《半导体物理实验》教学大纲

第页《半导体物理实验》教学大纲课程编号：10140070英文名称：ExperimentsofSemiconductorPhysics学分：1学时：总学时32学时，其中实践32学时先修课程：普通物理课程类别：专业必修课程授课对象：物理学专业学生教学单位：数理信息学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标本课程是物理学与材料科学专业本科生必修的一门专业实验课，是理论性和实践性都非常强的一门课程。通过实验加深学生对半导体物理知识的理解和掌握。使学生掌握半导体材料和器件的一些基本物理参数和物理性质的测试方法，为材料研发、器件开发设计和研制铺垫必备基础和实际操作技能。通过本课程教学，使学生在知识、能力和素质等方面达到如下教学目标：课程目标1：通过本课程的学习使学生有积极向上的世界观、人生观和价值观；有较强的创新意识和竞争意识；有严谨治学、求真务实的精神和自律谦让、坚韧不拔的品质，具备半导体相关知识的科学素养和健康的心理素质。课程目标2：通过本课程的学习使学生从实验上了解半导体物理学相关的基础知识和前沿知识，有较强的动手能力、综合分析实际问题、应用综合知识解决实际问题的能力，掌握相关的实验方法。课程目标3：通过本课程的学习使学生具备求实、创新的精神；掌握半导体物理学的科学思维与研究方法。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点2-1.具有创新精神，了解创新是科技和社会经济发展的第一动力课程目标10.3课程目标20.7指标点2-2.了解物理学在现代科学体系和技术进步中的重要作用，具备科教兴国的认识和使命感。课程目标31指标点5-1.系统地掌握物理学的基本理论、基本知识、基本实验方法和技能，具有基础扎实、适应性强的特点和自学新知识、新技术的能力；掌握材料物理基本理论和应用基本理论和应用知识能力。课程目标10.2课程目标20.6课程目标30.2指标点8-2.要求有较强的实验方案选择能力，能熟练使用仪器；能综合分析实际问题，并初步具备应用综合知识解决实际问题的能力。课程目标21.0三、教学内容、基本要求与学时分配序号实验项目实验内容与要求学时类型对应课程目标1用激光定向仪测定晶体晶向（1）调试实验仪器；（2）测定晶体晶向。实验要求：必修。3验证课程目标1、22P—N导电类型鉴别（1）采用整流法来判断硅片的导电类型；（2）采用热电动势法来判断硅片的导电类型。实验要求：必修。3综合课程目标2、33四探针法测量电阻率（1）测量单晶硅样品的电阻率；（2）测量扩散薄层的方块电阻；（3）测量探针间距S及样品的尺寸；（4）对测量结果进行必要的修正。实验要求：必修。3综合课程目标1、24用光电导衰退法测量硅单晶中少数载流子的寿命τ（1）用光电导衰退法测量硅单晶中少数载流子的寿命τ。实验要求：必修。3综合课程目标1、2、35荧光分光光度计测量半导体材料的光学特性（1）采用荧光分光光度计分别测量纯净ZnO和ZnS半导体粉末的室温激发谱和发射谱；（2）分析其禁带宽度和缺陷能级。实验要求：选修。3综合课程目标1、2、36变温霍尔效应测量半导体的电学特性（1）常温下测量样品的霍尔系数和电导率；（2）变温下测量样品的霍尔系数和电导率；（3）确定半导体载流子浓度和迁移率。实验要求：必修。3综合课程目标1、2、37MOS结构高频C-V特性测试（1）测量初始高频C-V特性曲线；（2）作正、负BT处理；（3）分别测出正、负BT处理后的高频C-V特性曲线。实验要求：必修。4综合课程目标1、2、38用椭圆偏振仪测量薄膜厚度（1）用椭圆偏振仪测量Si衬底上的SiO2薄膜的折射率和厚度；（2）重复测量3次，求折射率和膜厚的平均值。实验要求：选修。3综合课程目标1、2、39双极型晶体管的特性参数测量（1）测量双极型晶体管的输入特性、输出特性、反向击穿特性和饱和压降等直流特性。实验要求：必修。4综合课程目标1、2、310硅整流二极管的正向特性测量（1）测量硅整流二极管1N4007的正向特性。实验要求：必修。3综合课程目标1、2、311硅单晶中位错、层错的观察（1）观察单晶硅片中的位错和层错。实验要求：选修。3综合课程目标1、2、312P-N结势垒电容测量方法（1）测量硅P-N结势垒电容与外加偏压的关系；（2）从势垒电容与负偏压系式中求出势垒厚度、杂质浓度或杂质浓度梯度。实验要求：选修。3综合课程目标1、2、313表面势垒二极管的伏安特性（1）测量金属半导体表面势垒二极管的伏安特性；（2）用伏安特性法测量n因子及金属半导体接触势垒高度。实验要求：选修。3综合课程目标1、2、314晶体管特征频率的测量（1）测试fT随偏流Ic的变化规律；（2）测量fT随偏压的变化规律。实验要求：选修。3综合课程目标1、2、315光电器件性能测试（1）光电二极管暗电流测试；（2）光电二极管光电流测试；（3）光电二极管光照特性测试；（4）光电二极管伏安特性测试；（5）光电二极管时间响应特性测试。实验要求：选修。4综合课程目标1、2、316MOS管静态参数测试（1）测量夹断电压VP；特性曲线；饱和漏电流IDSS。实验要求：选修。4综合课程目标1、2、3合计32四、课程教学方法采用集中讲授、分组动手操作等教学方式。学生课前预习并写好预习报告，教师对实验的原理、内容及注意事项进行简要讲解，学生分组进行实验操作。五、学业评价和课程考核考核依据建议分值考核/评价细则对应课程目标实验考核60%实验预习10%随堂检查、打分课程目标1，2实验操作30%随堂考核、打分课程目标1，2，3实验报告20%课后批改、打分课程目标1，2，340%操作考根据实验操作、实验报告打分课程目标1，2，3六、教材与参考书（一）推荐教材半导体物理实验讲义，李志彬，陈新安主编，电子科技大学出版社.2015年4月（二）参考资料[1]DonaldA.Neamen（著）.赵毅强（译）.半导体物理与器件.北京：电子工业出版社.2005年11月[2][美