半导体物理学研究

半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明应用、大功率电源转换等领域应用。如二极管就是采用半导体制作的器件。无论从科技或是经济发展的角度来看,半导体的重要性都是非常巨大的。今日大部分的电子产品,如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等,而硅更是各种半导体材料中,在商业应用上最具有影响力的一种。今天小编要介绍的课题内容与半导体物理学有关系,课题题目是加州理工探究课题:场效应管的模拟探究。

课题简介

半导体物理是研究半导体原子状态和电子状态以及各种半导体器件内部电子过程的学科,是固体物理学的一个分支。研究半导体中的原子状态以晶体结构学和点阵动力学为基础,主要研究半导体的晶体结构、晶体生长,以及晶体中的杂质和各种类型的缺陷。
研究半导体中的电子状态以固体电子论和能带理论为基础,主要研究半导体的电子状态,即能带结构、杂质和缺陷的影响、电子在外电场和外磁场作用下的输运过程、半导体的光电和热电效应、半导体的表面结构和性质、半导体与金属或不同类型半导体接触时界面的性质和所发生的过程、各种半导体器件的作用机理和制造工艺等。
本课题中,我们将介绍基本的半导体物理学,并深入掌握关于MOSFET的原理,模拟MOSFET的工作,了解各种物理参数对MOSFET的影响。

科研方法

计算机仿真模拟
计算机仿真模拟是一种运用计算机软件建立抽象模型、模拟真实条件并进行分析的技术。与传统的实验相比,计算机模拟技术通过数学建模,解放了普通实验对于器材的苛刻要求,具有可多次进行、反复试错的优点。同时,由于计算机模拟技术黑箱化了复杂的理论推导与数据计算,能够以直观的方式呈现研究的成果,对于初次涉猎科学研究的高中生而言,也更为简单易学、容易上手。
例如:在设计外太空的卫星轨道时,受制于客观条件,科研工作者无法在地球上重现外太空的环境,因此,只能借助计算机强大的运算能力,对外太空的情况和卫星的轨道进行模拟、反复实验,并基于模拟实验的结果,完成科学的轨道设计。

授课导师

加州理工大学博士
多次以第一作者身份在Optics Express等重要期刊上发表学术论文;
研究方向:电子工程、光学。

课题要求

本课题适合: 9-12 年级学生,有较强的逻辑思维和抽象思维能力:
英文:

  • 具备基本的学术英语阅读能力;
  • 接触过英文写作,有论文写作经验者更佳;

数学:

  • 微积分基础知识;
  • 优化、数值分析基础知识;

计算机:

  • 计算机建模基础知识

加州理工探究课题:场效应管的模拟探究这个科研项目将会带你进一步了解半导体物理学的相关知识,必定会对你今后的学习有所用处。

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