半导体物理基础（数字教材）

半导体物理基础（数字教材）

主讲教师：蒋玉龙

教师团队：共1位

蒋玉龙

学校：	复旦大学
开课院系：	微电子学院
专业大类：	电子科学与技术
开课专业：	微电子科学与工程
课程英文名称：	Semiconductor Physics
课程编号：	MICR130005
学分：	4
课时：	72

课程介绍

这是一门微电子科学与工程专业的骨干专业课程，也是学习集成电路知识的入门课程，其理论性和系统性均较强。已故复旦大学老校长谢希德院士是中国半导体物理学科开创者之一，其与黄昆合著撰写了新中国第一部《半导体物理学》，1958年由科学出版社出版。此后国内的《半导体物理学》教材也大多以此为蓝本。本课程努力传承其精华并面向工程专业学生进行了适应性变革。本课程主要讲授半导体能带论、半导体载流子统计、半导体载流子输运、非平衡载流子、pn结、异质结、金属-半导体接触和半导体表面与MIS结构。通过教学希望学生能理解半导体中电子运动规律和特点、半导体的基本电学性质和其在半导体基本器件中的应用，为系统学习半导体器件原理课程打下基础。

课程性质：专业必修学分：4 课程特色：适合线上线下混合式教学（原位翻转课堂），研讨式教学，小组学习课程特点：内容广、概念多课程要求：着重物理概念及物理模型；基本的计算公式教学方式：混合式课程考核：平时成绩50%，期末成绩50%。

师资团队

蒋玉龙

职称：教授，博导

单位：复旦大学

部门：微电子学院

职位：校教师教学发展中心副主任

课程章节

第一章固体物理导论

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1.1 晶体结构
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1.2 晶体衍射和倒易点阵
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1.3 自由电子费米气体
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1.4 能带
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1.5 半导体晶体
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1.6 第一章在线练习

第四章半导体载流子的平衡态统计分布

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4.1 状态密度
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4.2 费米能级和载流子的统计分布
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4.3 本征半导体中的载流子统计
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4.4 杂质半导体中的载流子统计
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4.5 简并半导体
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4.6 第四章在线练习

第七章 pn结

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7.1 平衡pn结特性
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7.2 pn结电流电压特性
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7.3 pn结电容
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7.4 pn结的击穿
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7.5 pn结隧道效应
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第七章在线练习

第十章异质结霍耳效应

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10.1 异质结
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10.2 霍耳效应
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10.3 第十章在线练习

第二章半导体中的电子状态

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2.1 半导体中电子的运动有效质量
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2.2 本征半导体的导电机构空穴
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2.3 回旋共振和等能面
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2.4 硅和锗的能带结构
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2.4 第二章在线练习

第五章半导体中载流子的输运

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5.1 载流子的漂移运动
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5.2 载流子的散射
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5.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系
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5.4 强电场下的输运
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5.5 第五章在线练习

第八章金半接触

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8.1 金半接触的能带图
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8.2 金半接触的整流输运理论
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8.3 少子注入和欧姆接触
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8.4 第八章在线练习

第三章半导体中杂质和缺陷能级

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3.1 硅、锗晶体中的杂质能级
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3.2 III－V族化合物中的杂质能级
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3.3 缺陷、位错能级
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3.4第三章在线练习

第六章非平衡载流子

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6.1 非平衡载流子的注入与复合
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6.2 准费米能级
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6.3 复合理论
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6.4 陷阱效应
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6.5 载流子的扩散运动
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6.7 连续性方程
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6.7 第六章在线练习

第九章半导体表面与MIS结构

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9.1 表面态概念
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9.2 表面电场效应
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9.3 Si-SiO2系统的性质
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9.4 MIS结构的C-V特性
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9.5 表面电导及迁移率
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9.6 第九章在线练习

课程背景

教学方法

原位翻转教学

本课程采用混合式教学--原位翻转课堂模式，把16个教学周的传统教学课时按如下计划重构*，以实现更有效的教和学。

第1周：教师教室面授，完成学生选课清单最终确认和分组；布置第一次翻转教学的作业；

第2周：学生回到教室，按照翻转作业顺序进行课堂汇报讨论和交流；结束第一次翻转教学并布置第二次翻转教学的作业；

第3周：学生线上自学，完成翻转教学作业并及时在线提交；

第4周：学生回到教室，按照翻转作业顺序进行课堂汇报讨论和交流；结束第二次翻转教学并布置第三次翻转教学的作业；

第5-16周：重复第3、4周的翻转作业布置、提交、汇报、讨论、新一轮作业开始。。。

*如遇法定节假日与讨论课日期重复，需要前置或延后一周讨论，以保证16个教学周中包含8次讨论课。

图2.png

图4.png

成果展示

本课程2008年入选校级精品课程，是2008年度市教委重点立项课程；2010年11月通过市教委重点课程项目验收；2012年7月被评为上海市精品课程。 2019年9月入选上海市优质混合式课程示范案例。2019年10月通过FDQM认证。

教学论文：

1、把课堂放到学生口袋里的尝试-新一代教学课件“移动课堂”在本科教学中的创建和使用，《复旦学报》2010年，49卷，2期，270页；

2、从学生的角度出发讲好理工科课程，《科技导报》2013年，31卷，32期，85页。

FD-QM课程证书-蒋玉龙.jpg

参考教材

教材使用情况：

作者

书名

出版社

出版日期

刘恩科，朱秉升

半导体物理学

国防工业出版社

2011

曾树荣

半导体器件物理基础

北京大学出版社

2007

推荐参考资料：

作者	书名	出版社	出版日期
叶良修	半导体物理学	高等教育出版社	1987
R. M. Warner, B. L. Grung	Semiconductor-Device Electronics	电子工业出版社	2002
K. Seeger	Physics of Semiconductor: An Introduction	Springer- Verlag	2004
施敏（美）著，黄振岗译	半导体器件物理	电子工业出版社	1987
刘永，张福海编著	晶体管原理	国防工业出版社	2002

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