《固体物理与半导体物理学》
教学大纲
一、课程的教学目的和基本要求
教学目的：通过本课程的学习，使学生掌握信息电子技术的晶体材料物理基础理论知识，以及光电子材料的主体——半导体晶体材料的各种电学、光学性质的物理机理和基本概念，为进一步学习半导体光电子器件和集成电路等的物理原理打下基础。
基本要求：要求掌握的基本内容如下：晶体结构和晶体的结合；晶格振动与固体的热学性质；晶体中的缺陷；晶体中的电子状态和固体能带理论的基本内容；电导的简单理论；半导体中的电子状态和能级理论；含杂质半导体的能级；半导体中平衡载流子的统计分布和非平衡载流子的产生复合及运动规律；半导体各种界面和表面问题以及金属半导体接触的特性；MIS结构特性；p-n结、异质结及其能带图和电流电压特性；并了解半导体超晶格等现代固体、半导体物理的发展动态等。
二、教学相关环节安排和有关说明
以课堂教学为主，平均每周安排3－4道习题，共计约64道习题，无单独实验课，第二章、第四章、第七章等部分章节中安排一小时习题课。
由于课时的压缩，带*部分内容只要求了解基本概念。
三、课程主要内容及学时分配
每周5学时，共17周（85学时）。
主要内容：
（一）晶体结构（11学时）
1．晶体的宏观特性
2．原子的周期性排列
3．晶系和布喇菲原胞
4．晶列指数和晶面指数
5．倒格子
6．简单的晶体结构
7．晶体结合的类型及结合能的计算
（二）晶格振动和固体的热学性质（8学时）
1．一维原子链的振动
2．二维晶格的振动与声子的概念
3．晶格比热
（三）晶体中的缺陷（3学时）
1．点缺陷及其运动
2．原子扩散
3．线缺陷——位错
（四）晶体中的电子状态（12学时）
1．金属中自由电子的状态
2．准自由电子近似
3．能带的各种计算方法
4．能带电子的运动
5．能带电子的统计分布及能带论的一些应用（五）半导体中的电子状态（6学时）
1．半导体中的电子状态和能带
2．半导体中的电子运动及有效质量
3．本征半导体的导电机构和空穴
4．硅、锗和化合物能带结构*
（六）半导体重杂质和缺陷能级（3学时）1．硅、锗晶体重杂质能级
2．III-V族化合物中的杂质能级
（七）半导体中载流子的统计分布（9学时）1．状态密度
2．费米能级和载流子浓度
3．本征半导体的载流子浓度
4．杂质半导体的载流子浓度
5．一般情况下载流子浓度*
6．简并半导体*
（八）半导体的导电性（6学时）
1．载流子的漂移运动和迁移率
2．载流子的散射
3．迁移率与杂质的浓度和温度的关系
4．玻尔兹曼方程
5．耿氏效应*
（九）非平衡载流子（7学时）
1．非平衡载流子的注入与复合
2．非平衡载流子的寿命
3．准费米能级
4．复合理论
5．载流子的扩散运动
6．载流子的漂移运动和爱因斯坦关系式
7．连续性方程式
（十）p-n结（5学时）
1．p-n结理论
2．p-n结电流电压特性
3．p-n结隧道效应*
（十一）金属和半导体接触（4学时）
1．金属半导体接触及其能带图
2．金属半导体接触整流理论
3．少数载流子的注入和欧姆接触
（十二）半导体表面与MIS结构（5学时）1．表面态
2．表面电场效应
3．MIS结构的电容－电压特性
4．硅－二氧化硅系统的性质
（十三）异质结（4学时）
1．异质结及其能带图
2．异质结的电流输运机构
3．半导体超晶格*
（十四）半导体的光学性质（2学时）
1．半导体的光学常数
2．半导体的光吸收
四、教材及主要参考书
选用教材：固体物理导论，陈星弼，国防工业出版社
半导体物理学，刘恩科等，西安交通大学出版社，ISBN 7-5605-1010-8
主要参考书：
1．固体物理基础，阎守胜编著，北京大学出版社，2000，ISBN 7-301-04629-4
2．固体物理学，黄昆原著，韩汝琦改编，高等教育出版社，1990，ISBN 7-04-001025-9/0.656
3．现代半导体物理，夏建白，北京大学出版社，2000
4．半导体物理，钱佑华，徐至中，高等教育出版社，1999
5．半导体物理学（上册），叶良修，高等教育出版社，1987
课程简介
课程号：11193610
课程名称：固体物理与半导体物理学
英文名称：Solid State Physics and Semiconductor Physics
周学时： 5.0 学分： 5.0
预修要求：近代物理学
内容简介：本课程师信息电子技术类中微电子学、光电子学、集成电子设计和系统等课程的基础。
主要讲授固体物理学的基本理论和半导体晶体材料的各种电学、光学性质的物理机理和概念。
主要内容包括：晶体结构和晶体的结合；晶格振动与固体的热学性质；晶体中的缺陷；着重讲授晶体中的电子状态和固体能带理论的基本内容；电导的简单理论；半导体中的电子状态和能级理论；含杂质和缺陷半导体的能级；半导体中平衡载流子的统计分布和非平衡载流子的产生复合及运动规律；半导体各种界面和表面问题以及金属半导体接触的特性；MIS结构特性；p-n结、异质结及其能带图和电流电压特性；并介绍半导体超晶格等现代固体、半导体物理的发展动态等。
选用教材或参考书：固体物理导论，陈星弼，国防工业出版社；
半导体物理学，刘恩科等，西安交通大学出版社。