《半导体物理》课程教学大纲
《半导体物理学》课程教学大纲
《半导体物理学》课程教学⼤纲《半导体物理学》课程教学⼤纲（Semiconductor Physics）课程编号：163151870学分：4学时：64（其中：讲课学时：64 实验学时：0 上机学时：0 ）先修课程：《量⼦⼒学》、《固体物理》、《统计⼒学》和《数学物理⽅程》等后续课程：《半导体器件物理》、《微电⼦技术》、《集成电路设计》等适⽤专业：应⽤物理（微电⼦技术）、光信息科学与技术、电⼦信息类专业开课部门：理学院⼀、课程教学⽬的和课程性质《半导体物理学》是讲述半导体物理性质(电学性质、光学性质、热学性质、磁学性质等)的学科。
通过本课程的学习应使学⽣对半导体中的基本物理概念、基本实验技术和基本器件物理有⽐较全⾯、系统的认识，培养学⽣分析和解决半导体技术基础问题的能⼒，为进⼀步学习相关专业课打下基础。
作为应⽤物理专业（电⼦技术）的专业基础课，它主要介绍半导体的重要物理现象、物理性质、相关理论和实验⽅法。
为学⽣学习其它专业课(材料、器件、集成电路等)以及毕业后从事半导体专业⼯作打下必备的理论基础，为将来将基础理论与半导体技术最新需求相结合，提⾼⼯作能⼒做好理论储备。
⼆、课程的主要内容及基本要求第1单元半导体中的电⼦状态（6学时）[知识点]这⼀单元主要介绍能带论的⼀些基本概念。
常见半导体的能带结构的特点。
要求学⽣懂得半导体中有哪些可能的电⼦能量状态；在这些状态中电⼦运动有什么特点。
1. 半导体中的电⼦状态和能带；2. 半导体中电⼦的运动、有效质量；3. 两种载流⼦；4. 半导体的能带结构。
[重点]半导体结构，能带结构，有效质量，载流⼦。
[难点]能带结构，有效质量。
[基本要求]1、识记：晶体结构、有效质量、能带结构、载流⼦；2、领会：有效质量以及计算⽅法；3、简单应⽤：能带结构判断材料的电学性能；4、综合应⽤：载流⼦产⽣原理，能带结构与有效质量计算问题。
[实践与练习]能判断⼏种常见晶体结构，⾦刚⽯结构，判断能带结构对称性。
半导体物理课程教学大纲
半导体物理课程教学大纲（Semiconductor Physics）一、课程概况课程代码：2303106学分：3学时：48（其中：讲授学时48，实验学时4）先修课程：高等数学、大学物理，固体物理学适用专业：新能源科学与工程教材：《半导体物理学》，刘恩科，电子工业出版社，2017.06课程归口：光电工程学院课程的性质与任务：本课程是新能源科学与工程专业的专业基础必修课，也可作为材料类、微电子信息类专业和其它有关专业的必修课或选修课。
通过本课程的学习，培养学生掌握半导体相关知识理论概念，熟练分析方法，增强解决实际问题的能力，并根据所学知识，能够对半导体相关器件产品进行合理设计改造，为后续专业课程及实际知识运用奠定坚实的知识基础。
二、课程目标目标1. 了解固体物理相关知识，熟练半导体的概念与定义，了解半导体材料与社会生活的联系。
目标2. 掌握与理解半导体材料的电子状态和能带相关知识，了解一些不同半导体材料的能带结构。
目标3. 掌握半导体材料中载流子的概念，了解载流子的统计分布，掌握半导体的导电性机理内涵。
目标4. 熟练非平衡载流子的相关知识，掌握PN结相关知识概念，掌握金属与半导体接触的相关理论知识。
目标5. 了解半导体表面与MIS结构相关知识，掌握半导体异质结结构能带图。
目标6. 了解半导体的光学性质，热电性质，及霍尔效应，熟悉生活中的一些半导体器件所运用的原理。
本课程支撑专业培养计划中毕业要求1-4（占该指标点达成度的20%）、毕业要求3-1（占该指标点达成度的40%）、毕业要求4-4（占该指标点达成度的30%；）和毕业要求6-1（占该指标点达成度的40%），对应关系如表所示。
三、课程内容及要求（一）半导体中的电子状态1.教学内容（1）半导体概念及半导体晶格结构与结合性质。
（2）半导体的电子状态和能带及运动有效质量。
（3）不同半导体材料的能带结构2.基本要求（1）了解并掌握半导体基本概念，包括半导体的定义、结构及分类等。
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。
半导体物理课程教学大纲
《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。
《半导体物理》教学大纲
《半导体物理》教学大纲课程编号：10180217英文名称：Semiconductor Physics学分：3学时：总学时48学时，其中理论48学时先修课程：量子力学课程类别：专业必修课程授课对象：物理学专业学生教学单位：数理信息学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标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。
本课程以固体物理学、量子力学和热力学统计物理为前导课程，偏重半导体材料的结构特征、各种基本物性的基本理论，是半导体材料和半导体器件开发应用的基础理论。
