《半导体物理与器件》课程教学大纲
课程代码：
课程性质：专业必修课程
授课对象：新能源材料与器件专业
开课学期：第三学年第一学期
总学时：72学时学分：4学分
指定教材：《半导体物理学》， (第七版)，刘恩科等编著，电子工业出版社。
参考书目：
Donald A. Neaman，《半导体物理与器件》/《Semiconductor Physics and Device Basic Principle》（第三版），电子工业出版社
叶良修，《半导体物理学》，高等教育出版社，2007年
施敏，《半导体物理与器件》，
教学目的：
本课程是面向新能源与器件专业本科生开设的一门专业必修课程，通过本课程的学习，使学生掌握半导体中的基本概念和基本规律，以及几种常见半导体器件的基本概念，工作原理以及特性分析。同时培养学生分析问题，解决问题的逻辑思维能力。为后续课程的学习奠定基础。
第一章 半导体中的电子状态
1．教学内容
半导体的晶格结构和结合性质，半导体中的电子状态和能带，半导体中电子的运动，本征半导体的导电机构，回旋共振，半导体的能带结构。
2．教学要点
理解半导体中的电子状态及能带（导带、价带、禁带及禁带宽度），掌握有效质量，本证半导体的导电机制，空穴的概念，了解锗，硅，砷化镓的能带结构。
第二章 半导体中杂质和缺陷能级
1．教学内容
硅、锗晶体中的杂质能级，III-V化合物中的杂质能级，缺陷、位错能级。
2．教学要点
理解杂质的性质及作用，理解浅能级和深能级杂质以及杂质能级，掌握浅能级杂质电离能的计算；理解杂质的补偿作用，以及n型和p型半导体的概念。了解等电子陷阱以及两性杂质的概念，以及缺陷、位错能级的特点和作用。
第三章半导体中载流子的统计分布
1．教学内容
状态密度，费米能级和载流子的统计分布，实际半导体中的载流子统计分布。
2．教学要点
掌握状态密度，费米分布和玻尔兹曼分布函数及物理意义，掌握本征半导体和杂质半导体的费米能级位置以及载流子浓度的计算；理解非简并半导体和简并半导体的概念以及简并条件。
第四章 半导体的导电性
1．教学内容
载流子的漂移运动与迁移率，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，强电场下的输运。
2．教学要点
掌握载流子迁移率，电导率的概念以及两者之间关系，掌握载流子散射机理，以及散射几率与杂质浓度和温度的关系。掌握迁移率和电阻率与杂质浓度和温度的关系。了解强电场效应。
第五章非平衡载流子
1．教学内容
非平衡载流子的注入，非平衡载流子的复合、寿命，准费米能级，复合理论，陷阱效应，载流子的扩散运动，连续性方程。
2．教学要点
掌握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。掌握复合机构和复合理论，陷阱效应。 理解载流子的扩散运动和漂移运动，理解并能够应用电流密度方程和连续性方程。
第六章p-n结
1．教学内容
pn结及其能带图，pn结电流-电压特性，pn结电容，pn结击穿特性，pn隧道效应。
2．教学要点
掌握PN结的能带结构、空间电荷区以及接触电势差的计算；掌握I-V特性以及结电容的计算；理解pn结的击穿机制和隧道效应。
第七章金属和半导体的接触
1．教学内容
金属-半导体接触和能带图，金-半接触整流理论，镜像力和隧道效应的影响，少数载流子的注入和欧姆接触。
2．教学要点
掌握金属与半导体接触的能带弯曲分析与简图画法；掌握接触能带图金属与半导体形成的肖持基接触和欧姆接触，阻挡层与反阻挡层的形成；掌握肖特基接触的电流—电压特性，扩散理论和热电子发射理论。
第八章半导体表面与MIS结构
1．教学内容
表面态的概念和来源，表面电场效应，MIS结构的C-V特性，硅-二氧化硅系统的性质，表面电导及迁移率。
2．教学要点
了解MIS结构的表面态，掌握理想MIS结构的表面电场效应，电容电压特性；学会对MIS结构中出现的各种情况进行分析；掌握如何用C-V法研究半导体表面的状况，理解Si-SiO2系统的性质。
第九章 发光二极管
教学内容
LED的物理基础---复合理论，半导体发光，非辐射复合，LED的工作原理，LED的特性参数。
2．教学要点
了解半导体中辐射复合过程和非辐射复合过程，掌握发光二极管的基本结构，工作原理，以及主要参数对器件性能的影响
第十章 太阳能电池
教学内容
半导体光的吸收，太阳能电池。
2．教学要点
理解半导体光的吸收与材料的带隙关系，半导体光的本征吸收，直接跃迁和间接跃迁；了解太阳能电池的基本结构，工作原理，以及I-V曲线和主要光伏参数。
考核方式：期中、期末均闭卷考试