效质量(me)l=(5) ,半导体Si的mi=0.98ma,m,=0.19ma 它的电导有效质量是(6) 。

3、半导体的导电能力会受到外界的(7) 、(8) 、(9) 和电场强度、磁场强度的影响而发生显著变化,半导体的电阻率通常在(10) 2 cm 范围内,4、室温下Si 的Nc=2.8×10/⁹cm³,如果Ep=Ec 为简并化条件,则发生简并时Si的导带电子浓度为. (11)c m³ (费米积分Fiz(O)=0.6); 室温下Ge 中掺P(4Ep=0.012eV), 若选取Ep=EckoT 为简并化条件,发生简并时电离杂质浓度占总杂质浓度的比例为(12) %。

5、根据杂质在半导体中所处位置,可将杂质分为. (13) 式杂质和(14) 式杂质;根据杂质在半导体中得失电子或空穴情况,可将杂质分为. (15) 和(16) 杂质;若将Au 掺入Ge 中可以引入(17) 个杂质能级,存在着(18) 种荷电状态;若将Au掺入Si中可以引入(19) 个杂质能级,这些能级都是有效的(20)6、一维情况下的空穴连续性方程是(21) ,其中方程等号左边项表示(22) ,方程等号右边第一项表示(23) ,等号右边第二和第三项表示(24), 等号右边第四项表示 (25) ,等号右边第五项表示(26) 。

稳态扩散方程只是连续性方程的一个特例,当连续性方程中的(27)= 0、(28)= 0、(29)= 0、(30)= 0时,就由连续性方程得到了稳态扩散方程。

西安电子科技大学微电子学院考研801真题 _2006-2012 七年真题

西安电子科技大学微电子学院考研801真题  _2006-2012 七年真题

2013版 西安电子科技大学考研专业课历年真题微电子学院801 半导体物理2006 ~ 2012敬告:1.本资料完全免费;2.请使用B5纸打印,建议双面打印;3.本资料来源为西电研招办,请放心使用;4.本专业科目代号从2009年开始才改为801。

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虚拟仿真实验在半导体器件物理实验中的应用探究

虚拟仿真实验在半导体器件物理实验中的应用探究

总第494期Vol.4942020年12月Dec.2020大学(教学与教育)University(Teaching&Education)虚拟仿真实验在半导体器件物理实验中的应用探究段小玲,王树龙,许晟瑞(西安电子科技大学微电子学院,陕西西安710071)摘要:半导体器件物理实验是微电子与集成电路专业的核心专业实验,具有实践性强及技术更新快的特点,而真实实验环节存在实验设备昂贵、安全风险和器件内部特征与参数信息难以获得等问题。

西安电子科技大学微电子学院实验中心把虚拟仿真实验应用到半导体器件物理实验当中,作为真实实验的有效补充,通过虚实结合的实验模式探索,解决了经费有限、安全风险和教学内容前沿创新不足等问题,积极促进了高水平、高素质、强能力的集成电路人才培养。

关键词:虚拟仿真;半导体器件物理实验;虚实结合中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1673-7164(2020)48-0075-03半导体器件是集成电路芯片的核心部分,其性能高低主导着芯片的整体性能。

半导体器件物理实验是微电子与集成电路专业的一门基础实验课,其涉及的实验设备相对昂贵,受到经费预算、场地空间、安全风险、试错成本、实验课时以及半导体器件本身结构特点等条件的限制,真实实验很难实现学生人手一台设备实验,使其在有限的实践环节中充分理解实验原理、进行实验操作并对实验结果进行全面深刻地分析。

为了解决实验课中普遍存在的问题,各大高校致力于实验室建设、团队建设、实验教学内容和教学模式改革探索和实践研究2〕。

西安电子科技大学微电子学院微电子与集成电路实验中心通过专业基础实验室重构和虚拟仿真实验室建设的多年探索,取得了一些教学改革经验叫进行了系列虚拟仿真实验建设和探索。

例如,把虚拟仿真实验应用到半导体器件物理实验当中,借助虚拟仿真技术“层层”剖析半导体器件,宜观、形象地展现出半导体器件内部不同方向上结构和参数的变化规律,增强学生对半导体器件结构、特性和原理的把握,弥补了传统实验教学存在的不足,使半导体器件物理实验教学更加高效。

