【2017年整理】固体物理教学大纲.docx
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《固体物理》教学大纲
课程编号:
MI2121006
课程名称:
固体物理 英文名称:
SolidStatePhysics
学时:
54 学分:
3.5
课程类型:
必修 课程性质:
专业课
适用专业:
微电子学 先修课程:
热力学与统计物理,量子力学
开课学期:
4 开课院系:
微电子学院
一、 课程的教学目标与任务
目标:
建立固体物理学基本的概念和理论框架,为后续专业课程的学习奠定必要的基础。
任务:
掌握晶体结构、固体的结合、晶格振动与晶体的热学性质、能带理论、晶体中电子在电场和磁场中的运动、金属电子论、晶体中的缺陷和扩散、相图等相关知识。
二、 本课程与其它课程的联系和分工
先修课程为《热力学与统计物理》、《量子力学》等,后续课程包括《半导体物理》、《半导体器件电子学》等。
三、 课程内容及基本要求
(一) 晶体结构(10学时)
具体内容:
固体的宏观性质及固体物理学的发展史;课程特点及教学内容安排,晶格实例,晶格的周期性,晶向、晶面,倒格子和布里渊区,晶体的对称性。
1. 基本要求
(1) 了解晶体的宏观性质以及常见晶体结构的原子组成和结构特点;
(2) 熟悉立方晶系中的三种布拉菲格子;
(3) 掌握立方晶系晶向和晶面的表示方法;
2. 重点、难点
重点:
立方晶系的三种B格子、金刚石结构的各向异性和解理性、倒格子和布里渊区。
难点:
密堆积结构、金刚石结构沿<111>晶向的双层原子面排列、倒格子基本性质及其证明。
3. 说明:
结晶学理论是后续各章内容学习的基础。
(二) 固体的结合(6学时)
具体内容:
离子性结合,共价结合,金属性结合,晶体结合的规律性。
1. 基本要求
(1) 掌握原子结合的规律。
(2) 掌握共价键的饱和性和方向性以及sp'杂化轨道理论。
(3) 了解离子堆积与泡利规则。
2. 重点和难点
重点:
共价键的饱和性和方向性以及sp'杂化轨道理论。
难点:
离子堆积与泡利规则;混合晶体与电离度。
3.说明:
与“晶体结构”部分的内容结合紧密,能够根据原子负电性和原子半径的差异解释晶体结构的特点是这两部分内容学习的目的。
(三) 晶格振动与晶体的热学性质(10学时)
具体内容:
简谐近似和简正坐标。
一维单原子链模型,一维双原子链,声学波和光学波。
晶格振动。
晶格热容的量子理论。
1. 基本要求
(1) 熟悉一维单原子链和一维双原子链的物理模型,掌握声学波和光学波的概念及其所反映的基元中原子的振动情况。
(2) 掌握晶格振动模式密度的概念和推导。
(3) 掌握晶格能量的求解方法和量子化修正,声子的概念和意义。
(4) 掌握Eintein模型和Debye模型。
2. 重点、难点
重点:
格波、波矢,声学波和光学波,色散关系,谐振子和声子,晶格振动模式密度,晶格热容,热传导。
难点:
晶格振动模式密度,能量量子化,U过程,非简谐效应。
3. 说明:
晶格振动理论是固体物理学重点内容之一,通过本章的学习可以从原子级的角度加深对晶体热学性质的理解。
(四) 能带理论(11学时)
具体内容:
固体中电子的共有化运动,能级分裂与能带,布洛赫定理,克龙尼克■潘纳模型。
近自由电子近似,定态非简并微扰和简并微扰。
鹰势,紧束缚近似■原子轨道线性组合法。
能态密度和费米面;费米能级的意义;元素半导体和化合物半导体的能带结构。
1. 基本要求
(1) 掌握固体中电子运动的特点,掌握Bloch定理的特点及其推论。
(2) 掌握近自由电子近似的定态非简并微扰和定态简并微扰的推导过程与结论。
(3) 熟练掌握固体中电子波矢k的取值特点及取值范围;熟悉费米分布和玻尔兹曼分布;掌握费米能级的概念和物理意义;了解元素半导体和化合物半导体能带结构的特点。
