半导体物理简明教程--基于翻转课堂混合式教学(电子科学与技术类专业精品教材)

本书是基于\\\\\\\\\\\\\\\"贯彻全国教育大会精神，进一步深化高等教育教学改革，提高高等教育教学质量和人才培养水平，推动一流本科课程建设”思路所编写的线上线下混合式教学用半导体物理基础知识的简明教材。全书共七章，主要内容包括线上线下混合教学模式、半导体入门知识、半导体中的电子状态、半导体中杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、非平衡载流子。 本书可作为高等学校材料类、物理类相关专业教学用教材，也可用于混合式教学探索的参考依据。

杜凯，男，工学博士，系主任、副教授。1998.09―2002.06，山东聊城大学物理学院物理专业学习；2002.07―2007.06，吉林大学超硬材料国家重点实验室凝聚态物理专业学习； 2007.07―2008.06，山东大学晶体材料国家重点实验室博士后工作站工作；2008.07―2009.11，河南科技大学物理工程学院应用物理系工作；2009.12―2010.02，河南科技大学物理工程学院应用物理系副主任；2010.03―2010.06，河南科技大学物理工程学院应用物理系主任；2010.07―2020.06，河南科技大学物理工程学院材料物理系主任；2020.06至今，河南科技大学物理工程学院新能源材料与器件系主任。教学经历：负责人近3年承担《半导体物理》、《专业导论》、《专业课程设计》等多门理论、实践课程。《半导体物理》，专业必修课，32/2.0 2018―2020年，材料物理、新能源材料与器件、应用物理学大三学生，2016―2018级学生170人/次；《专业课程设计》，专业必修课，实践课，4+6周，2018―2020年，材料物理、新能源材料与器件大三、大四学生，2015―2017级学生，99人/次；《专业导论》，学科必修课，16/1.0 2018―2020年材料物理、新能源材料与器件大一学生，2018―2020级学生99人/次。获得的荣誉：主持省科技厅项目1项，省教育厅项目1项，参与国家自然基金4项，参与省级科技进步奖1项，发表学术论文10余篇，授权发明专利1项。承担的科研项目及获奖情况：主讲课程，《半导体物理》、《专业导论》、《专业课程设计》等，主持完成校级教改项目1项，校级在线开放课程《半导体物理》，参与编写教材2部。气敏检测系统的改造升级，大学生研究训练计划项目，校级，2019年；材料物理专业改革创新实践，教育教学改革研究项目，校级结项，2019年。

目 录 第1章 线上线下混合教学模式 1 1.1 混合式教学的产生背景 1 1.2 混合式教学的基本理念 3 1.3 混合式教学的基本流程 5 1.4 混合式教学的特色与问题 9 参考文献 13 第2章 半导体入门知识 14 第1课时 14 2.1 半导体基本概念范畴 15 2.2 半导体发展简史 16 第3章 半导体中的电子状态 21 第2课时 21 3.1 半导体的晶格结构和结合性质 21 3.2 半导体中的电子状态和能带 22 3.2.1 原子的能级到晶体的能带 23 第3课时 25 3.2.2 晶体能带的量子表述 25 第4课时 30 3.2.3 导体、半导体、绝缘体能带 30 3.3 半导体中电子的运动 32 3.4 电子的另一表现形式――空穴 37 第5课时 38 3.5 回旋共振 38 3.6 硅和锗的能带结构 42 第4章 半导体中杂质和缺陷能级 50 第6课时 50 4.1 硅、锗晶体中的杂质能级 51 第7课时 57 4.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物中的杂质能级 57 4.3 缺陷、位错能级 58 第5章 半导体中载流子的统计分布 61 第8课时 61 5.1 状态密度（量子态分布） 62 5.2 载流子的统计分布 65 第9课时 70 5.3 本征半导体的载流子浓度 71 第10课时 77 5.4 杂质半导体的载流子浓度 77 第11课时 84 第12课时 89 第6章 半导体的导电性 94 第13课时 94 6.1 载流子的漂移运动和迁移率 94 6.2 载流子的散射 96 第14课时 99 6.3 迁移率与杂质浓度、温度的关系 100 6.4 电阻率与杂质浓度、温度的关系 105 第7章 非平衡载流子 111 第15课时 111 7.1 非平衡载流子的注入与复合 111 7.2 非平衡载流子寿命和复合理论 114 7.2.1 非平衡载流子寿命 114 7.2.2 复合理论 115 第16课时 125 7.3 载流子的扩散运动 126 7.4 载流子的漂移运动（爱因斯坦关系式） 130