半导体材料课程教学大纲

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半导体材料课程教学大纲

半导体材料课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称：半导体材料所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业限选学分： 3（二）课程简介：本课程重点介绍第一代和第二代半导体材料硅、锗、砷化镓等的制备基本原理、制备工艺和材料特性，介绍第三代半导体材料氮化镓、碳化硅及其他半导体材料的性质及制备方法。

目标与任务：使学生掌握主要半导体材料的性质以及制备方法，了解半导体材料最新发展情况、为将来从事半导体材料科学、半导体器件制备等打下基础。

（三）先修课程要求：《固体物理学》、《半导体物理学》、《热力学统计物理》；本课程中介绍半导体材料性质方面需要《固体物理学》、《半导体物理学》中晶体结构、能带理论等章节作为基础。

同时介绍材料生长方面知识时需要《热力学统计物理》中关于自由能等方面的知识。

（四）教材：杨树人《半导体材料》主要参考书：褚君浩、张玉龙《半导体材料技术》陆大成《金属有机化合物气相外延基础及应用》二、课程内容与安排第一章半导体材料概述第一节半导体材料发展历程第二节半导体材料分类第三节半导体材料制备方法综述第二章硅和锗的制备第一节硅和锗的物理化学性质第二节高纯硅的制备第三节锗的富集与提纯第三章区熔提纯第一节分凝现象与分凝系数第二节区熔原理第三节锗的区熔提纯第四章晶体生长第一节晶体生长理论基础第二节熔体的晶体生长第三节硅、锗单晶生长第五章硅、锗晶体中的杂质和缺陷第一节硅、锗晶体中杂质的性质第二节硅、锗晶体的掺杂第三节硅、锗单晶的位错第四节硅单晶中的微缺陷第六章硅外延生长第一节硅的气相外延生长第二节硅外延生长的缺陷及电阻率控制第三节硅的异质外延第七章化合物半导体的外延生长第一节气相外延生长（VPE）第二节金属有机物化学气相外延生长（MOCVD）第三节分子束外延生长（MBE）第四节其他外延生长技术第八章化合物半导体材料（一）：第二代半导体材料第一节 GaAs、InP等III-V族化合物半导体材料的特性第二节 GaAs单晶的制备及应用第三节 GaAs单晶中杂质控制及掺杂第四节 InP、GaP等的制备及应用第九章化合物半导体材料（二）：第三代半导体材料第一节氮化物半导体材料特性及应用第二节氮化物半导体材料的外延生长第三节碳化硅材料的特性及应用第十章其他半导体材料第一节半导体金刚石的制备及应用第二节低维半导体材料及应用第三节有机半导体材料（一）教学方法与学时分配按照教材中的内容，通过板书和ppt进行讲解。

半导体材料课程设计

半导体材料课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解半导体的基本概念，掌握半导体材料的特性与应用。

2. 学生能够掌握半导体材料分类，了解常见半导体材料的性质及其在电子器件中的作用。

3. 学生能够解释半导体器件的工作原理，并了解其在现代科技领域的重要性。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识分析半导体材料在实际应用中的优缺点，具备一定的材料选型能力。

