半导体物理怎么学?哪里是重点?

半导体物理怎么学?哪里是重点?,第1张

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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大连理工大学考试科目参考书目

目编号 科目名称 参 考 书 目

101 政治理论 国家统一命题

111 单独考试政治理论 我校自主命题,非单独考试考生不得选考

201 英语 国家统一命题

202 俄语 国家统一命题

203 日语 国家统一命题

211 单独考试英语 我校自主命题,非单独考试考生不得选考

212 单独考试俄语 我校自主命题,非单独考试考生不得选考

213 单独考试日语 我校自主命题,非单独考试考生不得选考

216 英语 各大学外语专业二外使用教材

217 日语 各大学外语专业二外使用教材

218 俄语 各大学外语专业二外使用教材

219 德语 各大学外语专业二外使用教材

220 法语 各大学外语专业二外使用教材

301 数学一 国家统一命题

302 数学二 国家统一命题

303 数学三 国家统一命题

311 教育学专业基础综合 国家统一命题

312 心理学专业基础综合 国家统一命题

313 历史学专业基础 国家统一命题

314 数学(农) 国家统一命题

315 化学(农) 国家统一命题

360 数学物理方法 《数学物理方法》编者:梁昆淼,高等教育出版社

361 数学分析 《数学分析》 编者:李成章、黄玉民,科学出版社,2005年第二版

408 计算机学科专业基础综合 国家统一命题

414 植物生理学与生物化学 国家统一命题

611 单独考试数学 我校自主命题,非单独考试考生不得选考

614 基础英语 各大学英语专业使用教材

615 日语水平测试 各大学高年级专业日语教材

616 综合俄语 各大学俄语专业使用教材

618 现代汉语 ① 《现代汉语》编者:黄伯荣、廖序东 高等教育出版社2007年增订四版

② 《现代汉语语法研究教程》编者:陆俭明,北京大学出版社,2005年版

619 传播学 《传播学原理》,编者:张国良 复旦大学出版社 1995年12月

《传播学教程》,编者:郭庆光 中国人民大学出版社 1999年11月

620 民商法原理 《民法》编者:魏振瀛,北京大学出版社、高等教育出版社,第三版

《商法》编者:范健,北京大学出版社、高等教育出版社,第三版

621 马克思主义哲学原理 《马克思主义哲学原理》编者:陈先达,中国人民大学出版社,第二版

《马克思主义哲学教程》编者 赵家祥,聂锦芳,张立波,北京大学出版社,2003年

622 管理学基础 (1)《管理学》 编者:汪克夷等,大连理工大学出版社,2006年第4版

(2)《行政管理学》 编者:夏书章,高等教育出版社、中山大学出版社,2008年版

(3)《教育管理学》编者:陈孝彬,北京师范大学出版社,1999年修订本

注:(2)、(3)任选其一

623 城市规划历史与理论 《中国城市建设史》中国建筑工业出版社

《外国城市建设史》中国建筑工业出版社

《城市规划原理》中国建筑工业出版社(第3版)

624 建筑设计理论综合 《中国建筑史》中国建筑工业出版社

《外国建筑史(19世纪末叶以前)》中国建筑工业出版社

《外国近现代建筑史》中国建筑工业出版社

625 中外美术史 《中国美术史》洪再新编著,中国美术学院出版社

《外国美术简史》中央美术学院美术史系外国美术史教研室编著,高等教育出版社或中国青年出版社

626 分析化学及分析化学实验 《分析化学》 编者 宫为民等,大连理工大学出版社,2006年第三版

《仪器分析》编者 刘志广等,大连理工大学出版社,2007年 第二版

627 药物化学 《药物化学》郑虎主编,第五版,人民卫生出版社

《药物化学》,仉文生,李安良主编,高等教育出版社

630 无机化学 《无机化学》编者:袁万钟,高等教育出版社,2001 第四版

631 分子生物学 《现代分子生物学》编者:朱玉贤、李毅,北京高等教育出版社

636 体育学专业基础综合 《学校体育学》人民体育出版社出版,周登嵩主编,2004

《运动训练学》人民体育出版社,体育院校通用教材

《运动生理学》人民体育出版社,体育院校通用教材

678 社会保障学 《社会保障学》 编者:陈树文、郭文臣,大连理工大学出版社,第一版

501 建筑设计(6小时) 《中国建筑史》建工出版社

《外国建筑史(19世纪末以前)》建工出版社

《建筑空间组合论》编者:彭一刚

502 规划设计(6小时) 《城市规划资料集》中国建筑工业出版社,第5、6分册,城市设计

503 命题创作(手绘)(6小时)

801 英语专业综合 语言学部分(50分):

参考书目:

