半导体物理-绪论
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（2）解释费米能级。
（3）掺杂半导体电阻率、迁移率随温度的变化。
半导体物理-绪论
课程介绍
联想？？？
定 位
半导体物理
近年诺贝尔物理学奖
法国科学家阿尔贝·费尔 （2007年） 德国科学家彼得·格林贝格尔
巨磁电阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时 较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。根据这一效应 开发的小型大容量计算机硬盘已得到广泛应用。
高锟、威拉德·博伊尔和乔治·史密斯 （2009年）
1980－2000年的全球国民生产总值（WGP）及电子、汽车、半导体和钢铁工业的销售量，并外插此曲线到2010年止
太阳能电池、LED， 半导体制冷、IC设
计
从上图中可以得知： 电子工业和半导体工业已经超过传统的钢铁工业、汽车工业，成为
21世纪的高附加值、高科技的产业。电子工业的高速发展依赖于半导体 工业的快速提高，而在半导体工业中其核心是集成电路（电集成、光集 成、光电集成），集成电路在性能、集成度、速度等方面的快速发展是 以半导体物理、半导体器件、微电子工艺的发展为基础的。
作者/发明者 Braun Round Bardeen、Brattain及Shochley Shockley Ebers Chapin、Fuller及Pearson Kroemer Esaki Kahng及Atalla Hall, et al. Kroemer、Alferov及 Kazarinov Gunn Johnston、Deloach及Cohen Mead Kahng及施敏 Boyle及Smith 张立纲、Esaki及Tsu Mimura,et al. Yano, et al. Yu, et a1.
为什么要学习该课程？
身为一个电子、光电子、电子材料专业的学生 ，你可能会问:为什么要学习这门课程？？？？？？ ？？
理由很简单
自1998年以来，电子工业是世界上规模最大的工业，其全球销售量超过 一万亿美元。而半导体工业正是此工业的基础。要更深入地了解电子学的相 关课程，拥有半导体物理的基础知识是必要的，它也可以使你对现代这个由 电子技术发展而来的信息时代有所贡献。
Semiconductor has become a nonseparable part of our world
半导体工业的核心
集成电路
微电子工艺
半导体材料 / 半导体器件
地位
半导体物理
固体物理学、量子力学…
半导体物理学研究什么？
以晶体结构学和点阵动力学为基础，研究半导体中的原子状态；并以固体电子论 和能带理论为基础，研究半导体中的电子状态以及各种半导体器件内部电子过程。半 导体物理学是固体物理学的一个分支，其发展不仅使人们对半导体有了深入的了解， 而且由此而产生的各种半导体器件、集成电路和半导体激光器等已得到广泛的应用。
Clair Kilby (TI)
Robert Noyce(Intel)
公元 1874 1970 1947 1949 1952 1954 1957 1958 1960 1962 1963 1963 1965 1966 1967 1970 1974 1980 1994 2001
主要半导体器件列表
半导体器件 金属－半导体接触 发光二极管（LED） 双极型晶体管（BJT） p-n结 可控硅器件（thyristor） 太阳能电池 异质结双极型晶体管(HBT) 隧道二极管（tunnel diode） 金氧半场效应晶体管(MOSFET) 激光 异质结激光 转移电子二极管(TED) 碰撞电离雪崩渡越时间二极管（IMPATT diode） 金半场效应晶体管(MESFET) 非挥发性半导体存储器(NVSM) 电荷耦合元件(CCD) 共振隧道二权管 调制掺杂场效应晶体管(MODFET) 室温单电子存储器(SEMC) 15nm金氧半场效应晶体管
《科学》：2009年十大科学突破 石墨烯微观结构：六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜
