《半导体物理学》课程设计.doc

《半导体物理学》课程设计说明书
一、 设计题目
如下两个题目由学生任选一个进行课程设计。
（1）杂质半导体材料设计
（2）pn结设计

二、 课程目的和要求
通过本课程设计，使学生掌握杂质半导体材料和pn结的设计方法，并深刻认识杂质半导体材料和pn结的性能指标与材料的基本物理性质和几何结构之间的关系，加深学生对半导体物理学基本理论知识的理解，提高学生的基本理论知识应用能力。
要求每位学生独立完成课程设计内容，要正确理解课题，考虑问题要细致、全面。要通过查阅资料进行相关参数的设计，基于所学知识进行性能指标的验算分析，设计和分析要有依有据、切实合理。报告撰写要条理清晰、表述清楚、格式规范。报告书格式参见附件3。

三、 设计要求
（1）杂质半导体材料设计
根据实际应用情况提出杂质半导体材料饱和区温度范围、工作电导率的具体要求，查阅材料态密度有效质量、能隙宽度、杂质电离能等参数以及相关的物理常数，进行杂质半导体材料的设计并进行相关性能的验算分析。
（2）pn结设计
根据实际应用情况提出突变pn结常温下理想电流电压特性（如一定电压下的正向电流大小、反向饱和电流上限等）、电容特性的具体要求，查阅基体材料的态密度有效质量、能隙宽度、迁移率、介电常数等参数以及相关的物理常数，进行理想pn结的设计并进行特性分析，设计过程中可不考虑杂质补偿作用。

四、 设计参数
（1）杂质半导体材料设计
基体材料、掺杂元素、掺杂浓度
（2）pn结设计
基体种类、n型和p型杂质元素、施主杂质和受主杂质浓度、pn结面积

五、 设计提纲
（1）杂质半导体材料设计
见附录1
（2）pn结设计
见附录2

六、 参考资料
1、 刘恩科、朱秉升、罗晋生编著，《半导体物理学》，电子工业出版社，2008年第七版。
2、 【俄】Michael E. Levinshtein, Sergey I., 【俄】Rumyantsev,【美】Michael S. Shur 编著，杨树人、殷景志译，《先进半导体材料性能与数据手册》，化学工业出版社，2003年第一版。
3、 【美】施敏编著，赵鹤鸣, 钱敏, 黄秋萍译，《半导体器件物理与工艺》，苏州大学出版社, 2002年第二版。

执笔人 徐序
审定人 常启兵
2012年5月31

1

附录1
景德镇陶瓷学院

半导体课程设计报告

设 计 题 目 XXXX半导体材料的设计与性能分析

专业班级

姓名

学号

指 导 教 师

完 成 时 间

年 月 日

一、 设计要求（查阅文献资料，阐明所设计杂质半导体材料的应用背景，提出对材料性能如工作温度区间、饱和区、 电导率、载流子浓度等的具体要求。）

二、 参数说明（以表格形式给出材料的设计参数；查找材料设计和性能分析过程中所涉及的相关参数，以表格形式给出参数符号、参数值并注明出处；查找设计过程中所涉及的物理常数，以表格形式给出。）

三、 性能指标分析（根据半导体物理学相关理论进行具体分析，计算得到如下性能指标的具体数值。）
(1) 杂质全部电离温度（90%电离温度）

(2) 载流子浓度分析（分区讨论）

(3) 材料饱和区特征（饱和区的温度范围、载流子浓度）

(4) 掺杂后性能改善分析（分析掺杂前后半导体材料的性能如载流子浓度、电导率、温度对载流子浓度的影响等的改善情况。）

四、 工艺可行性分析（主要是掺杂可行性分析，可从晶体结构匹配性方面或根据文献资料进行分析。）

五、 总结（对参数设计、性能分析、工艺分析等进行简要总结。）

参考文献

附录2
景德镇陶瓷学院

半导体课程设计报告

设 计 题 目 XX基理想突变pn结的设计与性能分析

专业班级

姓名

学号

指 导 教 师

完 成 时 间

年 月 日

一、 设计要求（查阅文献资料，阐明所设计pn结的应用背景，提出对室温下理想突变pn结的性能如正向电压电流关系、反向饱和电流大小、电容特性等方面的具体要求。）

二、 参数说明（以表格形式给出材料的设计参数；查找材料设计和性能分析过程中所涉及的相关参数，以表格形式给出参数符号、参数值并注明出处；查找设计过程中所涉及的物理常数，以表格形式给出。）

三、 性能指标分析（根据半导体物理学相关理论进行具体分析，计算得到如下性能指标的具体数值。）
(1) pn结势垒高度计算

(2) 非平载流子浓度分析

(3) 电流密度方程的建立和常温电压电流特性分析（计算并作图说明电压电流。）

(4) 电容特性分析（势垒电容和扩散电容的计算说明。）

四、 工艺可行性分析（pn结的制备工艺选择和掺杂可行性分析，后者可从晶体结构匹配性方面或根据文献资料进行分析。）

五、 总结（对参数设计、性能分析、工艺分析等进行简要总结。）

参考文献

附录3
　　课程设计说明书撰写规范
一、 字体
标题：黑体，大标题四号，小标题小四号
正文内容：中文用宋体，，英文用新罗马体，小四号，行间距为1.5倍行距。
参考文献：中文用宋体，，英文用新罗马体，小四号，行间距为1.0倍行距。
二、 打印
设计报告书一律使用A4打印纸计算机打印，页边距上2.5cm，下2cm，左2.5cm，右2cm（左装订），页下居中标明页码。
三、 公式
公式格式要规范化，全文公式统一编号，公式中首次出现的符号要进行说明。
例：
(1)
式中 NC——导带的有效状态密度
EC——导带低能级
EF——费米能级
k0——波耳兹曼常数
T——温度
四、 表格
每个表格应有自己的表题和表序，表题应写在表格上方正中，表序写在表题左方不加标点，空一格接写表题，表题末尾不加标点。全文的表格统一编序。表格应写在离正文首次出现处的近处，不应过分超前或拖后。
五、 插图
课程设计报告书的插图必须精心制作，线条要匀称，图面要整洁美观，插图应与正文呼应，不得与正文脱节。每幅插图应有图序和图题，全文插图统一编序，图序和图题位于图位下方居中处。由若干分图组成的插图，分图用a,b,c……标序，分图的图名以及图中各种代号的意义，以图注形式写在图题下方，选写分图名，另起行后写代号的意义。
六、 参考文献
参考文献的罗列顺序号码应与正文中出现的参考文献引用编号一致，并根据正文中文献引用首次出现的先后顺序进行编号，写法应规范。
参考文献一般有书（或专著）、期刊、学位报告书集、专利等几类，应按文献号、作者、文献名称、出版社和出版日期（期刊则按刊物名称、卷、期）等顺序书写。应特别注意书写顺序和标点符号。例如：
参考文献
[1] 吴中庆,张基田.SiC颗粒与液体铝的界石层.广州:92秋季中国材料科学研讨会,C-MRS,1992.603-609.
[2]Schacht E.Industrial polysaccharides. Amsterdam:Elsevier Science,1987
[3]郭景坤.陶瓷材料的强化与增韧新途径的探索.无机材料学报,1998,13910;23-26
[4]Spriggs G E.A history of fine grained hardmetal. Int J of Refractory Metal and Hard Material,1995,13:241-255