半導(dǎo)體光電子材料與器件教學(xué)大綱

附件2：《半導(dǎo)體光電子材料與器件》教學(xué)大綱（理論課程及實驗課程適用）課程信息課程名稱（中文）：半導(dǎo)體光電子材料與器件課程名稱（英文）：SemiconductorOptoelectronicmaterialsanddevices課程類別：選修課課程性質(zhì)：專業(yè)方向課計劃學(xué)時：32（其中課內(nèi)學(xué)時：40，課外學(xué)時：0）計劃學(xué)分：2先修課程：量子力學(xué)、物理光學(xué)、固體物理、激光原理與技術(shù)、半導(dǎo)體物理等選用教材：《半導(dǎo)體物理學(xué)簡明教程》，孟慶巨胡云峰等編著，電子工業(yè)出版社，2014年6月，非自編；普通高等教育“十二五”規(guī)劃教材，電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)規(guī)劃教材開課院部：理學(xué)院適用專業(yè)：光電信息科學(xué)與工程、微電子學(xué)等專業(yè)課程負(fù)責(zé)人：梁春雷課程網(wǎng)站：無課程簡介（中英文）《半導(dǎo)體光電子材料與器件》是光電信息科學(xué)與工程本科專業(yè)的專業(yè)課。學(xué)習(xí)本課程之前，要求學(xué)生已經(jīng)具有量子力學(xué)、熱力學(xué)與統(tǒng)計物理、固體物理和半導(dǎo)體物理方面的知識。本課程論述基于電子的微觀運動規(guī)律為基礎(chǔ)的各種半導(dǎo)體器件的工作原理。其核心內(nèi)容是硅光電子器件的工作原理和設(shè)計方法。本課程的目的是讓學(xué)生了解和掌握半導(dǎo)體器件相關(guān)的物理知識，熟練掌握各種常見半導(dǎo)體器件參數(shù)與器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和材料參數(shù)之間的關(guān)系。能夠使用典型的光電子器件進行光電探測。初步具備新型器件的跟蹤研究能力和自主開發(fā)能力。SemiconductorOptoelectronicMaterialsandDevicesisthecoursedesignedfortheundergraduatestudentsofoptoelectronicinformationscienceandengineeringspecialty.Beforetakingthisclass,thestudentsarerequiredtohavetheknowledgeofquantummechanics,thermodynamicsandstatisticalphysics,solidstatephysicsandsemiconductorphysics.TheclasswilldiscusstheprinciplesofworkingofallkindsofSemiconductordevicesbasedonthemicroscopicmovementofelectron.Themaincontentwillbetheprincipleofworkingandthemethodofdesignofoptoelectronicdevicesbaseonsilicon.Thepurposeistoletthestudentsunderstandandmasterphysicalknowledgerelatedtothesemiconductordevices,skillfullymasterallkindsofrelationsofsemiconductordevicesparameterswithstructuralparameterandmaterialparameter.Thestudentsarerequirestobeabletoemploysometypicaldevicesforphotoelectricdetection,alsotheywillbeabletohavethebasicabilitytofollowanddevelopnewdevices.三、課程教學(xué)要求序號專業(yè)畢業(yè)要求課程教學(xué)要求關(guān)聯(lián)程度1工程知識本課程注重培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力、科學(xué)研究的思想方法、創(chuàng)新能力以及工程實踐能力等。為畢業(yè)生從事光電子及其相關(guān)學(xué)科的科學(xué)研究、工程設(shè)計奠定扎實的理論與實踐基礎(chǔ)。H2問題分析深刻理解和畫出各種偏置條件下pn結(jié)、金屬-半導(dǎo)體接觸的能帶圖；理解和掌握準(zhǔn)費米能級的概念和應(yīng)用；熟練pn結(jié)接觸電勢差和pn結(jié)空間電荷區(qū)寬度、勢壘電容的計算；掌握pn結(jié)直流特性的有關(guān)概念；熟悉半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)。