苏州大学：电子信息学院《半导体物理及固体物理基础》课程教学大纲.doc_大学文库

《半导体物理及固体物理基础》课程教学大纲课程名称：半导体物理及固体物理基础课程代码：MICR3021 英文名称：Fundamentals of Semiconductor Physics and Solid-State Physics 课程性质：专业必修课学分/学时：3/63 开课学期：第3学期适用专业：微电子科学与工程、电子科学与技术、集成电路设计与集成系统先修课程：高等数学后续课程：半导体器件物理大规模集成电路制造工艺开课单位：电子信息学院课程负责人：王明湘大纲执笔人：张冬利大纲审核人：王明湘一、课程性质和教学目标课程性质：《半导体物理与固体物理基础》课程是微电子科学与工程、电子科学与技术、集成电路设计与集成系统三个专业的专业必修课，是半导体器件物理的前导课程。课程旨在使学生掌握半导体相关的基本概念和涉及的各种物理机制，为理解和分析半导体器件的工作原理打好基础。教学目标：本课程的教学目的是使学生掌握半导体材料常见特性的物理机制以及基本半导体器件的工作原理。通过本课程的学习，要求学生能掌握半导体的导电机制、掺杂原理、非平衡载流子以及能带等概念等，能运用这些理论来判断半导体导电类型、计算载流子浓度、分析p结、金半接触、MS、异质结等基本半导体器件的工作原理。本课程的具体教学目标如下： 1、掌握固体分类、晶体结构、共价键等基本概念。 2、掌握载流子、能带、费米能级等物理概念以及各种载流子输运机制。 3、能够根据所学知识计算载流子浓度、费米能级位置、画出能带图。 4、能够利用所学知识解释简单半导体器件的工作原理。 5、能够针对半导体器件的测量结果，提取相关参数，基于半导体物理知识解释测量结果。二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标 1.3掌握电子科学与技术相关工程基础知识， 1、工程知识能用于分析工程问题中的器件、电路、电磁教学目标1、2 场及信号等问题。 2.3能运用基本原理分析复杂工程问题，以 2、问题分析得获得有效结论。教学目标3、4 4.1能对电子科学与技术相关领域的基本原 4、研究教学目标5 理进行研究和实验验证

《半导体物理及固体物理基础》课程教学大纲课程名称：半导体物理及固体物理基础课程代码：MICR3021 英文名称：Fundamentals of Semiconductor Physics and Solid-State Physics 课程性质：专业必修课学分/学时：3/63 开课学期：第 3 学期适用专业：微电子科学与工程、电子科学与技术、集成电路设计与集成系统先修课程：高等数学后续课程：半导体器件物理大规模集成电路制造工艺开课单位：电子信息学院课程负责人：王明湘大纲执笔人：张冬利大纲审核人：王明湘一、课程性质和教学目标课程性质：《半导体物理与固体物理基础》课程是微电子科学与工程、电子科学与技术、集成电路设计与集成系统三个专业的专业必修课，是半导体器件物理的前导课程。课程旨在使学生掌握半导体相关的基本概念和涉及的各种物理机制，为理解和分析半导体器件的工作原理打好基础。教学目标：本课程的教学目的是使学生掌握半导体材料常见特性的物理机制以及基本半导体器件的工作原理。通过本课程的学习，要求学生能掌握半导体的导电机制、掺杂原理、非平衡载流子以及能带等概念等，能运用这些理论来判断半导体导电类型、计算载流子浓度、分析 pn 结、金半接触、MIS、异质结等基本半导体器件的工作原理。本课程的具体教学目标如下： 1、掌握固体分类、晶体结构、共价键等基本概念。 2、掌握载流子、能带、费米能级等物理概念以及各种载流子输运机制。 3、能够根据所学知识计算载流子浓度、费米能级位置、画出能带图。 4、能够利用所学知识解释简单半导体器件的工作原理。 5、能够针对半导体器件的测量结果，提取相关参数，基于半导体物理知识解释测量结果。二、课程目标与毕业要求的对应关系毕业要求指标点课程目标 1、工程知识 1.3 掌握电子科学与技术相关工程基础知识，能用于分析工程问题中的器件、电路、电磁场及信号等问题。教学目标 1、2 2、问题分析 2.3 能运用基本原理分析复杂工程问题，以得获得有效结论。教学目标 3、4 4、研究 4.1 能对电子科学与技术相关领域的基本原理进行研究和实验验证。教学目标 5

