《半导体材料与器件》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。

半导体光电子材料与器件教学大纲

附件2：《半导体光电子材料与器件》教学大纲（理论课程及实验课程适用）一、课程信息课程名称（中文）：半导体光电子材料与器件课程名称（英文）：Semiconductor Optoelectronic materials and devices课程类别：选修课课程性质：专业方向课计划学时：32（其中课内学时：40 ，课外学时：0）计划学分：2先修课程：量子力学、物理光学、固体物理、激光原理与技术、半导体物理等选用教材：《半导体物理学简明教程》，孟庆巨胡云峰等编著，电子工业出版社，2014年6月，非自编；普通高等教育“十二五”规划教材，电子科学与技术专业规划教材开课院部：理学院适用专业：光电信息科学与工程、微电子学等专业课程负责人：梁春雷课程网站：无二、课程简介（中英文）《半导体光电子材料与器件》是光电信息科学与工程本科专业的专业课。

学习本课程之前，要求学生已经具有量子力学、热力学与统计物理、固体物理和半导体物理方面的知识。

本课程论述基于电子的微观运动规律为基础的各种半导体器件的工作原理。

其核心内容是硅光电子器件的工作原理和设计方法。

本课程的目的是让学生了解和掌握半导体器件相关的物理知识，熟练掌握各种常见半导体器件参数与器件的结构参数和材料参数之间的关系。

能够使用典型的光电子器件进行光电探测。

初步具备新型器件的跟踪研究能力和自主开发能力。

Semiconductor Optoelectronic Materials and Devices is the course designed for the undergraduate students of optoelectronic information science and engineering specialty. Before taking this class, the students are required to have the knowledge of quantum mechanics, thermodynamics and statistical physics, solid state physics and semiconductor physics.The class will discuss the principles of working of all kinds of Semiconductor devices based on the microscopic movement of electron. The main content will be the principle of working and the method of design of optoelectronic devices base on silicon. The purpose is to let the students understand and master physical knowledge related to the semiconductor devices, skillfully master all kinds of relations of semiconductor devices parameters with structural parameter and material parameter. The students are requires to be able to employ some typical devices for photoelectric detection, also they will be able to have the basic ability to follow and develop new devices.三、课程教学要求序号专业毕业要求课程教学要求关联程度1 工程知识本课程注重培养学生理论联系实际的能力、科学研究的思想方法、创新能力以及工程实践能力等。

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。

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)

《化合物半导体材料与器件》课程教学大纲

《化合物半导体材料与器件》课程教学大纲课程代码：ABJD0527课程中文名称：化合物半导体材料与器件课程英文名称：CompoundSemiconductorMateria1sandDevices课程性质：选修课程学分数：2学分课程学时数：32学时授课对象：电子科学与技术专业本课程的前导课程：固体物理、半导体物理、场效应器件物理一、课程简介《化合物半导体材料与器件》是一门电子科学与技术专业的专业核心课程，所涉及的专业技术内容有：化合物半导体材料，化合物半导体器件，半导体异质结的形成，半导体异质结的能带，异质结双极晶体管，金属半导体肖特基接触，金属半导体场效应晶体管，调制掺杂场效应晶体管，半导体光电子器件，宽带隙化合物半导体器件等基础化合物半导体材料和器件知识。

旨在培养电子科学与技术专业的学生，能够在半导体领域内掌握相关理论基础和器件结构的技术人才。

二、教学基本内容和要求第一章化合物半导体材料与器件基础主要教学内容：（1）、半导体材料的分类；（2）、化合物半导体材料晶格结构；（3）、化合物半导体材料化学键和极化；（4）、化合物半导体材料能带结构；（5）、化合物半导体材料施主和受主能级；（6）、化合物半导体材料载流子迁移率；（7）、化合物半导体器件的发展方向。

教学要求：1）、了解元素半导体、化合物半导体、半导体固溶体概念和种类。

2）、了解化合物半导体器件的发展方向。

3）、理解化合物半导体材料的晶格结构、化学键和极化。

4）、掌握化合物半导体材料的能带结构、施主和受主能级以及载流子迁移率。

重点：掌握化合物半导体材料的能带结构、施主和受主能级。

难点：掌握化合物半导体的截流子迁移率。

第二章半导体异质结主要教学内容：（1）、异质结的形成；（2）、异质结的能带图；（3）、突变异质结的伏安特性和注入特性；（4）、异质结的超注入现象；（5）、二维电子气的形成及能态；（6）、多量子阱与超晶格。

教学要求：1）、理解异质结的概念。

《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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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、信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。