一、简答
1、肖特基接触、欧姆接触
2、Pn 结作用、异质PN 结、同质PN 结区别
3、费米能级、判断杂质类型、掺杂浓度
4、PN 结激光器实现粒子数反转
5、光电导
二、Si 、GaAs 、GaN 晶体结构、能带特点、物理性质、应用。 三、霍尔效应，........ 证明R H =
四、Xy 方向自由，z 方向为无限深势阱1,、求本征能量2、能态密度3、如果三个方向都无受到限制，则1、本征能量 2、能态密度改变？
五、GaAs ，次能、最低能谷。。。。有效质量性质和意义，有效质量大小比？ 2014 一、简答
1、以GaAs 为例说明几种散射机制？与温度关系？
2、迁移率μ，电导σ，H μ区别
3、PN 结光生伏特效应？光电池？画I-V 曲线？
4、Si 、GaAs 、GaN 晶体结构、能带特点、物理性质、应用。
5、温度太高。破坏晶体结构？ 二、导体、半导体、绝缘体能带论
三、掺杂质。。。求E ？已知j p n μμρ,i ，。。。
四、轻空穴、重空穴有效质量及图，等能面为球面，E=(....)m
22
。。。。
一、Si 、GaAs 、GaN 晶体结构、能带特点、物理性质、应用。 1、晶体结构：
Si 是金刚石结构，由面心立方中心到顶角引8条对角线，在其中互不相邻的4条对角线上中点放置一个原子，对角线上的4个原子与面心和顶角原子周围情况不同，是单原子复式格子。
GaAs （III-V ）闪锌矿结构（立方对称性），与金刚石结构相仿，只是对角线上的原子与面心和顶角上的原子不同，（极性半导体/共价性化合物半导体）。 GaN 是纤锌矿结构（六方对称性，以正四面体为基础） 2、能带特点：
Si 的导带极小值在K 空间<1 0 0>方向，能谷中心与 点距离是X 距离的
6
5
，共有6个等价能谷，形状为旋转椭球。价带在布里渊区中心是简并的，有重空穴、轻空穴、自旋耦合分裂三个能级。导带底和价带顶在K 空间不同点，属于间接禁带半导体。
GaAs导带等能面为球面，导带极小值位于布里渊区中心K=0处，但在<100><111>方向还有极小值。价带在布里渊区中心是简并的，有重空穴、轻空穴、自旋耦合分裂三个
能级。导带底和价带顶都在K=0，直接带隙半导体。
GaN：第一布里渊区是正六角柱体，导带底和价带顶都在K=0，直接带隙半导体，为宽
禁带半导体材料。导带在k
x 、k
z
方向还有极小值，价带在布里渊区中心是简并的，有重
空穴、轻空穴、自旋耦合分裂三个能级。
3、物理性质
Si GaAs GaN
禁带宽度（ev） 1.1 1.4 3.4
饱和速率（×10-7cm/s） 1.0 2.1 2.7
热导（W/c·K） 1.3 0.6 2.0
击穿电压（M/cm）0.3 0.4 5.0
电子迁移速率（cm2/V·s）1350 8500 900
4、应用
Si 间接带隙，复合几率小，用于电子器件，双极器件，（晶体管、集成电路、整流器、晶闸管、太阳能电池等）技术成熟，成本低。
GaAs直接带隙，电子迁移率是硅的6倍多，多用于光电子器件，红外发光GaN带隙宽、热导率高，适用于高功率、高温、高频、蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件。
半导体材料是制作晶体管、集成电路、电力电子器件、光电子器件的重要基础材料，
支撑着通信、计算机、信息家电与网络技术等电子信息产业的发展。 二、有效质量的意义
晶体中的电子在受外力作用下运动时，还受到晶格（内部原子和其他电子势场）的作用，电子加速度是半导体内部势场和外力作用的综合效果。内部势场具体形式很难求出，引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用，使得在解决外力作用运动规律时，可以不涉及内部势场作用。有效质量可直接由实验测定。有效质量与准动量都是人为定义的，用来描述晶体中电子的粒子性。用这些概念，处理晶体中电子的输运问题，可以把布洛赫电子看成是具有质量m*、动量为k 的准电子，使我们能够只考虑外力作用下这样的准电子的运动。由于通常晶体周期场的作用是未知的，也不象外力那么容易求出，所以引入这两个量，给处理问题带来很大的方便。 三、晶体中电子的有效质量为什么可能为负值？ 甚至还会变成无穷大呢？
设电子与晶格之间的作用力为l F ，则牛顿定律简单记为)(1l F F m
a
+=
但是l F 的具体表达式是难以得知的，要使上式中不出现l F
又要保持式子恒等，上式只
好写成F m
a
*=1也就是说电子的有效质量m*本身已概括了晶格的作用。
二式比较得m
t
F m t F m t F l d d d
+=*将冲量用动量的增量来代换，上式化为：
[[]电子给予晶格的外力给予电子的晶格给予电子的外力给予电子的)()(1])()(1P P m
P P m m p ?-?=?+?=?*从上式可以看出，当电子从外场获得的动量大于电子传递给晶格的动量时，有效质量m*>0；当电子从外场获得的动量小于电子传递给晶格的动量时，m*<0；当电子从外场获得的动量全部交给晶格时，m*→∞，此时电子的平均加速度为零。 四、回旋共振测有效质量
在恒定外磁场作用下，晶体中电子或空穴做螺旋运动，回转频率*=
m
B
q 0ω。若在垂直磁场方向加上频率为ω的交变电场，当0ωω=，交变电场的能量将被电子共振吸收，这个现象称为回旋共振。从量子理论的观点，相当于实现了电子在朗道能级上的跃迁。回旋共振测定了许多半导体材料导带底和价带顶附近的有效质量。
第二章
点缺陷：本证缺陷（肖特基缺陷、弗仑克而缺陷）、杂质缺陷（替位式杂质、间隙式杂质）
线缺陷：刃位错、螺位错 面缺陷：晶界、相界、表面
浅能级杂质（类氢杂质）：施主电离能H r
n
D E m m E 2
0ε*
=
? 受主电离能H r p
A E m m E 20ε*
=? 基态轨道半径H r
a m
m a *=
ε0 杂质补偿作用：半导体中同时存在施主杂质和受主杂质，会出现相互抵消的作用。如果D A N N ≈，施主电子刚好填充受主能级，虽然杂质很多，但不能向导带和价带提供电子和空穴，这种现象称为杂质的高度补偿。
杂质的双性行为：硅在砷化镓中既能取代镓表现为施主杂质，又能取代砷表现为受主杂质，这种性质称为杂质的双性行为。 深能级杂质和浅能级杂质对半导体有何影响？
深能级杂质在半导体中起复合中心或陷阱的作用。浅能级杂质在半导体中起施主或受主的作用。
第三章
一、电子的费米分布函数kT
E E
F e
E f -+=
11)(
f(E)是能量为E 的电子能级被占据的几率。当T=0K 时，对于E
二、半导体导带和价带的电子分布一般可用玻尔兹曼分布来描述（kT E E >>-c F ）， 导带电子浓度：
kT
E E C F
C e
N n --
?=0 价带空穴浓度：
kT
E E V
F V e
N p -?=0
只要确定了费米能级，导带中电子和价带中空穴浓度就可以算出来。
)exp(000T
k E N N p n g v c -
=与费米能级无关，与所含杂质无关，只与温度有关。
本征载流子浓度310105.1-?=cm n i 三、施主能级上的电子浓度：kT
E E D
D
D F D e g N n -+=111
受主能级上的空穴浓度：
kT
E E A A
A F A e
g N p -+=11
四、本征半导体的费米能级基本在禁带中线处。对于杂质浓度一定的半导体，随着温度的升高，载流子则是从以杂质电离为主要来源过渡到以本证激发为主要来源的过程，相应的费米能级从位于杂质能级附近逐渐移到禁带中线处。
五、E F 在导带底（或价带顶）附近，或E F 进入导带（或价带）这两种情况统称为简并情形。此时“玻尔兹曼近似”不再成立。
六、低温载流子冻析效应：当温度低于100K 时，杂质只有部分电离，其他的载流子被冻析在杂质能级上，对导电没有贡献。
七、禁带变窄效应：重掺杂半导体中，杂质原子相互间比较靠近，导致杂质原子间的波函数发生交叠，使孤立的杂质能级扩展为能带，尽带宽度变窄。
第四章 半导体的导电性
欧姆定律（微分形式）：E nq nq E j d μυσ=== → p n pq nq nq μμμσ+== 迁移率μ：单位场强下电子的平均漂移速度，E d μυ=。
