1 《半导体材料》教学大纲 课程名称： 半导体材料 课程类别（必修/选修）：选修 课程英文名称 Semiconducting Materials 总学时/周学时/学分：24/12/1.5 其中实验/实践学时：0 先修课程： 材料科学基础，材料物理性能，固态物理 后续课程支撑：电池管理系统，毕业设计(论文) 授课时间： 1-12 周，周二 7-8 节 授课地点： 6F-503，松山湖校区 授课对象： 2020 材科 2 班; 2020 材科 1 班; 2020 材科 1 班(材料杨班); 2020 材科 2 班(材料杨班) 开课学院： 材料科学与工程学院 任课教师姓名/职称：王涛/讲师 答疑时间、地点与方式：1.每次上课的课前、课间和课后，采用一对一的问答方式；2.每次发放作业时，采用集中讲解方式；3.平日可以通过网上论坛或 留言进行答疑；4.课外时间的答疑辅导安排在 4B210 办公室。 课程考核方式：开卷（√）闭卷（）课程论文（）其它（ ） 使用教材：《半导体材料》第三版，杨树人，王宗昌，王兢主编，科学出版社 2021 参考教材：1. 《半导体材料》第 2 版，邓志杰, 郑安生 编著，化学工业出版社 2004 2. 《硅材料科学与技术》 阙端麟主编，浙江大学出版社，2000 3. 《Advanced Semiconducting Materials and Devices》， Gupta 主编，Springer International Publishing，2015. 课程简介：半导体材料是现代高科技的基础材料，对国家现代化进程有重要作用。《半导体材料》课程是一门基础理论和实际应用有着紧密联系的课程， 该课程会涉及到半导体物理、材料科学基础、热力学与动力学等基础理论，同时也涉及到半导体晶体生长、加工过程和产业应用等实践问题。另外，这 门课程还有一个特点，即半导体材料本身也是国际上的研究热点，新的知识不断涌现出来，呈现出新的发展趋势，因此该课程属于开放式课程。它不像 一些基础课程的内容是固定下来的，而是不断地深化和延伸
2 课程教学目标及对毕业要求指标点的支撑： C1. 工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、工程基础和专业知识，并能够用于解决材料科学与工程领域复杂工程问题。 指标点 1.2 具备解决材料科学与工程领域复杂工程问题所需的工程基础知识及应用能力。 C12. 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力。 指标点 12.1 能正确认识材料科学与工程等相关理论与技术的发展趋势与规律，树立自主学习、终身学习的意识。 课程教学目标 支撑毕业要求指标点 毕业要求 目标 1（知识目标）： 掌握半导体材料的制备方法及性能控制原理，初步掌握单 晶材料生长、制备方法以及常用的锗、硅、化合物半导体 材料的基本性质等相关知识。了解半导体产业发展趋势和 研究进展。 1.1 具备解决材料科学与工程领域复杂 工程问题所需的数学与自然科学知识 及应用能力。 C1. 工程知识：掌握扎实的数学、自然科学、工程 基础和专业知识，并能够用于解决材料科学与工程 领域复杂工程问题。 目标 2（素质目标） 培养学生具有主动参与、积极进取、崇尚科学、探究科学 的学习态度和思想意识；养成理论联系实际、科学严谨、 认真细致、实事求是的科学态度和职业道德。 12.1 能正确认识材料科学与工程等相 关理论与技术的发展趋势与规律，树立 自主学习、终身学习的意识。 C12. 终身学习：具有自主学习和终身学习的意识， 有不断学习和适应发展的能力。 理论教学进程表 周次 教学主题 授课教 师 学时 数 教学内容（重点、难点、课程思政融入 点） 教学模式 （线上/线下） 教学方法 作业安排 支撑课 程目标 1 半导体材料概论 王涛 4 半导体的研究，应用及分类；半导体的 电学和结构特征；（重点）半导体产业 线上 直播讲授 作业 目标二
3 及展望。本征半导体、p 型半导体、n 型 半导体的导电机理。（难点） 课程思政融入点：介绍薛其坤院士首次 实现了“量子反常霍尔效应”的成就， 体现了精益求精的制备技术和实验基 础，对科学发现的重要意义。 课程思政融入点：半导体产业的发展史， 我们取得的伟大成就，培养学生的专业 责任感、使命感、自豪感，提高自我学 习能力与科研创新意识。 2-3 硅和锗的化学制备 王涛 2 硅和锗的基本晶体结构和物理化学性质 （重点）；高纯硅的制备（难点） 课程思政融入点：三氯氢硅法和硅烷法 提 纯 电 子 级 多 晶 硅 为 例 ， 介 绍 美 国 Wacker、SGS 和日本小松等企业创新案 例和企业文化，培养企业责任，理清社 会担当，自主创新，实践企业品牌价值。 线上 直播讲授 作业 目标一 4 区熔提纯 王涛 2 区熔提纯的原理和技术（重点），硅、 锗的区熔提纯。（难点） 线上 直播讲授 作业 目标一 5-6 晶体生长 王涛 4 晶体生长的原理，均匀成核的过程及理 论（难点），硅、锗单晶制备技术。（重 点） 线上 直播讲授 作业 目标一
4 课程思政融入点：以光伏产业为例，介 绍我国的光伏产业发展成就，光伏产业 从无到有，从有到强得益于社会主义制 度的优越性。 7 硅、锗晶体中的杂 质和缺陷 王涛 2 硅、锗晶体中杂质的性质（难点），硅、 锗晶体的掺杂（重点）。 线上 直播讲授 作业 目标一 8 硅外延生长 王涛 2 外延生长概述，硅的气相外延生长（重 点），硅外延生长动力学过程和模型。 （难点） 线上 直播讲授 作业 目标一 9 III-V族化合物半导 体 王涛 2 III-V 族化合物半导体的特性（重点）， 砷化镓单晶的特性及制备方法；（难点） 其他 III-V 族化合物半导材料的制备。 课程思政融入点：介绍 GaN 时，以诺奖 获得者中村修二为例，他毕业于不知名 的大学，凭着自己一股不服输的精神， 入选美国工程院院士，获得了诺贝尔奖。 激发学生不服输的精神和坚忍不拔的毅 力。 线上 直播讲授 作业 目标一 10-11 Ⅱ-Ⅵ族化合物半导 体 王涛 2 金属有机物气相外延生长（重点）, 生长 GaAs 的反应机理（难点），化学外延生 长, 其他外延生长技术。 课程思政融入点：介绍了著名半导体学 线上 直播讲授 作业 目标一
5 家林兰英院士的典型事迹，为我国微电 子和光电子学的发展奠定基础；触发学 生的爱国主义热情和厚德精技的追求。 11-12 新型半导体材料 王涛 4 简述新型半导体 GaN, ZnO 和 SiC 的基 本性质、能带结构，薄膜制备。安排期 末考试。 线上 直播讲授 和小组讨 论 / 目标一 合计 24 根据疫情发展灵 活调整线上、线 下 课程考核 课程目标 支撑毕业要求指标点 评价依据及成绩比例（%） 作业 出勤课堂表现 考试 目标一 1.1 20 20 40 80 目标二 12.1 10 0 10 20 总计 30 20 50 100 备注：1）根据《东莞理工学院考试管理规定》第十二条规定：旷课 3 次（或 6 课时）学生不得参加该课程的期终考核。2）各项考核标准见附件所示。 大纲编写时间：2022 年 2 月 25 日