2. 学生能够通过实验操作，掌握半导体材料的基本测试方法，提高实验操作技能。

3. 学生能够运用科技文献检索、资料搜集等手段，了解半导体材料领域的最新研究动态。

情感态度价值观目标：1. 学生通过学习，培养对半导体材料的兴趣，激发探索科技的热情。

2. 学生能够认识到半导体材料在我国科技发展中的重要性，增强国家自豪感，树立正确的价值观。

3. 学生在团队协作中，学会相互尊重、沟通与协作，培养良好的合作精神。

课程性质：本课程为高中物理选修课程，以理论教学与实践操作相结合的方式进行。

学生特点：高中学生具备一定的物理基础，对科技领域的新技术充满好奇，具备较强的求知欲和动手能力。

教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，通过启发式教学，引导学生主动探究半导体材料的奥秘。

在教学过程中，关注学生个体差异，鼓励学生提问、讨论，充分调动学生的积极性。

同时，注重培养学生的实验操作技能和团队协作能力，使学生在掌握知识的同时，提升自身综合素质。

二、教学内容1. 半导体材料基本概念：包括半导体的定义、特性、能带理论等，参考教材第3章第1节内容。

2. 半导体材料分类及性质：硅、锗、砷化镓等常见半导体材料的性质、制备方法与应用领域，参考教材第3章第2节内容。

3. 半导体器件工作原理：二极管、晶体管等基本半导体器件的工作原理及其在电路中的应用，参考教材第4章内容。

4. 半导体材料测试方法：实验教学中，介绍半导体材料的基本测试方法，如电阻率测试、光电性质测试等，参考教材第5章内容。

5. 半导体材料在现代社会中的应用：分析半导体材料在信息技术、新能源、生物医疗等领域的应用，激发学生兴趣，参考教材第6章内容。

半导体材料课程教学大纲

半导体材料课程教学大纲第一篇：半导体材料课程教学大纲半导体材料课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称：半导体材料所属专业：微电子科学与工程课程性质：专业限选学分： 3（二）课程简介：本课程重点介绍第一代和第二代半导体材料硅、锗、砷化镓等的制备基本原理、制备工艺和材料特性，介绍第三代半导体材料氮化镓、碳化硅及其他半导体材料的性质及制备方法。

同时介绍材料生长方面知识时需要《热力学统计物理》中关于自由能等方面的知识。

半导体物理教学大纲

半导体物理教学大纲
一、引言
1.1 课程背景
1.2 课程目标和重要性
1.3 教学方法和评估方式
二、半导体物理基础
2.1 半导体的基本概念
2.1.1 电子、空穴
2.1.2 禁带宽度和导电性质
2.2 半导体材料的结构和晶体缺陷
2.2.1 晶体结构
2.2.2 点缺陷、线缺陷和面缺陷
2.3 能带理论
2.3.1 布洛赫理论
2.3.2 能带结构和电子能级分布
2.4 杂质和掺杂
2.4.1 N型和P型半导体
2.4.2 杂质的作用和控制
三、半导体材料的基本器件
3.1 PN结
3.1.1 PN结的形成和特性
3.1.2 PN结的电流特性
3.2 二极管
3.2.1 化学势和漏斗效应
3.2.2 正向和反向偏置
3.2.3 二极管的电流-电压关系
3.3 晶体管
3.3.1 理想二极管模型和非理想模型。

有机半导体材料与器件课程教学大纲

《有机半导体材料与器件》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：（中文）有机半导体材料与器件；（英文）Organic semiconductor materials and devices 所属专业：物理学专业、微电子科学与工程专业及光信息科学与技术类专业课程性质：专业选修课程学分：3课时：54课时（二）课程简介、目标与任务；《有机半导体材料与器件》是一门新兴交叉和前沿学科，是将电子科学与有机材料科学紧密结合在一起的一门尖端学科。

它凭借着有机光电材料及半导体材料独特的分子特性、软物质行为和超分子结构，已成为继真空电子、固体电子、光电子之后的国际研究热点。

当前有机半导体材料与器件研究已经从基础研究走向产业化开发，并渗透到许多领域而迅猛发展，为人类文明与科学技术的进步做出日益突出的贡献。

本课程研究有机半导体材料及其光电子器件，讲解光电信息技术领域中有机半导体材料与器件所涉及的相关原理、技术及应用，是一门发展极为迅速、实践性很强的应用学科。

学习本课程的目标是掌握有机材料及器件的基本理论、器件原理，了解该领域的最新成就和应用前景，进一步拓宽专业口径，扩大知识面，为学生将来进入有机电子、信息科学领域打下基础。

课程根据专业的特点，重点掌握目前有机光电功能材料与器件基本工作原理及其技术、了解和掌握最新国际发展趋势，使学生获得对有机半导体光、电子器件分析和设计的基本能力，掌握分析和解决实际问题的方法与途径，重视理论与实践的结合，以便为进一步开展有机光、电子相关研究奠定基础。