平均自由程：连续两次散射间自由运动的平均路程，响应时间称为平均自由时间。 散射概率：单位时间内一个载流子受到散射的次数。p
1=
τ 电离杂质散射：2
3—T
N P i i ∝，电离杂质浓度越大，散射机会越大，温度越高，载流子
速度越大，可以较快的掠过杂质离子，偏转小，不易被散射。23T ∝μ 晶格振动散射：散射几率2
3
T P i ∝ ， 所以迁移率 23-∝T μ
谷间散射：对于多能谷的半导体，电子可以从一个极值附近散射到另一个极值附近。 中性杂质散射：低温下杂质没有充分电离，没有电离的杂质呈中性，对周期性势场有一定的微扰作用引起散射。
合金散射：混合晶体对周期势场微扰作用引起散射。
迁移率、电导率与平均自由时间的关系：*=m
q τ
μ，*=m nq τσ2
载流子散射：电离杂质散射和晶格振动散射
6、以GaAs 为例说明几种散射机制？与温度关系？
在同时存在几种散射机制时，总的散射几率应为各散射几率之和，P=P I +P L ，其中P I 和P L 代表电离杂质散射几率和纵声学波散射几率；对迁移率则有L
I
μμμ
1
1
1
+
=
其中μ
I μ
L
分别表示电离杂质散射和晶格散射单独起作用时的迁移率，由于
2323-∝∝T T L I μμ故低温时迁移率μ正比于温度的3/2次方，此时μ≈μI ，温度
高时迁移率μ反比于温度的3/2次方, 此时μ≈μL 。 迁移率与杂质浓度和温度的关系
一般可以认为半导体中载流子的迁移率主要由声学波散射和电离杂质散射决定，
2
/32/31
-+∝
T BN AT i μ
（1） 杂质浓度较小时，声学波散射为主，μ随T 的增加而减小；
（2） 杂质浓度较大时，低温时以电离杂质散射为主、上式中的B 项起主要作用，所
以μ随T 增加而增加，高温时以声学波散射为主、A 项起主要作用，μ随T 增加而减小；
（3） 温度不变时，μ随杂质浓度的增加而减小。
以n 型硅为例，简要说明迁移率与杂质浓度和温度的关系。
杂质浓度升高，散射增强，迁移率减小。 杂质浓度一定条件下：
低温时，以电离杂质散射为主。温度升高散射减弱，迁移率增大。
随着温度的增加，晶格振动散射逐渐增强最终成为主导因素。因此，迁移率达到最大值后开始随温度升高而减小。
以n 型半导体为例说明电阻率和温度的关系。 答：
低温时，温度升高载流子浓度呈指数上升，且电离杂质散射呈密函数下降，因此电阻率随温度升高而下降；当半导体处于强电离情况时，载流子浓度基本不变，晶格震动散射逐渐取代电离杂质散射成为主要的散射机构，因此电阻率随温度由下降逐渐变为上升；高温时，虽然晶格震动使电阻率升高，但半导体逐渐进入本征状态使电阻率随温度升高而迅速下降，最终总体表现为下降。
对于重掺杂半导体和一般掺杂半导体，为何前者的迁移率随温度的变化趋势不同？试加以定性分析。
解：对于重掺杂半导体，在低温时，杂质散射起主体作用，而晶格振动散射与一般掺杂半导体的相比较，影响并不大，所以这时侯随着温度的升高，重掺杂半导体的迁移率反而增加；温度继续增加后，晶格振动散射起主导作用，导致迁移率下降。对一般
ρ
T
掺杂半导体，由于杂质浓度较低，电离杂质散射基本可以忽略，起主要作用的是晶格振动散射，所以温度越高，迁移率越低。 证明当μn ≠μp ，且电子浓度
p
n i n n μμ/0=，空穴浓度
n
p i n p μμ/0=时半导体的电导
率有最小值，并推导min σ的表达式。 证明：
n
p i p
n i n
n n
p i p n n n dn
d p n n n d d dn
d n n p n n q q q i i i μμσσμμμμμμσμσσσσq 2//0
,00min 222
23
222====
==-
=>=
=有所以即
有极小值
故而有极值
时
第五章 非平衡载流子
非平衡载流子光注入：用光照使得半导体内部产生非平衡载流子的方法。光照使价带电子激发到导带产生电子-空穴对：Δn= Δp
非平衡载流子电注入：由于外加正向偏压的作用使非平衡载流子进入半导体的过程。利用金属—半导体接触或利用pn 结的正向工作
非平衡载流子复合：产生非平衡载流子的外部作用撤消后，由于半导体内部作用，使它由非平衡恢复到平衡态，过剩载流子逐渐消失。
非平衡载流子寿命τ：非平衡载流子的平均生存时间（非平衡载流子浓度减少到1/e 所经历的时间）。τt
e P t P -?=?0)()(光照消失后，非平衡载流子做指数衰减。直流光电导衰减法测量寿命。 证明：τt
e P t P -?=?0)()( 解：
()[]p
p
dt t p d τ?=?-
=非平衡载流子数而在单位时间内复合的子的减少数单位时间内非平衡载流
时刻撤除光照如果在0=t
则在单位时间内减少的非平衡载流子数=在单位时间内复合的非平衡载流子数，即
()[]()1?→??=?-p
p
dt t p d τ
在小注入条件下，τ为常数，解方程（1），得到
()()()20?→??=?-
p
t
e
p t p τ
式中，Δp （0）为t=0时刻的非平衡载流子浓度。此式表达了非平衡载流子随时间呈
指数衰减的规律。
统一的费米能级是热平衡状态的标志。
准费米能级 ：对于非平衡半导体，导带和价带之间的电子跃迁失去了热平衡。但就它
们各自能带内部基本上处于平衡状态，费米能级和统计分布函数对导带和价带各自仍然是适用的，可以分别引入导带费米能级E Fn (电子准费米能级)和价带费米能级E Fp （空穴准费米能级），他们都是局部的费米能级，称为准费米能级。导带和价带的不平衡就表现在它们的费米能级是不重合的。
非平衡状态下载流子的浓度：)exp(0T
k E E N n Fn
c c --
= )exp(0T k E E N p Fp v v -= 引入准费米能级，两种载流子的准费米能级偏离的情况反映了半导体偏离热平衡状态
的程度，
02
Fn Fp
E E k T
i np n e
-=。
直接复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁而引起的电子和空穴的复合 消失过程。（禁带宽度越小，直接复合概率越大）。
间接复合：平衡载流子通过复合中心（禁带中的杂质和缺陷能级）的作用复合（具有深能级杂质的半导体材料），第一步，导带电子落入复合中心能级，第二步，再落入价带与空穴复合。
表面复合：在表面区域，非平衡载流子主要通过半导体表面的杂质和表面特有的缺陷在禁带中形成的复合中心能级进行的复合（间接复合）。
俄歇复合：载流子从高能级向低能级跃迁，发生电子-空穴复合时，把多余的能量付给另一个载流子，使这个载流子被激发到能量更高的能级上去，当它重新跃迁回低能级时，多余的能量常以声子形式放出，这种复合称为俄歇复合。（窄禁带或高温，是影响发光效率的重要原因）。
陷阱效应： 禁带中杂质或缺陷能级上累积非平衡载流子的作用称为陷阱效应。 陷阱中心 ：具有显著陷阱效应的杂质或缺陷能级称为陷阱，相应的杂质和缺陷称为陷阱中心。
扩散流密度（p
qS 电流密度）：dx
p d D S x
p
p ?-= p
p
L x L x
x Be Ae p +=?-
）（ 扩散长度
τp p D L =
①样品足够厚：∞→x ，0=?p ，得出B=0 p
L x x e
p p -
?=?0,dx
p d D S x
p
p ?-=
②样品厚度一定p L W <<：）（W -10x
p p x ?=?, W
D p S p p
0?=是一个常数，意味着非平衡载流子在样品中没有复合，如在晶体管中，基区宽度一般比扩散长度小得多，从发射区注入基区的非平衡载流子在基区基本无损失的穿过，进入集电区。 证明爱因斯坦关系式：n n q
T
k D μ?=
0 证明：处在热平衡状态的非均匀P 型半导体，受主杂质浓度随x 增加而下降，
建立坐标系如图，由于掺杂不均，空穴扩散产生的电场如图所示，空穴电流如下：
()
dx
x dp qD J p p )
(0-=扩
, ()
E
x p q J p p
)(0μ=漂
平衡时：
()()
0=-漂
扩
p p J J
E x p dx
x dp D p p )()
(00μ=-∴：
dx dV
E -=： ??
