《半导体材料》教学大纲 课程名称：半导体材料 课程类别：选修课 适用专业：材料化学 考核方式：考查 总学时、学分：32学时、2学分 一、课程教学目的 《半导体材料》是化学与材料科学学院材料化学专业的一门选修 课。半导体科学发展的基础。本课程主要介绍半导体晶体生长方面的 基础理论知识，初步掌握单晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、 化合物半导体材料的基本性质。通过本课程的学习，使学生掌握半导 体材料的相关知识，从而对半导体材料的制备和性质有较全面的认识。 二、课程教学要求 本课程的任务是使学生获得半导体晶体生长方面的基础理论知识， 初步掌握单晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体 材料的基本性质等相关知识。 三、先修课程 学生学习完《功能材料概论》、《材料物理导论》和《材料物理化 学》以后开设本课程
《半导体材料》教学大纲 课程名称：半导体材料 课程类别：选修课 适用专业：材料化学 考核方式：考查 总学时、学分：32 学时、2 学分 一、课程教学目的 《半导体材料》是化学与材料科学学院材料化学专业的一门选修 课。半导体科学发展的基础。本课程主要介绍半导体晶体生长方面的 基础理论知识，初步掌握单晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、 化合物半导体材料的基本性质。通过本课程的学习，使学生掌握半导 体材料的相关知识，从而对半导体材料的制备和性质有较全面的认识。 二、课程教学要求 本课程的任务是使学生获得半导体晶体生长方面的基础理论知识， 初步掌握单晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体 材料的基本性质等相关知识。 三、先修课程 学生学习完《功能材料概论》、《材料物理导论》和《材料物理化 学》以后开设本课程
四、课程教学重、难点 本课程的重点是掌握半导体晶体生长方面的基础理论知识，单 晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体材料的基本 性质等相关知识。 本课程的难点是半导体材料的不同制备方法和过程，以及与所 制备出来材料的性质之间的关系。 五、课程教学方法与教学手段 教学方法：课程讲授中采用启发式教学，培养学生思考问题、分 析问题和解决问题的能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性； 讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 教学手段：在教学中采用板书、电子教案及多媒体教学等相结合 的教学手段，以确保全面、高质量地完成课程教学任务。 六、课程教学内容 第一章半导体材料概述（1学时) 1.教学内容： (1)人类对半导体材料的使用和研究历史， (2)半导体材料的发展历史和基本特性和分类。 2.重、难点提示 (1)教学重点：半导体材料的基本特性及其应用。 (2)教学难点：硅晶体的各向异性。 第二章硅和锗的化学制备(4学时) 1.教学内容
四、课程教学重、难点 本课程的重点是掌握半导体晶体生长方面的基础理论知识，单 晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体材料的基本 性质等相关知识。 本课程的难点是半导体材料的不同制备方法和过程，以及与所 制备出来材料的性质之间的关系。 五、课程教学方法与教学手段 教学方法：课程讲授中采用启发式教学，培养学生思考问题、分 析问题和解决问题的能力；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性； 讲课要联系实际并注重培养学生的创新能力。 教学手段：在教学中采用板书、电子教案及多媒体教学等相结合 的教学手段，以确保全面、高质量地完成课程教学任务。 六、课程教学内容 第一章 半导体材料概述 ( 1 学时) 1．教学内容： (1) 人类对半导体材料的使用和研究历史， (2) 半导体材料的发展历史和基本特性和分类。 2．重、难点提示 (1)教学重点：半导体材料的基本特性及其应用。 (2)教学难点：硅晶体的各向异性。 第二章 硅和锗的化学制备（4 学时） 1．教学内容
(1)硅和锗的基本晶体结构和物理化学性质。 (2)化学提纯制备高纯硅的三氯氢硅氢还原法和硅烷法。（了解硅、锗的化学提纯） 2.重、难点提示 (1)教学重点：高纯硅的制备。 (2)教学难点：三氯氢硅的提纯。 第三章区熔提纯(4学时) 1.教学内容 (1)分凝现象与分凝系数。 (2)区熔提纯的原理和技术。 2.重、难点提示 (1)教学重点：区熔提纯原理。 (2)教学难点：多次区熔与根限分布。 第四章晶体生长（硅、锗单晶的制备）(5学时) 1.教学内容 (1)晶体生长的原理，掌握均匀成核的过程和理论。 (2)硅、锗单晶的制备技术。 2.重、难点提示 (1)教学重点：从熔体中生长单晶的主要规律及生长技术。 (2)教学难点：晶核长大的动力学模型。 第五章硅、锗晶体中的杂质和缺陷（4学时) 1.教学内容 (1)Ⅲ-V族杂质在硅、锗中的电学行为。 (2)硅、锗中缺陷的种类。 2.重、难点提示 (1)教学重点：硅、锗晶体的掺杂。 (2)教学难点：硅、锗晶体中杂质的性质。 第六章硅外延生长(5学时) 1.教学内容