第十章M0s结构（支撑课程目标4）课时：2周，共6课时教学内容第一节MOS结构与平行板电容的比较第二节能带图一、半导体表面的状态多子堆积，多子耗尽，少子反型二、MOS结构的能带图★△ 空间电荷区宽度、平带电压、阈值电压第三节CV特性一、理想MOS结构的电容-电压特性★ 二、氧化层电荷及界面态的影响△ 思考题： 1、画出硅表面多子堆积，多子耗尽，少子反型时的能带状态。 2、实际硅-二氧化硅系统的C-V特性。第十一章实验（支撑课程目标5）课时：3周，共9课时第一节显微镜测量MOS尺寸第二节四探针法测量方块电阻第三节MOS CV特性测量四、教学方法授课方式：ā理论课（讲授核心内容、总结、按顺序提示今后内容、答疑、公布习题和课外拓展学习等)：b.课后练习（按照理论内容进行）：c.实验环节（根据理论课教学内容，要求学生学会简单操作、四探针仪以及探针台并完成实验任务)：d.办公室时间（每周安排固定的办公室时间，学生无需预约，可来教师办公室就课程内、外内容进行讨论)：e.答疑 (全部理论课程和实验课程完成后安排1~2次集中答疑，答疑时间不包括在课程学时内，答疑内容包括讲授内容、习题、实验等)：期中和期末闭卷考试。课程要求：a理论课：在理论课讲授环节中，应注意概念讲清讲透，并贯彻理论联系实际的原则，注意学生逻辑思维能力、工程观点和分析与解决问题能力的培养。根据本课程的特点，必须严格要求学生独立完成一定数量的习题；b.实验环节：要求学生学会简单操作、四探针仪以及探针台，正确地读取和记录实验数据、绘制图表，培养学生良好的实验习惯，树立实事求是和严肃认真的科学作风，根据实验数据和实验结果撰写实验报告，具有对实验

第十章 MOS 结构（支撑课程目标 4）课时：2 周，共 6 课时教学内容第一节 MOS 结构与平行板电容的比较第二节能带图一、半导体表面的状态多子堆积，多子耗尽，少子反型二、MOS 结构的能带图 空间电荷区宽度、平带电压、阈值电压第三节 CV 特性一、理想 MOS 结构的电容-电压特性 二、氧化层电荷及界面态的影响 思考题： 1、画出硅表面多子堆积，多子耗尽，少子反型时的能带状态。 2、实际硅-二氧化硅系统的 C-V 特性。第十一章实验（支撑课程目标 5）课时：3周，共9课时第一节显微镜测量MOS尺寸第二节四探针法测量方块电阻第三节 MOS CV特性测量四、教学方法授课方式：a.理论课（讲授核心内容、总结、按顺序提示今后内容、答疑、公布习题和课外拓展学习等）；b.课后练习（按照理论内容进行）；c.实验环节（根据理论课教学内容，要求学生学会简单操作、四探针仪以及探针台并完成实验任务）；d.办公室时间（每周安排固定的办公室时间，学生无需预约，可来教师办公室就课程内、外内容进行讨论）；e.答疑（全部理论课程和实验课程完成后安排 1～2 次集中答疑，答疑时间不包括在课程学时内，答疑内容包括讲授内容、习题、实验等）；f.期中和期末闭卷考试。课程要求：a.理论课：在理论课讲授环节中，应注意概念讲清讲透，并贯彻理论联系实际的原则，注意学生逻辑思维能力、工程观点和分析与解决问题能力的培养。根据本课程的特点，必须严格要求学生独立完成一定数量的习题；b.实验环节：要求学生学会简单操作、四探针仪以及探针台，正确地读取和记录实验数据、绘制图表，培养学生良好的实验习惯，树立实事求是和严肃认真的科学作风，根据实验数据和实验结果撰写实验报告，具有对实验