????-+=T K E x qV E Exp N x p F v v 00)()(
dx x dV T K q x p dx x dp )
()()(000= ：q
T K D p p 0=μ
同理 n n q
T
k D μ?=0
光均匀照射在6cm ?Ω的n 型Si 样品上，电子-空穴对的产生率为4×1021cm -3s -1，样品寿命为8μs。试计算光照前后样品的电导率。
解：光照前
()1100167.1611--?Ω≈==cm ρσ 光照后 Δp=G τ=（4×1021）（8×10-6
）=3.2×1017
cm -3
则()()()
1
119160051.3490106.1102.3167.1---?Ω=??+=???+=?+=cm q p p μσσσσ
答：光照前后样品的电导率分别为1.167Ω-1cm -1和3.51Ω-1cm -1。
证明非简并的非均匀半导体中的电子电流形式为
dx dE n j n F
n
μ=。 证明：对于非简并的非均匀半导体
()()dx dn
qD E nq j j j n
n n n +=+=μ漂
扩
由于
()[]T
k E x qV E c n F c e
N n 00---
?=）（
则
T k dx dE dx dV q n dx dn n
F 0+
?=
同时 利用非简并半导体的爱因斯坦关系，所以
dx
dE
n T
k dx dE dx dV q n q T k q dx dV nq dx
dn
qD E nq j n
F
n n
F n n n
n ?=?????
? ?
?+
??+-=+=μμμμ00）（）（
第六章 PN 结
平衡状态PN 结：势垒高度Fp Fn D
E E qV -=
外加正向偏压PN 结（非平衡，费米能级不统一）：势垒高度）（V V q D -
外加反向偏压PN 结（非平衡，费米能级不统一）：势垒高度）（V V q D +
雪崩击穿：当反向电压很大时，势垒中的电场很强，电子和空穴具有很大的动能，与晶格原子发生碰撞，把价键上的电子碰撞出来，同时产生一个空穴，像滚雪球一样。 隧道击穿（齐纳击穿）：反向电压较大时，势垒区能带倾斜更加厉害，甚至可使n 区导带底比p 区价带顶还低，使n 区价带电子通过隧道效应跃迁到p 区导带。反相电流急剧增大，产生击穿。
热电击穿：反向电流较大，结温上升，又导致电流上升，如此反复，使反相电流无限增大产生击穿。
第七章金属和半导体接触
肖特基势垒二极管：利用金属和半导体（参杂浓度不很高）的整流特性制成的二极管，它是多数载流子器件，比PN结二极管具有更好的高频特性。正向导通压降低。
欧姆接触：金属和重掺杂半导体接触，势垒区变得很薄，电子通过隧道效应贯穿势垒产生相当大的电流，接触电阻很小。
达姆表面态：晶体自由表面的存在使周期场在表面处发生中断，同样也应引起附加能级。
异质PN结：由两种不同的半导体单晶材料形成。
半导体超晶格：是指由交替生长两种半导体材料薄层组成的一维周期性结构，其薄层厚度的周期小于电子的平均自由程的人造材料。
第十章半导体的光学性质
直接跃迁：电子吸收光子产生跃迁波失保持不变。
间接跃迁：除了吸收光子外还与晶格交换能量。
激子吸收：如果光子能量小于禁带宽度，价带电子受激发后虽然越出了价带，但还不足以进入导带成为自由电子，仍然受到空穴场的作用。实际上，受激电子和空穴相互束缚结合在一起成为一个新的系统，这种系统称为激子，这样的光吸收称为激子吸收。自由载流子吸收：电子由低能态跃迁到高能态是在同一能带内发生，伴随着声子的吸收或发射，一般是红外吸收。
杂质吸收：束缚在杂质能级上的电子或空穴也可以引起光的吸收，电子吸收光子跃迁到导带，空穴吸收光子跃迁到价带。
光电导：光照引起半导体电导率增加的现象。
光生伏特效应（光电池）：当用适当波长的光照射非均匀半导体（PN结等）时，由于内建场的作用，半导体内部产生电动势（光生电压），如将PN结短路，会出现电流（光生电流），这种由内建场引起的光电效应称为光生伏特效应。
半导体发光现象：电子从高能级向低能级跃迁，伴随着发射光子。
本证跃迁：导带电子跃迁到价带，与价带空穴复合，发射光子。
激光：辐射受激发射光量子放大，是一种亮度极高，方向性和单色性很好的相干光辐射。
自发辐射：不受外界因素作用，原子自发的从激发态回到基态引起光子发射的过程。受激辐射：光辐射刺激下，受激原子从激发态向基态跃迁的辐射过程。自发辐射的光
子在位相和传播方向等都各不相同，是非相干光。受激辐射光子全部特性同入射光完全相同，并同时发射两个光子。
粒子数反转（分布反转）：在热平衡状态下，原子一般处于基态。在适当的激励条件下，可以使处在激发态的原子数大于处在基态的原子数，这种反常情况称为分布反转或粒子数反转。在分布反转的情况下，如有能量
ω 的光子束通过半导体，且
Fp Fn E E Eg -<≤ω 则受激辐射占主导地位，可以得到光量子放大。
PN 结激光器：P 区和N 去必须重掺杂，加正向偏压，使得结面附近Fp Fn E E Eg -<称为分布反转区。激光发射需要满足①形成分布反转，使受激辐射占优势②具有共振腔，以实现光量子放大③至少达到阈值电流密度使增益至少等于损耗。 温差电现象
塞贝克效应：当两个不同的导体两端相接，组成闭合线路，若两个接头有不同的温度，则线路中便有电流，称为温差电流，这个环路便组成所谓温差电偶，产生电流的电动势称为温差电动势（赛贝克电动势）
帕尔贴效应：两个不同的导体（半导体）连接后通以电流，在接头处便有吸热或放热现象。
汤姆逊效应：在存在温度梯度的均匀导体（半导体）中通有电流时，导体中除了产生和电阻有关的焦耳热以外，还要吸收或放出热量。
霍尔效应：将通有x 方向电流的晶体置于z 方向的磁场中，则在洛仑磁力作用下在y 方向会产生附加电场，这种现象被称为霍尔效应。z x H y B J R E =
Ey 和磁场Bz 对载流子的作用相互抵消，z x
z x y z x y B pq
J B v E B qv qE ==?= pq
R H 1
=
?，p 型为正，n 型为负。横向电场的存在说明，在有垂直磁场时，电场和电流不在同一方向，两者之间的夹角为霍尔角。
z p x
z
x p x z x x y
p B E B E E B v E E μμθ====tan
实验通过测量霍尔电压V H 求霍尔系数R H ，
西安电子科技大学2018考研大纲：半导体 物理与器件物 出国留学考研网为大家提供西安电子科技大学2018考研大纲：801半导体物理与器件物理基础，更多考研资讯请关注我们网站的更新! 西安电子科技大学2018考研大纲：801半导体物理与器件物理基础 “半导体物理与器件物理”(801) 一、 总体要求 “半导体物理与器件物理”(801)由半导体物理、半导体器件物理二部分组成，半导体物理占60%(90分)、器件物理占40%(60分)。 “半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。重点掌握半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识、基本概念及相关理论，掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律等。 “器件物理”要求学生掌握MOSFET器件物理的基本理
论和基本的分析方法，使学生具备基本的器件分析、求解、应用能力。要求掌握MOS基本结构和电容电压特性;MESFET器件的基本工作原理;MOSFET器件的频率特性;MOSFET器件中的非理想效应;MOSFET器件按比例缩小理论;阈值电压的影响因素;MOSFET的击穿特性;掌握器件特性的基本分析方法。 “半导体物理与器件物理”(801)研究生入学考试是所学知识的总结性考试，考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。 二、 各部分复习要点 ●“半导体物理”部分各章复习要点 (一)半导体中的电子状态 1.复习内容 半导体晶体结构与化学键性质，半导体中电子状态与能带，电子的运动与有效质量，空穴，回旋共振，元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。 2.具体要求 半导体中的电子状态和能带 半导体中电子的运动和有效质量 本征半导体的导电机构
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 2015半导体物理器件期末考试试题(全) 半导体物理器件原理（期末试题大纲）指导老师：陈建萍一、简答题（共 6 题，每题 4 分）。 代表试卷已出的题目1、耗尽区：半导体内部净正电荷与净负电荷区域，因为它不存在任何可动的电荷，为耗尽区（空间电荷区的另一种称呼）。 2、势垒电容：由于耗尽区内的正负电荷在空间上分离而具有的电容充放电效应，即反偏 Fpn 结的电容。 3、Pn 结击穿：在特定的反偏电压下，反偏电流迅速增大的现象。 4、欧姆接触：金属半导体接触电阻很低，且在结两边都能形成电流的接触。 5、饱和电压：栅结耗尽层在漏端刚好夹断时所加的漏源电压。 6、阈值电压：达到阈值反型点所需的栅压。 7、基区宽度调制效应：随 C-E 结电压或 C-B 结电压的变化，中性基区宽度的变化。 8、截止频率：共发射极电流增益的幅值为 1 时的频率。 9、厄利效应：基带宽度调制的另一种称呼（晶体管有效基区宽度随集电结偏置电压的变化而变化的一种现象） 10、隧道效应：粒子穿透薄层势垒的量子力学现象。 11、爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系： 12、扩散电容：正偏 pn 结内由于少子的存储效应而形成的电容。 1/ 11
13、空间电荷区：冶金结两侧由于 n 区内施主电离和 p 区内受主电离
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 而形成的带净正电荷与净负电荷的区域。 14、单边突变结：冶金结的一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的 pn 结。 15、界面态：氧化层--半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态。 16、平带电压：平带条件发生时所加的栅压，此时在氧化层下面的半导体中没有空间电荷区。 17、阈值反型点：反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形。 18、表面散射：当载流子在源极和源漏极漂移时，氧化层--半导体界面处载流子的电场吸引作用和库伦排斥作用。 19、雪崩击穿：由雪崩倍增效应引起的反向电流的急剧增大，称为雪崩击穿。 20、内建电场：n 区和 p 区的净正电荷和负电荷在冶金结附近感生出的电场叫内建电场，方向由正电荷区指向负电荷区，就是由 n 区指向 p 区。 21、齐纳击穿：在重掺杂 pn 结内，反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近，以至于电子可以由 p 区的价带直接隧穿到 n 区的导带的现象。 22、大注入效应：大注入下，晶体管内产生三种物理现象，既三个效应，分别称为：（1）基区电导调制效应；（2）有效基区扩展效应； (3)发射结电流集边效应。 它们都将造成晶体管电流放大系数的下降。 3/ 11
