第一篇：固體物理學課程教學大綱大全

《固體物理學》課程教學大綱

一、課程說明

（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學分；

《固體物理學》是物理學院的主干基礎(chǔ)課之一，是針對微電子專業(yè)的本科生開設(shè)于二年級的第二學期的專業(yè)基礎(chǔ)課，4個學分，課堂講授72學時。

（二）課程簡介、目標與任務(wù)；

固體物理學是研究固體物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、構(gòu)成物質(zhì)的各種粒子的運動形態(tài)，及其相互關(guān)系的科學。它是物理學中內(nèi)容極豐富、應(yīng)用極廣泛的分支學科，同時也是微電子專業(yè)本科生學習《半導體物理學》、《半導體材料》和《固體電子器件》等后續(xù)課程的基礎(chǔ)。

本課程以點陣及晶體對稱性為主線，以周期結(jié)構(gòu)中的波動問題貫穿固體物理的整個教學內(nèi)容。掌握包括對點陣及晶體對稱性的定義、表征和檢測，以及在晶體中物質(zhì)的運動規(guī)律。在掌握知識架構(gòu)的同時，對固體物理中處理多體問題的方法及其局限性有所了解，并了解一些重要概念的實驗探測。

（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接； 先修課程要求：《力學》《量子物理》《熱學》《熱力學統(tǒng)計物理》 先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接：

《力學》中的處理物體運動的基本規(guī)律，尤其是振動與波動內(nèi)容，是本課程第四章結(jié)合周期性晶體結(jié)構(gòu)推演格波性質(zhì)的基礎(chǔ)。

《量子力學》或《量子物理》中的升降算符與諧振子的能量量子化，是提出聲子（晶格振動的能量量子）的理論基礎(chǔ)。

《量子力學》或《量子物理》中關(guān)于散射態(tài)的處理，如直角勢壘和直角勢阱的散射態(tài)，是學習電子聲子散射和電子雜質(zhì)散射的理論基礎(chǔ)，也是學習電子在周期性勢場下行為的基礎(chǔ)。

《量子力學》或《量子物理》中關(guān)于束縛態(tài)的處理，是本課程第八章學習非本征半導體的理論基礎(chǔ)。

《原子物理學》或《量子物理》中類氫原子的量子理論基礎(chǔ)，原子的殼層結(jié)構(gòu)，電子的自旋，是本課程第三章學習晶體結(jié)合的理論基礎(chǔ)。

《熱力學統(tǒng)計物理》和《熱學》的基本原理，氣體分子動理論，能量均分定理，內(nèi)能和熱容，平衡態(tài)的統(tǒng)計規(guī)律，是學習本課程第五章聲子熱學性質(zhì)的基礎(chǔ)。

《熱力學統(tǒng)計物理》和《熱學》中近獨立粒子的最概然分布，是學習第六章自由電子費米氣體的理論基礎(chǔ)。

（四）教材與主要參考書。

本課程的教材采用國際上知名的基特爾的《固體物理學導論（第八版）》，此教材已在全球100多個國家和地區(qū)的高等院校中采用。本科階段主要講授該書的前九章，這部 分內(nèi)容已涵蓋了教育部關(guān)于本課程的基本要求。課程講授過程中，每章結(jié)束后要為學生上一次習題課，以加深學生對基本物理概論的理解。同時每章都為學生留適量習題供學生選作。主要參考書：

劉友之 《固體物理習題指導書》 黃昆 《固體物理學》

Ashcroft/Mermin 《Solide state physics》英文教材

二、課程內(nèi)容與安排

緒論

第一章 晶體結(jié)構(gòu)

第一節(jié) 原子的周期性陣列 第二節(jié) 晶格的基本類型 第三節(jié) 晶面指數(shù)系統(tǒng) 第四節(jié) 簡單晶體結(jié)構(gòu) 第二章 晶體衍射和倒格子

第一節(jié) 晶體衍射 第二節(jié) 散射波振幅 第三節(jié) 布里淵區(qū)

第四節(jié) 結(jié)構(gòu)基元的傅里葉分析 第三章 晶體結(jié)合與彈性常量

第一節(jié) 晶體結(jié)合的基本形式

第二節(jié) 惰性元素晶體（分子晶體）第三節(jié) 離子晶體 第四節(jié) 共價晶體 第四章 聲子（I）：晶格振動

第一節(jié) 單原子結(jié)構(gòu)基元情況下的晶格振動 第二節(jié) 基元中含有兩個原子的情況 第三節(jié) 彈性波的量子化 第四節(jié) 聲子動量

第五節(jié) 聲子引起的非彈性散射 第五章 聲子（II）：熱學性質(zhì)

第一節(jié) 聲子比熱容

第二節(jié) 非諧晶體相互作用 第三節(jié) 導熱性 第六章 自由電子費米氣

第一節(jié) 自由電子費米氣的物理模型 第二節(jié) 能級和軌道 第三節(jié) 電子氣的比熱容 第四節(jié) 電導率和歐姆定律

第五節(jié) 電子在外加磁場中的運動 第六節(jié) 金屬熱導率 第七章 能帶

第一節(jié)近自由電子模型 第二節(jié) 布洛赫定理

第三節(jié) 克勒尼希-彭尼模型

第四節(jié) 電子在周期性勢場中的波動方程 第五節(jié) 能帶圖示法 第六節(jié) 金屬與絕緣體 第八章 半導體晶體

第一節(jié) 運動方程 第二節(jié) 有效質(zhì)量 第三節(jié) 回旋共振

第四節(jié) 本征載流子濃度 第五節(jié) 雜質(zhì)導電性 第九章 費米面和金屬

第一節(jié) 費米面構(gòu)圖法

第二節(jié) 電子在恒定磁場下的運動軌道 第三節(jié) 等能面與軌道密度 第四節(jié) 緊束縛近似

第五節(jié) 費米面研究中的實驗方法

（一）教學方法與學時分配

采用以課堂講授為主、結(jié)合習題討論和隨堂提問的方法，促進學生認真聽講及課后復(fù)習整理。學時分配如下：

緒論（2學時）第一章（6學時）第二章（6學時）第三章（6學時）第四章（8學時）第五章（8學時）第六章（10學時）第七章（10學時）第八章（8學時）第九章（8學時）

（二）內(nèi)容及基本要求 主要內(nèi)容：

緒論： 固體物理的發(fā)展，在微電子與固體電子學科基礎(chǔ)理論中的重要地位，參考書目

第一章：晶體空間對稱性的描述方法，基本的晶體結(jié)構(gòu)，晶面指數(shù)，布喇菲點陣類型，對稱操作

第二章：倒格子與倒格子矢量，倒格子矢量與晶面指數(shù)的關(guān)系，布拉格定理與勞 埃衍射條件，布里淵區(qū)，X射線實驗方法，基元的集合結(jié)構(gòu)因子。