结果进行分析和解释的能力。五、考核及成绩评定 1、考核及成绩评定方式考核方式：闭卷笔试，平时成绩（课堂表现及作业），实验成绩评定方式：期末成绩45%，期中成绩30%，平时成绩10%，实验成绩15% 课程目标达成情况及考试成绩评定占比(%) 课程教学支撑毕业要求考试和评价方式成绩占比(%) 成绩比目标平时成绩实验成绩期中考试期末考试例(%) 教学目标1 毕业要求1.3 2 5 5 12 教学目标2 毕业要求13 2 15 10 27 教学目标3 毕业要求2.3 2 10 15 27 教学目标4 毕业要求2.3 2 15 17 教学目标5 毕业要求4.1 2 15 17 合计 10 15 30 45 100 2、考核与评价标准实验成绩评价标准：基本要求评价标准成绩比优秀良好合格不合格例(%) 能够清晰能够清晰能够描不理解表达MOS CV 述MOS CV 表达MOS CV 特性和方块电特性和方块 MOS CV 熟悉方块特性和方块电阻的测试原电阻和电阻的测试原理：电阻的测试特性和方块电阻的阻率之间实验报告撰写理：实验报告原理：实验报测试原的关系：撰写规范，内告撰写尚规规范，内容完理：没有容比较完整：范，内容基本熟悉MOS 整，条理清晰：交实验报 40 自己努力完完整：自己努的CV特自己努力完成，告：或者成，没有抄袭。力完成，没有性（支撑没有抄袭：有核基本上是毕业要求有核心问题的抄袭。核心问心问题的心得抄袭：或 4-1) 体会、有自己的心得体会，但题的心得体自己的个人见会较少，无创者内容太个人见解和想空泛，太解和想法较意和个人想法。简单。少。法。能够根据能够基于能够基于提取器不能实验测试半导体物理知半导体物理知件参数个别能提取器结果提取识和测量结果，识和测量结错误：实验结件参数：器件参准确提取器件果，提取器件果画图比较实验结果 60 数，分析参数：实验结果参数：实验结标准：实验结画图粗实验现画图标准：实验果画图比较标果分析比较糙：无实象，得出结果分析合理，准：实验结果合理，能得出验结果分合理结论结论正确。分析比较合结论。析和结

结果进行分析和解释的能力。五、考核及成绩评定 1、考核及成绩评定方式考核方式：闭卷笔试，平时成绩（课堂表现及作业），实验成绩评定方式：期末成绩 45%，期中成绩 30%，平时成绩 10%，实验成绩 15% 课程目标达成情况及考试成绩评定占比（%）课程教学目标支撑毕业要求考试和评价方式成绩占比（%）成绩比平时成绩实验成绩期中考试期末考试例（%）教学目标 1 毕业要求 1.3 2 5 5 12 教学目标 2 毕业要求 1.3 2 15 10 27 教学目标 3 毕业要求 2.3 2 10 15 27 教学目标 4 毕业要求 2.3 2 15 17 教学目标 5 毕业要求 4.1 2 15 17 合计 10 15 30 45 100 2、考核与评价标准实验成绩评价标准：基本要求评价标准成绩比优秀良好合格不合格例（%）熟悉方块电阻和电阻率之间的关系；熟悉 MOS 的 CV 特性（支撑毕业要求 4-1）能够清晰表达 MOS CV 特性和方块电阻的测试原理；实验报告撰写规范，内容完整，条理清晰；自己努力完成，没有抄袭；有核心问题的心得体会、有自己的个人见解和想法。能够清晰表达 MOS CV 特性和方块电阻的测试原理；实验报告撰写规范，内容比较完整；自己努力完成，没有抄袭。有核心问题的心得体会，但自己的个人见解和想法较少。能够描述 MOS CV 特性和方块电阻的测试原理；实验报告撰写尚规范，内容基本完整；自己努力完成，没有抄袭。核心问题的心得体会较少，无创意和个人想法。不理解 MOS CV 特性和方块电阻的测试原理；没有交实验报告；或者基本上是抄袭；或者内容太空泛，太简单。 40 能够根据实验测试结果提取器件参数，分析实验现象，得出合理结论能够基于半导体物理知识和测量结果，准确提取器件参数；实验结果画图标准；实验结果分析合理，结论正确。能够基于半导体物理知识和测量结果，提取器件参数；实验结果画图比较标准；实验结果分析比较合提取器件参数个别错误；实验结果画图比较标准；实验结果分析比较合理，能得出结论。不能能提取器件参数；实验结果画图粗糙；无实验结果分析和结 60