半导体物理考试重点 题型：名词解释3*10=30分；简答题4*5=20分；证明题10*2=20分；计算题15*2=30分 一．名词解释 1、施主杂志：在半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心的杂质称为施主杂质。 2、受主杂志：在半导体中电离时，能够释放空穴而产生导电空穴并形成负电中心的杂质称为受主杂质。 3、本征半导体：完全不含缺陷且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。实际半导体不可能绝对地纯净，本征半导体一般是指导电主要由本征激发决定的纯净半导体。 4、多子、少子 （1）少子：指少数载流子，是相对于多子而言的。如在半导体材料中某种载流子占少数，在导电中起到次要作用，则称它为少子。 （2）多子：指多数载流子，是相对于少子而言的。如在半导体材料中某种载流子占多数，在导电中起到主要作用，则称它为多子。 5、禁带、导带、价带 （1）禁带：能带结构中能量密度为0的能量区间。常用来表示导带与价带之间能量密度为0的能量区间。 （2）导带：对于被电子部分占满的能带，在外电场作用下，电子可以从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去，形成电流，起导电作用，常称这种能带为导带 （3）价带：电子占据了一个能带中的所有的状态，称该能带为满带，最上面的一个满带称为价带 6、杂质补偿 施主杂质和受主杂质有互相抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。 7、电离能：使多余的价电子挣脱束缚成为导电电子所需要的能量称为电离能
8、（1）费米能级:费米能级是绝对零度时电子的最高能级。 （2）受主能级：被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为受主能级 （3）施主能级：被施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级 9、功函数：功函数是指真空电子能级E0 与半导体的费米能级之差。 10、电子亲和能：真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差，也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。 11、直/间接复合 （1）直接复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的复合，称为直接复合。 （2）间接复合：电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行的复合方式称为间接复合。 12、（1）非平衡载流子：半导体中比热平衡时所多出的额外载流子。 （2）非平衡载流子的寿命：非平衡载流子的平均生存时间。 13、载流子热运动 14、小注入条件：当注入半导体材料的非平衡载流子的浓度远小于平衡时多数载流子的浓度时，满足这个条件的注入称为小注入。 15、（1）载流子迁移率：单位电场强度下载流子所获得的平均漂移速率。 （2）载流子产生率：单位时间内载流子的产生数量 16、深/浅能级 （1）浅能级杂质：在半导体中，能够提供能量靠近导带的电子束缚态或能量接近价带的空穴束缚态的杂质称为浅能级杂质。（2）深能级杂质：在半导体中，能够提供能量接近价带的电子束缚态或能量接近导带的空穴束缚态的杂质称为深能级杂质。17、同/异质结 （1）同质结：由同一种半导体材料形成的结称之为同质结，包括结、结、结。 （2）异质结：由不同种半导体材料形成的结称之为异质结，包括结、结、结、结。
一、填空题 1．纯净半导体Si 中掺V 族元素的杂质，当杂质电离时释放 电子 。这种杂质称 施主 杂质；相应的半导体称 N 型半导体。 2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做 扩散 运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做 漂移 运动。 3．n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积n o p o 改变否？ 不变 ；当温度变化时，n o p o 改变否？ 改变 。 4．非平衡载流子通过 复合作用 而消失， 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ，寿命τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关，对于强p 型和 强n 型材料，小注入时寿命τn 为 ，寿命τp 为 . 5． 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量， 扩散系数 是反映有浓度梯度时载流子运动难易程度的物理量，联系两者的关系式是 q n n 0=μ ，称为 爱因斯坦 关系式。 6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用，后者在 温度高 下起主要作用。 7．半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ；深能级杂质所起的主要作用 对载流子进行复合作用 。 8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。 9．对n 型半导体，如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件； T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件； 0≤-F C E E 为简并条件。 10．当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ，其种类为： 雪崩击穿 、和 齐纳击穿（或隧道击穿） 。 11．指出下图各表示的是什么类型半导体？ 12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn 与温度的 -3/2 次方成正比 13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的 载流子的浓度梯度 。 14 电子在晶体中的共有化运动指的是 电子不再完全局限在某一个原子上，而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点，因而电子可以在整个晶体中运动 。 二、选择题 1根据费米分布函数，电子占据（E F +kT ）能级的几率 B 。 A ．等于空穴占据（E F +kT ）能级的几率 B ．等于空穴占据（E F －kT ）能级的几率 C ．大于电子占据E F 的几率 D ．大于空穴占据 E F 的几率 2有效陷阱中心的位置靠近 D 。 A. 导带底 B.禁带中线 C ．价带顶 D ．费米能级 3对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级E f 随温度上升而 D 。 A. 单调上升 B. 单调下降 C ．经过一极小值趋近E i D ．经过一极大值趋近E i 7若某半导体导带中发现电子的几率为零，则该半导体必定＿D ＿。 A ．不含施主杂质 B ．不含受主杂质 C ．不含任何杂质 D ．处于绝对零度
第一章 半导体中的电子状态 §1.1 锗和硅的晶体结构特征 金刚石结构的基本特征 §1.2 半导体中的电子状态和能带 电子共有化运动概念 绝缘体、半导体和导体的能带特征。几种常用半导体的禁带宽度； 本征激发的概念 §1.3 半导体中电子的运动 有效质量 导带底和价带顶附近的E(k)~k 关系()()2 * 2n k E k E m 2h -0= ； 半导体中电子的平均速度dE v hdk = ； 有效质量的公式：2 2 2 * 11dk E d h m n = 。 §1.4本征半导体的导电机构 空穴 空穴的特征：带正电；p n m m ** =-；n p E E =-；p n k k =- §1.5 回旋共振 §1.6 硅和锗的能带结构 导带底的位置、个数； 重空穴带、轻空穴 第二章 半导体中杂质和缺陷能级 §2.1 硅、锗晶体中的杂质能级
基本概念：施主杂质，受主杂质，杂质的电离能，杂质的补偿作用。 §2.2 Ⅲ—Ⅴ族化合物中的杂质能级 杂质的双性行为 第三章 半导体中载流子的统计分布 热平衡载流子概念 §3.1状态密度 定义式：()/g E dz dE =； 导带底附近的状态密度：() () 3/2 * 1/2 3 2()4n c c m g E V E E h π=-； 价带顶附近的状态密度：() () 3/2 *1/2 3 2()4p v V m g E V E E h π=- §3.2 费米能级和载流子的浓度统计分布 Fermi 分布函数：()01 ()1exp /F f E E E k T = +-???? ； Fermi 能级的意义：它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关。1）将半导体中大量的电子看成一个热力学系统，费米能级F E 是系统的化学势；2）F E 可看成量子态是否被电子占据的一个界限。3）F E 的位置比较直观地标志了电子占据量子态的情况，通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。费米能级位置较高，说明有较多的能量较高的量子态上有电子。 Boltzmann 分布函数：0()F E E k T B f E e --=； 导带底、价带顶载流子浓度表达式： 0()()c c E B c E n f E g E dE '= ?