第三章：晶體結(jié)合的基本形式，內(nèi)聚能，范德瓦爾斯相互作用，離子晶體的嗎德隆能，晶體平衡最近鄰距離。

第四章：格波與聲子，晶體振動的色散關(guān)系，第一布里淵區(qū)，聲學支與光學支。第五章：模式密度，描述晶體熱容的兩種模型：愛因斯坦模型與德拜模型，非簡諧效應(yīng)，熱膨脹

第六章：自由電子理論的物理模型，費米狄拉克統(tǒng)計規(guī)律，自由電子的狀態(tài)密度，自由電子在基態(tài)下的性質(zhì)，自由電子氣體的熱學性質(zhì)，金屬電導率與熱導率。第七章：布洛赫定理，周期性勢場中的電子波動方程，弱周期性勢場中電子的行為，能隙的產(chǎn)生，能帶的構(gòu)圖方法，從能帶理論理解金屬與絕緣體

第八章： 準經(jīng)典近似，布洛赫電子在外加電磁場中的運動規(guī)律，空穴，電子和空穴在恒定電場下的準經(jīng)典運動，有效質(zhì)量，回旋共振，本征載流子濃度。

第九章：費米面，費米面構(gòu)圖法，緊束縛近似，磁場中的軌道量子化，德哈斯-范阿爾芬效應(yīng)。

【重點掌握】：晶體空間對稱性的描述方法，基本的晶體結(jié)構(gòu)，倒格子與倒格子矢量，布拉格定理與勞埃衍射條件，布里淵區(qū)，晶體結(jié)合的基本形式，格波與聲子，描述晶體熱容的兩種模型：愛因斯坦模型與德拜模型，自由電子理論的物理模型，布洛赫定理，周期性勢場中的電子波動方程，有效質(zhì)量，緊束縛近似。

【掌握】：晶面指數(shù)，布喇菲點陣類型，對稱操作，內(nèi)聚能，范德瓦爾斯相互作用，離子晶體的嗎德隆能，第一布里淵區(qū)，聲學支與光學支，費米面，費米面構(gòu)圖法，緊束縛近似，磁場中的軌道量子化，德哈斯-范阿爾芬效應(yīng)，準經(jīng)典近似，布洛赫電子在外加電磁場中的運動規(guī)律，空穴，電子和空穴在恒定電場下的準經(jīng)典運動。

【了解】： 非簡諧效應(yīng)，熱膨脹，回旋共振，電子和空穴在恒定電場下的準經(jīng)典運動，本征載流子濃度，磁場中的軌道量子化，德哈斯-范阿爾芬效應(yīng)。

【難點】：倒格子與倒格子矢量，格波與聲子，自由電子理論的物理模型，布洛赫定理，緊束縛近似，制定人：范小龍

審定人： 批準人：

日 期：2016年6月27日

第二篇：《半導體物理學》課程教學大綱

《半導體物理學》課程教學大綱

一、課程說明

（一）課程名稱：《半導體物理學》

所屬專業(yè)：物理學（電子材料和器件工程方向）

課程性質(zhì)：專業(yè)課

學 分：4學分

（二）課程簡介、目標與任務(wù)：

《半導體物理學》是物理學專業(yè)（電子材料和器件工程方向）本科生的一門必修課程。通過學習本課程，使學生掌握半導體物理學中的基本概念、基本理論和基本規(guī)律，培養(yǎng)學生分析和應(yīng)用半導體各種物理效應(yīng)解決實際問題的能力，同時為后繼課程的學習奠定基礎(chǔ)。

本課程的任務(wù)是從微觀上解釋發(fā)生在半導體中的宏觀物理現(xiàn)象，研究并揭示微觀機理；重點學習半導體中的電子狀態(tài)及載流子的統(tǒng)計分布規(guī)律，學習半導體中載流子的輸運理論及相關(guān)規(guī)律；學習載流子在輸運過程中所發(fā)生的宏觀物理現(xiàn)象；學習半導體的基本結(jié)構(gòu)及其表面、界面問題。

（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接：

本課程的先修課程包括熱力學與統(tǒng)計物理學、量子力學和固體物理學，學生應(yīng)掌握這些先修課程中必要的知識。通過本課程的學習為后繼《半導體器件》、《晶體管原理》等課程的學習奠定基礎(chǔ)。

（四）教材與主要參考書：

［1］劉恩科，朱秉升，羅晉生.半導體物理學（第7版）［M］.北京：電子工業(yè)出版社.2011.［2］黃昆,謝希德.半導體物理學［M］.北京：科學出版社.2012.［3］葉良修.半導體物理學（第2版）［M］.上冊.北京：高等教育出版社.2007.［4］S.M.Sze, Physics of Semiconductor Devices(2nd ed.), Wiley, New York, 2006.二、課程內(nèi)容與安排

第一章 半導體中的電子狀態(tài)

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié)

半導體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì) 半導體中的電子狀態(tài)和能帶

半導體中電子的運動 有效質(zhì)量 本征半導體的導電機構(gòu) 空穴 回旋共振

硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu) 第七節(jié) 第八節(jié) 第九節(jié) 第十節(jié) III-V族化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu) II-VI族化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu) Si1-xGex合金的能帶 寬禁帶半導體材料

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約8-10學時。限于學時，第8-10節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章將先修課程《固體物理學》中所學的晶體結(jié)構(gòu)、單電子近似和能帶的知識應(yīng)用到半導體中，要求深入理解并重點掌握半導體中的電子狀態(tài)（導帶、價帶、禁帶及其寬度）；掌握有效質(zhì)量、空穴的概念以及硅和砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu)；了解回旋共振實驗的目的、意義和原理。

本章的重點包括單電子近似，半導體的導帶、價帶、禁帶及其寬度，有效質(zhì)量，空穴，硅、砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu)。難點為能帶論，硅、砷化鎵能帶結(jié)構(gòu)，有效質(zhì)量。第二章 半導體中雜質(zhì)和缺陷能級

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 硅、鍺晶體中的雜質(zhì)能級 III-V族化合物中的雜質(zhì)能級

氮化鎵、氮化鋁、氮化硅中的雜質(zhì)能級 缺陷、位錯能級

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約3-4學時。限于學時，第3節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要介紹在常見半導體的禁帶中引入雜質(zhì)和缺陷能級的實驗觀測結(jié)果。要求學生根據(jù)所引入的雜質(zhì)能級情況，理解雜質(zhì)的性質(zhì)和作用，分清淺能級雜質(zhì)和深能級雜質(zhì)；重點掌握施主雜質(zhì)和n型半導體、受主雜質(zhì)和p型半導體的概念；掌握雜質(zhì)電離、電離能、雜質(zhì)補償、雜質(zhì)濃度的概念，了解缺陷、位錯能級的特點和作用。