2. 重点、难点
重点:
固体中电子的共有化运动,Bloch定理的特点、证明及其推论,近自由电子近似微扰论,费密统计分布与费米能级,能态密度。
难点:
动量空间的薛定鳄方程,微扰论;布里渊区中的等能面。
3. 说明:
固体能带理论是本课程学习的重点,也是后续专业课程的必备基础。
(五) 晶体中电子在电场和磁场中的运动(8学时)
具体内容:
准经典运动,恒定电场作用下电子的运动,Bloch电子运动;动量和加速度;有效质量物理意义与各向异性。
导体、绝缘体、半导体的能带,半导体中的导电机构。
功函数和接触电势,晶格散射和电导。
1.基本要求
(1) 了解有效质量的物理意义,掌握Bloch电子运动的速度和加速度。
(2) 掌握半导体导电机构,空穴的概念及其物理意义。
2. 重点、难点
重点:
Bloch电子运动的速度和加速度,有效质量,半导体中的导电机构。
难点:
有效质量的各向异性,晶格散射,影响固体电导的各种因素。
3. 说明:
本章内容是能带理论的重要组成部分。
(六) 晶体中的缺陷和扩散(4学时)
具体内容:
点缺陷,线缺陷、面缺陷和体缺陷,扩散和原子布朗运动。
1. 基本要求:
了解固体中常见的缺陷,掌握原子扩散的机制。
2. 重点、难点
重点:
晶体中常见的点缺陷;位错和层错;晶体中原子扩散的机制和Fick定律。
难点:
螺旋位错;反肖特基缺陷和反结构缺陷;晶体中缺陷的有序化。
3. 说明:
通过控制引入缺陷的种类和数量从而调整和控制晶体的各种宏观性质是学习晶体缺陷理论的意义所在,也是进行半导体器件和电路制造的重要方法之一。
(七) 相图(5学时)
具体内容:
固体相,固溶体,固溶体的混合炳和自由能;有限和连续固溶体。
相变过程实例。
1. 基本要求:
(1) 了解相图的基本涵义和基本理论;
(2) 了解错硅固溶体相图、金■半共晶相图及相变规律。
2. 重点、难点
重点:
错硅固溶体相图、金■半共晶相图及相变规律。
难点:
错硅固溶体相图、金■半共晶相图及相变规律。
3. 说明:
了解相图的的有关知识对半导体器件的制作和特性分析有一定的指导作用。
四、教学安排及方式
总学时54学时,讲课47学时,多种形式教学学时
教学环节
课程内容
讲
课
实
验
习题课
讨
论课
上
机
参观或看录像
小
计
晶体结构
9
1
10
固体的结合
6
6
晶格振动与晶体的热学性质
9
1
10
能带理论
9
2
11
晶体中电子在电场和磁场中的运动
6
1
1
8
晶体中的缺陷和扩散
4
4
相图
4
1
5
五、 考核方式
笔试(闭卷)
各教学环节占总分的比例:
平时测验及作业:
20%,期末考试:
80%
六、 推荐教材与参考资料
1.黄昆原著,韩汝琦改编,《固体物理学》,北京:
高等教育出版社,1988。
2. 王矜奉编著,《固体物理教程》(第三版),济南:
山东大学出版社,2003o
3. 阎守胜编著,《固体物理基础》,北京:
北京大学出版社,2000o
4. 宗祥福,翁渝民编著,《材料物理基础》,上海:
复旦大学出版社,2001o
5. 韦丹著,《固体物理》,北京:
清华大学出版社,2003o
6. 杜丕一,潘颐编著,《材料科学基础》,北京:
中国建材工业出版社,2002o
7. 方俊鑫,陆栋著,《固体物理学》,上海:
上海科学技术出版社,1983o
(执笔人:
贾护军 审核人:
柴常春)
2005年8月20日
大坪镇中学安全工作应急预案
(2012-2013学年度)
为了加强和改进学校安全工作,保障学校师生员工健康、平安地学习、工作、生活,打造平安校园,防范师生安全事故发生,并能快速、及时、妥善处理突发的安全事故,切实有效降低安全事故的危害,依照上级有关要求及有关法律法规,从本校实际出发,特制定本预案。
一、 安全事故应急组织机构:
1、安全事故应急领导小组:
总指挥:
何文清
副指挥:
吴新阳李意明
成员:
何楚才朱孝筹田建新教导处和各班主任
后勤保障:
黄泉源
二、 安全事故应急预案:
(一)、防火安全预案:
1、防范预案:
(1) 、严禁学生将火柴、打火机等火种带入学校。
(2) 、严禁学生在教室里使用用电设备等。
(3) 、严禁在校园内存放或燃放烟花爆竹。
(4) 、严禁在校园内焚烧废纸、树枝、树叶等。
(5) 、进行学生自护疏散、消防器材使用及紧急状态时切断电源等学习、演练。
2、应急预案:
(1) 、出现火警:
立即组织有效扑救,切断电源、燃气源等火源,防止火势蔓延。
(2) 、迅速组织学生从最靠近的安全通道疏散(不得组织学生扑救)。
(3) 、在实施第一、第二条款同时,立即向学校领导报告,严重的直接向市局领导报告,必要时拨打119火警电话,以求援助(火警电话必须讲清楚事发地点、所处地域、方位、火情种类等)。
(4) 、及时组织对受伤人员进行救治。
(5) 、排查事故原因,及时处理并上报。
(二)、用电安全预案:
1、防范预案:
(1) 、组织对学生及老师进行用电安全知识辅导。
(2) 、教师宿舍内严禁人不在场的情况下使用电炉、电水壶、电热毯等高度危险用电设备。
(3) 、师生不得在学校内私自拆、卸电器及开关、插座等。
(4) 、学生不得擅自从插座内引出电源接入其它用电器。
(5) 、组织学生进行用电安全防范知识学习。
(6) 、定期检测学校线路是否正常。
2、应急预案:
(1) 、遇有突发性触电事故立即切断电源(包括总电源)。
(2) 、遇有紧急情况立即用绝缘棒或非导电棒、棍击打,将触电人员与电源脱离,(不得用手拉触电人员。
)
(3) 、对触电受伤人员视情形及时组织自救或他救,必要时拨打120急救中心求援。
(4) 、及时向安全事故应急领导小组报告,以便组织施救。
(5) 、排查事故原因,及时处理上报。
(三)、食品卫生安全预案:
1、 防范预案:
(1) 、定期组织人员对师生进行食品卫生安全知识辅导。
(2) 、教育学生在任何时候,任何场合都不购买和食用三无食品(无生产厂家、无商标、无出厂日期)。
(3) 、教育学生养成良好的一日三餐的用餐习惯,不挑食,少吃零食。
2、 应急预案:
(1) 、发现有呕吐腹胀、腹泻等症状,立即送往医院诊疗。
(2) 、一旦发生三人以上同时出现腹胀、腹泻、出疹等症状,立即向安全事故应急领导小组报告,及时采取有效措施,以防意外。
(3) 、发生上述第二条款情况,即与学生家长取得联系,以便共同研究对策。
(4) 、调查事故原因,及时处理上报,追究责任。
(四) 、体育课及活动课安全预案:
1、 防范预案:
(1) 、要求老师牢固确立安全第一的意识,把学生上课及活动安全放在首要位置。
(2) 、体育课、活动课前必须充分做好准备活动,然后才实施活动项目。
(3) 、按规定开展学生跳高、长跑等课程项目,事前必须做好防护工作。
(4) 、高温时段学生体育课因地制宜,或安排到室内,以防学生中暑。
2、 应急预案:
(1) 、遇有学生发生晕倒、抽搐等中暑症状或发生其它安全意外时,立即将其送往医院救治。
(2) 、遇有学生四肢无力、面色苍白等症状,立即将其安置阴凉通风处,并给予补充水份。
(3) 、发生上述第一、第二条款情况立即向学校领导报告。
(4) 、分析原因,及时作出处理意见。
(五) 、教室课间活动安全预案:
1、防范预案:
(1) 、教育学生上、下楼梯靠右行,不得拥挤,不推人。
(2) 、学生在教学区,不得在走廊内打闹,不得撞击玻璃栏板或攀爬走廊护栏,以免发生坠楼事故。
(3) 、严格禁止学生攀爬教室窗台。
(4) 、要求学生在教室活动或打扫卫生时注意安全,不要碰电源插座。
(5) 、要求门卫到点锁好大门,落实来人、车辆登记制度。
(6)
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