通过该课程的学习，学生可以对半导体材料的基本性质有一个全面的了解，进一步加深前导课程的知识，并且为以后专业课程的学习打好理论基础。
通过本课程教学，使学生在知识、能力和素质等方面达到如下教学目标：课程目标1：通过本课程的学习使学生具有严谨治学、求真务实的精神和自律谦让、坚韧不拔的品质，具备半导体相关知识的科学素养和健康的心理素质。
课程目标2：通过本课程的学习使学生系统地掌握半导体结构、电子状态、载流子、PN 节等基本知识、了解半导体物理学相关的基础前沿知识，具备扎实的理论基础。
课程目标3：通过本课程的学习使学生具备求实、创新的精神；掌握半导体物理学的科学思维与研究方法。
二、课程目标对毕业要求的支撑关系三、教学内容、基本要求与学时分配四、课程教学方法集中讲授五、学业评价和课程考核六、教材与参考书（一）推荐教材《半导体物理学》（第七版），刘恩科（编）．北京：电子工业出版社．2017年7月（二）参考资料1. 黄昆，谢希德(著)．《半导体物理学》．北京：科学出版社．1958年8月2. 史密斯（著），高鼎三等(译)．《半导体》．北京：科学出版社．1987月12月3．施敏（著）．《半导体器件物理》．西安：西安交通大学出版社．2008月6月。
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。
半导体物理学课程教学大纲大纲
《半导体物理学》课程教课纲领一、课程说明（一）课程名称：《半导体物理学》所属专业：物理学（电子资料和器件工程方向）课程性质：专业课学分： 4 学分（二）课程简介、目标与任务：《半导体物理学》是物理学专业（电子资料和器件工程方向）本科生的一门必修课程。
经过学习本课程，使学生掌握半导体物理学中的基本观点、基本理论和基本规律，培育学生剖析和应用半导体各样物理效应解决实质问题的能力，同时为后继课程的学习确立基础。
本课程的任务是从微观上解说发生在半导体中的宏观物理现象，研究并揭露微观机理；要点学习半导体中的电子状态及载流子的统计散布规律，学习半导体中载流子的输运理论及有关规律；学习载流子在输运过程中所发生的宏观物理现象；学习半导体的基本构造及其表面、界面问题。
（三）先修课程要求，与先修课与后续有关课程之间的逻辑关系和内容连接：本课程的先修课程包含热力学与统计物理学、量子力学和固体物理学，学生应掌握这些先修课程中必需的知识。
经过本课程的学习为后继《半导体器件》、《晶体管原理》等课程的学习确立基础。
（四）教材与主要参照书：［1］刘恩科，朱秉升，罗晋生 . 半导体物理学（第 7 版）［ M］. 北京：电子工业第一版社 . 2011.［2］黄昆 , 谢希德 .半导体物理学［M］.北京：科学第一版社. 2012.［3］叶良修 . 半导体物理学（第 2 版）［M］.上册.北京：高等教育第一版社.2007.［4］S. M. Sze, Physics of Semiconductor Devices (2nd ed.), Wiley, NewYork, 2006. 二、课程内容与安排第一章半导体中的电子状态第一节半导体的晶格构造和联合性质第二节半导体中的电子状态和能带第三节半导体中电子的运动有效质量第四节本征半导体的导电机构空穴第七节III-V族化合物半导体的能带构造第八节II-VI族化合物半导体的能带构造第九节Si 1- x Ge x合金的能带第十节宽禁带半导体资料（一）教课方法与学时分派讲堂讲解，大概 8-10 学时。
半导体物理教学大纲
《半导体物理》课程教学大纲(36学时)（理论课程）一课程说明（一）课程概况课程中文名称：《半导体物理》课程英文名称：Semiconductor Physics课程编号：391025209开课学院：理学院适用专业/开课学期：光电信息科学与工程专业/5学分/周学时：2/2《半导体物理学》是物理学专业的专业选修课程。
通过本课程的学习使学生获得半导体物理方面的基本理论、基本知识和方法，为后续专业课的学习、阅读有关光电子科技资料及将来从事科研和半导体技术方面的工作奠定良好的基础。
先修课程：《高等数学》、《原子物理》、《量子力学》、《热力学统计物理》等（二）课程目标通过本课程的教学，让学生掌握能带理论和统计物理的基本概念，以此为基础介绍半导体物理的基础知识以及相关器件的工作原理。
使学生从微观角度了解半导体中载流子的能量状态、统计分布规律和散射及电导规律；了解半导体中非平衡载流子的产生、复合、漂移和扩散等运动规律；了解掺杂和缺陷在半导体物理中的重要作用；了解半导体的特性、半导体内部载流子的基本运动规律；了解半导体的光、电、磁、热等物理效应。
让学生掌握半导体物理特性的计算方法，掌握半导体器件的四大基本结构及其工作原理。
通过本课程的学习，使学生能成为具有扎实的专业基本功和创新能力的高素质人才。
（三）学时分配二教学方法和手段采用讲授、研讨、探索式教学法，将计算机网络技术和多媒体技术应用于“半导体物理”课程教学，自行设计、制作CAI课件，丰富教学资源，增加课程教学信息量，提高教学效率。
逐步实现“半导体物理”教学现代化。