本章的重點包括施主雜質(zhì)和施主能級，受主雜質(zhì)和受主能級，淺能級雜質(zhì)和深能級雜質(zhì)，n型半導體和p型半導體，雜質(zhì)補償作用等。難點為雜質(zhì)能級，雜質(zhì)電離過程。第三章 半導體中載流子的統(tǒng)計分布

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié) 第七節(jié) 狀態(tài)密度

費米能級和載流子的統(tǒng)計分布 本征半導體的載流子濃度 雜質(zhì)半導體的載流子濃度 一般情況下的載流子統(tǒng)計分布 簡并半導體

電子占據(jù)雜質(zhì)能級的概率

（一）教學方法與學時分配 課堂講授，大約8-10學時。限于學時，第7節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論半導體中載流子濃度隨溫度的變化規(guī)律，解決如何計算一定溫度下半導體中熱平衡載流子濃度的問題。通過本章的學習，要求掌握狀態(tài)密度、費米分布和玻爾茲曼分布、費米能級、導帶和價帶有效狀態(tài)密度的概念；重點掌握應(yīng)用電中性條件和電中性方程，推導本征半導體的載流子濃度，計算在各種不同雜質(zhì)濃度和溫度下雜質(zhì)半導體的的費米能級位置和載流子濃度；掌握非簡并半導體和簡并半導體的概念以及簡并化條件。

本章重點包括波矢空間的量子態(tài)分布、半導體導帶底、價帶頂附近的狀態(tài)密度計算，費米分布函數(shù)和玻耳茲曼分布函數(shù)及其物理意義，本征半導體、雜質(zhì)半導體載流子濃度的計算。難點為半導體導帶底、價帶頂附近的狀態(tài)密度計算，費米能級和載流子的統(tǒng)計分布，雜質(zhì)半導體載流子濃度的計算。第四章 半導體的導電性

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié) 第七節(jié) 載流子的漂移運動和遷移率 載流子的散射

遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 玻耳茲曼方程、電導率的統(tǒng)計理論 強電場下的效應(yīng)、熱載流子 多能谷散射、耿氏效應(yīng)

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約7-8學時。限于學時，第5節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論載流子在外加電場作用下的漂移運動，討論半導體的遷移率、電導率隨溫度和雜質(zhì)濃度的變化規(guī)律。要求重點掌握遷移率的概念；掌握電離雜質(zhì)散射、晶格振動散射的機理、散射幾率與雜質(zhì)濃度及溫度的關(guān)系；掌握遷移率、電導率（電阻率）與雜質(zhì)濃度及溫度的關(guān)系；了解強電場效應(yīng)以及砷化鎵的負微分電導、耿氏效應(yīng)。

本章重點包括電導率、遷移率概念及相互關(guān)系，遷移率、電阻率隨溫度和雜質(zhì)濃度的變化規(guī)律，強電場效應(yīng)。難點為載流子的散射機構(gòu)，電導率與遷移率的關(guān)系，強電場效應(yīng)。

第五章 非平衡載流子

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié) 第七節(jié) 第八節(jié) 第九節(jié)

非平衡載流子的注入與復(fù)合 非平衡載流子的壽命 準費米能級 復(fù)合理論 陷阱效應(yīng)

載流子的擴散運動

載流子的漂移運動，愛因斯坦關(guān)系式 連續(xù)性方程式

硅的少數(shù)載流子壽命與擴散長度

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約10學時。限于學時，第9節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合及其運動規(guī)律。通過學習，要求掌握非平衡載流子的產(chǎn)生、壽命、復(fù)合及其復(fù)合機構(gòu)，準費米能級，陷阱效應(yīng)，載流子的漂移和擴散等概念；掌握非平衡載流子的復(fù)合理論；了解愛因斯坦關(guān)系；理解并靈活應(yīng)用電流密度方程和連續(xù)性方程。

本章重點包括非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合，非平衡載流子壽命，載流子的擴散和漂移運動，連續(xù)性方程運用等。難點為復(fù)合理論，愛因斯坦關(guān)系，連續(xù)性方程的應(yīng)用。第六章 pn結(jié)

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) pn結(jié)及其能帶圖 pn結(jié)電流電壓特性 pn結(jié)電容 pn結(jié)擊穿 pn結(jié)隧道效應(yīng)

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約6-7學時。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論pn結(jié)的性質(zhì)。通過學習要求掌握pn結(jié)的物理特性、能帶結(jié)構(gòu)以及接觸電勢差的計算；掌握I-V特性、結(jié)電容的推導；了解pn結(jié)的擊穿機制和隧道效應(yīng)。

本章重點包括空間電荷區(qū)，pn結(jié)接觸電勢差，載流子分布，I-V特性，結(jié)電容，擊穿機制，隧道效應(yīng)等。難點為I-V特性，結(jié)電容。第七章 金屬和半導體的接觸

第一節(jié) 金屬半導體接觸及其能級圖 第二節(jié) 金屬半導體接觸整流理論 第三節(jié) 少數(shù)載流子的注入和歐姆接觸

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約3-4學時。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論金屬半導體接觸。通過本章學習，要求掌握理想和實際的金-半接觸的能帶圖；對其電流傳輸理論的幾種模型的建立、表達式的推導和應(yīng)用有所了解；掌握實現(xiàn)良好歐姆接觸和整流接觸的原理和方法。

本章的重點包括金屬和半導體接觸的能帶彎曲過程分析及簡圖畫法。難點為金屬和半導體接觸的能帶彎曲過程分析，熱電子發(fā)射理論。第八章 半導體表面與MIS結(jié)構(gòu) 第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié) 表面態(tài)

表面電場效應(yīng)

MIS結(jié)構(gòu)的C-V特性 硅-二氧化硅系統(tǒng)的性質(zhì) 表面電導及遷移率

表面電場對pn結(jié)特性的影響

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約4學時。限于學時，第5、6節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論半導體的表面現(xiàn)象及其相關(guān)的理論，側(cè)重于實際的半導體表面。通過學習，要求學生了解表面狀態(tài)；掌握理想MIS結(jié)構(gòu)的表面電場效應(yīng)、電容電壓特性；學會對實際MIS結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的各種情況進行分析；掌握如何用C-V法來研究半導體的表面狀況；了解Si-SiO2系統(tǒng)的性質(zhì)。

本章的重點包括半導體表面電場效應(yīng)，MIS結(jié)構(gòu)的C-V特性。難點為Si-SiO2系統(tǒng)的性質(zhì)。

第九章 半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié) 半導體異質(zhì)結(jié)及其能帶圖

半導體異質(zhì)pn結(jié)的電流電壓特性及注入特性 半導體異質(zhì)結(jié)量子阱結(jié)構(gòu)及其電子能態(tài)與特性 半導體應(yīng)變異質(zhì)結(jié)構(gòu) GaN基半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu) 半導體超晶格