《语言学教程》(修订版),胡壮麟,北京大学出版社。

文学部分(50分):

参考书目:

1. Oxford Concise Dictionary of Literary Terms, 上海外语教育出版社

2. 《英国文学作品选读》(第1-4册), 陈嘉,商务印书馆

3. 《英国文学通史》, 侯维瑞,上海外语教育出版社

4. 《美国文学欣赏》,吴定柏,上海外语教育出版社

5. 《美国文学简史》,常耀信,南开大学出版社

翻译部分(50分):

参考书目:

1.《新编汉英翻译教程》,陈宏薇,李亚舟 (主编)上海外语教育出版社,2006

2.《新编英汉翻译教程》,孙致礼(主编),上海外语教育出版社,2006

3. The Theory and Practice Translation (翻译理论与实践)(英文版),Eugene A.Nida &Charles R. Taber,上海外语教育出版社,2006

4.《实用汉英翻译教程》,申雨平,戴宁,外语教学与研究出版社,2005

5.《谋局布局——英汉篇章互译技巧》,陈海庆等(编著)大连理工大学出版社,2008年

802 翻译与写作(日 ) 各大学高年级专业日语教材

803 俄汉互译 各大学高年级俄语专业教材

804 高等代数 《高等代数》 编者:王萼芳等高等教育出版社,2003年第三版

805 半导体物理 《半导体物理学》编者:孟宪章、康昌鹤,吉林大学出版社

或《半导体物理学讲义》编者:胡礼中,大连理工大学教育书店出售(第三稿)

806 量子力学 《量子力学》编者:宋鹤山,大连理工大学出版社,第二版

《量子力学导论》编者:曾谨言,北京大学出版社,第二版

807 电动力学 《电动力学》 编者:郭硕鸿,高等教育出版社

808 神经科学基础 《神经科学基础》编者:李继硕,高等教育出版社

809 病理生理学 《病理生理学》编者:金惠铭人民卫生出版社,第六版

816 材料力学 《材料力学》编者:刘鸿文,高等教育出版社,第三版上下册

821 控制工程基础 王益群、孔祥东,《控制工程基础》,机械工业出版社

或:祝守新,《控制工程基础》(第一版),机械工业出版社出版,2003年

或:张尚才,《控制工程基础》,浙江大学出版社出版

823 机械制造技术基础 《机械制造技术基础》(第二版),卢秉恒编,机械工业出版社

825 材料科学基础 《材料科学基础》主编:胡赓祥,蔡珣,上海交通大学出版社

《金属固态相变原理》主编:徐洲 赵连城 ,科学出版社

827 现代建筑工程材料学 《建筑材料学》编者:王立久、李振荣,中国水利水电出版社,2000年6月

828 工程管理专业基础 1.《工程项目管理》⑴《工程项目管理》编者:成虎,中国建筑工业出版社,2004版, ⑵《土木工程施工》(12、13章)编者:毛鹤琴,武汉工业大学出版社,2000年8月第一版;

2.《工程经济学》编者:姜早龙 中南大学出版社

829 材料力学(土) 《材料力学》编者:孙训芳,高等教育出版社,第四版

830 水力学 《水力学》,李亚坤编著,高等教育出版社,2006年版

841 热工基础 《工程热力学》编者:沈维道等,高等教育出版社,第三版,面向21世纪教材

《传热学》编者: 杨世铭等,高等教育出版社,2006年,第四版

846 汽车理论 《汽车理论》编者:余志生编,机械工业出版社,2000年 5 月,第三版

848 船舶静力学 1.《船舶原理(上册)》编者:盛振邦,上海交通大学出版社,2003年9月第一版

2.《船舶静力学》编者:朱军,国防科技大学出版社出版

849 船舶动力装置 《民用船舶动力装置》编者:商圣义,人民交通大学出版社,1996 ISBN7-114-02343-X 或《船舶动力装置概论》编者:张志华,哈尔滨工程大学出版社

