半導(dǎo)體光電子器件教學(xué)大綱

1、半導(dǎo)體光電子器件教學(xué)大綱課程編號(hào)： MI3321039課程名稱：半導(dǎo)體光電子器件英文名稱： Semiconductor OptoelectronicDevices學(xué)時(shí)：30學(xué)分： 2課程類型：任選課程性質(zhì)：專業(yè)課適用專業(yè)：微電子學(xué)先修課程：半導(dǎo)體物理,半導(dǎo)體器件電子學(xué),集成電路設(shè)計(jì)與集成系統(tǒng)半導(dǎo)體物理導(dǎo)論開課學(xué)期： 6開課院系：微電子學(xué)院一、課程的教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)目標(biāo)：了解半導(dǎo)體中光子與電子相互作用的基本物理過(guò)程及屬性，掌握光電子器件相關(guān)理論與器件物理，為光電子器件的研究、設(shè)計(jì)及應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。任務(wù)：以半導(dǎo)體的光吸收、輻射復(fù)合和受激輻射為基礎(chǔ)，熟悉半導(dǎo)體的光電效應(yīng)、電致發(fā)光效應(yīng)，掌握光電子器件

2、的基本類型、結(jié)構(gòu)、工作機(jī)理、電學(xué)特性、電學(xué)特性參數(shù)表征及其應(yīng)用。二、本課程與其它課程的聯(lián)系和分工本課程的先修課程是半導(dǎo)體物理，半導(dǎo)體物理導(dǎo)論。三、課程內(nèi)容及基本要求( 一 )半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)( 8學(xué)時(shí) )具體內(nèi)容：光吸收，輻射躍遷，光電效應(yīng)，電致發(fā)光效應(yīng)。1. 基本要求（ 1）了解半導(dǎo)體的光學(xué)參數(shù)。（ 2）熟悉半導(dǎo)體光吸收的物理過(guò)程。（ 3）熟悉半導(dǎo)體輻射躍遷的物理過(guò)程。（ 4）掌握半導(dǎo)體的光電效應(yīng)機(jī)理。（ 5）掌握半導(dǎo)體的電致發(fā)光效應(yīng)機(jī)理。2. 重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：半導(dǎo)體光吸收的物理過(guò)程，半導(dǎo)體輻射躍遷的物理過(guò)程，半導(dǎo)體的光電效應(yīng)，半導(dǎo)體的電致發(fā)光效應(yīng)。難點(diǎn)：半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)的非本征特性。3.

3、說(shuō)明：本內(nèi)容為半導(dǎo)體光電子器件的物理基礎(chǔ)。（二）半導(dǎo)體發(fā)光器件( 8學(xué)時(shí) )1具體內(nèi)容：半導(dǎo)體發(fā)光管（LED）和半導(dǎo)體激光器的基本結(jié)構(gòu)、原理、發(fā)光效率，異質(zhì)結(jié)發(fā)光管與激光器。1. 基本要求（ 1）掌握半導(dǎo)體光輻射躍遷機(jī)理與效率。（ 2）掌握半導(dǎo)體發(fā)光管與半導(dǎo)體激光器基本結(jié)構(gòu)、工作原理。（ 3）掌握半導(dǎo)體發(fā)光管、半導(dǎo)體激光器發(fā)光效率與器件物理關(guān)系。（ 4）了解異質(zhì)結(jié)發(fā)光管、激光器物理與發(fā)光效率。2. 重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：半導(dǎo)體發(fā)光管和半導(dǎo)體激光器基本結(jié)構(gòu)、工作原理、發(fā)光效率；載流子分布與復(fù)合的物理過(guò)程、物理圖像。難點(diǎn)：器件物理與發(fā)光效率。3. 說(shuō)明：半導(dǎo)體發(fā)光管和半導(dǎo)體激光器應(yīng)用廣泛，主要研究方向有