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約5-6學時。限于學時，第4-5節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論半導體異質(zhì)結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)、異質(zhì)pn結(jié)的I-V特性與注入特性及各種半導體量子阱結(jié)構(gòu)及其電子能態(tài)等。通過學習要求學生重點掌握各種理想異質(zhì)結(jié)能帶結(jié)構(gòu)及其畫法；了解異質(zhì)pn結(jié)的I-V特性和注入特性；了解異質(zhì)結(jié)幾種電流傳輸模型和重要應(yīng)用；了解異質(zhì)結(jié)的調(diào)制摻雜、高遷移率特性、二維電子氣、應(yīng)變異質(zhì)結(jié)、半導體量子阱和超晶格在現(xiàn)代半導體器件中的應(yīng)用。

本章的重點是理想異質(zhì)結(jié)能帶結(jié)構(gòu)及其畫法，半導體量子阱和超晶格結(jié)構(gòu)的特性及其在現(xiàn)代半導體器件中的應(yīng)用。難點為異質(zhì)結(jié)能帶圖的畫法。第十章 半導體的光學性質(zhì)和光電與發(fā)光現(xiàn)象

第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié) 第七節(jié)

半導體的光學常數(shù) 半導體的光吸收 半導體的光電導

半導體的光生伏特效應(yīng) 半導體發(fā)光 半導體激光

半導體異質(zhì)結(jié)在光電子器件中的應(yīng)用

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約7-8學時。限于學時，第6、7節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論光和半導體相互作用的一般規(guī)律，重點討論光的吸收、光電導和發(fā)光等效應(yīng)。通過學習，要求學生重點掌握半導體的光吸收和光電導特性；掌握光生伏特效應(yīng)和太陽電池、半導體發(fā)光和LED的機理及其應(yīng)用；了解各種光敏器件和半導體激光器等。

本章的重點包括半導體的光吸收及發(fā)光現(xiàn)象，半導體光電導，光生伏特效應(yīng)，半導體激光等。難點為光電導效應(yīng)，電致發(fā)光機構(gòu)。

第十一章 半導體的熱電性質(zhì)

第一節(jié) 熱電效應(yīng)的一般描述 第二節(jié) 半導體的溫差電動勢率 第三節(jié) 半導體的珀爾帖效應(yīng) 第四節(jié) 半導體的湯姆遜效應(yīng) 第五節(jié) 半導體的熱導率 第六節(jié) 半導體熱電效應(yīng)的應(yīng)用

（一）教學方法與學時分配

限于學時，本章可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論由溫度梯度及電流同時存在時引起的現(xiàn)象，介紹產(chǎn)生這些現(xiàn)象的物理機理。通過學習，要求了解半導體的熱電效應(yīng)的種類、應(yīng)用和物理機制；掌握半導體溫差電動勢率的計算和影響因素。

本章的重點包括塞貝克效應(yīng)，珀爾帖效應(yīng)，湯姆遜效應(yīng)，開耳芬關(guān)系，溫差電動勢率和熱導率。難點為溫差電動勢率。第十二章 半導體磁和壓阻效應(yīng)

第一節(jié) 霍耳效應(yīng) 第二節(jié) 磁阻效應(yīng) 第三節(jié) 磁光效應(yīng) 第四節(jié) 量子化霍耳效應(yīng) 第五節(jié) 熱磁效應(yīng) 第六節(jié) 光磁電效應(yīng) 第七節(jié) 壓阻效應(yīng)

（一）教學方法與學時分配

課堂講授，大約3學時。限于學時，第3-7節(jié)可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章扼要講述半導體在磁場中發(fā)生的各種效應(yīng)以及對半導體施加壓力時產(chǎn)生的壓阻效應(yīng)。通過學習，要求掌握半導體霍耳效應(yīng)物理機制和應(yīng)用；了解磁阻效應(yīng)、磁光效應(yīng)、量子化霍耳效應(yīng)、熱磁效應(yīng)、光磁電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)等。

本章重點包括霍耳效應(yīng)，磁阻效應(yīng)，熱磁效應(yīng)，光磁電效應(yīng)，壓阻效應(yīng)。難點為量子化霍耳效應(yīng)。

第十三章 非晶態(tài)半導體

第一節(jié) 非晶態(tài)半導體的結(jié)構(gòu) 第二節(jié) 非晶態(tài)半導體中的電子態(tài)

第三節(jié) 非晶態(tài)半導體中的缺陷、隙態(tài)與摻雜效應(yīng) 第四節(jié) 非晶態(tài)半導體中的電學性質(zhì) 第五節(jié) 非晶態(tài)半導體中的光學性質(zhì) 第六節(jié) a-Si:H的pn結(jié)與金-半接觸特性

（一）教學方法與學時分配

限于學時，本章可不講授，學生可自學。

（二）內(nèi)容及基本要求

本章主要討論非晶態(tài)半導體的基本特性。通過學習要求了解非晶態(tài)半導體的結(jié)構(gòu)、電子態(tài)的特征，理解遷移率邊、帶隙態(tài)與摻雜效應(yīng)的物理意義；掌握非晶態(tài)半導體光學、電學性質(zhì)的特點以及應(yīng)用。

本章的重點包括非晶態(tài)半導體的能帶結(jié)構(gòu)，遷移率邊，帶隙態(tài)與摻雜效應(yīng)，非晶態(tài)半導體的導電機制和光電導，SW效應(yīng)等。難點為非晶態(tài)半導體的遷移率邊，帶隙態(tài)與摻雜效應(yīng)。

制定人：賀德衍

審定人： 批準人： 日 期：

第三篇：半導體物理學課程教學大綱

半導體物理學 課程教學大綱

一、課程說明

（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學分； 課程名稱：半導體物理學 所屬專業(yè)：微電子科學與工程 課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)課 學 分：4

（二）課程簡介、目標與任務(wù)；

本課程是微電子科學與工程專業(yè)本科生必修的專業(yè)基礎(chǔ)課。該課程的主要內(nèi)容可分為三大部分。第1-5章是晶體半導體的基本知識和性質(zhì)的闡述；第6-9章為半導體的接觸現(xiàn)象；第10章介紹半導體的一些特殊效應(yīng)。本課程的任務(wù)是揭示和研究半導體的微觀機構(gòu)，從微觀的角度解釋發(fā)生在半導體中的宏觀物理現(xiàn)象。通過該課程的學習使學生熟練掌握半導體物理方面的基本概念、知識和理論及半導體物理的基本模型和分析方法，為進一步學習微電子科學的其他課程提供理論依據(jù)。此外，半導體物理學是半導體材料、半導體工藝、半導體器件及半導體集成電路等相關(guān)研究領(lǐng)域的專業(yè)基礎(chǔ)課，是微電子學與固體電子學專業(yè)方向碩士、博士研究生入學考試必考科目。在微電子科學與工程專業(yè)教學中占有重要地位。

該課程的目的是使學生全面地了解和掌握半導體物理的基本知識和基本理論，重視理論與實踐的結(jié)合，能夠利用所學知識解決實際問題，為學生將來從事半導體物理方面的理論研究和相關(guān)后續(xù)課程的學習打好基礎(chǔ)。

