教学大纲 第一章 化合物半导体材料及其器件的发展史化合物半导体材料及其器件的分类、发展历程,重大事件,发展趋势,机遇与挑战。化合物半导体材料及其器件基本特性,半导体材料及其器件在科技发展中的意义,了解化合物半导体材料、微电子学与光电子学等新兴学科的基本定义和产生背景;通过对一些具有里程杯意义的半导体器件进展的回顾,探讨科学创新精神及半导体器件在信息社会中的核心作用;通过这一领域世界各国开展的相关研究和开发,体会这一领域的发展前景,增强学生的兴趣和求知欲。第二章 GaAs集成电路的特点和发展了解GaAs集成电路的特点和已经取得的很大进展、现状、存在的一些问题和面临的发展空间。了解GaAs化合物半导体材料的结构和特性,以及这些特性使GaAs集成电路具有比Si集成电路具有更加重要和无法替代的应用。使学生GaAs集成电路的重大进展和面临的挑战产生鲜明的印象。第三章 半导体的能带结构半导体的能带结构是半导体材料特性和器件特性的电子物理基础,了解化合物半导体能带结构的基本概念和能带结构与半导体电子学性能之间的关系,特别是通过对Ge、Si、GaAs半导体能带结构的研讨,使学生对这一半导体物理的基本概念有更加深入的认识,并产生浓厚兴趣。第四章 载流子的瞬态输运过程介绍载流子的瞬态输运过程的基本概念,了解其主要电子学过程。通过一些典型的化合物半导体的载流子的瞬态输运过程的深入描述,使学生对该电子学现象有深入的认识和理解。掌握载流子速度过冲、载流子弹道输运等半导体学基本物理过程,使学生对载流子的瞬态输运过程有一个系统的理解。第五章 二维电子气了解二维电子气的基本现象和物理过程、二维电子气的物理特性、二维电子气材料的制备方法、及二维电子气器件近年来的进展。重点以低电场下二维电子气的迁移率、二维电子气的光学性质、低磁场中的二维电子气、一维电子气的特性,探讨新型化合物半导体器件特性和应用中所面对的主要科学问题。第六章 金属-半导体接触介绍金属-半导体接触形成势垒的电子学过程,以及在金属场效应晶体管中的十分重要的作用。掌握势垒高度、电流特性、势垒高度的测量等基本内容。通过金属-半导体接触的研究,使学生逐步掌握化合物半导体器件的基本特性和器件的研究理论和方法。第七章GaAs MESFETGaAs金属-半导体势垒场效应晶体管(GaAs MESFET)是最重要和已经进入大规模实用阶段的化合物半导体器件,是超高速集成电路的主要半导体器件。通过对Shockley模型、电场变换对迁移率的影响、沟道杂质非均匀分布的影响、源—漏寄生电阻的影响、二区间模型、增强型GaAs MESFET、参数的测量等内容的掌握,使学生比较全面地掌握GaAs金属-半导体势垒场效应晶体管。并通过这些内容的掌握,了解化合物半导体器件的基本研究内容、方法和发展趋势。第八章 GaAs 集成电路设计理论通过对GaAs 集成电路BFL单元、SDFL单元、DCFL单元的设计,使学生比较系统地掌握GaAs 集成电路逻辑单元的基本设计理论和设计方法。了解高速GaAs 集成电路设计的现状和发展趋势。为学生从事这一领域的研发工作打下基础。第九章 GaAs 集成电路工艺通过对GaAs衬底材料和工艺特点、离子注入及退火、栅工艺、欧姆接触、互连、工艺流程的介绍使学生全面、系统地掌握化合物半导体器件的基本制造工艺。针对GaAs 集成电路工艺目前面临的进一步发展和面临的挑战,激发学生创新和求索的欲望。第十章 异质结双极晶体管(HBT)介绍HBT的结构和基本工作原理、HBT的基本特性、HBT的制造技术、国际上HBT的研究和发展,与学生们一起讨论化合物半导体器件最新发展趋势。第十一章 高电子迁移率晶体管(HEMT) 介绍各种类型情况下的异质结平衡能带图、器件的基本结构和制造工艺、HEMT的集成电路技术、HEMT的最新发展及应用。与学生们一起展望未来超高速集成电路的发展前景。 |