? 量子隧穿效应和量子干涉效应
3. 学生学习任务
了解低维材料的维度和基本特性、包括零维、一维、二维材料的尺寸效应；理解低维材料表面和界面效应的影响；掌握低维材料中的量子遂穿效应和量子干涉效应。 4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后作业
第二章 低维结构的能带特征和电子、激子状态 1. 课时数：5
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
? 低维结构异质结的能带特征 ? 缺陷超晶格和位错
? 量子点和量子肼中的电子状态 ? 激子状态和发光特性
3. 学生学习任务
掌握低维结构异质结能带特征；掌握缺陷超晶格和位错的产生原因及对低维材料性能的影响；理解量子点和量子肼中的电子状态；掌握低维结构的激子状态和发光特性。 4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后作业 第三章 低维结构的载流子输运 1. 课时数：5
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
? 载流子散射机理 ? 载流子迁移率
? 调制掺杂异质结中的二维电子气输运 ? 超晶格中的电子隧穿输运
3. 学生学习任务
理解载流子在低维结构中散射的概念；掌握低维结构的迁移率、电导率、电阻率随温度和杂质浓度的变化规律；掌握掺杂异质结中的二维电子其输运机理；理解超晶格中的电子遂穿效应。
4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后作业
第四章 零维（0D）系统的结构与特性 1. 课时数：4
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
? 半导体纳米晶和金属量子点 ? 纳米材料生长 ? 量子化能级
? 离散电荷态和库伦震荡
3. 学生学习任务
认识半导体纳米晶和金属量子点的结构和基本特性，掌握纳米材料生长方法；理解零维材料的量子化能级概念；重点掌握零维材料的离散电荷态和库伦震荡。
4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后作业
第五章 一维（1D）系统的结构与特性 1. 课时数：4
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
? 纳米线和纳米管 ? 量子线阵列的外延生长 ? 库伦相互作用 ? 晶格耦合
3. 学生学习任务
了解纳米线和纳米管的基本结构和特性；掌握量子线阵列的外延生长方法；理解一维系统的库伦相互作用和晶格耦合概念。 4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后作业 第六章 低维电子器件 1. 课时数：8
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
? 量子电子器件的基本类型及其特征 ? 共振隧穿器件 ? 单电子器件
? 纳米管互连及其场效应晶体管
3. 学生学习任务
掌握量子电子器件的基本类型和特征；理解共振隧穿器件与单电子器件的工作原理；掌握纳米管互连及其场效应晶体管的工作机制。 4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后作业 第七章 表面物理基础 1. 课时数：8
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点 ? 表面结构 ? 表面分析技术 ? 表面电子结构 ? 界面物理与异质结构 3. 学生学习任务
掌握表面重构和弛豫，表面晶体结构与反射电子衍射；功函数、表面态和表面上的切向输运；理解界面物理与异质结构等。 4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后文献阅读 第八章 薄膜生长与薄膜结构 1. 课时数：8
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点
? 吸附、表面扩散和凝结 ? 薄膜成核机理 ? 薄膜生长过程 ? 薄膜结构 ? 薄膜物性 3. 学生学习任务
掌握薄膜生长模型、二维层状生长机制，薄膜生长的热力学界面能理论；薄膜生长的晶带模型、薄膜的结合力与内应力；薄膜的电学特性等。 4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后文献阅读 第九章 薄膜技术—溅射专题讲座 1. 课时数 8
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点 ? 溅射技术的物理现象、基本原理与特点 ? 溅射沉积装置 ? 溅射技术分析
? 物理气相沉积技术拓展与总结 3. 学生学习任务
掌握物质的溅射现象，溅射产额；磁控溅射、直流溅射、射频溅射、交流溅射。阴极和靶、输运、生长；离子束原理、特点及基本类型等。 4. 教学方法 指导阅读、讲授与课堂讨论。
5. 课外学习要求 作业：8.3@P282；8.4@P282，8.12@P282；8.22@P283 第十章薄膜技术—化学气相沉积专题讲座 1. 课时数 6
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点 ? 概述及CVD薄膜沉积过程
? CVD沉积装置及技术：热CVD，LPCVD，PECVD等 ? 原子层沉积技术（ALD） ? CVD总结 3. 学生学习任务
掌握CVD过程的热力学、动力学；气体的输运、气相化学反应、气体组分的扩散；表面吸附及表面化学反应，表面扩散；原子层沉积的自限制过程等。 4. 教学方法 指导阅读、讲授与课堂讨论。
5. 课外学习要求 作业：9.9@P322；9.10@P322，9.17@P322 第十一章 技术讨论专题：空隙中的薄膜沉积技术 1. 课时数 2
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点 ? 问题的引入：重要性和技术难点 ? PVD技术 ? CVD技术 3. 学生学习任务
自溅射的构造及原理、准直溅射等；CVD空隙沉积技；PVD和CVD的区别 4. 教学方法 指导阅读、讲授与课堂讨论。
5. 课外学习要求 作业：8.18@P283；8.19@P283，9.17@P322
六、修读要求
要求学生课堂上积极参加讨论，形成独立思考与解决问题的能力。
七、学习评价方案
由出勤率、课堂发言和讨论占40%，期末考试占60%。
八、课程资源 教材：
3、 CHARLES KITTEL著，项金钟等译，《固体物理导论》第八版，化学工业出版社，2009 参考书目：
4、 彭英才，赵新为等《低维半导体物理》（第七版），国防工业出版社，2011。 5、 田民波，李正操编著.《薄膜技术与薄膜材料》.清华大学出版社，2011年.