读书破万卷下笔如有神 中科院研究生院硕士研究生入学考试 《物理化学（甲）》大纲 本《物理化学》（甲）考试大纲适用于报考中国科学院研究生院化学类专业的硕士研究生入学考试。《物理化学》是大学本科化学专业的一门重要基础理论课。它是从物质的物理现象和化学现象的联系入手探求化学变化基本规律的一门科学。物理化学课程的主要内容包括化学热力学（统计热力学）、化学动力学、电化学、界面化学与胶体化学等。要求考生熟练掌握物理化学的基本概念、基本原理及计算方法，并具有综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。 一、考试内容 （一）气体 1、气体分子动理论 2、摩尔气体常数 3、理想气体状态图 4、分子运动的速率分布 5、分子平动能的分布 6、气体分子在重力场中的分布 7、分子的碰撞频率与平均自由程 8、实际气体 9、气液间的转变—实际气体的等温线和液化过程 10、压缩因子图—实际气体的有关计算 （二）热力学第一定律 1、热力学概论 2、热平衡和热力学第零定律-温度的概念 3、热力学的一些基本概念 4、热力学第一定律 5、准静态过程与可逆过程 6、焓 7、热容 8、热力学第一定律对理想气体的应用 9、Carnot循环 10、Joule-Thomson效应-实际气体的
H和U、热化学11 、赫斯定律12．读书破万卷下笔如有神 13、几种热效应 14、反应焓变和温度的关系— Kirchhoff定律 15、绝热反应—非等温反应 （三）热力学第二定律 1、自发过程的共同特征—不可逆性 2、热力学第二定律 3、Carnot定理 4、熵的概念 5、Clausius不等式与熵增加原理 6、热力学基本方程与T-S图 7、熵变的计算 8、熵和能量退降 9、热力学第二定律的本质和熵统计意义 10、Helmholtz自由能和Gibbs自由能 11、变化的方向和平衡条件 、G的计算示例12 13、几个热力学函数间的关系 14、热力学第三定律与规定熵 （四）多组分体系热力学及其在溶液中的应用 1、多组分系统的组成表示法 2、偏摩尔量 3、化学势 4、气体混合物中各组分的化学势 5、稀溶液中的两个经验定律 6、理想液态混合物 7、理想稀溶液中任一组分的化学势 8、稀溶液的依数性 9、活度与活度因子 10、分配定律—溶质在两互不相溶液相中的分配 （五）相平衡 1、多相体系平衡的一般条件
一、选择题 1.与绝缘体相比，半导体的价带电子激发到导带所需要的能量 （ B ）。 A. 比绝缘体的大 B.比绝缘体的小 C. 和绝缘体的相同 2.受主杂质电离后向半导体提供（ B ），施主杂质电离后向半 导体提供（ C ），本征激发向半导体提供（ A ）。 A. 电子和空穴 B.空穴 C. 电子 3.对于一定的N型半导体材料，在温度一定时，减小掺杂浓度，费 米能级会（ B ）。 A.上移 B.下移 C.不变 4.在热平衡状态时，P型半导体中的电子浓度和空穴浓度的乘积为 常数，它和（ B ）有关 A.杂质浓度和温度 B.温度和禁带宽度 C.杂质浓度和禁带宽度 D.杂质类型和温度 5.· 6.MIS结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型 （ B ）。 A.相同 B.不同 C.无关 7.空穴是( B )。 A.带正电的质量为正的粒子 B.带正电的质量为正的准粒子 C.带正电的质量为负的准粒子 D.带负电的质量为负的准粒子 8.砷化稼的能带结构是（ A ）能隙结构。
A. 直接 B. 间接 9. 将Si 掺杂入GaAs 中，若Si 取代Ga 则起（ A ）杂质作 用，若Si 取代As 则起（ B ）杂质作用。 A. 施主 B. 受主 C. 陷阱 D. 复合中心 10. 在热力学温度零度时，能量比F E 小的量子态被电子占据的概率为 （ D ），当温度大于热力学温度零度时，能量比F E 小的量子态被电子占据的概率为（ A ）。 · A. 大于1/2 B. 小于1/2 C. 等于1/2 D. 等于1 E. 等于0 11. 如图所示的P 型半导体MIS 结构 的C-V 特性图中，AB 段代表 （ A ），CD 段代表（B ）。 A. 多子积累 B. 多子耗尽 C. 少子反型 D. 平带状态 12. P 型半导体发生强反型的条件（ B ）。 A. ???? ??=i A S n N q T k V ln 0 B. ??? ? ??≥i A S n N q T k V ln 20 C. ???? ??= i D S n N q T k V ln 0 D. ???? ??≥i D S n N q T k V ln 20 13. - 14. 金属和半导体接触分为：（ B ）。 A. 整流的肖特基接触和整流的欧姆接触 B. 整流的肖特基接触和非整流的欧姆接触
中国科学院长春应用化学研究所 2014年攻读博士学位研究生入学考试试题 高等物理化学 一、填空题(每空1分，共计7分) 1、在定温、定压的电池反应中，当反应达到平衡时，电池的电动势= 0（填 >、<、=、≠）。 2、液体在毛细管中上升的高度与毛细管体积基本无关。与毛细管半径、接触角、两相密度差有关。 3、三组分体系平衡共存的最大相数为5。，最大自由度为4 f=C+2-Q,三组分，所以C=3，Q为相数，f为自由度 4、范德华气体绝热向真空膨胀后，气体的温度将下降。 5、对弯曲液面所产生的附加压力一定≠ 0（填 >、<、=、≠）。 6、A及B二组分组成的凝聚体系能生成三种稳定的化合物，则于常压下在液相开 始冷却的过程中，最多有2种固相同时析出。 7、NH4HS(s)放入真空容器中，并与其分解产物NH3(g)和H2S(g)达到平衡，则该系统中组分数C= 2 ，相数P=2,自由度F=2 二、判断题(每题1分，共计7分, 对的“√”，错的“×”) 1、温度一定的时候，气体的体积与压力的乘积等于常数。(×) 2、系统的混乱度增加，则其熵值减小。(×) 3、处于标准状态的CO (g)，其标准燃烧热为零。(×) 4、四个热力学基本方程适用于所有封闭体系的可逆过程。(√) 5、在纯溶剂中加入少量不挥发的溶质后形成的稀溶液沸点将升高。(√) 6、惰性组分的加入将使反应的平衡转化率降低。（×） 7、只受温度影响的平衡系统自由度F=C-P+1。(√) 三、选择题(每题2分，共计30分) 1、关于物质临界状态的下列描述中,不正确的是 A (A)在临界状态, 液体和蒸气的密度相同, 液体与气体无区别 (B)每种气体物质都有一组特定的临界参数 (C)在以ｐ、Ｖ为坐标的等温线上, 临界点对应的压力就是临界压力 (D)临界温度越低的物质, 其气体越易液化 2、热力学第一定律ΔU=Q+W 只适用于 D
研究所代码 代码研究所 80005 中国科学院武汉岩土力学研究所 80007 中国科学院力学研究所 80008 中国科学院物理研究所 80009 中国科学院高能物理研究所 80010 中国科学院声学研究所 80012 中国科学院理论物理研究所 80014 中国科学院上海原子核研究所 80017 中国科学院近代物理研究所 80018 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所80019 中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站80020 中国科学院武汉物理与数学研究所 80021 中国科学院紫金山天文台 80022 中国科学院上海天文台 80023 中国科学院云南天文台 80024 中国科学院国家授时中心 80025 中国科学院国家天文台 80026 中国科学院声学研究所东海研究站 80027 中国科学院渗流流体力学研究所 80028 中国科学院新疆理化技术研究所 80029 中国科学院自然科学史研究所 80030 中国科学院理化技术研究所 80032 中国科学院化学研究所 80033 中国科学院广州化学研究所 80035 中国科学院上海有机化学研究所 80036 中国科学院成都有机化学研究所 80037 中国科学院长春应用化学研究所 80038 中国科学院大连化学物理研究所 80039 中国科学院兰州化学物理研究所 80040 中国科学院上海硅酸盐研究所 80041 中国科学院过程工程研究所 80042 中国科学院生态环境研究中心 80043 中国科学院山西煤炭化学研究所 80045 中国科学院福建物质结构研究所 80046 中国科学院青海盐湖研究所 80053 中国科学院兰州地质研究所 80054 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 80055 中国科学院南京地质古生物研究所 80057 中国科学院测量与地球物理研究所 80058 中国科学院大气物理研究所 80060 中国科学院地理科学与资源研究所 80061 中国科学院南京地理与湖泊研究所
