学好半导体物理要学好那几门课?

学好半导体物理要学好那几门课?,第1张

我学习的是微电子专业,主要的研究方向就是固体物理。我现在学的专业知识有这么几门:半导体物理器件、集成电路制造工艺、微电子材料。主要的科目就这三门。你所说的量子力学是在微电子材料中学习到的,既然你问量子力学和他的关系,那么我就简洁明了地说好了:研究物体分为宏观研究和微观研究。量子力学除了应用到原子、分子、原子核、粒子等微观体系外,它还被应用到固体领域等复杂体系,用它解释了铁磁体、铁电体等物质的电磁性质,也解释了为什么有些材料是绝缘体,有些是导体。 在学习这两门课程(半导体物理、固体物理)之前,我先学习了:电路基础、高等数学、化学、物理、模拟电路、数字电路、VisualBasic,这其中最重要的是电路基础、数字电路、模拟电路三门。其它的稍微学习一下就可以了。另外半导体物理、固体物理于数学和英语不同,不是一环扣一环的,只要掌握了一些基础知识加上后天的钻研就一定可以学好的。我现在就是正在学习中,个人感觉你所说的两门都非常重要,不过想要学习好要有很大的毅力啊!加油,祝你成功!

无论是半导体物理考研专业课,还是本科课程学习,搭建框架都挺重要的。不知道哪里是重点?这篇文章介绍《半导体物理学》的框架,有助于初学者了解这个科目的整体结构。

面对比较复杂的科目,初学者可能会遇到这种情况——学了好几章,仍然云里雾里,不知自己在学什么,接下来又要学什么。等到学完,只记得一些零零散散的知识点,无法形成完整体系。这可能是因为忽略了一些内容,那就是这个科目的框架。

接下来以刘恩科《半导体物理学(第七版)》为参考书,讲讲半导体物理学的框架。当然,同样的知识可以有很多种分类方式,我非常鼓励大家按自己的理解去划分,以下内容可供参考借鉴。

这本《半导体物理学》共13章,但大部分本科课程及考研大纲,重点在1~8章(半导体的电效应),剩余章节仅对少量内容作要求。

按大的来分,就是两个部分:1~9章是半导体的电效应(核心)、10~13章是其他效应和拓展。再分细一点,我们可以把整本书分为四个部分:

第一部分:固体物理基础(1,2章)

第二部分:载流子的性质(3,4,5章)

第三部分:器件结构(6,7,8,9章)

第四部分:其他效应及拓展(10,11,12,13章)

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第1章 半导体中的电子状态 

第2章 半导体中的杂质和缺陷能级

第一部分,主要解决【半导体是什么】、【半导体中有什么】这两个问题。

首先介绍半导体作为晶体的性质:晶格结构,以及晶体的能带。

然后介绍半导体中有什么:载流子(电子和空穴),以及杂质等缺陷。

电子和空穴这两种载流子,决定了半导体的电、光、热、磁等基本性质。而杂质,则是调控半导体这些性质最重要的手段。

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第3章 半导体中载流子的统计分布 

第4章 半导体的导电性 

第5章 非平衡载流子

第二部分中,主要解决【如何调控载流子浓度】、【如何调控半导体电学性质】这两个问题。

第3章介绍“温度、杂质浓度和载流子浓度的关系”。温度和杂质浓度对载流子浓度有决定性的影响,控制这两个量,就能控制载流子浓度,调控半导体的各种性质。

第4章介绍“温度、杂质浓度和导电性的关系”。从σ=nqμ知道,半导体导电性主要受载流子浓度、迁移率的影响,其中迁移率主要受散射影响。无论是载流子浓度还是散射,都由温度和杂质浓度控制。因此,确定了温度和杂质浓度,就能调控半导体的导电性。

第5章介绍“载流子的动态变化”。载流子不是静态的,它有产生、复合、扩散、漂移等活动,载流子浓度会因此发生动态变化。我们据此采取措施,可以进一步调控载流子浓度。

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第6章 pn结

第7章 金属和半导体的接触

第8章 半导体表面与MIS结构

第9章 半导体异质结构

第三部分主要解决【半导体有什么用】这个问题。

半导体最重要的性质就是电效应,1~9章都在讲电效应,后面的10~13章,研究方法与电效应是相通的。

半导体电效应的应用,最重要的就是6~9章对应的四种结构——pn结、肖特基结、MIS结构、异质结。重中之重是pn结和MIS结构,它们是信息时代的基石。

基于pn结的双极晶体管,是集成电路的滥觞,它的问世掀起了一场技术革命,让人类社会从工业时代进入了信息时代。

基于MIS结构的场效应晶体管,占今天所用晶体管的绝大部分(具体比例没查到,可能要高于99%)。你现在拿着的手机里,就有几十亿、上百亿个基于MIS结构的场效应晶体管。[1]

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第10章 半导体的光学性质和光电与发光现象 

第11章 半导体的热电性质 

第12章 半导体磁和压阻效应

第13章 非晶态半导体

第四部分,解决的是【半导体还有什么用】、【介绍特殊的半导体】这两个问题。

光、热、磁效应的研究方法,与电效应是相通的,也是从载流子、能带、温度、杂质这几个方面去研究。看看采取什么措施能调控这些性质,能做出什么有用的器件。

1~12章的内容都是基于半导体晶体,因为我们日常所用的绝大部分半导体,都是晶态半导体。但除此之外,还有一种特殊的半导体——非晶态半导体。

如果要对非晶态半导体进行研究,方法和1~12章是一样的,我们同样按以下顺序,解决非晶态半导体的问题即可:

【半导体是什么】

【半导体中有什么】

【如何调控载流子浓度】   

【如何调控半导体电学性质】

【半导体有什么用(电效应)】

【半导体还有什么用(光热磁)】

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怎么样,现在对半导体物理学的框架有概念了吧?在接下来的学习过程中,一步步解决问题,就能学懂半导体物理了。加油!

怎样学好半导体物理?

武忠祥这个是在营销吗?

PS. 写干货好累啊,一不小心就到一两点了。真吃不消。少熬夜。休息一段时间。

参考文献:[1] 麒麟9000集成153亿晶体管


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