（三）先修課程要求，與先修課與后續(xù)相關(guān)課程之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接； 先修課程：量子力學、固體物理、熱力學統(tǒng)計物理

本課程的學習需要掌握量子力學、固體物理及熱力學統(tǒng)計物理的基本物理概念、模型及理論。需要了解微觀物質(zhì)的基本運動規(guī)律、固體物質(zhì)的物理性質(zhì)、微觀結(jié)構(gòu)、構(gòu)成物質(zhì)的各種粒子的運動形態(tài)、相互關(guān)系以及統(tǒng)計物理的基本概念。這幾門課程分別為本課程的學習提供最基本的理論支持。同時半導體物理學也是后續(xù)相關(guān)課程如：半導體材 料、半導體工藝、器件及集成電路等課程的基本理論基礎(chǔ)。

（四）教材與主要參考書。

教材：

劉恩科、朱秉升、羅晉生編，《半導體物理學》，電子工業(yè)出版社，2011，第七版。主要參考書：

1.錢佑華、徐至中，《半導體物理學》，高等教育出版社，1999，第一版

2.Semiconductor Physics and Devices Basic Principle(3rd Edition)，Donald A.Neamen, McGraw-Hill Co.2000(清華大學出版社 影印版，2003.12)《半導體物理與器件》》(第三版)國外電子與通信教材系列作者：A.Neamen，電子工業(yè)出版社，2005。

二、課程內(nèi)容與安排

第一章 半導體中的電子狀態(tài) 第一節(jié) 半導體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì) 第二節(jié) 半導體中的電子狀態(tài)和能帶 第三節(jié) 半導體中的電子的運動、有效質(zhì)量 第四節(jié) 本征半導體的導電機構(gòu)、空穴 第五節(jié) 回旋共振 第六節(jié) 硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu)

第七節(jié) Ⅲ-Ⅴ族化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu) 第二章 半導體中的雜質(zhì)和缺陷能級 第一節(jié) 硅、鍺晶體中的雜質(zhì)能級 第二節(jié) Ⅲ-Ⅴ族化合物中的雜質(zhì)能級 第三節(jié) 缺陷、位錯能級

第三章 半導體中載流子的統(tǒng)計分布 第一節(jié) 狀態(tài)密度

第二節(jié) 費米能級和載流子的統(tǒng)計分布 第三節(jié) 本征半導體的載流子濃度 第四節(jié) 雜質(zhì)半導體的載流子濃度 第五節(jié) 一般情況下的載流子統(tǒng)計分布 第六節(jié) 簡并半導體 第四章 半導體的導電性

第一節(jié) 載流子的漂移運動 和遷移率

(美)Donald

第二節(jié) 載流子的散射

第三節(jié) 遷移率及其雜質(zhì)濃度及溫度的關(guān)系 第四節(jié) 電阻率及其雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系 第五節(jié) 強電場下的效應(yīng)、熱載流子 第六節(jié) 多能谷散射、耿氏效應(yīng) 第五章 非平衡載流子

第一節(jié) 非平衡載流子的注入與復(fù)合 第二節(jié) 非平衡載流子的壽命 第三節(jié) 第四節(jié) 第五節(jié) 第六節(jié) 第八節(jié) 第九節(jié) 第六章 第一節(jié) p-n第二節(jié) p-n第三節(jié) p-n第四節(jié) p-n第五節(jié) p-n第七章 第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) 第八章 第一節(jié) 第二節(jié) 第三節(jié) MIS第四節(jié) 第五節(jié) 第九章 第一節(jié) 準費米能級 復(fù)合理論 陷阱效應(yīng)

非平衡載流子的擴散運動 連續(xù)性方程

硅的少數(shù)載流子壽命與擴散長度 p-n結(jié) 結(jié)及其能帶 結(jié)電壓電流特性 結(jié)電容 結(jié)擊穿 結(jié)隧道效應(yīng) 金屬和半導體接觸 金屬半導體接觸及其能級圖 金屬半導體接觸整流理論 少數(shù)載流子的注入和歐姆接觸 半導體表面與MIS結(jié)構(gòu) 表面態(tài) 表面電場效應(yīng)

（MOS）結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性 硅-二氧化硅系統(tǒng)的性質(zhì) 表面電導及遷移率 半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu) 半導體異質(zhì)結(jié)及其能帶圖 第二節(jié) 半導體異質(zhì)pn結(jié)的電流電壓特性及注入特性 第三節(jié) 半導體異質(zhì)結(jié)量子阱結(jié)構(gòu)及其電子能態(tài)與特性 第四節(jié) 半導體超晶格 第十章 半導體霍爾效應(yīng) 第一節(jié) 一種載流子的霍爾效應(yīng) 第二節(jié) 兩種載流子的霍爾效應(yīng) 第三節(jié) 霍爾效應(yīng)的應(yīng)用

（一）教學方法與學時分配

1、教學方法：（1）課堂教學

采用傳統(tǒng)板書與多媒體課件相結(jié)合的課堂教學方法。對重點、難點部分等，盡可能采用黑板書寫，而對于一般性的文字敘述和圖片資料，則采用多媒體教學。課后布置一定數(shù)量的習題，讓學生加深理解，鞏固所學的核心知識點。作業(yè)批改量達到100%。對作業(yè)中出現(xiàn)的錯誤明確指出存在的主要問題，共性問題則在答疑時集中講解。組織若干次習題課，讓學生全面系統(tǒng)地加深和鞏固本課程的知識體系。

（2）課后答疑

每學期安排若干次答疑，及時了解學生的學習情況和對關(guān)鍵知識的掌握程度。

2、學時分配：

第一章 半導體中的電子狀態(tài)（共8學時）第二章 半導體中的雜質(zhì)和缺陷能級（共4學時）第三章 半導體中載流子的統(tǒng)計分布（共8學時）第四章 半導體的導電性（共8學時）第五章 非平衡載流子（共10學時）第六章 p-n結(jié)（共8學時）

第七章 金屬和半導體接觸（共8學時）第八章 半導體表面與MIS結(jié)構(gòu)（共8學時）第九章 半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)（共6學時）第十章 半導體霍爾效應(yīng)（共4學時）

（二）內(nèi)容及基本要求

主要內(nèi)容：該課程主要介紹半導體材料和器件的重要物理現(xiàn)象，闡述半導體物理的理論及有關(guān)物理量的實驗方法。具體包括：硅、鍺、砷化鎵等晶體結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài)，雜質(zhì)和缺陷能級及半導體能帶，載流子的統(tǒng)計分布、散射級電導，非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合及其運動規(guī)律，半導體導電性質(zhì)及霍爾效應(yīng)，半導體pn結(jié)及特性，金屬-半導體接觸的整流理論和歐姆接觸，表面理論及MIS結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)及半導體霍爾效應(yīng)。