(支撑毕理，结论正确。论。业要求 4-1) 注：该表格中比例为各个实验占实验总成绩的比例。期中考试考核评价标准达成情况评价标准成绩比基本要求优秀≥0.9 良好≥0.7 合格≥0.6 不合格<0.6 例(%) 掌握固体材料的分类和标准、概念清晰，概念较清能准确地晰，能描述不同的晶掌握基本胞结构的描述晶胞晶胞结构概念不清概念，知道结构特点，特点，能计楚，并原子教学目标1 特点，掌握能准确计算原子密如何计算密度和价键 20 硅、砷化镓原子密度等典型半算原子密度和价键和价键密密度完全不导体的晶度和价键密度，数学度。了解。密度，数学表达较完胞结构特表达完整。整。点和价键类型能够准确能够准确能够比较了解载流描述载流描述载流准确描述子、能带、不清楚载流子、能带、子、能带、载流子、能费米能级子、能带、费米能级费米能级带、费米能等概念以费米能级等教学目标2 等概念以等概念以 20 级等概念及各种载概念以及各及各种载及各种载以及各种流子输运种载流子输流子输运流子输运载流子输机制，能够运机制。机制。机制。运机制。简单描述。具备半导体物理中掌握半导掌握半导了解半导了解半导体分析和理体内载流体内载流体内载流解的能力，子浓度及子浓度及子浓度及内载流子浓度及费米能能够基于费米能级费米能级费米能级教学目标3 专业知识级位置的计 60 位置的判位置的判位置的计算方法，不判断半导断方法，并断方法，并算方法，但体的状态，能准确画能画出能能带图画会画能带图。并得出结出能带图。带图。得不准确。论。注：该表格中比例为期中考试卷各教学目标所占成绩比例

（支撑毕业要求 4-1）理，结论正确。论。注：该表格中比例为各个实验占实验总成绩的比例。期中考试考核评价标准基本要求达成情况评价标准成绩比优秀0.9 良好0.7 合格0.6 不合格<0.6 例（%）教学目标 1 掌握固体材料的分类和标准、不同的晶胞结构的特点，掌握硅、砷化镓等典型半导体的晶胞结构特点和价键类型概念清晰，能准确地描述晶胞结构特点，能准确计算原子密度和价键密度，数学表达完整。概念较清晰，能描述晶胞结构特点，能计算原子密度和价键密度，数学表达较完整。掌握基本概念，知道如何计算原子密度和价键密度。概念不清楚，并原子密度和价键密度完全不了解。 20 教学目标 2 能够准确描述载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制。能够准确描述载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制。能够比较准确描述载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制。了解载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制，能够简单描述。不清楚载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制。 20 教学目标 3 具备半导体物理中分析和理解的能力，能够基于专业知识判断半导体的状态，并得出结论。掌握半导体内载流子浓度及费米能级位置的判断方法，并能准确画出能带图。掌握半导体内载流子浓度及费米能级位置的判断方法，并能画出能带图。了解半导体内载流子浓度及费米能级位置的计算方法，但能带图画得不准确。了解半导体内载流子浓度及费米能级位置的计算方法，不会画能带图。 60 注：该表格中比例为期中考试卷各教学目标所占成绩比例