（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；本课程涵盖多学科领域，其中主要的学科是半导体物理学、半导体材料学，同时还需要具备有机化学和半导体器件的基本知识，并且还要应用半导体平面工艺技术等，因此本课程需要先修的课程包括：半导体物理、有机化学、半导体材料、半导体器件及半导体工艺等。

（四）教材与主要参考书。

《半导体材料与器件》课程教学大纲

备注说明： 1．带*内容为必填项。 2．课程简介字数为 300-500 字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。
作业及要求
基本要求了解半导体材料分
类掌握半导体能带理
论了解半导体单晶制备过程了解化合物半导体
特性掌握典型半导体器件原理
考查方式
了解典型器件工艺
分组翻译 /PPT
了解半导体表征技
术
全体参与
大作业考查
*考核方式 (Grading)
平时成绩 40% + 大作业成绩 60%
*教材或参考资料 (Textbooks & Other
Technology. In this course students will first study the fabrication and physical
*课程简介（Description）
properties of various kinds of semiconductor materials, which include both element and compound semiconductors. The students will then study the working principles and applications of semiconductor devices. After this class the students will understand basic principles, processing features and characterization techniques for
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule &Requirements)

半导体材料及IC工艺原理教学大纲

半导体材料及IC工艺原理教学大纲课程名称：半导体材料及IC工艺原理课程代码：xxxxxx学时：48学时一、课程背景本课程是为了培养学生对半导体材料及IC工艺原理的基本理论和实际应用进行深入了解和掌握的能力，以满足现代电子科技快速发展的需求。

通过本课程的学习，学生将会掌握半导体材料的基本性质、半导体器件的制备工艺、集成电路的工艺流程和测试技术等知识，为日后从事电子材料开发和集成电路设计提供基础。

二、教学目标1.了解半导体材料的基本性质，包括电子结构、能带理论、迁移率等概念；2.掌握半导体器件的制备工艺，包括光刻、薄膜沉积、离子注入等；3.理解集成电路的工艺流程，包括电路设计、掩模制备、刻蚀、渗透等步骤；4.熟悉集成电路的测试技术，包括电学测试、光学测试、芯片分选等方法；5.培养学生问题解决能力和团队合作能力，通过实验和项目综合应用课程所学知识。

三、教学内容1.半导体材料的基本性质a.电子结构与带隙b.能带理论和载流子c.迁移率与禁带宽度等参数2.半导体器件的制备工艺a.光刻工艺与掩模制备b.步进曝光、薄膜沉积和刻蚀工艺的原理和实施c.离子注入和扩散工艺的基本原理和实践经验3.集成电路的工艺流程a.IC工艺设计与电路设计的基本原理b.掩模图形制备、光刻、刻蚀和薄膜沉积等工艺步骤分析c.渗透、退火、电镀和切割等关键步骤的原理和实践4.集成电路的测试技术a.电学测试方法与设备b.温度、光强和压力等外部环境因素对芯片性能的影响c.芯片分选和封测技术的基本原理和实施方法四、教学方法1.理论讲授：通过课堂讲解、讲义和多媒体等形式，传授半导体材料和IC工艺原理的基本概念和知识。