基本要求：通過本課程的教學，讓學生掌握能帶理論和半導體物理的基本概念；使學生從微觀角度了解半導體中載流子的能量狀態(tài)、統(tǒng)計分布規(guī)律和散射及電導規(guī)律；了解半導體中非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合、漂移和擴散等運動規(guī)律；了解摻雜和缺陷在半導體物理中的重要作用；了解半導體的特性、半導體內(nèi)部載流子的基本運動規(guī)律；了解半導體的基本物理效應(yīng)。

【重點掌握】：硅、鍺、砷化鎵等晶體結(jié)構(gòu)、半導體中的電子運動、有效質(zhì)量、空穴的概念；施主、受主雜質(zhì)及能級等概念；淺能級、深能級雜質(zhì)；雜質(zhì)補償作用與缺陷及半導體能帶；波矢空間的量子態(tài)分布、半導體導帶底、價帶頂附近的狀態(tài)密度計算；費米分布函數(shù)和玻耳茲曼分布函數(shù)及其物理意義；本征半導體、雜質(zhì)半導體載流子濃度的計算；載流子統(tǒng)計分布、電導率、遷移率概念和相互關(guān)系及其隨溫度和雜質(zhì)濃度的變化規(guī)律；非平衡載流子的壽命、產(chǎn)生、復(fù)合、擴散等運動規(guī)律；載流子的擴散和漂移運動；pn結(jié)物理特性、能帶圖及接觸電勢差的計算、載流子分布、電流電壓特性、結(jié)電容、擊穿機制、隧道效應(yīng)；金屬-半導體接觸的整流理論和歐姆接觸；半導體表面電場效應(yīng)、MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性；異質(zhì)結(jié)等物理現(xiàn)象、基本理論和及其分析方法；各種理想異質(zhì)結(jié)能帶圖的畫法；半導體霍爾效應(yīng)。

【掌握】：主要半導體材料的能帶結(jié)構(gòu)；淺雜質(zhì)能級（施主和受主）和深能級雜質(zhì)的性質(zhì)和作用；各種不同雜質(zhì)濃度和溫下的費米能級位置和載流子濃度；主要散射機構(gòu)的機理、散射幾率與雜質(zhì)濃度及溫度的關(guān)系；金屬-半導體接觸的能帶彎曲過程分析及簡圖畫法；電流傳輸理論的幾種模型建立、應(yīng)用和推導；掌握實現(xiàn)良好歐姆接觸和整流接觸的原理和方法；異質(zhì)結(jié)幾種電流傳輸模型和重要應(yīng)用；霍耳系數(shù)的測定。

【了解】：半導體中的電子狀態(tài)；回旋共振實驗的目的、意義和原理。了解缺陷、位錯能級的特點和作用。電流密度方程和連續(xù)性方程；實際MIS結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的各種情況，并與理想C-V特性相比較，了解如何用C-V法來了解半導體的表面狀況，Si-SiO2系統(tǒng)的性質(zhì)。了解異質(zhì)結(jié)幾種電流傳輸模型和重要應(yīng)用。

【一般了解】：半導體在強電場下的效應(yīng)及耿氏效應(yīng)，半導體超晶格材料?！倦y點】：能帶論的定性描述和理解；鍺、硅、砷化鎵能帶結(jié)構(gòu)；雜質(zhì)能級；雜質(zhì)電離的過程；半導體導帶底，價帶頂附近的狀態(tài)密度計算；費米能級和載流子的統(tǒng)計 分布；雜質(zhì)半導體載流子濃度的計算；載流子的散射機構(gòu)；電導率與遷移率的關(guān)系；強電場效應(yīng)；復(fù)合理論；愛因斯坦關(guān)系；連續(xù)性方程的應(yīng)用；電流電壓特性、結(jié)電容；金屬-半導體接觸的能帶彎曲過程分析；Si-SiO2系統(tǒng)的性質(zhì)；異質(zhì)結(jié)能帶圖的畫法。（重點掌握、掌握、了解、一般了解四個層次可根據(jù)教學內(nèi)容和對學生的具體要求適當減少，但不得少于兩個層次）

制定人：李亞麗

審定人： 批準人： 日 期：

第四篇：材料物理學教學大綱

《材料物理學》課程教學大綱

一、課程基本信息

課程編號：13103102

課程類別：專業(yè)核心課程

適應(yīng)專業(yè)：材料物理

課程總的教學時數(shù)：64學時

課程總學分：3 學分

課程簡介：

材料物理是介于物理學與材料學之間的一門邊緣學科，它旨在利用物理學中的一些學科的成果來闡明材料中的種種規(guī)律和轉(zhuǎn)變過程。本課程試圖從物理學的角度來說明物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)、組織形貌、原子電子運動狀況以及它們與材料性能和成分之間的關(guān)系, 即突出了物理學的主干,從物理學的一些基本概念、基本原理、基本定律出發(fā), 并建立相應(yīng)的物理模型, 闡述材料本身的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和它們在各種外界條件下發(fā)生的變化及其變化規(guī)律。本書課程內(nèi)容豐富、涉及面廣、實用性強。主要介紹金屬結(jié)構(gòu)理論；缺陷物理；材料強化；導電物理基礎(chǔ)；材料的介電行為；鐵電物理；磁性物理；材料的相變；非晶態(tài)物理；低維材料結(jié)構(gòu)。授課教材：《材料物理》王國梅、萬發(fā)榮主編，武漢理工大學出版社，2004

參考書目：

[1]《材料物理學概論》，李言榮、惲正中主編，清華大學出版社，2001年。

[2]《材料物理導論》，熊兆賢主編，科學出版社，2002年。

[3]《材料物理導論》，徐毓龍主編，電子科技大學出版社，1995年。

二、課程教育目標

材料物理學是材料學中一門重要的基礎(chǔ)課程，通過這門課程的教學，達到以下目標：

（1）要求學生能夠掌握典型固體材料的結(jié)構(gòu)、物理現(xiàn)象、性質(zhì)、形成機制和應(yīng)用，了解材料的制備技術(shù)和發(fā)展狀況；

（2）要求學生能夠掌握材料物理的基本概念，基本理論和方法技術(shù)。

三、教學內(nèi)容與要求

第一章概論2學時

第二章材料結(jié)構(gòu)理論

教學重點：晶體學中的一些基本概念和初步計算方法

教學難點：材料結(jié)構(gòu)的實驗表征方法

教學時數(shù)：6學時

教學內(nèi)容：概述，原子結(jié)合與結(jié)合鍵，晶體結(jié)構(gòu)與晶體學，準晶、非晶和液晶，材料結(jié)構(gòu)的實驗研究

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）了解材料中原子的結(jié)合方式：離子鍵、共價鍵、極化鍵、金屬鍵。

