半导体物理物理教案03级讲述.docx

1、半导体物理物理教案03级讲述 课 程 教 案 学院、部：材料与能源学院 系、所；微电子工程系 授课教师：魏爱香，张海燕 课程名称；半导体物理 课程学时：64 实验学时：8 教材名称：半导体物理学 2005年9-12 月 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第一章半导体的电子状态 1.1半导体中的晶格结构和结合性质 1.2半导体中的电子状态和能带 本授课单元教学目标或要求： 了解半导体材料的三种典型的晶格结构和结合性质；理解半导体中的电子态, 定性分析说明能带形成的物理原因，掌握导体、半导体、绝缘体的能带结构的特点 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引

2、导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1半导体的晶格结构：金刚石型结构；闪锌矿型结构；纤锌矿型结构 2原子的能级和晶体的能带 3半导体中电子的状态和能带 （重点，难点） 4导体、半导体和绝缘体的能带 （重点） 研究晶体中电子状态的理论称为能带论，在前一学期的固体物理课程中已经比较完整地介绍了，本节把重要的内容和思想做简要的回顾。 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：44页1题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬民，张声良半导体物理学学

3、习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第一章半导体的电子状态 1.3半导体中的电子运动-有效质量 1.4本征半导体的导电机构-空穴 本授课单元教学目标或要求： 理解有效质量和空穴的物理意义，已知e（k）表达

4、式，能求电子和空穴的有效质量，速度和加速度 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1半导体中e（k）与k的关系 （重点，难点） 2半导体中电子的平均速度 3半导体中电子的加速度 4有效质量的物理意义 （重点，难点） 5本征半导体的导电机构- 空穴 （重点） 补充2各课外讨论题和例题 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件和黑板板书相结合的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：44页2题，补充课外作业题1个 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬

5、民，张声良半导体物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第一章半导体的电子状态 1.5 回旋共振（了解） 1.6 硅和锗的能带结构（了解） 1.7 -族化合物半导体的能带结构（了解） 1.8 -族化合

6、物半导体的能带结构（了解） 1.9 si1-xgex合金的能带结构（了解） 1.10宽带隙半导体材料（了解） 本授课单元教学目标或要求： 对于给定的能带图能确定导带底，价带顶的位置及能隙的大小，能辨别能带的简并度 了解各种半导体材料的能带结构特点。 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1 k空间的等能面 2介绍硅、锗、-族化合物、-族化合物、si1-xgex合金和宽带隙半导体材料的能带图 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：44页3，4题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列

7、出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬民，张声良半导体物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第二章半导体中的杂质和缺陷能级（4学时） 2.1硅、锗晶体的杂质能级（掌

8、握） 本授课单元教学目标或要求： 掌握硅、锗晶体中的施主杂质和施主能级，受主杂质和受主能级和深能级杂质 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1替位式杂质 间隙式杂质 2施主杂质、施主能级 （重点） 3受主杂质、受主能级 （重点） 4浅能级杂质电离能的简单计算 5杂质的补偿作用 （重点） 6深能级杂质 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 思考题：习题6 讨论题：习题1 作业题：习题2，3，7 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社20

9、05 2.田敬民，张声良半导体物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第二章半导体中的杂质和缺陷能级（4学时） 2.2 iii-v族化合物的杂质能级（了解） 2.3缺陷、位错能级（了解） 本授课单元教

10、学目标或要求： 了解以gaas为代表的iii-v族化合物半导体中杂质能级的情况。 了解半导体中的缺陷和位错的能级 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 概括叙述各类杂质（族元素，族元素，族元素，族元素，族元素，族元素和过渡元素）在iii-v族化合物gaas和gap中的杂质能级。 介绍半导体中的点缺陷和位错。 本授课单元教学手段与方法： 采用ppt课件讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：62页7题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬民，张声良半导体

11、物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第三章半导体中的载流子的统计分布 3.1状态密度 3.2费米能级和载流子的统计分布 本授课单元教学目标或要求： 理解k空间和状态密度的意义，掌握在k空间中电子态

12、密度的计算方法 理解半导体中费米能级的物理意义，掌握费米分布函数和玻耳滋蔓分布函数的意义及其应用 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1 k空间中量子态的分布 2 状态密度 （重点） 3 费米分布函数的表达式、意义及应用 （重点，难点） 4 费米能级的物理意义（重点，难点） 5 玻耳滋蔓分布函数的意义及其应用（重点，难点） 这一次课的重点是让学生理解和掌握这些基本的物理概念，为后续章节的学习打好基础，所以课堂上主要通过5个课外实例的分析和解答加深对这些概念的理解和应用。 例题：5个，见讲稿。 本授课单元教学手段与方法： 采用黑板板书的方法讲

