1、固體物理與半導(dǎo)體物理Solid State Physics & Semiconductor Physics一、課程基本情況課程類別：專業(yè)主干課課程學(xué)分：4學(xué)分課程總學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)，其中講課：64學(xué)時(shí)課程性質(zhì)：必修開課學(xué)期：第5學(xué)期先修課程：高等數(shù)學(xué)，大學(xué)物理，量子力學(xué)適用專業(yè)：電子科學(xué)與技術(shù)教 材：1. 黃昆，固體物理學(xué)（重排本），北京大學(xué)出版社，2014年，第2版。2. 劉恩科，半導(dǎo)體物理學(xué)，電子工業(yè)出版社，2011年，第7版。開課單位：電子與信息工程學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)系二、課程性質(zhì)、教學(xué)目標(biāo)和任務(wù)固體物理與半導(dǎo)體物理是面向電子科學(xué)與技術(shù)方向本科生所開設(shè)的一門專業(yè)主干課，是培養(yǎng)方案中的核心課

2、程之一。開設(shè)的目的是使學(xué)生熟悉固體物理和半導(dǎo)體物理的基礎(chǔ)理論和半導(dǎo)體的主要性質(zhì)，以適應(yīng)后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和將來(lái)工作的需要。本課程的重點(diǎn)是半導(dǎo)體物理，并根據(jù)半導(dǎo)體物理的需要介紹固體物理的基礎(chǔ)知識(shí)。三、教學(xué)內(nèi)容和要求1晶體的結(jié)構(gòu)（8學(xué)時(shí)）（1）了解晶體的宏觀性質(zhì)以及常見晶體結(jié)構(gòu)的原子組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；（2）理解布拉菲空間點(diǎn)陣、原胞、晶胞，晶列、晶面等基本概念；（3）理解倒易空間，晶體的對(duì)稱性，晶格結(jié)構(gòu)的分類；（4）掌握立方晶系的三種布拉菲格子及其晶向、晶面的表示方法；重點(diǎn)：立方晶系的三種布拉菲格子、金剛石結(jié)構(gòu)、倒易空間和布里淵區(qū)；難點(diǎn)：倒易空間基本性質(zhì)及其證明；2晶體的結(jié)合（4學(xué)時(shí)）（1）了解固體結(jié)

3、合的基本形式和規(guī)律；（2）理解結(jié)合力和結(jié)合能，分子力結(jié)合，共價(jià)結(jié)合，離子結(jié)合，原子和離子半徑；（3）理解泡利規(guī)則；重點(diǎn)：共價(jià)鍵的飽和性和方向性；難點(diǎn)：泡利規(guī)則；3晶格振動(dòng)與晶體熱學(xué)性質(zhì)（6學(xué)時(shí)）（1）了解晶格振動(dòng)譜的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法，長(zhǎng)波近似，晶格振動(dòng)熱容理論，晶格振動(dòng)的非簡(jiǎn)諧效應(yīng)； （2）理解簡(jiǎn)正振動(dòng)、聲學(xué)波和光學(xué)波的概念，及其所反映的基元中原子的振動(dòng)情況； （3）掌握一維晶格振動(dòng)、三維晶格振動(dòng)的物理模型；重點(diǎn)：格波、波失、聲學(xué)波和光學(xué)波、色散關(guān)系、諧振子和聲子；難點(diǎn)：非簡(jiǎn)諧效應(yīng)；4能帶理論（10學(xué)時(shí)）（1）理解導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體能帶結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及其物理特性的差異； （2）掌握固體中電子運(yùn)動(dòng)的特

