（1）制作了多媒体课件，通过专业的晶体结构绘制软件，把晶体对称性的空间结构、对称要素的相互作用和转化，通过静态的图片和动态的视频展现出来，帮助学生理解微观的原子排列；

  （2）结合固体物理学与当代前沿技术的联系，组织学生进行小组讨论，如拓扑绝缘体与能带结构的关系、石墨烯的二维布拉菲格子等专题讨论，使学生能够学以致用；

  （3）利用超星网络教学平台，组织学生作业、问题讨论和答疑，讲讨论从课堂延伸到课外。

  （4）根据教学进度，在课程网站上传了学科前沿的专题讲座，外链了超星电子图书。

  （5）引导学生将固体物理中复杂的解析计算，用计算机编程的方式实现数值求解和结果图形化。

  （6）尝试利用免费的云计算资源，指导学生安装和使用固体电子模拟软件。

   教学团队在网络平台和习题方面做了大量的工作。选用刘恩科，朱秉升，罗晋生主编的《半导体物理学》（第八版）作为课程教材。结合专业的实际需要和半导体物理学的最新发展，自编了300余题目的题库。

  结合课堂教学内容，引导学生使用学校图书馆的知网数据库和Springer期刊网站，查阅最新的固体物理学文献，帮助学生深入理解概念，应用所学知识。

  为促进学生主动学习的需要，课程组将与本课程相关的资料在网上公布。把教学大纲、参考书目、教案、习题、录像等上网并免费为学生开放。

      从13级学生开始，使用超星网络课程平台，上传课件100余，视频50余套，外链图书100余本。

   半导体物理学是电子科学与技术、新能源科学与工程、储能科学与工程专业的核心课程。本课程组通过近五年的不懈努力，使得该课程的教学成果获得了后续课程教师和毕业学生的认可。

    半导体物理学是当代许多重要技术的源泉和基础，是一门很重要的基础学科。上个世纪下半世纪以来半导体物理发展迅速，新材料和新现象层出不穷，理论方法也有很大进展。这就使得这门课程的教学如何不断发展成为一个重要的课题。要把缤纷繁复的内容严谨系统地选取组织好，把有时稍显枯燥的内容准确生动地讲解好，这不是一件容易的事。数理学院的固体物理课程教学团队，不仅有多年的教学经验，有刻苦认真备课的精神，而且一直在凝聚态理论前沿进行着研究工作，也了解凝聚态物理的发展状况。这对于安排教学大纲，适当地取舍和如何讲解都有很大好处。从目前的内容来看，教学大纲确实兼顾了既要扎实地掌握基本概念，原理和方法，又要了解前沿和热点。从教学方法上来看，他们十分重视培养学生的物理思维方法，分析问题，解决问题的能力，效同时他们也有心地组建好教学梯队，采用多媒体教学和板书结合的方法，有时也用启发式或讨论的方式引导学生思考，活跃课堂气氛。

   半导体物理是我本科阶段最喜爱的课程之一。因为它不仅内容丰富多彩，而且给了我另外的思维方式——同时兼顾理论和实际应用;同时，授课老师生动活泼的授课方式更是激起了我对该课程的喜爱。

   半导体物理引导我走进了物理和材料大世界，扩展了我对物理和材料知识的认识，使我能从理论与实际相结合的角度来审视我所学的专业，让我真正的了解了学习物理的意义。

1.《半导体物理学》，刘恩科，朱秉升，罗晋生主编，2023年，电子工业出版社,第8版。

2.《半导体物理学》（上册），叶良修，2007年，高等教育出版社，第2版。

3.《半导体物理学》（简明版），刘恩科，朱秉升，罗晋生主编，2024年，电子工业出版社。

4.《半导体物理学》，黄昆、谢希德，1958年8月，科学出版社。

5.《半导体物理基础》，黄昆、韩汝琦，1979年7月，科学出版社。

6.《半导体物理学简明教程》，孟庆巨、胡云峰、敬守勇等，2014年6月，电子工业出版社。

7.《半导体物理学》，张宝林，董鑫，李贤斌编著，2020年，科学出版社，第1版。

8.《半导体物理学》，茅惠兵编著，2023年9月，科学出版社，第1版。

9.《半导体物理学》（上册），Marius Grundmann著，姬扬译，2022年，中国科学技术大学出版社。

10.《半导体物理与器件》，DonaldA.Neamen著，赵毅强，姚素英，史再峰等译，2013年，电子工业出版社，第4版。

11.《固体物理学》，黄昆原著，韩汝琦改编，2002年，高等教育出版社，第1版。

12.《固体物理学》，胡安，章维益著，2020年，高等教育出版社，第3版。

本教学队伍比较共有四人组成，均具有硕士研究生以上学历，其中教授一人，讲师三人，均从事固体物理学相关的研究工作。师生比例合理。

       韩崇，讲师，凝聚态物理博士，近五年一直从事固体物理学及相关课程的教学与科研工作，主持完成固体物理学相关的国家自然科学基金一项。本课程的主讲教师，负责课件和视频的制作。