（2）掌握晶體學中的一些基本概念和初步計算方法。

（3）了解準晶、非晶、液晶的概念。

（4）熟悉材料結(jié)構(gòu)的實驗表征方法。

第三章缺陷物理

教學重點：點缺陷的概念、分類及其對材料物理性能的影響

教學難點：面缺陷

教學時數(shù)：6學時

教學內(nèi)容：缺陷物理概述，點缺陷，原子擴散理論，離子晶體中的點缺陷及其導電性，位

錯，面缺陷

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）掌握點缺陷的概念、分類及其對材料物理性能的影響。

（2）了解材料中原子的擴散現(xiàn)象和擴散機制。

（3）了解離子晶體中的點缺陷及其導電性。

（4）掌握位錯概念及其對晶體性質(zhì)的影響。

（5）了解面缺陷和晶界能。

第五章導電物理

教學重點：金屬材料和半導體材料的導電機制，能帶理論

教學難點：半導體的物理效應(yīng)

教學時數(shù)：8學時

教學內(nèi)容：導電物理概述，材料的導電性能，半導體與p-n結(jié)，半導體的物理效應(yīng)，半導

體陶瓷的缺陷化學理論基礎(chǔ)，能帶理論的應(yīng)用

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）掌握金屬材料和半導體材料的導電機制。

（2）了解材料的導電性能與材料的結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

（3）了解一些功能材料如p-n結(jié)和晶體管。

（4）了解材料中光電的相互聯(lián)系及其應(yīng)用。

第六章電介質(zhì)物理

教學重點：電介質(zhì)理論，電介質(zhì)的極化響應(yīng)及行為，電介質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移、電導、損耗及擊

穿等特性

教學難點：靜電場中的電介質(zhì)行為

教學時數(shù)：10學時

教學內(nèi)容：電介質(zhì)概述，靜電場中的電介質(zhì)行為，變動電場中的電介質(zhì)行為及損耗，極化

馳豫，動態(tài)介電系數(shù)，固體電介質(zhì)的電導與擊穿

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）掌握電介質(zhì)的極化響應(yīng)及行為。

（2）掌握電介質(zhì)的電荷轉(zhuǎn)移、電導、損耗及擊穿等特性。

（3）了解電介質(zhì)的概念、分類及四大基本常數(shù)。

（4）掌握電介質(zhì)理論。

第七章鐵電物理

教學重點：鐵電物理學的一些基本概念，鐵電體的電疇和電滯回線

教學難點：鐵電體的電疇和電滯回線

教學時數(shù)：8學時

教學內(nèi)容：鐵電物理的一般性質(zhì)，鐵電體的電疇和電滯回線，鐵電相變與晶體的結(jié)構(gòu)變化，鐵電體物理效應(yīng)，鐵電物理效應(yīng)的實驗研究

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）掌握鐵電物理學的一些基本概念。

（2）了解自發(fā)極化產(chǎn)生的機制、鐵電相變與晶體結(jié)構(gòu)的變化。

（3）了解極化狀態(tài)在各種外界條件下的變化，即各種物理效應(yīng)：介電響應(yīng)、壓電、熱釋電、電致伸縮、光學效應(yīng)等。

（4）掌握鐵電體的電疇和電滯回線。

第八章磁性物理

教學重點：物質(zhì)磁性的來源、原子磁矩的計算和材料中原子磁矩的計算規(guī)則，磁性分類、順磁性和抗磁性概念及居里－外斯定理

教學難點：磁疇與磁疇結(jié)構(gòu)

教學時數(shù)：10學時

教學內(nèi)容：磁性物理概述，原子和離子固有的磁矩，物質(zhì)的抗磁性和順磁性，鐵磁性的分

子場理論，亞鐵磁性的分子場理論，鐵磁體中的磁晶各向異性、磁致伸縮，磁

疇與磁疇結(jié)構(gòu)

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）掌握物質(zhì)磁性的來源、原子磁矩的計算和材料中原子磁矩的計算規(guī)則。

（2）掌握磁性分類、順磁性和抗磁性概念及居里－外斯定理。

（3）了解鐵磁性的分子場理論和亞鐵磁性的超交換理論。

（4）了解鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部的能量和磁疇的形成。

第九章 材料的相變

教學重點：相變的基本類型，有序-無序相變，朗道相變理論

教學難點：朗道相變理論

教學時數(shù)：6學時

教學內(nèi)容：概述，相變的基本類型，馬氏體相變，有序無序相變，朗道相變理論概要，相

變微觀理論簡介，相變的實驗研究

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）掌握相變的基本類型和劃分的依據(jù)

（2）了解馬氏體相變和朗道相變理論

（3）了解相變微觀理論。

第十章 非晶態(tài)物理基礎(chǔ)

教學重點：非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)半導體

教學難點：非晶態(tài)半導體

教學時數(shù)：4學時

教學內(nèi)容：概述，非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)固體結(jié)構(gòu)模型，非晶態(tài)固體的形成，非晶態(tài)

半導體

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）掌握非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)特點以及非晶態(tài)半導體的電子態(tài)和能帶模型

（2）知道非晶態(tài)固體的形成（3）了解非晶態(tài)半導體的電導

第十二章 低微材料結(jié)構(gòu)

教學重點：薄膜的結(jié)構(gòu)和缺陷，薄膜的表面和界面

教學難點：界面結(jié)構(gòu)和界面特性、電接觸

教學時數(shù)：4學時

教學內(nèi)容：薄膜的形成，薄膜的結(jié)構(gòu)和缺陷，薄膜的表面和界面，薄膜的尺寸效應(yīng)薄膜和

基片的附著

教學方式：課堂講授

教學要求：

（1）掌握薄膜形成的理論基礎(chǔ)，掌握薄膜的尺寸效應(yīng)

（2）知道附著機理和附著的基本概念

（3）了解薄膜的內(nèi)應(yīng)力

四、作業(yè)

該課程原則上每次課都布置作業(yè)，除了教材中的習題，也可以補充一些典型習題。

五、考核方式與成績評定

考核方式：考試。

成績評定：總評成績=平時成績（30%）+期末考試（70%），其中平時成績是平時作業(yè)與出勤情況，視具體情況而定。

執(zhí)筆人：

責任人：

2013年8月

第五篇：原子物理學教學大綱

原子物理學 課程教學大綱

一、課程說明

（一）課程名稱、所屬專業(yè)、課程性質(zhì)、學分；

課程名稱：原子物理學 所屬專業(yè)：物理學專業(yè) 課程性質(zhì)：基礎(chǔ)課 學

分：4

（二）課程簡介、目標與任務(wù)；

原子物理學是物理類專業(yè)本科生的專業(yè)必修課，以物質(zhì)結(jié)構(gòu)的第一個微觀層次（原子）為研究對象，是聯(lián)接經(jīng)典物理和近代物理的一門承上啟下的課程。在理論方法上，該課程揭露經(jīng)典理論在原子這一微觀層次遭遇到的困難，并且為了解決這些困難而引入量子力學，學生將在本課程中較為系統(tǒng)地學習到量子力學的基本概念、基本原理、基本思想和方法。在應(yīng)用實踐上，通過本課程的學習，學生將系統(tǒng)性地了解和掌握原子物理學的發(fā)展歷史，獲得有關(guān)原子的電子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其與外場相互作用的系統(tǒng)性知識，為以后從事相關(guān)的科學研究、生產(chǎn)應(yīng)用和教學工作打下良好的基礎(chǔ)。