801半导体物理 西电 西安电子科技大学 2022年硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲

801半导体物理 西电 西安电子科技大学 2022年硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲

801半导体物理考试大纲一、总体要求“半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论,了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。

重点掌握半导体的晶体结构、半导体中的电子状态和带、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等相关知识、基本概念及相关理论,掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律的计算等。

“801半导体物理”研究生招生考试是所学知识的总结性考试,考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。

二、知识要点(一)半导体晶体结构和缺陷1.主要内容半导体的分类及其特点,半导体的性质及导电能力对外界因素的依赖性,半导体化学键的性质和半导体的晶体结构,金刚石与闪锌矿结构的特点及其各向异性。

2.具体要求固体的分类半导体性质化学键类型和晶体结构的规律性半导体晶体结构与半导体键的性质晶格、晶向与晶面半导体中常用的晶向与晶面金刚石结构和闪锌矿结构的特点及其各向异性砷化镓晶体的极性(二)半导体中的电子状态1.主要内容半导体中电子状态与能带,半导体中的电子运动与有效质量,空穴,回旋共振原理与作用,Si的回旋共振实验结果,常用元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。

2.具体要求半导体中的电子状态、表征和能带半导体中电子的运动和有效质量,有效质量的意义本征半导体的导电机构,空穴的概念,空穴等效概念的作用与意义回旋共振原理、作用及其Si晶体的回旋共振实验结果Si、Ge和典型化合物半导体的能带结构(三)半导体中杂志和缺陷能级1.主要内容半导体中的杂质和缺陷,元素半导体中的杂质和缺陷能级,化合物半导体中的杂质能级、位错和缺陷能级。

2.具体要求Si和Ge晶体中的杂质和杂质能级杂质的补偿作用与应用深能级杂质Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的杂质能级等电子杂质与等电子陷阱半导体中的缺陷与位错能级(四)半导体中载流子的统计分布1.主要内容状态密度,分布函数、Fermi能级,载流子统计分布,本征和杂质半导体的载流子浓度,补偿半导体的载流子浓度,简并半导体2.具体要求状态密度的定义与计算分布函数费米能级、费米能级意义非简并半导体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杂质补偿半导体的载流子浓度简并半导体及载流子浓度、简并化判据、简并半导体的特点与杂质带导电载流子浓度的分析计算方法及其影响载流子浓度的因素(五)半导体的导电性1.主要内容载流子的漂移运动,迁移率,载流子的散射,迁移率与杂质浓度和温度的关系,电阻率与杂质浓度和温度的关系,强场效应与热载流子2.具体要求漂移的概念与规律载流子漂移运动迁移率定义及物理意义载流子散射概念半导体中的主要散射机制、特点及其影响因素半导体中其它因素引起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载流子在强电场下的效应高场畴区与Gunn效应;(六)非平衡载流子1.主要内容非平衡状态,非平衡载流子的产生与复合,非平衡载流子寿命,准费米能级,复合理论,陷阱效应,非平衡载流子载流子的扩散与漂移,爱因斯坦关系,连续性方程2.具体要求非平衡状态及其特点非平衡载流子的注入与复合准费米能级概念与意义非平衡载流子的寿命及其影响因素直接复合与间接复合理论表面复合陷阱效应扩散概念与规律半导体中载流子的扩散运动Einstein关系半导体中的电流构成连续性方程的建立及意义连续性方程的典型应用三、考试形式1、考试时间:180分钟。

电子科技大学微电子专业开设课程-V1

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电子科技大学微电子专业开设课程
随着微电子产业的不断发展,微电子专业的教育也日渐重要。