H3設(shè)計/開發(fā)解決方案4研究半導(dǎo)體光電子材料與器件在現(xiàn)代信息社會中扮演著十分重要的角色，是微電子技術(shù)和光電子技術(shù)的橋梁和紐帶，是最為活躍的研究領(lǐng)域之一。M5使用現(xiàn)代工具6工程與社會7環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展8職業(yè)規(guī)范9個人和團隊10溝通11項目管理12終身學(xué)習(xí)注：“課程教學(xué)要求”欄中內(nèi)容為針對該課程適用專業(yè)的專業(yè)畢業(yè)要求與相關(guān)教學(xué)要求的具體描述?！瓣P(guān)聯(lián)程度”欄中字母表示二者關(guān)聯(lián)程度。關(guān)聯(lián)程度按高關(guān)聯(lián)、中關(guān)聯(lián)、低關(guān)聯(lián)三檔分別表示為“H”“M”或“L”?！罢n程教學(xué)要求”及“關(guān)聯(lián)程度”中的空白欄表示該課程與所對應(yīng)的專業(yè)畢業(yè)要求條目不相關(guān)。四、課程教學(xué)內(nèi)容章節(jié)名稱主要內(nèi)容重難點關(guān)鍵詞學(xué)時類型一半導(dǎo)體表面1.理解概念：懸掛鍵、表面能級、表面態(tài)、施主態(tài)、受主態(tài)；理解半導(dǎo)體表面空間電荷區(qū)能帶的彎曲；理解理想的MIS結(jié)構(gòu)。2.掌握概念：載流子積累、耗盡和反型；理解MOS電容隨偏壓變化的基本規(guī)律。3.了解在二氧化硅、二氧化硅-硅界面系統(tǒng)存在的電荷及其主要性質(zhì)；理解平帶電壓公式和閾值電壓公式。1.表面勢和能帶彎曲2.載流子積累、耗盡和反型3.MOS電容隨偏壓變化的基本規(guī)律6理論講授二PN結(jié)1.理解熱平衡PN結(jié)的能帶圖，掌握空間電荷區(qū)內(nèi)建電勢差公式；2.能正確畫出加偏壓PN結(jié)的能帶圖，根據(jù)載流子擴散和漂移的觀點分析PN結(jié)的單向?qū)щ娦裕斫夥聪蚱珘簩谋M層寬度的影響。3.理解PN結(jié)二極管直流電流—電壓特性，掌握正偏復(fù)合電流、反偏產(chǎn)生電流的概念。4.根據(jù)能帶圖解釋隧道二極管的電流—電壓特性，掌握耗盡層電容、擴散電容的概念和公式。5.了解各種PN結(jié)擊穿的概念，理解異質(zhì)結(jié)和同質(zhì)結(jié)能帶圖的差別。1.熱平衡和偏壓PN結(jié)2.PN結(jié)的直流電流—電壓特性3.PN結(jié)電容4.PN結(jié)擊穿10理論講授三金屬—半導(dǎo)體接觸1.理解熱平衡情況下的理想肖特基勢壘能帶圖，了解費米能級釘扎效應(yīng)，理解界面態(tài)對勢壘高度的影響。2.能畫出能帶圖說明金屬和重?fù)诫s半導(dǎo)體之間形成的歐姆接觸；理解肖特基效應(yīng)的物理機制。3.推導(dǎo)理查森—杜斯曼方程，理解相關(guān)概念并討論SBD的電流—電壓特性。1.肖特基勢壘2.歐姆接觸3.鏡像力8理論講授四半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)1.寫出直接躍遷和間接躍遷過程中的準(zhǔn)動量守恒和能量守恒公式。2.推導(dǎo)平均漂移速度公式，理解遷移率的物理意義；理解雜質(zhì)濃度了解多能谷情況下的電導(dǎo)現(xiàn)象。3.了解幾種光吸收的機理和特點；理解PN結(jié)光生伏打效應(yīng)的基本過程。4.掌握半導(dǎo)體發(fā)光的主要機理和過程；熟悉LED的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。1.本征吸收、雜質(zhì)吸收2.PN結(jié)光生伏打效應(yīng)3.半導(dǎo)體發(fā)光6理論講授五SiPhoto-diodes硅光電二極管英文材料閱讀1.SpectralResponse2.photosensitivity3.NEP2課堂討論五、考核要求及成績評定序號成績類別考核方式考核要求權(quán)重（%）備注1期末成績期末考試開卷60百分制，60分為及格2平時成績作業(yè)6次203平時表現(xiàn)出勤情況203次為參加課程則無法獲得學(xué)分45注：此表中內(nèi)容為該課程的全部考核方式及其相關(guān)信息。六、學(xué)生學(xué)習(xí)建議學(xué)習(xí)方法建議1.注意知識的內(nèi)在聯(lián)系，學(xué)生要學(xué)會獨立思考，在不同條件下對公式做不同的近似處理，抓住問題的主要矛盾解決問題，進而加深對基本理論的理解和掌握。2.在網(wǎng)上觀看相關(guān)國家級或省級精品資源共享課或視頻公開課。3.在網(wǎng)上下載并學(xué)習(xí)有關(guān)半導(dǎo)體光電子器件的說明書，將