4、點(diǎn)、布洛赫波函數(shù)、近自由電子、緊束縛近似和能態(tài)密度； （3）掌握費(fèi)米能級(jí)的概念和物理意義； （4）掌握費(fèi)米分布和玻爾茲曼分布； （5）掌握固體中電子波失k的取值特點(diǎn)和取值范圍；重點(diǎn)：布洛赫定理的特點(diǎn)、證明及其推論，近自由電子近似和緊束縛近似，費(fèi)米分布與費(fèi)米能級(jí)，能態(tài)密度；難點(diǎn)：布洛赫定理的證明，布里淵區(qū)中的等能面；5半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)（4學(xué)時(shí)）（1）了解硅、鍺以及V族與族化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)； （2）理解半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)；（3）理解回旋共振原理； （4）掌握半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶，半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)和有效質(zhì)量；重點(diǎn)：硅的能帶結(jié)構(gòu)、本征半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)構(gòu)、半導(dǎo)體中

5、電子的運(yùn)動(dòng)和有效質(zhì)量；難點(diǎn)：回旋共振原理；6半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)（ 4學(xué)時(shí)）（1）了解缺陷、位錯(cuò)能級(jí)、鍺和V族化合物中的雜質(zhì)能級(jí)； （2）掌握不同雜質(zhì)在半導(dǎo)體硅的禁帶中引入的雜質(zhì)能級(jí)及其性質(zhì)和作用；（3）掌握施主、受主、淺雜質(zhì)能級(jí)、深雜質(zhì)能級(jí)的基本概念；重點(diǎn)：淺雜質(zhì)能級(jí)的性質(zhì)和作用；難點(diǎn)：深雜質(zhì)能級(jí)的性質(zhì)和作用；7半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布（ 6學(xué)時(shí)）（1）了解一般情況下的載流子統(tǒng)計(jì)分布，非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體與簡(jiǎn)并半導(dǎo)體差異；（2）掌握狀態(tài)密度，費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布，本征半導(dǎo)體的載流子濃度，雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度；重點(diǎn)：狀態(tài)密度、費(fèi)米能級(jí)、載流子統(tǒng)計(jì)分布和濃度計(jì)算；難點(diǎn)：狀態(tài)密度、費(fèi)米能級(jí)；8半

6、導(dǎo)體的導(dǎo)電性（ 6學(xué)時(shí)）（1）了解多能谷散射、耿氏效應(yīng)； （2）理解強(qiáng)電場(chǎng)下的效應(yīng)、熱載流子；（3）理解載流子的散射，遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系，電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系；（4）掌握載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，遷移率，玻耳茲曼方程、電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)理論；重點(diǎn)：電阻率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系、遷移率、玻爾茲曼方程；難點(diǎn)：電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)理論；9非平衡載流子（ 6學(xué)時(shí)）（1）了解陷阱效應(yīng)； （2）掌握非平衡載流子的注入與復(fù)合，非平衡載流子的壽命，準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)，復(fù)合理論，載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，愛(ài)因斯坦關(guān)系式，連續(xù)性方程；重點(diǎn)：準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)、愛(ài)因斯坦關(guān)系式、連續(xù)性方程；難點(diǎn)：復(fù)合理論、連續(xù)性方程；10pn結(jié)（ 6學(xué)時(shí)）（1）了解pn結(jié)隧道效應(yīng)、pn結(jié)擊穿；（2）掌握pn結(jié)及其能帶圖、pn結(jié)電流電壓特性、pn結(jié)電容；重點(diǎn)：pn結(jié)能帶圖、pn結(jié)電流電壓特性、pn結(jié)電容；難點(diǎn)：pn結(jié)電容；11.習(xí)題與答疑（4學(xué)時(shí)） （1）習(xí)題課2學(xué)時(shí)； （2）答疑課2學(xué)時(shí)；四、課程考核（1）作業(yè)等：作業(yè)：8-12次，課程論文：0 篇；（2）考核方式：閉卷考試（3）總評(píng)成績(jī)計(jì)算方式：平時(shí)成績(jī)、期中考試成績(jī)和期末考試成績(jī)綜合計(jì)算五、參考書目1、葉良修. 半導(dǎo)體物理學(xué)（第二版），高等教育出版社，2007年。2、（美