半导体物理物理教案(03级).pdf
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1、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,以及引导学生 解决重点
2、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习
3、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:
4、理解有效质量和空穴的物理意义,已知e(k)表达式,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
5、.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): 第一章半导体的电子状态 1.5 回
6、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:
7、 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:
8、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) 5.1 硅、锗晶体的杂质能级(掌握) 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
9、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 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、
10、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) 5.3 缺陷、位错能级(了解) 本授课单元教学目标或要求: 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
11、。 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 ” 、“
12、 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 5.1 状态密度 6.2 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、
13、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
14、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 5.2 费米能级和载流子的统计分布 6.3 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
15、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
16、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
17、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 5.4 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
18、): 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) 6.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
19、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 5.4 杂质半导体的载流子浓度 6.5 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
20、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、作业: 讨论题:习题15 作业题:习题14 ,18 本授课单元参考资
21、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
22、): 第三章半导体中的载流子的统计分布 5.6 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 20
23、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): 习题课 本授课单元教学目标或要求: 总结第一到第三章的主要概念、理论和公式 讲解习题中
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- 半导体 物理 物理教案 03
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