电子科技大学二零零 七 至二零零 八 学年第 一 学期期 末 考试 一、选择填空（22分） 1、在硅和锗的能带结构中，在布里渊中心存在两个极大值重合的价带，外面的能带（ B ）， 对应的有效质量（ C ），称该能带中的空穴为( E )。 A. 曲率大； B. 曲率小； C. 大； D. 小； E. 重空穴； F. 轻空穴 2、如果杂质既有施主的作用又有受主的作用，则这种杂质称为（ F ）。 A. 施主 B. 受主 C.复合中心 D.陷阱 F. 两性杂质 3、在通常情况下，GaN 呈（ A ）型结构，具有（ C ），它是（ F ）半导体材料。 A. 纤锌矿型； B. 闪锌矿型； C. 六方对称性； D. 立方对称性； E.间接带隙； F. 直接带隙。 4、同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体，如果甲的相对介电常数εr 是乙的3/4， m n */m 0值是乙的2倍，那么用类氢模型计算结果是（ D ）。 A.甲的施主杂质电离能是乙的8/3，弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/4 B.甲的施主杂质电离能是乙的3/2，弱束缚电子基态轨道半径为乙的32/9 C.甲的施主杂质电离能是乙的16/3，弱束缚电子基态轨道半径为乙的8/3 D.甲的施主杂质电离能是乙的32/9，的弱束缚电子基态轨道半径为乙的3/8 5、.一块半导体寿命τ=15μs ，光照在材料中会产生非平衡载流子，光照突然停止30μs 后，其中非平衡载流子将衰减到原来的（ C ）。 A.1/4 ； B.1/e ； C.1/e 2 ； D.1/2 6、对于同时存在一种施主杂质和一种受主杂质的均匀掺杂的非简并半导体，在温度足够高、n i >> /N D -N A / 时，半导体具有 （ B ） 半导体的导电特性。 A. 非本征 B.本征 7、在室温下，非简并Si 中电子扩散系数D ｎ与ＮＤ有如下图 （C ） 所示的最恰当的依赖关系： Ｄｎ Ｄｎ Ｄｎ Ｄｎ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ 8、在纯的半导体硅中掺入硼，在一定的温度下，当掺入的浓度增加时，费米能级向（ A ）移动；当掺 ＮＤ ＮＤ ＮＤ ＮＤ
912半导体物理考试大纲 考试内容 1、半导体晶体结构和半导体的结合性质（1-1主要的几种结构）； 2、半导体中的电子状态： （1）半导体能带的形成（1-2共有化运动）， （2）Ge、Si、GaAs能带结构（1-6,1-7，主要是导带和价带的结构），（3）有效质量、空穴（1-3,1-4定义要求） （4）杂质和缺陷能级（2-1施主杂质，施主能级，受主杂质，受主能级，杂质的补偿，深能级和浅能级杂质）； 3、热平衡下半导体载流子的统计分布： （1）状态密度、费米能级、（3-1,3-2理解定义） （2）本征半导体（3-3）和杂质半导体的载流子浓度（3-4浓度与温度的关系图），（3）简并半导体和重掺杂效应(3-6定义要求)； 注意：计算主要在这一章 4、半导体的导电性： （1）半导体导电原理（载流子的漂移和扩散运动）， （2）载流子的漂移运动、迁移率、散射机构（4-1,4-2定义要求）， （3）半导体电阻率(电导率)随温度和杂质浓度的变化规律（关系图）， （4）强电场效应、热载流子，负阻效应（4-6,4-7定义要求）； 5、非平衡载流子： （1）非平衡载流子与准费米能级，非平衡载流子注入与复合（5-1,5-2,5-3定义要求） （2）复合理论（5-4复合的分类） （3）非平衡载流子寿命，爱因斯坦关系，载流子漂移、扩散运动（5-6,5-7定义要求）， （4）缺陷效应（定义要求5-5）， （5）连续性方程（5-8计算题可能）； 6、pn结： （1）平衡与非平衡pn结特点及其能带图（6-1能带图和载流子的分布图）， （2）pn结的I-V特性（6-2J-V曲线，反向饱和电流的定义） （3）电容特性（6-3势垒电容和扩散电容的定义） （4）开关特性（单向导电性） （5）击穿特性（6-4雪崩击穿，隧道击穿和热击穿）； 7、金属和半导体接触： （1）半导体表面态（了解）
中国科学院研究生院2007年物理化学(甲) 一、是非题 1 对的教科书上有因为压力的单位：动量/面积*时间 2 对的 3 错的 4 对的 5 错的 6 对的 7 错的f=2 8 对的9 对的10 对的11错的原因：不一定要具体分析12 对的13 错的14 错的原因：丁达尔效应是胶体的特征，而只有憎液胶体才全面的表现出胶体的特征15 错的 二、选择题 1 D 2 C 3 D 4 C 5 B 6 B 7 A 8 C 9 B 10 C 11 A 12 B 13 B 14 D 15 B 16 C 17 C 18 A 19 C 20 A 21 B 22 B 23 D 24 B 25 BD 26 CD 27 AE 28 BE 三、计算和简答题 1.在溶液中，每个离子都被电荷相反的离子所包围，由于离子之间的相互作用，使得离子分布不均匀，从而形成离子氛。 离子氛对中心离子的影响主要是弛豫效应和电泳效应，由于这两种效应的存在使得离子的运动速率降低，使得离子摩尔电导率降低，进而影响离子的活度。 2.K(CaF2)=38.6×10(-4)-1.5×10(-4)=37.1×10(-4)S/m Λm∞(CaF2)=2Λm∞(CaCl2)- Λm∞(NaCl)+ Λm∞(NaF) = 0.0196 S.m2/mol C(CaF2)= K(CaF2)/Λm∞(CaF2)=0.1893mol/m3 Ksp=a+.(a-)2=(r+.c+/cθ).( r-.c-/cθ)2=4×(r±)3×(c/ cθ)3
= 0.0068 3. 解:PV=Nrt n(总)=PV/RT=0.00725mol n(H2S始)= n(总) ×0.513=0.0372mol n(CO2始)= n(总) ×(1-0.513)=0.0353mol 管子增加的量为H2O增加的量n(H2O)=0.0019mol H2S(g) + CO2(g) = COS(g) + H2O(g) 开始 0.0372 0.0352 0 0 平衡 (始-0.0019) (始-0.0019) 0.0019 0.0019 K=0.0019×0.0019/(0.0372-0.0019) ×(0.0352-0.009)=0.0031 4.两种解法 (一)COSθ= {-r(s-l)+r(s-g)}/r(l-g)=-1.77+1/0.88=-0.875 θ=151℃>90℃不能润湿 (二)S= r(s-g)- r(s-l)- r(l-g)=1-1.77-0.88<0 不能润湿 5. ρgh= 2r/R r=ρghR/2=2.33×10(-6) N2/m 6. (1)负极氧化 H2(Pθ)+2OH-(a0H-)→2H2O(l)+ 2e- 正极还原H2O(l) + 2e- + HgO(s) →Hg(l) +2OH-(a0H-) 净反应: H2(Pθ) + HgO(s)= Hg(l)+ H2O(l) (1) (2) H2O(l) →H2O(g) (2) (1)+(2)式得H2(Pθ) + HgO(s)= Hg(l)+ H2O(g) (3) △rGmθ(1)=-ZEF=-178.718kJ △rGmθ(3)= △rGmθ(1)+ △rGmθ(2) =-178.718kJ+8.598 kJ=-170.12 kJ