（三）先修課程要求，與先修課之間的邏輯關(guān)系和內(nèi)容銜接；

先修課程：《高等數(shù)學》、《數(shù)學物理方法》、《力學》、《理論力學》、《熱學》、《電磁學》、《光學》

關(guān)系：《高等數(shù)學》和《數(shù)學物理方法》是學習原子物理學的數(shù)學基礎(chǔ)。《力學》、《理論力學》、《熱學》、《電磁學》和《光學》包含了學生在學習原子物理學之前需要掌握的必要的經(jīng)典物理知識。有了這些準備知識才能理解為何不能用經(jīng)典理論來研究原子體系，從而必須引入量子力學。

（四）教材與主要參考書；

選用教材：楊福家, 《原子物理學》 第四版, 高等教育出版社, 2010 主要參考書： 1, C.J.Foot，《Atomic Physics》，Oxford University Press，2005 2, H.Friedrich，《Theoretical Atomic Physics》，Springer，2006 3, 褚圣麟，《原子物理學》，高等教育出版社，1987 4, 曾謹言，《量子力學》，科學出版社，2000 5, 盧希庭，《原子核物理》，原子能出版社，1981

二、課程內(nèi)容與安排

緒 論 原子物理學的發(fā)展歷史（2學時）【了解】

第一章 原子的組成和結(jié)構(gòu)（5學時）

第一節(jié) 原子的質(zhì)量和大小【掌握】 第二節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)【了解】 第三節(jié) 原子結(jié)構(gòu)模型【了解】

第四節(jié) 原子的核式結(jié)構(gòu)，盧瑟福散理論【重點掌握】【難點】 第五節(jié) 盧瑟福理論的成功和不足【掌握】

第二章 原子的量子態(tài)，玻爾理論（8學時）

第一節(jié) 背景知識：黑體輻射、光電效應(yīng)和氫原子光譜【掌握】 第二節(jié) 玻爾的氫原子理論【重點掌握】【難點】 第三節(jié) 玻爾理論的實驗驗證【掌握】

第四節(jié) 玻爾理論的推廣：橢圓軌道理論和堿金屬原子光譜【重點掌握】 第五節(jié) 玻爾理論的成功與缺陷【掌握】

第三章 量子力學導論（18學時）【重點掌握】【難點】

第一節(jié) 波粒二象性 第二節(jié) 不確定關(guān)系 第三節(jié) 波函數(shù)及其統(tǒng)計解釋 第四節(jié) 態(tài)疊加原理 第五節(jié) 薛定諤方程 第六節(jié) 薛定諤方程應(yīng)用舉例 第七節(jié)平均值和算符 第八節(jié) 量子力學總結(jié)

第九節(jié) 氫原子／類氫離子的量子力學解法 第十節(jié) 愛因斯坦關(guān)于輻射和吸收的唯象理論 第十一節(jié) 量子躍遷理論，含時微擾論 第四章 原子的精細結(jié)構(gòu)，電子自旋（14學時）【重點掌握】【難點】

第一節(jié) 電子的軌道磁矩 第二節(jié) 施特恩－蓋拉赫實驗 第三節(jié) 電子的自旋和自旋磁矩

第四節(jié) 相對論量子力學初步，狄拉克方程 第五節(jié) 自旋軌道相互作用，原子的精細結(jié)構(gòu) 第六節(jié) 外場對原子的作用，定態(tài)微擾論

第七節(jié) 外磁場對原子的作用，塞曼效應(yīng)，帕邢－巴克效應(yīng) 第八節(jié) 外電場對原子的作用，斯塔克效應(yīng)，運動電場

第五章 多電子原子，泡利原理（10學時）【重點掌握】【難點】

第一節(jié) 多電子的耦合 第二節(jié) 氦原子的光譜和能級 第三節(jié) 泡利不相容原理

第四節(jié) 量子多體理論初步，平均場近似 第五節(jié) 原子的殼層結(jié)構(gòu)，元素周期表 第六節(jié) 原子基態(tài)，洪特定則，朗德間隔定則 第七節(jié) 氦原子／類氦離子的量子力學解法

第六章 Ｘ射線（5學時）

第一節(jié) Ｘ射線的發(fā)現(xiàn)和波動性【了解】 第二節(jié) Ｘ射線的產(chǎn)生機制【掌握】 第三節(jié) 康普頓散射【重點掌握】 第四節(jié) Ｘ射線在物質(zhì)中的吸收【了解】

第七章 原子核物理概論（10學時）

第一節(jié) 原子核物理的研究對象和發(fā)展歷史【了解】 第二節(jié) 核的基態(tài)性質(zhì)一：核質(zhì)量，結(jié)合能【掌握】 第三節(jié) 核力的介子理論【了解】 第四節(jié) 核的基態(tài)性質(zhì)二：核矩【掌握】 第五節(jié) 原子核多體問題的困難【了解】

第六節(jié) 核結(jié)構(gòu)模型：費米氣體模型、液滴模型、殼模型、集體運動模型【了解】 第七節(jié) 放射性衰變的基本規(guī)律【掌握】

第八節(jié) 阿爾法衰變、貝塔衰變和伽瑪衰變【掌握】 第九節(jié) 穆斯堡爾效應(yīng)【掌握】 第十節(jié) 核反應(yīng)，Ｑ方程【掌握】

第十一節(jié) 核反應(yīng)模型：復(fù)合核模型、光學模型、黑核模型、蒸發(fā)模型【了解】 教學方法：教學中始終突出以學生為本的教育理念，重視課程的規(guī)劃和建設(shè)，按照課程體系制定規(guī)范的教學大綱和教學進度表；因材施教使學生掌握物理學的發(fā)展脈絡(luò)和做科研的方法，使學生變被動學習為主動學習，真正達到從會學到好學；通過啟發(fā)式教學培養(yǎng)學生較強的主動思考習慣，注重對大學生創(chuàng)新思維和解決實際問題能力的培養(yǎng)；及時與學生進行有效溝通，布置課后作業(yè)，必要時進行習題講解；將科研前沿引入課堂，使學生了解原子物理、量子力學和量子多體理論的研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景；開發(fā)并實施多媒體教學手段，使得課程的教學實施建立在現(xiàn)代教育技術(shù)平臺之上。

考核方式：采用平時作業(yè)、課堂提問、和期末閉卷考試相結(jié)合的方式綜合評價學生的成績。

制定人：房鐵峰審定人： 批準人： 日 期：

司明蘇