固态电子论-绪论.ppt

绪 论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,固态电子论,绪论,王 蔚,绪 论,一、课程安排,二、课程内容、和其他课程的关系,三、固态电子论发展历程,四、课程特点、“教”“学”方法,五、教材与参考书目,2,绪 论,一、课程安排,内容：含,固体物理学,和,半导体物理学,两部分,性质：专业基础课，本专业的核心课程,学时：共,100,学时，课堂讲授,80,学时，实验,20,学时,学分：,5.5,学分,考核：平时占,40%,；期末闭卷考试占,60%,3,绪 论,二、课程内容及与其他课程的关系,第一部分 固体物理基础知识,1,晶体的结构,2,晶体的结合,3,晶格振动,4,晶体中的缺陷,5,能带论,4,绪 论,第二部分 半导体物理学,1,半导体中的电子状态,2,半导体中杂质和缺陷能级,3,半导体中载流子的统计分布,4,半导体的导电性,5,非平衡载流子,6 PN,结,7,金属和半导体的接触,8,半导体表面与,MIS,结构,9,异质结,10,半导体的光学性质和光电与发光现象,5,绪 论,量子力学,统计物理学,固体物理学,半导体物理学,半导体工艺,半导体器件,半导体材料,集成电路,电子信息系统,6,绪 论,三、固态电子论发展历程,（一）固体物理学,固体材料,晶体：原子排列有周期性，“长程有序”,非晶体：长程无序,准晶体：,1984,年发现，无平移周期性但,有位置序,研究对象：固体的结构及组成粒子间相互作用与运,动规律,7,绪 论,固体物理学的发展历程：,十七世纪，从对晶体外廓“规则形状”的认识；到惠更斯,(Huygens),用,椭球堆积模型,解释方解石的双折射性质和解理面。,十八世纪：阿羽依,(,Hay,),提出方解石是由坚实的、平行六面形的小,“,基石”规则堆积成。,十九世纪；布喇菲,(,Barvais,),发展了空间点阵学说，概括了晶格周期性特征；费多洛夫,-,熊夫利,-,巴罗各自分别发展了晶体微观几何结构理论。,8,绪 论,固体物理学的发展历程：,二十世纪近代物理学的发展，使对固体的认识进入了新阶段：,1912,年，劳厄提出晶体可作为,X,射线的衍射光栅，实验证明了阿羽衣、布喇菲等的“空间点阵学说”的正确；,同时，量子理论的发现使对晶体内部微观粒子的运动研究更深入。如，爱因斯坦引进了量子化概念来研究晶格振动；索末菲发展了固体量子论；费米发展了统计理论。,三,-,四,十年代，,固体物理领域开始形成多个学科分支：金属物理、,半导体物理,、晶体物理、和晶体生长、磁学等。,9,绪 论,1,、什么是半导体？,研究对象：,半导体的电子运动规律和基本物理性质,导体 半导体 绝缘体,10,-6,10,-4,10,-4,10,10,10,10,（二）半导体物理学,10,绪 论,III-V,族半导体：,GaA,S,InP,2,、半导体的种类元素半导体：,Si,，,Ge,（,IV,族）,化合物半导体,II-VI,族半导体：,ZnS,IV-IV,族半导体：,SiC,11,绪 论,（,1,）电阻率的杂质敏感特性,纯,Si,210,5,cm,掺入,10,-6,（原子比）硼原子,0.4 cm,注：温度,300K,（,2,）温度敏感特性,3,、半导体的主要性质,12,绪 论,（,4,）磁敏感特性,霍尔效应、磁阻效应。,（,5,）压阻特性,（,3,）光学特性,C,d,S,光敏电阻,13,绪 论,4,、半导体科学发展史,二十世纪三十年代以前：经验科学,1833,年 法拉第发现,ZnS,电阻变化负温度系数,1874,年 德国布劳恩发现,PbS,整流效应,1904,年 点接触二极管检波器用于高频电磁接收,三十年代,四十年代末：理论科学,肖特基提出整流理论,贝特提出热电子发射理论,布洛赫提出能带理论,佩尔斯提出空穴概念,14,绪 论,1947 1958,：技术科学、应用科学,1947,年，贝尔实验室的巴丁（,Bardeen,），布拉顿,Brattain,肖克莱（,Shockley,）发明晶体管（点接触,Ge,晶体管）,Point-contact transistor,J.Bardeen,W.Shockley,W.Brattain,15,绪 论,1958,年，德州仪器的柯利比（,J.,Kilby,）研制成功第一个集成电路。,1958,年，快捷半导体公司诺伊斯（,R.,Noyce,）发布第一个利用半导体平面工艺制成的集成电路芯片。,16,绪 论,1958,以后：高技术,IC,发展 半导体微电子学,半导体激光器的发明 半导体光电子学,1958,以后的几个里程碑,1958,年，研制出隧道二极管,1962-1963,年，研制出半导体激光器,1963,年，提出异质结激光器,1969-70,年，,提出半导体超晶格,1973,年，,创立非晶态半导体,1982,年，,发现量子霍尔效应,1993,年，,研制出高亮度,GaN,蓝光发光二极管,17,绪 论,目前的研究重点及今后的发展方向,微米 纳米（纳米电子学）,同质结 异质结（能带工程）,三维 低维（二维、一维、零维）,普通禁带 宽禁带,单晶 多晶（非晶）,无机半导体 有机半导体,18,绪 论,四、课程特点与教学方法,固态电子论是一门实验科学，研究的问题复杂，有大量的假设和模型，理论抽象,学习难度大,。,课程特点,抽象,假说,理论,实验,现象,19,绪 论,“教”方法,“教”对抽象的理论问题从介绍科学前辈如何提出问题入手，进行问题分析，最终给出解决问题方案,理论,重要的物理现象开设实验课程,进行课堂提问，,“教”“学”,互动,有阶段小测验,20,绪 论,“学”方法,课后应复习,完成作业,掌握,基本概念,;,基本原理,;,基本方法（计算）,21,绪 论,1.6,教材与参考书目,方俊鑫，陆栋,.,固体物理学,黄昆,.,固体物理学,高等教育出版社,1988.,刘恩科,.,半导体物理学,国防出版社,1994.,叶良修,.,半导体物理学,高等教育出版社,1987.,刘文明,.,半导体物理学,高等教育出版社,1987.,22,绪 论,阿羽依,1784,年阿羽依,(B.Ha,y,17451822,法国人,),在巴黎创办了世界上第一所盲人学校。,他主张,教育盲童学习文化知识、适应社会生活，并特别强调盲人的劳动职业教育，应教给盲人生存的源泉，使之以自己的劳动获得生存资料，摆脱慈善与贫困，归还社会健康的手。,他还提出,由国家来办盲校，实行义务教育的设想。,23,绪 论,