《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