中图科学技木大学物理系微电子专业 绪论 ■这门课在学科群中的地位 课程定位 半导体器件的发展简介 -历史与趋势 些具体问题的说明 教材，参考书，成绩 2023/4/11 Tuesday 2
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 2 绪 论 这门课在学科群中的地位 --课程定位 半导体器件的发展简介 --历史与趋势 一些具体问题的说明 --教材,参考书,成绩
中图科学技木大学物理系微电子专业 相关课程（领域） 物理（对物理问题更深入，更专门的讨 论) 高等半导体物理；半导体理论： 半导体表面物理，非晶态半导体物理： 半导体光学 材料（材料性质，应用的物理模型，材料制 备新材料的研制) 体材料：薄膜材料：微结构材料；人工剪 裁设计材料： 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 3
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 3 相关课程(领域) ♦ 物理 (对物理问题更深入,更专门的讨 论): 高等半导体物理; 半导体理论; 半导体表面物理; 非晶态半导体物理; 半导体光学 …… ♦ 材料 (材料性质,应用的物理模型,材料制 备,新材料的研制): 体材料; 薄膜材料; 微结构材料; 人工剪 裁设计材料;…… Principle of Semiconductor Devices
中图科学技木大学物理系微电子专业 集成电路 集成电路原理及其设计（线路设计，版图设 计工艺设计)方 集成电路中的物理问题，材料问题. 光电子学 半导体光电子学（发光、 探测、应用)， 微纳加工技术 新型材料器件及三维电路的微纳加工工 艺技术 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 4
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 4 ♦ 集成电路— 集成电路原理及其设计(线路设计,版图设 计,工艺设计); 集成电路中的物理问题,材料问题…… ♦ 光电子学 半导体光电子学（发光、探测、应用）， ♦ 微纳加工技术 新型材料器件及三维电路的微纳加工工 艺技术 Principle of Semiconductor Devices
中图科学技木大学物理系微电子专业 凝聚态物理学（范畴）： 主要研究凝聚态物质本身的性质和它在各 种外界条件（如力、热、光、气、电、磁、 各种微观粒子束的辐照及各种极端条件) 下发生的变化，发现新的物理现象和效应， 揭示出新的规律，形成新的概念。 研究多粒子体系的复杂性，反映物质结构 概念上的统一性。 为新材料、元件、器件的研制和发展，提 供牢固的物理基础 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 5
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 5 凝聚态物理学（范畴）: 主要研究凝聚态物质本身的性质和它在各 种外界条件（如力、热、光、气、电、磁、 各种微观粒子束的辐照及各种极端条件） 下发生的变化，发现新的物理现象和效应， 揭示出新的规律，形成新的概念。 研究多粒子体系的复杂性，反映物质结构 概念上的统一性。 为新材料、元件、器件的研制和发展，提 供牢固的物理基础。 Principle of Semiconductor Devices
中图科学技木大学物理系微电子专业 ◆以固体物理学为主干，是固体物理学的向 外延拓，在非固体材料中的应用，是研究 凝聚态物质的微观结构、运动状态、物理 性质及其相互关系的科学，分支学科： 晶体学；金属物理学；半导体物理学；磁 学；电介质物理学；低温物理学；高压物 理学；发光学 ◆表面物理学；非晶态物理学；液晶物理学； 高分子物理学；低维固体物理学； 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 6
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 6 ♦以固体物理学为主干，是固体物理学的向 外延拓，在非固体材料中的应用，是研究 凝聚态物质的微观结构、运动状态、物理 性质及其相互关系的科学，分支学科： ♦晶体学；金属物理学；半导体物理学；磁 学；电介质物理学；低温物理学；高压物 理学；发光学； ♦表面物理学；非晶态物理学；液晶物理学； 高分子物理学；低维固体物理学；…… Principle of Semiconductor Devices
中图科学技木大学物理系微电子专业 固体物理学 讨论固体物理领域中最基本的一些问题 固体中的各种运动状态（重点是固体中电 子的运动状态) ◆晶体结构；固体的结合；晶格振动： ◆能带理论：晶体中电子运动金属电子论； ◆半导体；磁性，固体光学；超导：… 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 7