半导体器件的发展进程
贝尔实验室John Bardeen, Walter Brattain和 William Shockley三人于1947年发明了三极管， 因此获得1956年诺贝尔物理奖
1947年 三极管 1958年 集成电路IC 1963年 CMOS IC
wenku.baidu.com成电路的发明
集成电路【Integrated Circuit：IC】 ❖ 1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer第一次提出了集成电路的设想。 ❖ 19通5过8年一以系（列德特州定仪的器平公面司制）造T工I的艺科，学将家晶基体尔管比、(二Cl极ai管r K等il有by源)为器首件的和研电究阻小、组 电容研等制无出源了器世件界，上按第照一一块定集的成电电路路互，连并关于系19，5“9年集公成布”了在该一结块果半。导体单晶片上， ❖并封In装te在l公一司个诺保宜护斯外（壳R内ob，er能t N执o行yc特e）定同的时功间能发复明杂了电I子C的系单统晶。制造概念。
高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取 得了突破性成就，获得物理学奖一半的奖金，共500万瑞 典克朗（约合70万美元）；博伊尔和史密斯发明了半导体 成像器件——电荷耦合器件（CCD）图像传感器，将分享 另一半奖金。
英国曼彻斯特大学物 理学家 安德烈·海姆和康斯坦 丁·诺沃肖洛夫
（2010年）
“研究二维材料石墨烯的开创性实验”而共享。2004年制 成的石墨烯已迅速成为物理学和材料学的热门话题，现在 是世界上最薄的材料，仅有一个原子厚。在改良后，石墨 烯致力于塑造低功率电子元件，如晶体管。相比之下，铜 线和半导体都会产生电脑芯片75%的能量消耗，人们确定 了石墨烯拥有取代硅留名史册的本事。
半导体物理学为其提供了基础知识， 是半导体工业的理论平台。
现实需要
1、学生考研需要：清华、北大、复旦、中科院及本校， 特别是本校学生的面试。2009北大面试题：
（1）假设有一nMOS结构，其金属功函数为Φm，半导体功函数为 Φs，: 且Φm> Φs，画出其低频C-V曲线，并说明如何确定平带 电压。 如果增大该MOS结构的衬底掺杂浓度Na，其C-V曲线将 发生怎样的变化？
（3）掺杂半导体电阻率、迁移率随温度的变化。
半导体物理-绪论
课程介绍
联想？？？
定 位
半导体物理
近年诺贝尔物理学奖
法国科学家阿尔贝·费尔 （2007年） 德国科学家彼得·格林贝格尔
巨磁电阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时 较之无外磁场作用时存在巨大变化的现象。根据这一效应 开发的小型大容量计算机硬盘已得到广泛应用。
高锟、威拉德·博伊尔和乔治·史密斯 （2009年）
1980－2000年的全球国民生产总值（WGP）及电子、汽车、半导体和钢铁工业的销售量，并外插此曲线到2010年止
太阳能电池、LED， 半导体制冷、IC设
计
从上图中可以得知： 电子工业和半导体工业已经超过传统的钢铁工业、汽车工业，成为
21世纪的高附加值、高科技的产业。电子工业的高速发展依赖于半导体 工业的快速提高，而在半导体工业中其核心是集成电路（电集成、光集 成、光电集成），集成电路在性能、集成度、速度等方面的快速发展是 以半导体物理、半导体器件、微电子工艺的发展为基础的。
作者/发明者 Braun Round Bardeen、Brattain及Shochley Shockley Ebers Chapin、Fuller及Pearson Kroemer Esaki Kahng及Atalla Hall, et al. Kroemer、Alferov及 Kazarinov Gunn Johnston、Deloach及Cohen Mead Kahng及施敏 Boyle及Smith 张立纲、Esaki及Tsu Mimura,et al. Yano, et al. Yu, et a1.