2.实验探究：组织学生开展实验实践活动，帮助他们理解和巩固课堂所学知识。

3.案例分析：通过真实案例的分析，引导学生理解半导体材料和IC 工艺原理在实际应用中的问题和解决思路。

4.综合应用：通过小组讨论、项目研究等方式，培养学生解决实际问题和团队合作的能力。

半导体物理教学大纲

半导体物理教学大纲
一、半导体材料的基本概念与性质
1. 半导体的定义、特点及分类
2. 半导体材料的晶体结构和晶体生长方法
3. 掺杂及其对半导体性质的影响
二、 pn结及其应用
1. pn结的成因和特性
2. pn结的电学特性和优点
3. pn结的应用：二极管、光电二极管、太阳能电池等
三、半导体器件及其原理
1. 晶体管的结构和工作原理
2. 晶体管的DC特性和AC特性
3. 晶体管的应用：放大器、开关等
4. 其他半导体器件：场效应晶体管、可控硅、二极管阵列等
四、光电子学与半导体激光器
1. 光电子学基础知识：光的本质、光与电磁波理论、波粒二象性等
2. 半导体激光器的结构和工作原理
3. 半导体激光器的分类和应用
五、纳米半导体物理
1. 纳米半导体的概念和特性
2. 纳米半导体的制备方法和表征技术
3. 纳米半导体的应用：量子点太阳能电池、量子点发光等
六、实验教学
1. pn结的特性实验
2. 晶体管的放大和开关实验
3. 光电二极管和半导体激光器实验
4. 半导体物理模拟实验
以上为半导体物理教学大纲，旨在培养学生对半导体材料、器件及其应用的基本认识与理解，掌握半导体物理的基本原理，熟练掌握半导体器件的设计与实现。

通过实验教学，培养学生的实验操作能力和分析解决问题的能力，增强学生的探究精神和创新意识，助力学生在未来的学习和研究中取得更好的成绩与实践经验。

《半导体材料物理课程设计》课程教学大纲

《半导体薄膜材料设计和制备课程设计》课程教学大纲课程编号：16212004总学时数：一周总学分数：1课程性质：专业必修课适用专业：应用物理学一、课程的任务和基本要求：（一）课程设置目的本课程根据半导体薄膜材料生长的物理机制，设计半导体薄膜材料生长工艺，并制备相关材料，是半导体材料制备的基础课程设计。

（二）教学基本要求1、掌握制备ICPCVD法薄膜材料的工艺和方法；2、掌握磁控溅射法制备薄膜材料的工艺和方法；3、掌握溶胶-凝胶法制备薄膜材料的工艺和方法；4、掌握半导体材料基本表征技术。

二、基本内容和要求：本课程分三部分，由学生任选一部分内容。

第一部分 ICPCVD法薄膜材料的工艺和方法ICPCVD等离子体的形成；ICPCVD制备硅薄膜的化学动力学；硅薄膜生长的动力学过程控制；硅薄膜XRD表征。

设计后，应能达到以下要求：1、熟悉电感耦合产生等离子体的机制;2、掌握CVD法制备薄膜材料的工艺和方法;3、掌握薄膜材料的XRD表征方法。

第二部分次控溅射法制备薄膜材料的工艺和方法用X射线衍射仪对制备的薄膜进行测试，观察上述实验条件改变对薄膜晶体结构的影响；用原子力显微镜对制备的薄膜材料表面进行测试，分析不同实验条件对薄膜形貌的影响；对实验过程和结果进行总结。

设计后，应能达到以下要求：1. 掌握磁控溅射设备的使用方法；2．在溅射时保持功率不变，掌握溅射气压对溅射辉光变化的影响关系；3．在溅射时保持气压不变，掌握溅射功率对溅射辉光变化的影响关系。

第三部分导电氧化物LaNiO3薄膜的制备和表征1、LaNiO3 (LNO)先体溶液的配置。

2、通过旋转甩胶法（Spin-coating）制备LNO湿膜，在通过快速热处理的方法进行预处理和退火，最后制备出LNO薄膜。

3．使用四探针测试仪测试LNO薄膜的表面电阻率。

设计后，应能达到以下要求：1、掌握化学溶液方法制备导电氧化物LaNiO3的薄膜。

2、掌握导电氧化物LaNiO3薄膜的导电性能测试方法。

《半导体材料》教学大纲.doc

《半导体材料》教学大纲课程编号：MI3321036课程名称：半导体材料学时：30课程类型：任选适用专业：微电子学集成电路设计与集成系统开课学期：5英文名称:Semiconductor Materials 学分:2 课程姓质：专业课先*多课程：固体物理、半导体物理开课院系：微电子学院一、课程的教学目标与任务目标：半导体材料是半导体科学发展的基础。