4、：發(fā)光效率、異質(zhì)結(jié)發(fā)光管和激光器。（三）半導(dǎo)體光電探測(cè)器件(6學(xué)時(shí) )具體內(nèi)容：光電導(dǎo)器件、光電二極管、光電晶體管基本結(jié)構(gòu)、工作原理、效率、噪聲。1. 基本要求（ 1）掌握光電轉(zhuǎn)換機(jī)理。（ 2）掌握半導(dǎo)體光電器件基本結(jié)構(gòu)、工作原理、電學(xué)特性。（ 3）熟悉半導(dǎo)體光電器件光譜響應(yīng)、效率、靈敏度、噪聲與器件物理的關(guān)系。（ 4）了解半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)光電器件機(jī)理。2. 重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)：半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換機(jī)理，半導(dǎo)體光電器件基本結(jié)構(gòu)、工作原理，半導(dǎo)體光電器件光譜響應(yīng)、轉(zhuǎn)換效率、噪聲；光生載流子產(chǎn)生及輸運(yùn)的物理過(guò)程、物理圖像。難點(diǎn)：光電器件轉(zhuǎn)換效率、噪聲與器件物理。3. 說(shuō)明：半導(dǎo)體光電器件在紅外到紫外光信號(hào)目標(biāo)的

5、跟蹤、識(shí)別、處理、傳感、檢測(cè)等軍事、民用領(lǐng)域有重要作用，應(yīng)用廣泛。（四）半導(dǎo)體電荷耦合器件和太陽(yáng)電池( 8學(xué)時(shí) )具體內(nèi)容：電荷耦合器件（CCD）的基本類型、結(jié)構(gòu)，電荷產(chǎn)生、注入、傳輸、讀出，CCD應(yīng)用；太陽(yáng)電池基本結(jié)構(gòu)、工作原理、光譜響應(yīng)特性、效率。1. 基本要求（ 1）掌握 CCD和太陽(yáng)電池的基本結(jié)構(gòu)、工作原理。（ 2）掌握CCD電荷產(chǎn)生、注入、傳輸、讀出及其基本電路結(jié)構(gòu)，熟悉CCD電學(xué)特性及其應(yīng)用。（ 3）掌握太陽(yáng)電池的電學(xué)特性，熟悉太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率、光譜響應(yīng)及寄生效應(yīng)等與器件物理關(guān)系。（ 4）了解異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池器件機(jī)理。2. 重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)： CCD電荷產(chǎn)生、注入、傳輸、讀出及其基本電

6、路結(jié)構(gòu)，CCD主要電學(xué)特性；電2荷輸運(yùn)的物理過(guò)程、物理圖像、 寄生效應(yīng)與器件物理關(guān)系，光生載流子產(chǎn)生與輸運(yùn)的物理過(guò)程、物理圖像。難點(diǎn)： CCD電荷產(chǎn)生、注入、傳輸、讀出物理過(guò)程、物理圖像及其基本電路結(jié)構(gòu)；太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率、光譜響應(yīng)。3. 說(shuō)明： CCD在光電信號(hào)處理、攝像、圖像傳感、檢測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，在目標(biāo)跟蹤、識(shí)別等軍事領(lǐng)域有重要應(yīng)用。太陽(yáng)電池應(yīng)用于航天領(lǐng)域，轉(zhuǎn)換效率是研究發(fā)展重點(diǎn)，高效異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池是發(fā)展方向。四、教學(xué)安排及方式總學(xué)時(shí) 30學(xué)時(shí)，講課教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí)數(shù)課程內(nèi)容半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)半導(dǎo)體發(fā)光器件半導(dǎo)體光電探測(cè)器件半導(dǎo)體電荷耦合器件和太陽(yáng)電池26學(xué)時(shí)，多種教學(xué)形式4 學(xué)時(shí)講實(shí)習(xí)討上小看 參題論錄 觀課驗(yàn)課課像 或計(jì)機(jī)886118666118五、考核方式筆試（半開卷）各教學(xué)環(huán)節(jié)占總分的比例: 平時(shí)測(cè)驗(yàn)及作業(yè)：40%，期末考試： 60%六、推薦教材與參考資料姜節(jié)儉編光電物理基礎(chǔ)（