一、填空题 1．纯净半导体Si 中掺错误！未找到引用源。族元素的杂质，当杂质电离时释放 电子 。这种杂质称 施主 杂质；相应的半导体称 N 型半导体。 2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做 扩散 运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做 漂移 运动。 3．n o p o =n i 2标志着半导体处于 平衡 状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积n o p o 改变否？ 不变 ；当温度变化时，n o p o 改变否？ 改变 。 4．非平衡载流子通过 复合作用 而消失， 非平衡载流子的平均生存时间 叫做寿命τ，寿命τ与 复合中心 在 禁带 中的位置密切相关，对于强p 型和 强n 型材料，小注入时寿命τn 为 ，寿命τp 为 . 5． 迁移率 是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量， 扩散系数 是反映有浓度梯度时载 q n n 0=μ ，称为 爱因斯坦 关系式。 6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射 和 晶格振动散射 。前者在 电离施主或电离受主形成的库伦势场 下起主要作用，后者在 温度高 下起主要作用。 7．半导体中浅能级杂质的主要作用是 影响半导体中载流子浓度和导电类型 ；深能级杂质所起的主要作用 对载流子进行复合作用 。 8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲 含铝1015cm -3 乙. 含硼和磷各1017 cm -3 丙 含镓1017 cm -3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是 乙 甲 丙 。样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙 。费米能级由高到低的顺序是 乙> 甲> 丙 。 9．对n 型半导体，如果以E F 和E C 的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么 T k E E F C 02>- 为非简并条件； T k E E F C 020≤-< 为弱简并条件； 0≤-F C E E 为简并条件。 10．当P-N 结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为 PN 结击穿 ，其种类为： 雪崩击穿 、和 齐纳击穿（或隧道击穿） 。 11．指出下图各表示的是什么类型半导体？ 12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn 与温度的 -3/2 次方成正比 13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的 载流子的浓度梯度 。 14 电子在晶体中的共有化运动指的是 电子不再完全局限在某一个原子上，而是可以从晶胞中某一点自由地运动到其他晶胞内的对应点，因而电子可以在整个晶体中运动 。 二、选择题 1根据费米分布函数，电子占据（E F +kT ）能级的几率 B 。 A ．等于空穴占据（E F +kT ）能级的几率 B ．等于空穴占据（E F －kT ）能级的几率 C ．大于电子占据E F 的几率 D ．大于空穴占据 E F 的几率 2有效陷阱中心的位置靠近 D 。 A. 导带底 B.禁带中线 C ．价带顶 D ．费米能级 3对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级E f 随温度上升而 D 。 A. 单调上升 B. 单调下降 C ．经过一极小值趋近E i D ．经过一极大值趋近E i 7若某半导体导带中发现电子的几率为零，则该半导体必定＿D ＿。 A ．不含施主杂质 B ．不含受主杂质 C ．不含任何杂质 D ．处于绝对零度
电子科技大学二零九至二零一零学年第一学期期末考试 半导体物理课程考试题 A卷（ 120分钟）考试形式：闭卷考试日期 2010年元月 18日 课程成绩构成：平时 10 分，期中 5 分，实验 15 分，期末 70 分 一、选择题（共25分，共 25题，每题1 分） 1、本征半导体是指（ A ）的半导体。 A. 不含杂质和缺陷 B. 电阻率最高 C. 电子密度和空穴密度相等 D. 电子密度与本征载流子密度相等 2、如果一半导体的导带中发现电子的几率为零，那么该半导体必定（ D ）。 A. 不含施主杂质 B. 不含受主杂质
C. 不含任何杂质 D. 处于绝对零度 3、对于只含一种杂质的非简并n 型半导体，费米能级随温度上升而（ D ）。 A. 单调上升 B. 单调下降 C. 经过一个极小值趋近 D. 经过一个极大值趋近 4、如某材料电阻率随温度上升而先下降后上升，该材料为（ C ）。 A. 金属 B. 本征半导体 C. 掺杂半导体 D. 高纯化合物半导体 5、公式*/m q τμ=中的τ是半导体载流子的（ C ）。 A. 迁移时间 B. 寿命 C. 平均自由时间 D. 扩散时间 6、下面情况下的材料中，室温时功函数最大的是（ A ） A. 含硼1×1015 cm -3 的硅 B. 含磷1×1016 cm -3 的硅 C. 含硼1×1015 cm -3 ，磷1×1016 cm -3 的硅 D. 纯净的硅 7、室温下，如在半导体中，同时掺有1×1014 cm -3 的硼和1.1×1015 cm -3 的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级为（ G ）。将该半导体由室温度升至570K ，则多子浓度约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级为（ I ）。（已知：室温下，≈1.5×1010 cm -3 ；570K 时，≈2×1017 cm -3 ） A 、1×1014 cm -3 B 、1×1015 cm -3 C 、1.1×1015 cm -3 D 、2.25×105 cm -3 E 、1.2×1015 cm -3 F 、2×1017 cm -3 G 、高于 H 、低于 I 、等于
中科院2009年物理化学试题 注：本资料，由小蚂蚁化学社区（https://www.doczj.com/doc/043278570.html,）制作，仅供社区会员内部交流。由图片版逐一录入，原图清晰度较差，难以辨认，本文档出错在所难免，极少部分与原文表达方式略不同，忘谅解。 2009年7月13日一．是非题（每小题1分，共15分） 1. 某气体状态方程为p=f(V)T，f(V)只是体积的函数，恒温下该气 体的熵随体积V的增加而增加。 2. 在恒温恒压下不做非体积功的情况下，ΔH>0, Δ>0的过程不 一定能自发进行。 3. 已知X 和Y可构成固溶体。在X中，若加入Y则系统熔点升 高，则Y在固溶体中的含量比液相中的含量低 4. 稀溶液的依数性是指在指定溶液的种类和数量后，其性质仅决 定与所含溶质分子的数目，而与溶质的本性无关 5. 在非理想液态混合物中，正规混合物的非理想性是完全由混合 热效应引起的。 6. 多孔硅胶据具有强烈的吸水性能，这表明自由水分子的化学势 比干硅胶表面水分子的化学势低。 7. 在一定温度下，分子的平动，振动，转动的能级间隔顺序为，
