半导体物理怎么学?哪里是重点?
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发布时间：2023-04-01 19:45
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时间：2023-11-22 23:27
面对比较复杂的科目，初学者可能会遇到这种情况——学了好几章，仍然云里雾里，不知自己在学什么，接下来又要学什么。等到学完，只记得一些零零散散的知识点，无法形成完整体系。这可能是因为忽略了一些内容，那就是这个科目的框架。
接下来以刘恩科《半导体物理学（第七版）》为参考书，讲讲半导体物理学的框架。当然，同样的知识可以有很多种分类方式，我非常鼓励大家按自己的理解去划分，以下内容可供参考借鉴。
这本《半导体物理学》共13章，但大部分本科课程及考研大纲，重点在1~8章（半导体的电效应），剩余章节仅对少量内容作要求。
按大的来分，就是两个部分：1~9章是半导体的电效应（核心）、10~13章是其他效应和拓展。再分细一点，我们可以把整本书分为四个部分：
第一部分：固体物理基础（1,2章）
第二部分：载流子的性质（3,4,5章）
第三部分：器件结构（6,7,8,9章）
第四部分：其他效应及拓展（10,11,12,13章）
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第1章 半导体中的电子状态
第2章 半导体中的杂质和缺陷能级
第一部分，主要解决【半导体是什么】、【半导体中有什么】这两个问题。
首先介绍半导体作为晶体的性质：晶格结构，以及晶体的能带。
然后介绍半导体中有什么：载流子（电子和空穴），以及杂质等缺陷。
电子和空穴这两种载流子，决定了半导体的电、光、热、磁等基本性质。而杂质，则是*半导体这些性质最重要的手段。
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第3章 半导体中载流子的统计分布
第4章 半导体的导电性
第5章 非平衡载流子
第二部分中，主要解决【如何*载流子浓度】、【如何*半导体电学性质】这两个问题。
第3章介绍“温度、杂质浓度和载流子浓度的关系”。温度和杂质浓度对载流子浓度有决定性的影响，控制这两个量，就能控制载流子浓度，*半导体的各种性质。
第4章介绍“温度、杂质浓度和导电性的关系”。从σ=nqμ知道，半导体导电性主要受载流子浓度、迁移率的影响，其中迁移率主要受散射影响。无论是载流子浓度还是散射，都由温度和杂质浓度控制。因此，确定了温度和杂质浓度，就能*半导体的导电性。
第5章介绍“载流子的动态变化”。载流子不是静态的，它有产生、复合、扩散、漂移等活动，载流子浓度会因此发生动态变化。我们据此采取措施，可以进一步*载流子浓度。
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第6章 pn结
第7章 金属和半导体的接触
第8章 半导体表面与MIS结构
第9章 半导体异质结构
第三部分主要解决【半导体有什么用】这个问题。
半导体最重要的性质就是电效应，1~9章都在讲电效应，后面的10~13章，研究方法与电效应是相通的。
半导体电效应的应用，最重要的就是6~9章对应的四种结构——pn结、肖特基结、MIS结构、异质结。重中之重是pn结和MIS结构，它们是信息时代的基石。
基于pn结的双极晶体管，是集成电路的滥觞，它的问世掀起了一场技术*，让人类社会从工业时代进入了信息时代。
基于MIS结构的场效应晶体管，占今天所用晶体管的绝大部分（具体比例没查到，可能要高于99%）。你现在拿着的手机里，就有几十亿、上百亿个基于MIS结构的场效应晶体管。[1]
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第10章 半导体的光学性质和光电与发光现象
第11章 半导体的热电性质
第12章 半导体磁和压阻效应
第13章 非晶态半导体
第四部分，解决的是【半导体还有什么用】、【介绍特殊的半导体】这两个问题。
光、热、磁效应的研究方法，与电效应是相通的，也是从载流子、能带、温度、杂质这几个方面去研究。看看采取什么措施能*这些性质，能做出什么有用的器件。
1~12章的内容都是基于半导体晶体，因为我们日常所用的绝大部分半导体，都是晶态半导体。但除此之外，还有一种特殊的半导体——非晶态半导体。
如果要对非晶态半导体进行研究，方法和1~12章是一样的，我们同样按以下顺序，解决非晶态半导体的问题即可：
【半导体是什么】
【半导体中有什么】
【如何*载流子浓度】
【如何*半导体电学性质】
【半导体有什么用（电效应）】
【半导体还有什么用（光热磁）】
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怎么样，现在对半导体物理学的框架有概念了吧？在接下来的学习过程中，一步步解决问题，就能学懂半导体物理了。加油！
怎样学好半导体物理？
武忠祥这个是在营销吗？
PS. 写干货好累啊，一不小心就到一两点了。真吃不消。少熬夜。休息一段时间。
参考文献：[1] 麒麟9000集成153亿晶体管