13、授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 思考题：习题2题和3题 作业题：习题1题和4题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬民，张声良半导体物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授

14、课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第三章半导体中的载流子的统计分布 3.2费米能级和载流子的统计分布 3.3本征半导体的载流子浓度 本授课单元教学目标或要求： 掌握导带中电子浓度和价带中的空穴浓度的计算方法，能熟练应用电子浓度和空穴浓度的公式分析问题、解决问题。理解和掌握本征半导体中的载流子浓度和费米能级的计算方法 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1 导带中电子浓度的公式推导、结果分析和应用（重点，难点） 2 价带中空穴浓度的公式推导、结果分析和应用（重点，难点） 3 nc和nv的物理意义 4 本征半导体的费

15、米能级和载流子浓度（重点，难点） 结合上次课的物理概念，推导导带电子和价带空穴的浓度的计算公式，这是半导体中最重要的公式之一。交代清楚每一步的物理意义就容易理解推导的过程和结果。重点要求学生掌握结果的分析和应用。举3个实例让学生掌握公式的应用方法。 本授课单元教学手段与方法： 采用黑板板书的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 思考题：补充 作业题：习题6题和7题 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬民，张声良半导体物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理

16、与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第三章半导体中的载流子的统计分布 3.4杂质半导体的载流子浓度 本授课单元教学目标或要求： 理解和掌握杂质半导体中的载流子浓度和费米能级在不同温度和不同掺杂浓度下的计算和分析方法，并能用图示的方法画出不同温度下杂质的电离和载流子分布的示意图，能画出费

17、米能级和载流子浓度随温度和掺杂浓度的变化图 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1杂质能级上的电子和空穴 2n型半导体的载流子浓度：分五个温区分析，分别是低温弱电离区，中间电离区，强电离区，过渡区和高温本征激发区 （重点和难点） 3. 上述分析方法和结果可类比于p型半导体 4少数载流子的浓度 课堂上尽可能把抽象的结果用直观图示的方法表达出来，结合2个实例教学生分析问题的方法。 本授课单元教学手段与方法： 采用黑板板书的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 思考题：补充题 作业题：习题9，13 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要

18、时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬民，张声良半导体物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 第三章半导体中的载流子的统计分布 3.4杂质半导体的载流子浓度 3

19、.5一般情况下的载流子统计分布 本授课单元教学目标或要求： 一节课用于复习总结上次课的重点，再讲2个例题，加深学生对问题的理解和掌握。 理解在同时含有失主和受主杂质的半导体中，利用电中性条件，求解不同温度下载流子浓度和费米能级位置的方法 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1总结和分析3.4节的主要结果，讲解例题 2分析在同时含有失主和受主杂质的一般情况下，求解不同温度下载流子浓度和费米能级位置的方法 （难点） 着重分析物理方法和思想，不需记忆很烦琐的数学公式。 本授课单元教学手段与方法： 采用黑板板书的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、

20、作业： 讨论题：习题15 作业题：习题14，18 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬民，张声良半导体物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课

21、题目（教学章节或主题）： 第三章半导体中的载流子的统计分布 3.6简并半导体 本授课单元教学目标或要求： 理解简并半导体的定义和简并化的条件；掌握简并半导体载流子浓度的计算方法。了解低温载流子冻析效应和禁带变窄效应。 本授课单元教学内容（包括基本内容、重点、难点，以及引导学生解决重点难点的方法、例题等）： 1 简并半导体的载流子浓度 2 简并化条件 （重点） 3 低温载流子冻析效应 4禁带变窄效应 本授课单元教学手段与方法： 采用黑板板书的方法讲授 本授课单元思考题、讨论题、作业： 作业题：习题20，21 本授课单元参考资料（含参考书、文献等，必要时可列出） 1.刘恩科，朱秉升等半导体物理学，电子工业出版社2005 2.田敬民，张声良半导体物理学学习辅导与典型题解 电子工业出版社2005 3. 施敏著，赵鹤鸣等译，半导体器件物理与工艺，苏州大学出版社，2002 4. 方俊鑫，陆栋，固体物理学上海科学技术出版社 5曾谨言，量子力学科学出版社 注：1.每单元页面大小可自行添减；2.一个授课单元为一个教案；3. 重点、难点、教学手段与方法部分要尽量具体；4.授课类型指：理论课、讨论课、实验或实习课、练习或习题课。 授课类型：理论课 授课时间：2节 授课题目（教学章节或主题）： 习题课