三教学内容第1章半导体中的电子状态（7学时）一、教学目标1．将固体物理的晶体结构和能带论的知识应用到半导体中，以深入了解半导体中的电子状态2．明确回旋共振实验的目的、意义和原理，进而了解主要半导体材料的能带结构（限于学时，本章的第7-10节可不讲授，留学生参阅，不作具体要求）二、教学重、难点重点：半导体中的电子运动；有效质量；空穴概念。
《半导体物理与器件》课程教学大纲
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28
6.1
pn结及其能带
平衡态下的pn结的能带，内建电势差，电场强度，空间电荷区
M1
1
讲授
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29
6.2
pn结电流电压特性
外加电压pn结势垒的变化、载流子的运动和能带图；理想电流电压关系，温度效应，影响电流电压特性的因素
M1
2
讲授
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30
6.3
pn结电容
势垒电容，扩散电容
M1
1
讲授
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31
小信号等效电路，频率限制因素与截止频率
M1
1
讲授
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42
8.5
非理想效应
亚阈值电导、沟道长度调制效应、迁移率变化、速度饱和
M1
1
讲授
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43
8.6
MOSFET按比例缩小理论
恒压缩小，一般缩小
M1,M2
1
讲授、讨论
2
课后作业、自学资料
44
第九章
专用半导体器件
本章重点难点：光器件和功率器件的工作原理，器件的制备工艺
This course is an elective course for students of applied physics. This course introduces the basic concepts and core theories related to semiconductor physics, including crystal structure, valence bond, band theory, carrier type and transport properties, generation and recombination of non-equilibrium carriers, and so on. After that, three important semiconductor device, PN junction diode, Schottky junction diode and MOS field effect transistor, are detailed discussed. The structure, function characteristic, working principle and non-ideal limiting factor of the devices are introduced. Various of functional devices based on the three fundamental semiconductor devices will also be briefly introduced. Through the study of this course, students will acquire the basic concepts and core theories related to semiconductor physics, learn to use the relevant theoretical analyze characteristics, working principle and limiting factors of semiconductor devices, understand the deviation between the practical application and the ideal model. After finishing this course, the students will understand the frontier development of semiconductor devices, have the ability to analyze and deal with some of the basic problems in the field of semiconductor physics and devices, and lay a certain theoretical foundation for engaging in related basic research and application development.
