课程大纲

课程大纲

半导体纳米电子学

课程编码:0805J1M05001H 英文名称:Nanoelectronics of Semiconductors 课时:48 学分:3.00 课程属性:专业普及课 主讲教师:韩伟华等

教学目的要求
本课程为电子科学与技术学科研究生的专业课。本课程紧密结合半导体纳米电子学最新研究成果,从介观物理现象出发,重点介绍纳米电子学的理论、纳米结构器件原理及其核心技术。讲述的纳米电子学原理及其关键技术广泛适用于各类半导体及其他信息功能材料的纳米结构器件的研发制造,包括电子器件、光电子器件、传感器件等。本课程能够帮助从事半导体器件、微纳功能器件等的研究者了解掌握各类纳米结构器件的工作原理、关键技术和发展方向。

预修课程
固体物理、量子力学

大纲内容
第一章 从微电子学到纳米电子学 3学时
第1节 微纳米申子学
第2节 微纳米晶体管的发展
第3节 光刻技术的推动
第4节 后摩尔定待时代来临
第二章 纳尺度空间中的介观现象 3学时
第1节 电子的粒子性与波动性
第2节 时空尺度和输运范围
第3节 半导体纳米结构中的新现象
第4节 半导体纳米结构制备技术概述
第三章 纳米结构电子态及其输运 3学时
第1节 薛定谔方程
第2节 自由电子和受束缚电子
第3节 粒子统计和态密度
第4节 纳米结构中的量子化电导
第四章 隧穿的概念与模型 3学时
第1节 穿过势垒的隧穿
第2节 材料界面处的势能分布
第3节 双势垒隧穿
第4节 超晶格
第五章 隧穿的应用 3学时
第1节 场发射
第2节 MOSFETS中的栅氧化物与热电子效应
第3节 扫描隧道显微镜
第4节 硅基隧穿二极管
第六章 库仑阻塞与单电子器件原理 3学时
第1节 库仑阻塞
第2节 单电子三极管
第3节 其他SET与FET结构
第七章 纳米线晶体管 3学时
第1节 硅纳米线晶体管
第2节 III-V族纳米线晶体管
第3节 碳纳米管晶体管
第八章 单原子器件 3学时
第1节 硅晶体管的物理尺度极限
第2节 硅纳米线中杂质原子的电离
第3节 离化杂质诱导的量子点及其耦合
第4节 电荷的离域化及输运行为
第5节 硅量子线的一维简并子带输运
第九章 半导体量子阱、量子线和量子点模型 3学时
第1节 半导体异质结和量子阱
第2节 量子线和纳米线
第3节 量子点和纳米粒子
第十章 纳米热电器件 3学时
第1节 半导体的热电性质
第2节 纳米热电理论
第3节 纳米热电器件研究进展
第十一章 低维材料生长技术 3学时
第1节 低维材料外延技术
第2节 一维纳米线的制备方法
第3节 纳米线的形貌特征与可控生长
第十二章 纳米图形生成技术 3学时
第1节 光学光刻技术
第2节 电子束曝光技术
第3节 纳米压印技术
第十三章 量子器件的载流子输运 3学时
第1节 量子输运参数的表征
第2节 分裂栅结构的一维输运
第3节 双势垒结构中的共振隧穿
第4节 单电子晶体管的库仑振荡电导
第5节 单电子晶体管的光电流谱
第十四章 低维量子器件习题课及答疑 3学时
第1节 低维材料生长技术自选报告
第2节 习题讲解
第3节 答疑
第十五章 纳米电子学基础习题课及答疑 3学时
第1节 习题讲解
第2节 学生自拟题目报告
第3节 答疑
第十六章 考试 3学时
第1节 监考

教材信息
1、 《纳米电子学基础》 George W. Hanson 2012年6月 科学出版社

参考书
1、 《半导体物理学》 叶良修 2009年6月 高等教育出版社

课程教师信息
首席教授:韩伟华,男,博士,研究员,博士生导师。中国微米纳米技术学会会员。1995年在沈阳工业大学电子工程系获得学士学位;1998年在吉林大学电子工程系获理学硕士学位;2001年在中国科学院半导体研究所光电子国家重点实验室获理学博士学位;2004年从日本北海道大学集成量子电子学研究中心留学归国,进入中国科学院半导体研究所半导体集成技术工程研究中心工作。长期致力于半导体纳米结构电子与光电子器件及其应用的研究,主持完成国家自然科学基金、863计划、973计划、国家重点研发计划等多项重要研究课题。在国内外著名专业学术期刊发表论文100余篇,编著出版英文图书1部(Toward Quantum FinFET, Springer, 2013),国家发明专利20余项。
主讲教师:王晓东,男,博士,研究员,博士生导师。2001年毕业于中科院半导体所获博士学位,研究方向为长波长自组织In(Ga)As/GaAs量子点的分子束外延生长。2001年到2002年,日本国立神户大学Venture Business实验室,讲师、研究机关研究员身份,主要进行了III-V族异质结构的研究。2002年到2004年,在瑞典chalmers工学院微技术与纳米科学系(MC2)光子学实验室做博士后研究,主要研究长波长自组织In(Ga)As量子点激光器和GaInNAs量子阱激光器。2004年到现在任职于中科院半导体所集成技术工程研究中心,现任该中心主任,主要负责多种微纳器件加工术;研究领域涉及半导体量子点光电器件,相变存储器件,高效太阳能电池,纳米热电器件等。