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 7 固体物理学: 讨论固体物理领域中最基本的一些问题— 固体中的各种运动状态(重点是固体中电 子的运动状态): ♦晶体结构; 固体的结合; 晶格振动; ♦能带理论; 晶体中电子运动;金属电子论； ♦半导体; 磁性; 固体光学; 超导;…… Principle of Semiconductor Devices
中图科学技木大学物理系微电子专业 半导体物理学 ◆与固体物理学同为专业基础课-一应用已 有的固体物理基础讨论半导体中最基 本的一些问题； ◆所讨论的物理问题有强烈的应用背景 半导体材料，器件，集成电路物理基础 ◆物理基础为固体能带论 ◆研究在微小尺度下（纳米量级），半导体 材料上构成的器件、电路及系统中电子 运动规律的学科 ◆是半导体器件和微电子技术的理论基础 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 8
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 8 半导体物理学: ♦与固体物理学同为专业基础课--应用已 有的固体物理基础,讨论半导体中最基 本的一些问题; ♦所讨论的物理问题有强烈的应用背景 半导体材料,器件,集成电路物理基础 ♦物理基础为固体能带论 ♦研究在微小尺度下(纳米量级)，半导体 材料上构成的器件、电路及系统中电子 运动规律的学科 ♦是半导体器件和微电子技术的理论基础 Principle of Semiconductor Devices
中图科学技术大学物理系微电子考业 高等半导体物理学： ◆半导体专业课-讨论近代半导体物理学 中比较活跃的几个领域的基本成就和新 的发展； 讨论当代半导体物理研究发展的前沿， 介绍各个领域中开展活跃的研究，包括 所依据的主要理论及采用的研究方法。 ◆ 物理基础为固体能带论，量子力学，半 导体有效质量近似，赝势方法和LCA© 方法 ◆是纳米尺度半导体材料及结构和微纳电 子学器件技术的理论基础 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 9
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 9 高等半导体物理学: ♦半导体专业课--讨论近代半导体物理学 中比较活跃的几个领域的基本成就和新 的发展; ♦ 讨论当代半导体物理研究发展的前沿， 介绍各个领域中开展活跃的研究，包括 所依据的主要理论及采用的研究方法。 ♦物理基础为固体能带论，量子力学，半 导体有效质量近似，赝势方法和LCAO 方法 ♦是纳米尺度半导体材料及结构和微纳电 子学器件技术的理论基础 Principle of Semiconductor Devices
中图科学技木大学物理系微电子专业 半导体器件 器件（器件物理；器件原理；器件工艺）： 电子器件（双极型器件，MOS器件，各 种特种器件) 光电子器件（激光器，发光管，光电转换 器件)方 其他各种效应的应用（热电，压电.…） 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 10
中国科学技术大学物理系微电子专业 2023/4/11 Tuesday 10 半导体器件 ♦ 器件 (器件物理; 器件原理; 器件工艺): 电子器件(双极型器件,MOS器件,各 种特种器件); 光电子器件(激光器,发光管,光电转换 器件); 其他各种效应的应用(热电,压电 ……) Principle of Semiconductor Devices
中图科学技木大学物理系微电子专业 半导体器件原理 ■ 半导体器件是根据半导体中的各种效应制成的： 如：利用pn结单向导电效应，光电效应，雪崩 倍增效应，隧道效应等，可以制成各种半导体结 型器件 利用半导体中载流子的能谷转移效应，可以制成 体效应器件。 利用半导体与其它材料之间的界面效应，可以制 成各种界面器件 半导体中的各种效应是由半导体内部的电子运动 产生的，因此需要掌握构成半导体器件物理基础 的半导体中的电子运动规律 2023/4/11 Tuesday Principle of Semiconductor Devices 11
中国科学技术大学物理系微电子专业 半导体器件是根据半导体中的各种效应制成的。 如：利用pn结单向导电效应，光电效应，雪崩 倍增效应，隧道效应等，可以制成各种半导体结 型器件。 利用半导体中载流子的能谷转移效应，可以制成 体效应器件。 利用半导体与其它材料之间的界面效应，可以制 成各种界面器件。 半导体中的各种效应是由半导体内部的电子运动 产生的，因此需要掌握构成半导体器件物理基础 的半导体中的电子运动规律。 2023/4/11 Tuesday 11 半导体器件原理 Principle of Semiconductor Devices