为了满
足产业发展的需求,电子科技大学微电子专业开设了多门课程,以培
养更多优秀的微电子技术人才。

一、基础课程
1.微电子学:介绍微电子学的概念、研究范围、历史和发展现状,以
及微电子器件的原理和制造工艺。

2.集成电路设计基础:介绍集成电路设计的基本原理、方法和流程,
以及常用的EDA工具,并通过实验练习加深学生对集成电路设计的理解。

3.模拟电路设计基础:介绍模拟电路设计的基本原理、方法和流程,
以及常用的电路元件和EDA工具,通过实验练习提高学生的设计能力。

二、专业课程
1.微纳电子学:介绍微纳电子学的基本概念和最新发展动态,以及微
纳技术在集成电路、传感器、MEMS和生物芯片等领域的应用。

2.数字电路设计:介绍数字电路设计的原理和方法,包括数字电路的
分析和设计、I/O 接口的设计和测试、数字信号处理、ASIC设计和FPGA设计等内容。

3.模拟集成电路设计:介绍模拟集成电路设计的原理和方法,包括运放电路、数据转换电路、功率放大器、PLL和时钟等元件的设计。

4.射频集成电路设计:介绍射频集成电路设计的原理和方法,包括射频电路理论、射频芯片、高频传输线、滤波器和功率放大器等元件的设计。

以上课程涵盖了微电子专业的基础知识和专业技术,学生在学期间不仅可以加深对微电子学科的理解,还可以提高实践能力。

通过这些课程的学习,毕业生将具备较强的微电子技术应用能力和解决问题的能力,为微电子产业的发展做出重要贡献。

《半导体器件物理》课程实验教学大纲

《半导体器件物理》课程实验教学大纲

《半导体器件物理》课程试验教学大纲《半导体器件物理》课程试验大纲课程编码:01222316 课程模块:专业方向课修读方式:限选开课学期:5课程学分:2.5 课程总学时:51 理论学时:36 实践学时:15一、实践课程的任务与要求本课程是微电子学专业试验课,是一门专业性和实践性都很强的课程。

本课程的主要任务是使学生把握半导体材料和器件的一些根本物理参数和物理性质的测试方法以及清洗、氧化、集中等微电子器件制造工艺,为微电子器件开发设计和研制铺垫必备根底和实际操作技能。

通过试验培育学生对半导体器件制造工艺的试验争论力量,培育学生实事求是、严谨的科学作风,培育学生的实际动手力量,提高试验技能。

其具体要求如下:1.了解微电子相关的一些设备的功能和使用方法,并能够独立操作。

2.通过亲自动手操作提高理论与实践相结合的力量,提高理论学习的主动性。

3.了解半导体器件制造的根本工艺流程。

二、试验工程、内容、要求及学时安排试验一用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性参数试验目的或试验原理了解晶体管特性图示仪的工作原理;学会正确使用晶体管特性图示仪;试验内容测量共放射极晶体管的输入特性、输出特性、反向击穿特性和饱和压降等直流特性。