为什么要学习该课程？
身为一个电子、光电子、电子材料专业的学生 ，你可能会问:为什么要学习这门课程？？？？？？ ？？
理由很简单
自1998年以来，电子工业是世界上规模最大的工业，其全球销售量超过 一万亿美元。而半导体工业正是此工业的基础。要更深入地了解电子学的相 关课程，拥有半导体物理的基础知识是必要的，它也可以使你对现代这个由 电子技术发展而来的信息时代有所贡献。
Semiconductor has become a nonseparable part of our world
半导体工业的核心
集成电路
微电子工艺
半导体材料 / 半导体器件
地位
半导体物理
固体物理学、量子力学…
半导体物理学研究什么？
以晶体结构学和点阵动力学为基础，研究半导体中的原子状态；并以固体电子论 和能带理论为基础，研究半导体中的电子状态以及各种半导体器件内部电子过程。半 导体物理学是固体物理学的一个分支，其发展不仅使人们对半导体有了深入的了解， 而且由此而产生的各种半导体器件、集成电路和半导体激光器等已得到广泛的应用。
Clair Kilby (TI)
Robert Noyce(Intel)
公元 1874 1970 1947 1949 1952 1954 1957 1958 1960 1962 1963 1963 1965 1966 1967 1970 1974 1980 1994 2001
主要半导体器件列表
半导体器件 金属－半导体接触 发光二极管（LED） 双极型晶体管（BJT） p-n结 可控硅器件（thyristor） 太阳能电池 异质结双极型晶体管(HBT) 隧道二极管（tunnel diode） 金氧半场效应晶体管(MOSFET) 激光 异质结激光 转移电子二极管(TED) 碰撞电离雪崩渡越时间二极管（IMPATT diode） 金半场效应晶体管(MESFET) 非挥发性半导体存储器(NVSM) 电荷耦合元件(CCD) 共振隧道二权管 调制掺杂场效应晶体管(MODFET) 室温单电子存储器(SEMC) 15nm金氧半场效应晶体管
《科学》：2009年十大科学突破 石墨烯微观结构：六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜
半导体器件的发展进程
贝尔实验室John Bardeen, Walter Brattain和 William Shockley三人于1947年发明了三极管， 因此获得1956年诺贝尔物理奖
1947年 三极管 1958年 集成电路IC 1963年 CMOS IC
wenku.baidu.com成电路的发明
集成电路【Integrated Circuit：IC】 ❖ 1952年5月，英国科学家G. W. A. Dummer第一次提出了集成电路的设想。 ❖ 19通5过8年一以系（列德特州定仪的器平公面司制）造T工I的艺科，学将家晶基体尔管比、(二Cl极ai管r K等il有by源)为器首件的和研电究阻小、组 电容研等制无出源了器世件界，上按第照一一块定集的成电电路路互，连并关于系19，5“9年集公成布”了在该一结块果半。导体单晶片上， ❖并封In装te在l公一司个诺保宜护斯外（壳R内ob，er能t N执o行yc特e）定同的时功间能发复明杂了电I子C的系单统晶。制造概念。
高锟在“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取 得了突破性成就，获得物理学奖一半的奖金，共500万瑞 典克朗（约合70万美元）；博伊尔和史密斯发明了半导体 成像器件——电荷耦合器件（CCD）图像传感器，将分享 另一半奖金。
英国曼彻斯特大学物 理学家 安德烈·海姆和康斯坦 丁·诺沃肖洛夫
（2010年）
“研究二维材料石墨烯的开创性实验”而共享。2004年制 成的石墨烯已迅速成为物理学和材料学的热门话题，现在 是世界上最薄的材料，仅有一个原子厚。在改良后，石墨 烯致力于塑造低功率电子元件，如晶体管。相比之下，铜 线和半导体都会产生电脑芯片75%的能量消耗，人们确定 了石墨烯拥有取代硅留名史册的本事。
半导体物理学为其提供了基础知识， 是半导体工业的理论平台。
现实需要
1、学生考研需要：清华、北大、复旦、中科院及本校， 特别是本校学生的面试。2009北大面试题：
（1）假设有一nMOS结构，其金属功函数为Φm，半导体功函数为 Φs，: 且Φm> Φs，画出其低频C-V曲线，并说明如何确定平带 电压。 如果增大该MOS结构的衬底掺杂浓度Na，其C-V曲线将 发生怎样的变化？