       邹维科，讲师，凝聚态物理学博士，一直从事应用物理学相关的教学与科研工作。本课程的主讲教师，负责教学资料的搜集与整理。

       张文婷，讲师，电子技术硕士，一直从事光电技术相关课程的教学与科研工作。负责学生的网上答疑工作。

       杜文圆，讲师，理论物理学博士，一直从事应用物理学相关的教学与科研工作，负责作业和试题的整理。

       潘跃武，教授，凝聚态物理学博士，近五年一直从事固体物理学及相关课程的教学与科研工作，主持完成固体物理学相关的国家自然科学基金一项。本课程的主讲教师，负责教学方法的制定。

       根据学校对青年教师培养的要求，课程组积极支持老师们的进修提高，主要从派出访问、参加学术会议、课程听课学习等几方面制定并落实的培养计划。这些培养计划的有效实施，不仅为青年教师搭建了向上的平台，而且在青年教师中造就了一种向上的精神风貌。

《半导体物理学》教学大纲

课程编号：3018P2305                                      课程类型：专业必修课

课程名称：半导体物理学                                 英文名称：Semiconductor Physics

学　　分：3                                                    适用专业：电子科学与技术

一、课程介绍

半导体物理学是研究半导体原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子过程的学科。半导体物理学的进步和发展为现代微电子器件工艺学提供了重要的理论支撑，是当代信息化社会得以实现的基石。

《半导体物理学》课程是电子科学与技术专业的核心专业必修课，系统的介绍了半导体中的晶格结构，固体量子理论，杂质半导体，载流子输运的基本概念、理论和方法，是光电子技术、太阳能光伏材料、电子材料与元器件测试技术等专业课程体系的先导课程。课程旨在使学生掌握半导体物理的基本概念和涉及的各种物理机制，为理解光电子、光伏和微电子器件的工作原理打好基础。

二、课程目标

课程目标1：掌握半导体物理的概念、特点、涉及的主要研究内容、研究范围和研究方法；掌握半导体的晶格结构和结合性质；掌握原胞、基矢的概念，清楚晶面和晶向的表示；掌握倒易点阵和布里渊区的概念；了解元素和化合物晶体结合的规律性；理解分子的结合类型；掌握原子能级分裂为晶体能带的物理图像；掌握导体、半导体和绝缘体的能带结构；理解半导体的导电机构和空穴的概念；了解硅和锗的能带结构；理解替位式杂质和间隙式杂质的概念；理解施主/受主杂质和施主/受主能级的概念；了解缺陷、位错能级的概念；理解状态密度的概念；理解费米分布函数的物理意义；了解简并半导体的概念；理解载流子的漂移运动和迁移率的概念；理解载流子的散射及其主要机制；掌握非平衡载流子复合率的计算；了解非平衡载流子的产生、复合及动态过程，非平衡载流子寿命的意义。（支撑毕业要求指标点1）

课程目标2：运用半导体物理的基本知识结合理论物理知识，能熟练的求出倒格子矢量和布里渊区；掌握半导体中电子的运动，理解有效质量的物理意义；掌握硅、锗半导体中杂质能级的基本规律；掌握III-V族化合物中杂质能级的基本规律；掌握导带中电子浓度和价带中空穴浓度的计算方法；掌握本征半导体中载流子浓度的物理规律；掌握杂质半导体中载流子浓度的物理规律；了解一般情况下载流子浓度的物理规律；掌握杂质浓度和温度对迁移率和电阻率的影响；掌握PN结接触电势差和载流子分布的计算；PN结的电流电压特性；理解PN结空间电荷区的建立；PN齐纳击穿和雪崩击穿;了解PN结及其能带图；PN结电容和PN结的击穿。（支撑毕业要求指标点2）