晶体管特性图示仪:XJ4810A 型,NPN 和 PNP 晶体管。

试验二四探针法测量电阻率试验目的或试验原理把握四探针法测量电阻率的根本原理和方法,以及具有各种几何外形样品的修正;分析影响测量结果的各种因素。

试验内容1.测量单晶硅样品的电阻率;2.测量集中薄层的方块电阻;3.测量探针间距 S 及样品的尺寸;4.对测量结果进展必要的修正。

试验主要仪器设备及材料四探针测试仪: D41-11D/ZM、P 型或N 型硅片、外延硅片。

试验三 P—N 导电类型鉴别试验目的或试验原理1.了解热电动势〔也称冷热探针法〕和整流法的工作原理;2.分别承受热电动势和整流法来推断硅片的导电类型。

试验内容1.承受整流法来推断硅片的导电类型;2.承受热电动势法来推断硅片的导电类型。

半导体物理2

半导体物理2

§2.2 缺 陷 能 级
1、 点 缺 陷:
空位 自间隙原子 反结构缺陷 各种复合体 位 错
(1)Si中的点缺陷: Si中的点缺陷:
以空位、间隙和复合体为主
A、空位
V0+e V0-e V- (受主) V+ (施主)
Ec EA
ED1 ED2 EV
ED1〈ED2
B、 间隙
例1:Si:B空位 Si:
7、等电子陷阱
(1)等电子杂质 ) 特征:a、与本征元素同族但不同原子序数 例:GaP中掺入Ⅴ族的N或Bi
b、以替位形式存在于晶体中,基本上 是电中性的。
(2)等电子陷阱
等电子杂质(如N)占据本征原子位置 (如GaAsP中的P位置)后,即 N NP 存在着由核心力引起的短程作用力,它们 可以吸引一个导带电子(空穴)而变成负 (正)离子,前者就是电子陷阱,后者就是 空穴陷阱。
3、受主能级:举例:Si中掺硼 B(Si:B) 举例:Si中掺硼 Si:
电离受主 B价带空穴
受主能级 EA
电离的结果: 掺受主的意义所在。 电离的结果:价带中的空穴数增加了,这即是掺受主的意义 掺受主的意义
EC
Eg EA EV
△EA
受主 电 离 能: △EA=EA-EV
受主杂质:束缚在杂质能级上的空穴 受主杂质:
EC
△ED=EC-ED
ED Eg
EV
施主杂质:束缚在杂质能级上的电子 施主杂质:
被激发到导带E 被激发到导带Ec成为导带电子,该杂质电 离后成为正电中心(正离子)。这种杂质 称为施主杂质。 Si、Ge中Ⅴ族杂质的电离能△ED(eV) 晶体 杂 质 P As Sb Si 0.044 0.049 0.039 Ge 0.0126 0.0127 0.0096
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《半导体物理实验》教学大纲
课程编号:MI4221016
课程名称:半导体物理实验英文名称:Experiments of
Semiconductor Physics
学时:8 学分:0.5
课程类别:限选课程性质:专业课
适用专业:集成电路与系统集成先修课程:半导体物理和半导体器件电子学
开课学期:4 开课院系:微电子学院
一、课程的教学目标与任务
目标:培养学生独立完成半导体材料特性测试、分析的实践动手能力,巩固和强化半导体物理知识,提升学生在微电子技术领域的竞争力,培养学生灵活运用理论知识解决实际问题的能力,锻炼学生分析、探讨和总结实验结果的能力。

任务:在理论课程的学习基础上,通过大量实验,熟练掌握现代微电子技术中半导体材料特性相关的实验手段和测试技术。

课程以教师讲解,学生实际动手操作以及师生讨论的形式实施。

二、本课程与其它课程的联系和分工
本实验要求学生掌握半导体物理效应的测试技术和分析手段,共设置9个实验,要求学生选择完成其中4个实验。

(一)高频光电导衰退法测量非平衡少子寿命(2学时)
具体内容:利用高频光电导衰退法分别测量具有高、中、低电阻率的半导体单晶硅样品的少子寿命,并对测试结果进行分析和探讨。

1.基本要求
(1)掌握高频光电导衰退法测量少子寿命的测试原理和方法;
(2)掌握半导体材料中少子、少子寿命和电阻率等相关概念。

2.重点、难点
重点:高频光电导衰退法测试实验样品的少子寿命;
难点:概念理解和测试结果分析和探讨。

3.说明:学习和掌握非平衡少子寿命的测试原理和测试方法。

(二)恒定表面光电压法测量硅中少子的扩散长度(2学时)
具体内容:利用恒定表面光电压法测试硅样品中少子的扩散长度。

1.基本要求
(1)了解恒定表面光电压法测试硅材料中少子扩散长度的测试原理;
(2)掌握半导体中少子扩散长度的测试方法。

2.重点、难点
重点:对实验样品进行少子扩散长度的测试;
难点:实验仪器的使用和少子扩散长度的准确测量。

3.说明:掌握半导体中少子扩散长度的测试方法。

(三)半导体材料的霍尔效应测试(2学时)
具体内容:利用霍尔效应测试系统分别测定长条、范德堡样品的电阻率、电导率、霍
尔系数、衬底浓度、迁移率等多个电学参数;观察半导体的磁阻现象并分析结果。

1.基本要求
(1)掌握半导体材料的电阻率、电导率、霍尔系数、衬底浓度、迁移率等理论概念;
(2)了解霍尔效应测试系统的工作原理及测试方法。

2.重点、难点
重点:给定材料的电阻率、电导率、霍尔系数、衬底浓度、迁移率等参数测试;
难点:参数测试和磁阻现象分析。

3.说明:通过实验学习和掌握半导体的重要效应-“霍尔效应”的原理与测试方法。

(四)高频MOS C-V特性测试(2学时)
具体内容:使用高频C-V特性测试仪、X-Y函数记录仪等测定常温、BT温度、偏置电压处理温度下的MOS C-V特性曲线,并由曲线计算样品的SiO2膜厚、衬底浓度、可动离子、固定电荷、平带电压等参数并分析结果。

