半导体信息材料设计  051M4089H

学期:2017—2018学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:骆军委,姜向伟,邓惠雄,杨身园
授课时间: 星期四, 第5、6节
授课地点: 教1-422
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
授课时间: 星期二, 第5、6、7节
授课地点: 教1-422
授课周次: 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 051M4089H 课时: 60 学分: 4.0
课程属性: 专业核心课 主讲教师:骆军委,姜向伟,邓惠雄,杨身园
英文名称: Designing semiconductor quantum materials

教学目的、要求

本课程为材料学科各专业硕士生和博士生的学科核心课,详细介绍一线科研人员从事半导体信息材料设计所获得的丰富研究经验、研究方法和研究思想,通过讲解不同的研究案例,深入介绍半导体信息材料设计的一些最新技术和方法,介绍当前半导体材料设计所需的基本能带理论和固体群论等知识,主要授课对象是材料专业偏半导体物理的学生,包括理论和实验,凝聚态物理专业的学生也可选学,通过此课程完成半导体材料设计方面的基本训练,培养科研问题的提炼和解决能力。讲课内容包括计算方法和工具、半导体能带理论、半导体电子结构、掺杂和缺陷、表面与界面物理、自旋轨道耦合效应、半导体发光机制、拓扑绝缘体、低维量子结构、新型半导体晶体管等。

预修课程

固体物理和量子力学

教 材

材料学院

主要内容

第一章	固体能带理论 (共6学时)
1.1	群论和布里渊区(2学时);
1.2	固体能带计算方法简介(2学时);
1.3	密度泛函理论和Beyond(2学时)。
第二章	低维半导体量子材料 (共4学时)
2.1电子性质(2学时);
2.2	激子性质(2学时)。
第三章	硅基信息功能材料设计(共6学时)
3.1间接带隙或直接带隙形成机制(2学时);
3.2硅基发光材料(2学时);
        3.3量子自旋硅材料(2学时);
第四章	半导体新能源材料 (共6学时)
4.1光催化分解水制氢半导体材料理论预言(2学时);
4.2热电材料理论预言(2学时);
4.3太阳能电池材料(2学时)。
第五章	自旋轨道耦合效应 (共6学时)
5.1	Dresselhaus和Rashba效应(2学时);
5.2隐藏自旋极化效应(2学时);
5.3拓扑绝缘体和半金属(2学时)。
第六章	第六章 半导体合金、掺杂与缺陷物理(共10学时)
        6.1 半导体合金 (2学时)
        6.2 半导体掺杂 (4学时)
        6.3 半导体缺陷 (4学时)
第七章 半导体表面与界面 (共10学时)
7.1半导体表面稳定性的一般原则和电子计数模型(2学时);
7.2元素半导体和化合物半导体的表面弛豫和再构(2学时);
7.3半导体/半导体界面(2学时);
7.4半导体/金属界面(2学时);
7.5新型材料的表面与界面介绍(2学时)。
第八章	后摩尔时代的半导体器件技术(共4学时)
8.1高性能晶体管技术(2学时);
8.2	低功耗晶体管技术(2学时)。
第九章	纳米半导体器件的量子力学模拟和设计 (共6学时)
9.1纳米半导体器件的量子物理,量子力学效应(2学时);
        9.2半导体器件量子模拟的理论和方法(2学时);
9.3新型半导体器件的量子力学性能预测和理论设计(2学时)。
复习课(2个学时)
期末考试 (共2个学时)

参考文献

[1] Peter Y. Yu and Manuel Cardona, “Fundamentals of Semiconductors Physics and Materials Properties” (Springer Berlin Heidelberg New York, 2005). 
[2] S.M. Sze and K.K. Ng, “Physics of Semiconductor Devices” (John Wiley & Sons, Inc., New Jersey, 2007).