课程目标3：具有基本的查阅国内外文献、数据库的能力；具备良好的半导体物理学逻辑思维能力，从半导体物理学角度分析解决相关问题；具备基本的从事半导体物理科学研究的专业素质和技能。（支撑毕业要求指标点4）

课程目标与毕业要求的对应关系如表1所示。

表1 课程目标与毕业要求的对应关系表

三、德育目标

德育目标1：通过了解半导体物理的发展历程中我国老一辈科学家取得的成绩和他们克服万难、报效祖国的精神品质，以及我国目前半导体物理领域取得的飞跃性发展，激发学生的爱国主义热情，树立中国特色社会主义的四个自信。

德育目标2：通过对半导体物理各种物理理论的学习，理解辩证唯物主义思想在物理学中的重要作用，并将其应用到日常的学习、工作和生活中。

德育目标3：培养批判与创新、求真与进取的科学精神和实事求是、认真严谨的科学态度。

四、课程内容与教学要求

1. 课程内容与教学安排

本课程学分为3学分， 48学时（均为理论教学）。具体教学内容如表2所示。

表2 课程理论教学内容安排

2．课程目标与教学内容、教学方法的对应关系

课程目标与教学内容、教学方法的对应关系如表3所示。

表3 课程目标与教学内容、教学方法的对应关系表

五、课程考核与评价

1. 考核评价方式与成绩评定

课程考核以考核学生对课程目标的达成为主要目的，以检查学生对教学内容的掌握程度为重要内容。课程考核包括平时过程考核和期末考试2个部分，分别为平时成绩和期末考试成绩，具体考核/评价细则如表4。

具体考核/评价细则、各环节的成绩评定方式如表4。
                                 表4 课程考核/评价细则表

2.课程目标达成情况评价依据

（1）平时考核主要包括线上成绩、线下月度测验、翻转课堂成绩等环节，各环节评分标准见表5。

表5 平时过程考试评分标准

（2）期末考试为闭卷类型，建议设置选择题、填空题、证明题、简答题、计算题等题型，分值比例可根据实际情况灵活调整，卷面总成绩为100分。难度分为：容易、中等、较难三个等次，建议比例构成近似为2:6:2。。

六、课程目标达成度评价

课程目标达成度的计算方法见表6。

表6 课程目标达成度计算方法

参数说明：As、Fs、Is、Js、Ts分别为考核成绩中单元作业、线上讨论、翻转课堂资料准备、翻转课堂汇报和期末成绩各项的得分，A、F、I、K、T为考核中单元作业、线上讨论、翻转课堂资料展示、翻转课堂汇报和期末成绩各项的总分；x、y、z为表4各项考核/评价方式权重占总权重的比例。

七、参考教材及相关材料

1.《半导体物理学》，刘恩科，朱秉升，罗晋生主编，电子工业出版社，2023年第8版。

2.《半导体物理学》（上册），叶良修，高等教育出版社，2007年第2版。

3.《半导体物理学》（简明版），刘恩科，朱秉升，罗晋生主编，电子工业出版社，2024年。

4.《半导体物理学》（上册），Marius Grundmann著，姬扬译，中国科学技术大学出版社，2022年。

5.《半导体物理与器件》，DonaldA.Neamen著，赵毅强，姚素英，史再峰等译，电子工业出版社，2013年第4版。

6.《半导体物理学》，张宝林，董鑫，李贤斌编著，科学出版社，2020年第1版。

7.《固体物理学》，黄昆原著，韩汝琦改编，高等教育出版社，2002年第1版。

8.《固体物理学》，胡安，章维益著，高等教育出版社，2020年第3版。

执笔人：邹维科 韩崇 褚宪薇

审核人：孙言 刘冬冬

批准人：张连英

制定（修订）日期：2024年4月28日

               教 学 进 度 表
                                                                                                                                                                           

课前预习网站对应章节的课件和视频内容。课后及时完成在线课程的作业，阅读章节相关的资料，图书。每章结束后，完成网络测试。

完成任务点占成绩的40%，作业成绩占40%，阅读资料图书占20%。最终成绩有系统自动导出。

半导体物理学教学的难点与痛点：

（1）基础薄弱：同学们没有系统地学习量子力学、固体物理学和统计物理。

（2）存在畏难情绪：理论抽象、公式繁杂，学习的主动性不强。

（3）观念落后：不能合理用于现代计算软件和人工智能工具。

（4）缺乏直观感受，无课内实验支撑。