1.基本要求
(1)掌握C-V测试仪、X-Y函数记录仪的使用方法;
(2)掌握SiO2膜厚、衬底浓度、可动离子、固定电荷、平带电压等相关概念。

2.重点、难点
重点:MOS C-V特性曲线的测试绘制;
难点:根据测试曲线计算样品的杂质分布。

3.说明:学习、巩固MOS C-V特性相关概念和学习C-V测试方法。

(五)PN结显示与结深测量(2学时)
具体内容:使用金相显微镜,显示采用磨角法处理并染色的PN结,测量其结深,并对实验结果进行分析和理论探讨。

1.基本要求
(1)掌握磨角法测量PN结结深的测试原理和方法;
(2)了解PN结显结方法和金相显微镜的使用规则和测试规范。

2.重点、难点
重点:PN结显结和结深测试;
难点:PN结显结、结深测试。

3.说明:学习并掌握PN结结深显示及其测试方法。

(六)金-半接触势垒高度的测量(2学时)
具体内容:采用正向I~V法和C~V法测试金-半接触势垒高度,并对测得的实验结
果进行分析,加深对势垒高度概念的理解。

1.基本要求
(1)掌握半导体中金属-半导体接触的相关理论;
(2)通过I~V、C~V法测量金属-半导体接触的势垒高度。

2.重点、难点
重点:I~V、C~V法测试实验样品的势垒高度;
难点:测量原理和测量方法。

3.说明:学习半导体器件中金属-半导体接触势垒高度的测量方法。

(七) 深能级瞬态能谱法测量硅中深能级复合中心(2学时)
实验目的及任务是了解深能级瞬态能谱法测量深能级相关参数的原理及方法。

掌握深能级瞬态能谱仪的操作过程,作出ΔC L2–T关系曲线,由此计算出N T/N m和Ec-Er等深能级参数。

1.基本要求
(1)掌握深能级瞬态能谱仪的操作流程和深能级参数的测试原理及方法;
(2)掌握深能级复合中心、ΔC L2、N T/N m和Ec-Er等相关参数的意义。

2.重点、难点
重点:使用深能级瞬态能谱仪测量并绘制ΔC L2–T关系曲线;
难点:深能级参数的理解和测试仪器的正确使用。

3.说明:学习半导体材料中深能级复合中心的测试方法。

(八) 半导体材料光学参数的测量(2学时)
利用单色仪采取透射法测量半导体材料样品的光吸收系数和光谱分布,并计算出其折射率和消光系数等。

1.基本要求
(1)掌握使用单色仪透射法测量半导体材料的光学参数的测试原理;
(2)掌握半导体材料光吸收系数、光谱分布、折射率和消光系数等理论概念。

2.重点、难点
重点:给定半导体材料进行样品的光学参数测试;
难点:测量原理与试验技巧。

3.说明:掌握半导体材料光学参数的基本测试原理和测试方法。

(九) 非晶硅薄膜激活能的测量(2学时)
测量给定的N型非晶硅薄膜的激活能。

1.基本要求
(1)掌握辉光放电法制备N型非晶硅薄膜的原理及方法;
(2)掌握激活能的测试方法并进行结果分析。

2.重点、难点
重点:半导体非晶硅薄膜激活能的测试;
难点:样品激活能的测试方法。

3.说明:学习并理解非晶硅薄膜激活能的意义与测量方法。

四、教学安排及方式
五、考核方式
操作测试,并提交各次实验的实验报告。

各教学环节占总分的比例:实验报告70%,出勤和实验能力30%。

六、推荐教材与参考资料
1.《微电子学实验教程》,东南大学出版社,1992。

2 《微电子学实验讲义》,桂智彬等编,西安电子科技大学,2005年第一版。

(执笔人:桂智彬、樊永祥、胡辉勇审核人:柴常春)
2009年8月3日。

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