850 声学基础 《声学基础》编者:杜功焕、朱哲民、龚秀芬,南京大学出版社

851 电子技术(模拟电子技术与数字电子技术) 《电子技术基础 模拟部分》编者:康华光,高等教育出版社,1999年第四版或2006年第五版

《电子技术基础 数字部分》编者:康华光,高等教育出版社,2000年第四版或2006年5版

852 信号系统与通信原理 《通信原理》编著:樊昌信等,国防工业出版社,第五版

《信号与线性系统》编者:管致中,高教出版社,第三版或第四版

853 电路理论 《电路》主编:邱关源(第四版),高等教育出版社

《电路理论基础》主编:陈希有(第三版),高等教育出版社

854 自动控制原理(含现代20%) 《自动控制原理》主编:胡寿松(第四版),科学出版社

《自动控制原理》主编:孟华,机械工业出版社

855 单独考试计算机学科专业基础综合 我校自主命题,非单独考试考生不得选考

857 语言综合 ①《语言学纲要》编者:徐通锵、叶蜚声,北京大学出版,2003年版

②《古代汉语》编者:王力,中华书局,2000年重排版

858 毛泽东思想、邓小平理论和三个代表思想概论 马克思主义理论研究和建设工程重点教材,本书编写组,高等教育出版社,2008年修订版

859 伦理学原理 《伦理学原理》编者:王海明,北京大学出版社,2001年版

860 思想政治教育原理与方法

《现代思想政治教育学》编者:张耀灿等,人民出版社,2006年版

《现代思想政治教育调查方法与spss软件应用》 编者:戴艳军等,大连理工大学出版社,2002年版

862 管理学原理 《管理学-原理与方法》,周三多、陈传明、鲁明泓编著,复旦大学出版社,第四版;

863 教育学原理 《教育学》(新编本)编者:王道俊、王汉澜,人民教育出版社,1999年版

864 政治学原理 《政治学基础》编者:王浦劬,北京大学出版社,2006年版

865 新闻传播实务 《新闻采访写作新编》著者:刘海贵,复旦大学出版社,2004年6月第一版

《广播电视新闻采访写作教程》编者:刘仁圣,中国广播电视出版社,2005年10月第一版

《当代新闻编辑》编者:张子让,复旦大学出版社,2004年6月第二版

866 科学技术史(含命题作文) 《科学技术发展简史》编者:远德玉、丁云龙,东北大学出版社,2002年版

868 西方哲学史 《西方哲学简史》编者:赵敦华,北京大学出版社

869 民商法综合 《法理学》编者:张文显,北京大学出版社、高等教育出版社,第三版

《知识产权法》编者:刘春田,北京大学出版社、高等教育出版社,第三版

《经济法》编者:杨紫烜,北京大学出版社、高等教育出版社,第二版

873 公共经济学基础 《公共经济学》 编者:陈树文、王大刚,大连理工大学出版社,第一版

875 信息管理与信息系统 《信息系统分析与设计》(第二版)编者:邝孔武、王晓敏,清华大学出版社;

《数据库系统概论》(第三版)编者:萨师煊、王珊,高等教育出版社

876 管理学 《新编管理学》(21世纪管理学教材),莫寰、邹艳春,主编,清华大学出版社

877 经济学原理 《西方经济学•微观部分》(第四版)、《西方经济学•宏观部分》(第四版),高鸿业主编,中国人民大学出版社,2007年3月版

879 高分子化学及物理 《高分子化学》编者:潘祖仁,化学工业出版社,第三版

《高分子物理》编者:金日光,化学工业出版社,第二版

880 生物化学及生物化学实验 《生物化学》编者:王镜岩等,高等教育出版社,第三版

《生物化学实验原理和方法》编者:陈雅蕙等,北京大学出版社,第二版

881 热力学基础 《工程热力学》 编者:毕明树,化工出版社

882 环境科学概论 《环境科学概论》 编者:杨志峰、刘静玲,高等教育出版社;

《环境化学》 编者:戴树桂等,高等教育出版社,面向21世纪教材;

《环境化学教程》 编者:刘兆荣,陈忠明、赵广英、陈旦华,化学工业出版社;

《环境毒理学》 编者:孟繁强等, 高等教育出版社,普通高等教育“十五”国家规划教材;

《环境管理学》,编者:叶文虎,高等教育出版社,面向21世纪课程教材;

883 环境工程原理 《环境工程微生物学》 编者:周群英、高廷耀,高教出版社(第二版);

《水污染控制工程》,上下册,编者:高廷耀,高教出版社(第二版);

《环境工程学》 编者:蒋展鹏,高教出版社(第二版);

《大气污染控制工程》,编者:郝吉明、马广大,高教出版社(第二版);

884 物理化学及物理化学实验 《物理化学简明教程》(第二版)“十一五”规划教材,傅玉普 王新平主编,大连理工大学出版社

《物理化学学习指导》(第三版) 编者:傅玉普等.大连理工大学出版社.

《物理化学考研重点热点导引与综合能力训练》(第三版) 编者:傅玉普等.大连理工大学出版社.

《基础化学实验》 编者:辛剑等.高等教育出版社.

885 有机化学及有机化学实验 《有机化学》编者:袁履冰,高等教育出版社

《基础化学实验》 编者:辛剑等,高等教育出版社

886 化工原理及化工原理实验 《化工原理》(上,下册) 高等教育出版社

《化工原理实验》 大连理工大学出版社


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