半導體物理(電子科技大學提供的慕課)

課程性質

課程背景

21世紀，信息技術快速發展，該領域的關鍵技術是微電子技術，而半導體是微電子技術的基礎構件。因此，為了培養微電子技術的人才，電子科技大學開設了半導體物理慕課課程。

課程定位

半導體物理課程是微電子技術系列專業積體電路與集成系統專業和微電子科學與工程等相關專業的核心基礎課程。

適應對象

半導體物理課程適合於所有對於半導體物理領域感興趣的同學學習。

開課信息

開課次數	開課時間	學時安排	授課教師	參與人數
第1次開課	2017年11月24日~2018年02月13日	2~3小時每周	劉諾、鐘志親、羅小蓉、蔣書文、白飛明、黃海猛	5129
第2次開課	2018年03月19日~2018年07月09日	3~5小時每周	劉諾、鐘志親、羅小蓉、蔣書文、白飛明、黃海猛、程駿驥、鐘慧、章文通	4334
第3次開課	2018年09月10日~2019年02月07日			5977
第4次開課	2019年03月01日~2019年06月30日			6254
第5次開課	2019年09月09日~2019年12月31日	2~5小時每周		8090
第6次開課	2020年02月14日~2020年09月12日	3~5小時每周		14449
第7次開課	2021年03月01日~2021年06月30日	3~8小時每周		待定
表格參考資料：

課程簡介

半導體物理慕課課程共分為四部分，七章。前兩章為第一部分，介紹半導體物理的基礎知識，包括半導體的晶體結構、量子力學初步概要、價鍵模型、半導體的電子結構；第二部分由兩章組成，分別定性、定量闡述半導體中的載流子；第三部分由一章構成，描述三維半導體中的電輸運；第四部分討論半導體的結構，闡述金屬-半導體的接觸、半導體表面效應和MIS結構。

課程大綱

第一章半導體的晶體結構與價鍵模型

第一章半導體的晶體結構與價鍵模型測試題

1.1固體的分類

1.2晶面、晶向和密勒指數

1.3原子價鍵

1.4三維晶體結構的定性描述

第二章半導體的電子結構

第二章半導體的電子結構測試題

2.1量子力學初步概要

2.2晶體的能帶模型

2.3金屬、半導體和絕緣體

2.4半導體的帶隙結構

2.5有效質量

2.6能帶工程簡介

第三章半導體中的載流子

"半導體中的載流子的定性描述”測試題

3.1熱平衡態與非平衡態

3.2雜質與雜質能級

3.3.1本徵半導體與本徵激發

3.3.2.1施主與n型半導體

3.3.2.2受主與p型半導體

3.3.2.3淺能級雜質以及淺能級雜質電離能的計算

3.4載流子的複合與俘獲

第四章半導體中載流子的定量統計描述

“半導體中載流子的定量統計描述”測試題

4.1.1載流子濃度

4.1.2通過k空間求解狀態密度g(E)

4.1.3費米分布函式和費米能級

4.1.4玻耳茲曼分布函式

4.1.5 導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度

4.1.6影響n0和p0的因素

4.1.7 n0和p0的乘積

4.2本徵半導體的載流子濃度

4.3.1非本徵半導體的載流子濃度

4.3.2n型半導體的載流子濃度

4.3.3p型半導體的載流子濃度

4.3.4簡併半導體

4.1-4.3小結

4.4.1非平衡載流子的注入與複合

4.4.2非平衡載流子的壽命

4.4.3直接複合理論

4.4.4間接複合理論

4.5陷阱

4.6準費米能級

測試題二

第五章三維半導體中載流子的電輸運

第五章三維半導體中載流子的電輸運

5.2擴散運動與擴散電流

5.3電流密度方程與愛因斯坦關係

5.4連續性方程

5.5習題解析

5.1.1漂移運動與漂移電流

5.1.2載流子的散射

5.1.3遷移率與雜質濃度和溫度的關係

5.1.4電阻率及其與雜質濃度和溫度的關係

5.1.5 強電場效應、熱載流子

第六章金屬和半導體的接觸

第六章金屬半導體的接觸測試題

6.1.1金屬和半導體的功函式

6.1.2接觸電勢差

6.1.3表面態對接觸勢壘的影響

6.2金-半接觸整流理論

6.2.1擴散理論

6.2.2熱電子發射理論

6.2.3

6.3少數載流子的注入和歐姆接觸

6.4例題解析

第七章半導體表面效應和MIS結構

第七章半導體表面效應和MIS結構測試題

7.1理想MIS結構的能帶圖以及電荷分布

7.2空間電荷區

7.3理想MIS結構的C-V特性

7.4非理想MIS結構的C-V特性

7.5例題解析

（註：課程大綱排版從左到右列）

課前預備

預備知識

學習半導體物理慕課課程，需要具備微積分知識。

學習資料

書名	作者	ISBN	出版時間	出版社
《半導體物理導論（第1版）》	劉諾、鐘志親等	978-7-03-040671-2	2019年	科學出版社
《半導體物理學（第7版）》	劉恩科、朱秉升、羅晉升	978-7-121-06366-4	2011年	電子工業出版社
《半導體物理與器件（第4版）》	唐納德 A.尼曼（Donald A.Neamen）	7-121-00863-7	2013年	電子工業出版社
表格內容參考資料：

授課目標

學習半導體物理慕課課程，使學生掌握半導體的晶體結構、價鍵模型、電子結構、半導體中的載流子、三維半導體的電輸運等半導體物理的基礎理論和主要性質。為從事半導體器件和電子系統的開發、設計及與此相關的科研工作打下專業基礎。

所獲榮譽

2019年1月8日，半導體物理慕課課程被中華人民共和國教育部認定為國家精品線上開放課程。

教師簡介

半導體物理慕課授課教師共有9位，均來自電子科技大學教師團隊，其中劉諾、羅小蓉、蔣書文、白飛明為教授，鐘慧、鐘志親為副教授。