通过本课程的学习，掌握半导体材料的相关知识，为后续的相关专业课程打好基础。

任务：本课程的任务是使学生获得半导体晶体生长方面的基础理论知识，初步掌握单晶材料生长、制备方法以及常用的错、硅、化合物半导体材料的基本性质等相关知识,二、本课程与其它课程的联系和分工本课程的先修课程是“固体物理”和“半导体物理”等。

三、课程内容及基本要求（一）半导体材料概述（1学时）具体内容：半导体材料的发展和现状，半导体材料分类，半导体材料的基本特性和应用。

1.基本要求（1）了解人类对半导体材料的使用和研究历史，（2）了解半导体材料的发展历史和基本特性和分类。

2.重点、难点重点：半导体材料的基本特性及其应用。

难点：硅晶体的各向异性。

3.说明：通过学习使学生了解半导体材料的发展历史和现状以及半导体材料的主要儿个研究方向。

（二）硅和错的化学制备（3学时）具体内容：硅和错的物理化学性质，高纯硅的制备，偌的富集与提纯。

1.基本要求（1）掌握硅和错的基本晶体结构和物理化学性质。

（2）掌握化学提纯制备高纯硅的三氯氢硅氢还原法和硅烷法。

（了解硅、倍的化学提纯）2.重点、难点更点：高纯硅的制备。

难点：三氯氢硅的提纯。

3.说明：硅、错的化学制备是半导体材料的制备工艺基础，经过这部分学习使学生了解高纯硅和错的化学制备方法。

（三）区熔提纯（3学时）具体内容：分凝现象与分凝系数，区熔原理，硅、错的区熔提纯。

1.基本要求（1）了解分凝现象与分凝系数。

（2）掌握区熔提纯的原理和技术。

2.重:点、难点里点：区熔提纯原理。

《半导体物理与器件》课程教学大纲

《半导体物理与器件》课程教学大纲一、课程名称（中英文）中文名称：半导体物理与器件英文名称：Semiconductor Physics and Devices二、课程代码及性质专业选修课程三、学时与学分总学时：40学分：2.5四、先修课程《量子力学》、《统计物理》、《固体物理》、《电路原理》五、授课对象本课程面向功能材料专业学生开设六、课程教学目的（对学生知识、能力、素质培养的贡献和作用）本课程是功能材料专业的选修课之一，其教学目的包括：1、能够应用物理、化学基本原理，识别、表达、并通过文献研究分析复杂半导体物理与器件相关工程问题，获得有效结论。

2、掌握半导体物理与器件相关问题的特征，以及解决复杂工程问题的方法。

3、掌握文献检索、资料查询、现代网络搜索工具的使用方法；具备应用各类文献、信息及资料进行半导体物理与器件领域工程实践的能力。

4、了解半导体物理与器件的专业特征、学科前沿和发展趋势，正确认识本专业对于社会发展的重要性。

5、了解半导体物理与器件领域及其相关行业的国内外的技术现状，具有较强的业务沟通能力与竞争能力。

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点课程重点：（1）掌握能带理论以及从能带理论的角度分析半导体的导电机制；熟悉半导体中电子的状态及其运动规律；熟悉实际半导体中的杂质和缺陷的种类、性质及其作用；掌握并且会计算热平衡状态下载流子的浓度问题以及非平衡载流子的概念、产生及其随时间的演化规律（寿命问题）；掌握载流子的几种输运机制。

（2）理解和熟悉PN结及其能带图；掌握PN结的电流-电压特性以及电容-电压特性；熟悉PN结的三种击穿机理；理解和掌握PN结二极管的工作原理。

（3）在对PN结二极管工作原理分析的基础上，学会将此分析进行合理的拓宽，即从单结/两端二极管发展到双结/三端晶体管；掌握双极型晶体管（BJT）的基本概念、符号的定义、工作原理的定性分析以及关键的关系表达式等。

（4）系统地了解和掌握MOSFET的基本工作原理与物理机制；掌握MOSFET器件的主要结构形式、工作特性和有关的物理概念；熟悉MOSFET的电容-电压特性、伏-安特性及其交流效应，并能掌握主要参数和特性的分析与计算方法；了解半导体器件制备的方法、过程及几个器件制备的实例。