六、《半导体物理与器件》课程教学大纲
一、教师或教学团队信息 教师姓名 赵振宇 张毅闻 职称 副研究员 特聘教授 办公室 西部10号楼429室 西部10号楼314室 电话 64322745 64321622 电子信箱 zzchen@shnu.edu.cn zhang_yw@shnu.edu.cn 二、课程基本信息
课程名称（中文）：半导体物理与器件
课程名称（英文）：Semiconductor Physics and Devices
课程类别：□通识必修课 □通识选修课 ■学位专业课 □专业方向课 □专业拓展课 □实践性环节
课程性质*：■学术知识性 □方法技能性 □研究探索性 □实践体验性 培养的核心能力和素养（多选）：
■自主学习 □自主发展能力 □批判性思维能力 ■解决问题能力 □沟通交流能力 □团队合作能力 □国际素养 □信息素养 □领导力素养 课程代码：
周学时： 4 总学时：48 学分：3 先修课程：高等量子力学、高等固体物理 授课对象：物理学（一级学科）学术型硕士研究生
三、课程简介
（课程在实现专业培养目标中的作用，课程在专业知识体系中的位置，课程学习对学生专业成长具有的价值。课程主要内容及知识结构。）
《半导体物理学》是应用物理专业的一门主干专业课程。通过本课程的学习使学生获得半导体物理方面的基本理论、基本知识和方法，为应用物理专业本科生的半导体集成电路、激光原理与器件、功能材料等课程的学习奠定必要的理论基础。 四、课程目标
（课程教学要讲授的核心知识、要训练的关键技能及须形成的综合素养的目标。） 本课程所使用的教材，共13章，概括可分为四大部分。第1～3章，晶体半导体的基本知识和性质的阐述；第4～8章归结为半导体的光电特性；第9～15章，半导体器件。全部课堂教学为48学时，对上述内容作了必要的精简。
五、教学内容与进度安排*（满足对应课程标准的第2条）
（需要清晰地呈现每一章或教学单元的教学内容、学习要求、授课形式和课后作业等，学生由此可以准确地了解每一章或教学单元的学习任务，课后可根据教学进程，规划、开展自主学习。） 第一章 半导体的电子状态 1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点 §1.1 半导体的晶格结构和结合性质 §1.2 半导体中电子状态和结合性质 §1.3 半导体中的电子运动，有效质量 §1.4 本征半导体的导电机构，空穴 §1.5半导体的能带结构 3. 学生学习任务
理解半导体中的电子状态，包括共有化电子的概念、能带形成的原因；掌握有效质量和空穴的引入在处理半导体相关问题中带来的方便；掌握常见半导体的能带结构。 4. 教学方法：课堂讲解 5. 课外学习要求：课后作业 第二章 半导体中的杂质和缺陷能级 1. 课时数：3
2. 讲授内容或训练技能，重点、难点 §2.1 硅、锗晶体的杂质能级
§2.2 III—V族化合物的杂质能级 §2.3 缺陷、位错能级 3. 学生学习任务
掌握半导体中杂质的种类与来源；掌握缺陷能级的产生原因及对半导体材料性能的影响。