期末考试考核评价标准成绩比基本要求达成情况评价标准优秀>0.9 良好>0.7 合格>0.6 不合格<0.6 例(%) 掌握固体材料的分类和标准、概念清晰，概念较清不同的晶能准确地晰，能描述描述晶胞晶胞结构掌握基本胞结构的概念，知道概念不清楚，特点，掌握结构特点，特点，能计如何计算并原子密度教学目标1 能准确计算原子密 15 硅、砷化镓原子密度和价键密度等典型半算原子密度和价键和价键密度和价键密度，数学完全不了解。导体的晶密度，数学表达较完度。胞结构特点和价键表达完整。整。类型能够准确能够准确能够比较了解载流描述载流描述载流准确描述子、能带、不清楚载流子、能带、子、能带、载流子、能费米能级子、能带、费费米能级费米能级带、费米能等概念以教学目标2 米能级等概 15 等概念以等概念以级等概念及各种载念以及各种及各种载及各种载以及各种流子输运载流子输运流子输运流子输运载流子输机制，能够机制。机制。机制。运机制。简单描述。具备半导体物理中掌握半导掌握半导了解半导分析和理体内载流体内载流体内载流了解半导体解的能力，子浓度及子浓度及子浓度及内载流子浓能够基于费米能级费米能级费米能级度及费米能教学目标3 30 专业知识位置的判位置的判位置的计级位置的计判断半导断方法，并断方法，并算方法，但算方法，不会体的状态，能准确画能画出能能带图画画能带图。并得出结出能带图。带图。得不准确。论。能够基于能理解简能较好地半导体物了解简单单半导体理解简单理知识分器件的工半导体器不了解半导半导体器件的工作体器件的工析简单半作原理和件的工作原理和影作原理和影导体器件影响器件原理和影教学目标4 响器件特响器件特性 40 的工作原特性的因响器件特性的因素，的因素，不能理，能够判素，能准确性的因素，能提取部提取器件的断影响器提取器件能提取器分器件的典型参数件的关键的典型参件的典型典型参数参数数参数注：该表格中比例为期末考试卷各教学目标所占成绩比例

期末考试考核评价标准基本要求达成情况评价标准成绩比优秀>0.9 良好>0.7 合格>0.6 不合格<0.6 例（%）教学目标 1 掌握固体材料的分类和标准、不同的晶胞结构的特点，掌握硅、砷化镓等典型半导体的晶胞结构特点和价键类型概念清晰，能准确地描述晶胞结构特点，能准确计算原子密度和价键密度，数学表达完整。概念较清晰，能描述晶胞结构特点，能计算原子密度和价键密度，数学表达较完整。掌握基本概念，知道如何计算原子密度和价键密度。概念不清楚，并原子密度和价键密度完全不了解。 15 教学目标 2 能够准确描述载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制。能够准确描述载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制。能够比较准确描述载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制。了解载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制，能够简单描述。不清楚载流子、能带、费米能级等概念以及各种载流子输运机制。 15 教学目标 3 具备半导体物理中分析和理解的能力，能够基于专业知识判断半导体的状态，并得出结论。掌握半导体内载流子浓度及费米能级位置的判断方法，并能准确画出能带图。掌握半导体内载流子浓度及费米能级位置的判断方法，并能画出能带图。了解半导体内载流子浓度及费米能级位置的计算方法，但能带图画得不准确。了解半导体内载流子浓度及费米能级位置的计算方法，不会画能带图。 30 教学目标 4 能够基于半导体物理知识分析简单半导体器件的工作原理，能够判断影响器件的关键参数能理解简单半导体器件的工作原理和影响器件特性的因素，能准确提取器件的典型参数能较好地理解简单半导体器件的工作原理和影响器件特性的因素，能提取器件的典型参数了解简单半导体器件的工作原理和影响器件特性的因素，能提取部分器件的典型参数不了解半导体器件的工作原理和影响器件特性的因素，不能提取器件的典型参数 40 注：该表格中比例为期末考试卷各教学目标所占成绩比例