《半导体物理与器件》教学大纲讲解（5篇）
《半导体物理与器件》教学大纲讲解（5篇）第一篇：《半导体物理与器件》教学大纲讲解物理科学与技术学院《半导体物理与器件》教学大纲课程类别：专业方向课程性质：必修英文名称：Semiconductor Physics and Devices 总学时：讲授学时：48 学分：先修课程：量子力学、统计物理学、固体物理学等适用专业：应用物理学(光电子技术方向)开课单位：物理科学与技术学院一、课程简介本课程是应用物理学专业(光电子技术方向)的一门重要专业方向课程。
通过本课程的学习，使学生能够结合各种半导体的物理效应掌握常用和特殊半导体器件的工作原理，从物理角度深入了解各种半导体器件的基本规律。
获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力，为开展课题设计和独立解决实际工作中的有关问题奠定一定的基础。
二、教学内容及基本要求第一章：固体晶格结构（4学时）教学内容： 1.1半导体材料 1.2固体类型 1.3空间晶格1.4原子价键1.5固体中的缺陷与杂质 1.6半导体材料的生长教学要求：1、了解半导体材料的特性, 掌握固体的基本结构类型；2、掌握描述空间晶格的物理参量, 了解原子价键类型；3、了解固体中缺陷与杂质的类型；4、了解半导体材料的生长过程。
授课方式：讲授第二章：量子力学初步（4学时）教学内容：2.1量子力学的基本原理 2.2薛定谔波动方程2.3薛定谔波动方程的应用 2.4原子波动理论的延伸教学要求：1、掌握量子力学的基本原理，掌握波动方程及波函数的意义；2、掌握薛定谔波动方程在自由电子、无限深势阱、阶跃势函数、矩形势垒中应用；3、了解波动理论处理单电子原子模型。
授课方式：讲授第三章：固体量子理论初步（4学时）应用物理学专业教学内容：3.1允带与禁带格 3.2固体中电的传导 3.3三维扩展3.4状态密度函数 3.5统计力学教学要求：1、掌握能带结构的基本特点，掌握固体中电的传导过程；2、掌握能带结构的三维扩展，掌握电子的态密度分布；3、掌握费密-狄拉克分布和玻耳兹曼分布。
《半导体物理学》课程简明教学大纲
本课程共分为10章，其中第1章主要讲授本课程所必须的基础内容，包括晶格结构和量子力学，第2-9章主要按照教材《半导体物理学》内容（刘恩科等主编，电子工业出版社出版）讲授，其中根据需要省略了“金属和半导体的接触”和“半导体表面和MIS结构”，增加了“低维半导体材料”，主要介绍量子阱、超晶格和量子点及其生长方法和器件性能。
1.《半导体物理学》刘恩科等主编，电子工业出版社出版
2.《半导体物理》，季振国编著，浙江大学出版社
3.《量子力学》（卷1），曾谨言编著，科学出版社
4.《Fundamentals of Semiconductors》, Eds. P. Y. Yu and M. Cardona, Springer
《半导体物理学》课程简编号
1702b0011
课程负责人
教学成员
学时
54
学分
3
课程类别
专业必修课
授课方式
讲授
教学目的及要求
通过本课程的学习使学生获得半导体物理方面的基本理论和基本知识，了解半导体光电子材料与器件的发展历史与最新进展，为后续相关课程的学习以及相关领域的研发奠定必要的理论基础。
第1章 晶格结构和量子力学基础
第2章 半导体中的电子状态
第3章 半导体中杂质和缺陷能级
第4章 半导体中载流子的统计分布
第5章 半导体的导电性
第6章 非平衡载流子
第7章 pn结
第8章 异质结
第9章 半导体的光学性质和光电与发光现象
第10章 低维半导体材料
考核方式
考查（分为基本概念、计算和证明等）
参考书目