振动>转动>平动。 8. 原电池的电动势等于组成电池的个相同的各个界面上所产生 的电势能的代数和。 9. 工业上用电解食盐水制造NaOH的反应为：2NaCl+2H2O→ 2NaOH+H2（g）+Cl（g），阴极反应为：2NaCl-2e→2Na+ +Cl2 （g） 10. 碰撞理论中的Ec与阿伦活化能Ea在数值上必须相等，碰撞 才是有效的。 11. 假设晶体上的被吸附的气体分子间无相互作用，则可把该气 体系统视为定域的独立子体系。 12. 在统热中，零点能（基态分子的能量）的选择可影响吉布斯 函数G的值 13. 绝大多数的液态物质的表面张力随温度升高而趋于最大值 14. 反应级数只能是0或正整数 15. 正常人体中，血液的糖分远高于尿中的糖分，是由于肾的渗 透功能阻止血液中的糖分进入尿液。 二．选择题（1-24 单选，每个2分，25-28多选，每个3分） 1. 在同一温度下，某气体无知的Cpm与Cvm的关系为 A Cpm
中国科学院理化技术研究所 科研物资采购管理暂行办法 为规范理化所科研物资采购管理，严格执行国家相关法规和管理制度，根据财政部和中国科学院有关事业单位国有资产管理实施办法以及政府采购的相关规定，结合我所实际情况特制订《理化所科研物资采购管理暂行办法》。 一、科研物资采购范围 科研物资采购范围包括科研材料与科研设备等。 科研材料主要指用于科研活动直接需要和间接需要的不纳入固定资产管理的各类物资； 科研设备包括整机设备、自行研制设备、委托加工设备等。 二、科研物资采购经费 科研物资采购经费包括课题项目经费、所公用经费以及研究所其它经费等。 三、科研物资采购流程 科研物资采购流程包括采购计划报批、确定采购方案、实施采购、验收入库等环节。 1．采购计划报批：
凡属政府采购范围内的科研物资，采购部门须在采购计划报批之前，根据上级部门的统一要求提前跨年度申报预算（具体申报时间以所资产办下发通知为准）。 采购3万元（含）以上科研物资，采购部门须填报《理化所科研物资采购审批表》（附件1）。其中主管业务部门须依据项目任务书或科研活动的需要对物资采购申请进行严格把关。 其中对于采购金额在50万元（含）以上的进口设备，采购部门实施采购前，还需通过资产办组织所外专家进行评审，并上报财政部审批。 2．确定采购方案： 采购部门在完成《理化所科研物资采购审批表》逐级审批后，即可进入采购方案的论证阶段。须组建采购小组，由采购小组组织并通过调研和论证等方式确定采购方案，填报《理化所科研物资采购方案论证报告》（附件2）。 对于单项或批量采购金额一次性在50万元（含）以上的科研物资，须执行政府采购相关规定。 对于单项或批量采购金额一次性在120万元（含）以上的科研物资，须采用公开招标方式（由资产办组织实施），附招投标过程相关文件与材料。 对于委托加工与研制的科研物资，附选定供货商的资质证明等（有效期限内的营业执照、生产许可证复印件）。
半导体物理2010-2011学年(2011.1.5) 一、简答题（8*6’=48’） 1.请填写下表中的数据： 解理面 材料晶格结构布拉伐格子直接/间接 带隙 Si GaAs 2.什么是本征半导体？什么是杂质半导体？示意画出掺杂浓度为Nd的N型半导体样品电子浓度n和本征载流子浓度ni随T变化曲线。 3.“纯净的半导体中，掺入百万分之一的杂质，可以减小电阻率达1百万倍，”是估算说明之。 4.一块杂志补偿的半导体，受主杂质和施主杂质浓度相等。设杂质全部电离，判断当杂质浓度分别为 (a) Na=Nd=1014cm-3(b) Na=Nd=1018cm-3 时，哪种情况的电导率大？简述分析理由。 5.什么是载流子的平均自由时间τ？有两块Si半导体材料1和2，其中τ1>τ2，迁移率哪个大？ 如果同一块半导体中，有两种机理的平均自由时间τ1和τ2，其总迁移率如何确定？ 6.写出以n型样品为例少子空穴的连续性方程。 由连续性方程写出：不考虑电场的作用、无产生、稳态载流子扩散方程； 7.什么是PN结的势垒电容？定性说明掺杂浓度对势垒电容有何影响。 8.一个p-N异质结接触前能带图见图1。画出平衡状态下能带图。
电阻率为7Ω·cm的p型硅，T=300K。 ⑴试计算室温时多数载流子和少子浓度（可查图）。 ⑵计算该半导体的功函数。 ⑶不考虑界面态，在金属铝（功函数W Al=4.20eV）和金属铂（功函数W Pi=5.3eV）中选择制备肖特基二极管的金属，给出选择理由。 ⑷求金属一侧势垒高度的理论值qΦms和半导体一侧势垒高度qV D 。 三、(16’) 室温下，一个Si的N-P结，N区一侧掺杂浓度为1017cm-3，P区为1015cm-3 ⑴求该N-P结的接触电势差。 ⑵画出平衡PN结、正向偏置PN结、反向偏置PN结空间电荷区中及边界处的载流子分布示意图。 ⑶根据正向和反向少子分布情况，解释PN结正向导通，反向截止的饱和特性。 ⑷写出理想PN结电流-电压关系公式，在对数坐标下，定性画出理想和实际I-V特性示意图。 四、（15’） 一理想的MOS结构的高频测量的C-V曲线如图2. （1）判断该结构中，半导体的导电类型。 （2）说明图中1,2,3,4,5点的半导体一侧的状态，并示意画出每点半导体一侧的能带形状，以及金属和半导体一侧的电荷分布。
第一章 半导体中的电子状态 1. 如何表示晶胞中的几何元素？ 规定以阵胞的基矢群为坐标轴，即以阵胞的三个棱为坐标轴，并且以各自的棱长为单位，也称晶轴。 2. 什么是倒易点阵（倒格矢）？为什么要引入倒易点阵的概念？它有哪些基本性质？ 倒格子： 2311232()a a b a a a π?=??3122312()a a b a a a π?=??1233122()a a b a a a π?=?? 倒格子空间实际上是波矢空间，用它可很方便地将周期性函数展开为傅里叶级数，而傅里叶级数是研究周期性函数的基本数学工具。 3. 波尔的氢原子理论基本假设是什么？ （1）原子只能处在一系列不连续的稳定状态。处在这些稳定状态的原子不辐射。（2）原子吸收或发射光子的频率必须满足。（3）电子与核之间的相互作用力主要是库仑力，万有引力相对很小，可忽略不计。（4）电子轨道角动量满足： h m vr n n π==L 1,2,3,2 4. 波尔氢原子理论基本结论是什么？ （1） 电子轨道方程：02 2 4πεe r mv = （2） 电子第n 个无辐射轨道半径为：2022me h n r n πε= （3） 电子在第n 个无辐射轨道大巷的能量为：222042821h n me mv E n n ε== 5. 晶体中的电子状态与孤立原子中的电子状态有哪些不同？ （1）与孤立原子不同，由于电子壳层的交迭，晶体中的电子不再属于某个原子，使得电子在整个晶体中运动，这样的运动称为电子共有化运动，这种运动只能在相似壳间进行，也只有在最外层的电子共有化运动才最为显著。（2）孤立原子钟的电子运动状态由四个量子数决定，用非连续的能级描述电子的能量状态，在晶体中由于电子共有化运动使能级分裂为而成能带，用准连续的能带来描述电子的运动状态。 6. 硅、锗原子的电子结构特点是什么？ 硅电子排布：2 262233221p s p s s 锗电子排布：22106262244333221p s d p s p s s 价电子有四个：2个s 电子，2个p 电子。 7. 硅、锗晶体能带是如何形成的？有哪些特点？ （1） 当硅、锗组成晶体后，由于轨道杂化的结果，其4个价电子形成sp 3杂化轨道。