（1）硅和锗的基本晶体结构和物理化学性质。 （2）化学提纯制备高纯硅的三氯氢硅氢还原法和硅烷法。（了解硅、锗的化学提纯） 2．重、难点提示 (1)教学重点：高纯硅的制备。 (2)教学难点：三氯氢硅的提纯。 第三章 区熔提纯（4 学时） 1．教学内容 （1）分凝现象与分凝系数。 （2）区熔提纯的原理和技术。 2．重、难点提示 (1)教学重点：区熔提纯原理。 (2)教学难点：多次区熔与根限分布。 第四章 晶体生长（硅、锗单晶的制备）（5 学时） 1．教学内容 （1）晶体生长的原理，掌握均匀成核的过程和理论。 （2）硅、锗单晶的制备技术。 2．重、难点提示 （1）教学重点：从熔体中生长单晶的主要规律及生长技术。 （2）教学难点：晶核长大的动力学模型。 第五章 硅、锗晶体中的杂质和缺陷（4 学时） 1．教学内容 （1）Ⅲ-Ⅴ族杂质在硅、锗中的电学行为。 （2）硅、锗中缺陷的种类。 2．重、难点提示 （1）教学重点：硅、锗晶体的掺杂。 （2）教学难点：硅、锗晶体中杂质的性质。 第六章 硅外延生长（5 学时） 1．教学内容
(1)硅外延生长工艺技术和要求。 (2)硅的气相外延生长。 (3)硅的异质外延。 2.重、难点提示 (1)教学重点：硅的气相外延生长技术。 (2)教学难点：硅外延生长动力学过程和模型。 第七章-V族化合物半导体(4学时) 1.教学内容 (1)-V族化合物半导体的能带结构。 (2)Ⅲ-V族化合物半导体砷化镓，磷化铟的特性及制备方法。 2.重、难点提示 (1)教学重点：Ⅲ-V族化合物半导体的特性，砷化镓，磷化铟单晶的生长方法。 (2)教学难点：Ⅲ-V族化合物半导体的能带结构。 第八章l-V族化合物半导体的外延生长(5学时) 1.教学内容 (1)-V族化合物半导体的常用的几种外延生长。 (2)金属有机物气相外延生长技术。 2.重、难点提示 (1)教学重点：金属有机物气相外延生长技术。 (2)教学难点：MOVPE生长GaAs的反应机理。 七、学时分配 教学环节 章目 教学内容 理论教学学时 一 半导体材料概述 1学时 二 硅和锗的化学制备 4学时 三 第三章区熔提纯 4学时 四 晶体生长（硅、锗单晶的制备） 5学时
（1）硅外延生长工艺技术和要求。 （2）硅的气相外延生长。 （3）硅的异质外延。 2．重、难点提示 （1）教学重点：硅的气相外延生长技术。 （2）教学难点：硅外延生长动力学过程和模型。 第七章 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体（4 学时） 1．教学内容 （1）Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构。 （2）Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体砷化镓，磷化铟的特性及制备方法。 2．重、难点提示 （1）教学重点：Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的特性，砷化镓，磷化铟单晶的生长方法。 （2）教学难点：Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构。 第八章 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的外延生长（5 学时） 1．教学内容 （1）Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的常用的几种外延生长。 （2）金属有机物气相外延生长技术。 2．重、难点提示 （1）教学重点：金属有机物气相外延生长技术。 （2）教学难点：MOVPE 生长 GaAs 的反应机理。 七、学时分配 章目 教学内容 教学环节 理论教学学时 一 半导体材料概述 1 学时 二 硅和锗的化学制备 4 学时 三 第三章 区熔提纯 4 学时 四 晶体生长（硅、锗单晶的制备） 5 学时
五 硅、锗晶体中的杂质和缺陷 4学时 六 硅外延生长 5学时 七 -V族化合物半导体 4学时 八 Ⅲ-V族化合物半导体的外延生长 5学时 总计 32学时 八、课程考核方式 1.考核方式： 笔试：开卷。 2.成绩构成 试卷成绩。 九、选用教材和参考书目 [1]《半导体材料》（第三版)，杨树人等，科学出版社，2015年： [2]《半导体材料》，邓志杰等，化学工业出版社，2004年： [3]《半导体材料研究进展》，王占国等，高等教育出版社，2012年； [4]《纳米半导体材料与器件》，肖奇，化学工业出版社，2013年
五 硅、锗晶体中的杂质和缺陷 4 学时 六 硅外延生长 5 学时 七 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体 4 学时 八 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的外延生长 5 学时 总计 32 学时 八、课程考核方式 1.考核方式： 笔试；开卷。 2.成绩构成 试卷成绩。 九、选用教材和参考书目 [1]《半导体材料》(第三版)，杨树人等，科学出版社，2015 年； [2]《半导体材料》，邓志杰等，化学工业出版社，2004 年； [3]《半导体材料研究进展》，王占国等，高等教育出版社，2012 年； [4]《纳米半导体材料与器件》，肖奇，化学工业出版社，2013 年