《半导体材料与器件》课程教学大纲(本科)

《半导体材料与器件》课程教学大纲课程编号：课程名称：半导体材料与器件英文名称：Semiconductor materials and devices课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：32/2 （讲课学时：32 ）适用专业：功能材料一、课程性质与任务半导体材料与器件是现代自动化、微电子学、计算机、通讯等设备仪器研制生产的基础材料及核心部件，具有专门的生产设备、工艺和方法，在现代各方面得到大量的研究和应用，半导体材料与器件是功能材料工程专业一门主要的专业方向课。

通过本课程的学习使学生掌握半导体材料与器件的基础理论、主要的生产技术、工艺原理和方法。

为今后从事相关工作奠定良好的基础。

二、课程与其他课程的联系本课程涉及功能材料的晶体结构和物理性能，应在《材料科学基础》《功能材料物理基础》和《材料物理化学》课程之后进行授课。

三、课程教学目标1.掌握半导体材料物理的基本理论，硅、锗和化合物半导体材料结构和性能。

（支撑毕业能力要求1,4,5）2.了解和掌握常见半导体材料的结构与性能的关系，能够正确选择和使用半导体材料，能够提高和改善常见半导体材料的相关性能。

（支撑毕业能力要求1,3,4,5,7）3.掌握利用各种电子材料制备双极性晶体管、MOS场效应晶体管、结型场效应晶体管及金属-半导体场效应晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管IGBT、LED和厚、薄膜集成电路的技术及生产工艺，能够对设计和实验结果进行综合分析。

（支撑毕业能力要求3,4,5,12）4.能够使学生充分利用所学的半导体材料知识，在半导体和微电子材料领域研究、开发、生产高质量器件，为信息行业发展提供基础硬件支持，为国民经济服务。

（支撑毕业能力要求3,4,5,7）四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）无六、教学方法本课程以课堂理论教学为主，通过理论讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生理解授课的基本内容，结合完成作业等教学手段和形式完成课程教学任务。

【教学大纲】半导体材料

《半导体材料》教学大纲课程名称：半导体材料课程类别：选修课适用专业：材料化学考核方式：考查总学时、学分：32 学时、2学分一、课程教学目的《半导体材料》是化学与材料科学学院材料化学专业的一门选修课。

半导体科学发展的基础。

本课程主要介绍半导体晶体生长方面的基础理论知识，初步掌握单晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体材料的基本性质。

通过本课程的学习，使学生掌握半导体材料的相关知识，从而对半导体材料的制备和性质有较全面的认识。

二、课程教学要求本课程的任务是使学生获得半导体晶体生长方面的基础理论知识，初步掌握单晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体材料的基本性质等相关知识。

三、先修课程学生学习完《功能材料概论》、《材料物理导论》和《材料物理化学》以后开设本课程。

四、课程教学重、难点本课程的重点是掌握半导体晶体生长方面的基础理论知识，单晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体材料的基本性质等相关知识。

本课程的难点是半导体材料的不同制备方法和过程，以及与所制备出来材料的性质之间的关系。

五、课程教学方法与教学手段教学方法：课程讲授中采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性；讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。

教学手段：在教学中采用板书、电子教案及多媒体教学等相结合的教学手段，以确保全面、高质量地完成课程教学任务。

六、课程教学内容第一章半导体材料概述 ( 1学时)1．教学内容：(1)人类对半导体材料的使用和研究历史，(2)半导体材料的发展历史和基本特性和分类。

2．重、难点提示(1)教学重点：半导体材料的基本特性及其应用。

(2)教学难点：硅晶体的各向异性。

第二章硅和锗的化学制备（4学时）1．教学内容（1）硅和锗的基本晶体结构和物理化学性质。

（2）化学提纯制备高纯硅的三氯氢硅氢还原法和硅烷法。

（了解硅、锗的化学提纯）2．重、难点提示(1)教学重点：高纯硅的制备。