半导体物理与器件第二、三章量子力学初步

第一章 固体晶格结构1．如图是金刚石结构晶胞，若a 是其晶格常数，则其原子密度是 。

2．所有晶体都有的一类缺陷是：原子的热振动，另外晶体中常的缺陷有点缺陷、线缺陷。

3．半导体的电阻率为10-3～109Ωcm 。

4．什么是晶体？晶体主要分几类？5．什么是掺杂？常用的掺杂方法有哪些？答：为了改变导电性而向半导体材料中加入杂质的技术称为掺杂。

常用的掺杂方法有扩散和离子注入。

6．什么是替位杂质？什么是填隙杂质？ 7．什么是晶格？什么是原胞、晶胞？第二章 量子力学初步1．量子力学的三个基本原理是三个基本原理能量量子化原理、波粒二相性原理、不确定原理。

2．什么是概率密度函数？3．描述原子中的电子的四个量子数是： 、 、 、 。

第三章 固体量子理论初步1．能带的基本概念⏹ 能带（energy band ）包括允带和禁带。

⏹ 允带（allowed band ）：允许电子能量存在的能量范围。

⏹ 禁带（forbidden band ）：不允许电子存在的能量范围。

⏹ 允带又分为空带、满带、导带、价带。

⏹ 空带（empty band ）：不被电子占据的允带。

⏹满带（filled band ）：允带中的能量状态（能级）均被电子占据。

导带：有电子能够参与导电的能带，但半导体材料价电子形成的高能级能带通常称为导带。

价带:由价电子形成的能带，但半导体材料价电子形成的低能级能带通常称为价带。

2．什么是漂移电流？漂移电流：漂移是指电子在电场的作用下的定向运动，电子的定向运动所产生的电流。

3．什么是电子的有效质量？晶格中运动的电子，在外力和内力作用下有： Ｆ总＝Ｆ外＋Ｆ内=ma, m 是粒子静止的质量。

Ｆ外=m*n a, m*n 称为电子的有效质量。

4．位于能带底的电子，其有效质量为正，位于能带顶电子，其有效质量为负。

5．在室温T=300K ，Si 的禁带宽度：Eg=1.12eV Ge 的禁带宽度：Eg=0.67eV GaAs 的禁带宽度：Eg=1.43eVEg 具有负温度系数，即T 越大，Eg 越小；Eg 反应了，在相同温度下，Eg 越大，电子跃迁到导带的能力越弱。

莲藕批发供货合同模板甲方（供货方）：__________地址：_____________________联系电话：_________________法定代表人：_______________身份证号码：______________乙方（采购方）：__________地址：_____________________联系电话：_________________法定代表人：_______________身份证号码：______________根据《中华人民共和国合同法》及相关法律法规的规定，甲乙双方本着平等自愿、诚实信用的原则，就莲藕的批发供货事宜，经协商一致，签订本合同，以资共同遵守。

第一条产品信息1. 产品名称：莲藕。

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3. 质量标准：符合国家相关标准及行业规定。

4. 包装要求：应符合运输及储存要求，确保产品在运输过程中不受损害。

第二条供货数量及价格1. 供货数量：乙方每次采购的莲藕数量为______吨，具体数量以乙方订单为准。

2. 单价：每吨莲藕的价格为人民币______元（含税），价格随市场波动可进行调整，双方应提前协商确定。

3. 总价：根据实际供货数量乘以单价计算。

第三条交货时间及地点1. 交货时间：甲方应在乙方下达订单后______天内完成供货。

2. 交货地点：乙方指定的地点，具体地址以乙方订单为准。

第四条运输方式及费用1. 运输方式：______________________。

2. 运输费用：由______方承担。

第五条质量验收1. 乙方在收到货物后______小时内进行验收，如发现质量问题，应在______小时内书面通知甲方。

2. 甲方在接到乙方通知后应及时处理，如确属甲方责任，甲方应负责更换或退货。

第六条付款方式及期限1. 付款方式：乙方应在收到货物并验收合格后______天内支付货款。

2. 付款期限：乙方应在合同约定的付款期限内支付全部货款。

半导体器件物理第一章：半导体材料就其导电性而然，半导体材料的导电性能介于金属和绝缘体之间。

半导体基本可以分为两类：位于元素周期表IV族的元素半导体和化合物半导体。

大部分化合物半导体材料是Ⅲ族和V族元素化合而成的。

表1.1是元素周期表的一部分，包含了最常见的半导体元素。

表1.2给出了较为常用的某些半导体材料。

表1.1部分半导体元素周期表表1.2半导体材料Ge。

硅是制作半导体器件和集成电路最常用的半导体材料。

由两种或两种以上半导体元素组成的半导体称为化合物半导体，如GaAs或GaP是由Ⅲ族和Ⅴ族元素化合而成的。

其中GaAs是应用最为广泛的一种化合物半导体材料，它具有较高的载流子迁移率，因此一般应用在制作高速器件或高速集成电路的场合。

1.1半导体的价键和价电子硅是用于制作半导体器件和集成电路的重要材料之一，它具有金刚石晶格结构，是IV族元素；锗也具有金刚石晶格结构，也是IV族元素。

其它化合物半导体材料如砷化镓具有闪锌矿晶格结构。

由于硅是主流集成电路工艺普遍使用的半导体材料，所以我们主要研究该材料的物理特性。

无限多的硅原子按一定规律在三维空间上的集合就形成硅晶体（通常是形成单晶体结构）是什么因素导致硅原子的集合能够形成特定的硅晶格结构？统计物理学给出了答案：热平衡系统的总能量总是趋于达到某个最小值。

原子间价键的作用使它们“粘合”在一起形成晶体。

原子间的相互作用倾向于形成满价壳层。

元素周期表中的Ⅳ族元素Si和Ge，其原子序数是14，包围着硅原子有3个电子壳层，最外层壳层上有4个价电子，需要另外4个价电子来填满该壳层。

当硅原子组成晶体时，最外层壳层上的4个价电子与紧邻的硅原子的最外层4电子组成共价键。

大量的硅、锗原子组成晶体靠的是共价键的结合。

图1.1a 显示了有4个价电子的5个无相互作用的硅原子，图1.1b显示了硅原子共价键的二维视图。

中间的那个硅原子就有8个被共享的价电子，因此它是稳定的。

其它4个硅原子有3个价键是悬空的，没有形成稳定的共价键。

半导体物理与器件第四版答案半导体物理与器件第四版答案【篇一：半导体物理第五章习题答案】>1. 一个n型半导体样品的额外空穴密度为1013cm-3，已知空穴寿命为100?s，计算空穴的复合率。

解：复合率为单位时间单位体积内因复合而消失的电子-空穴对数，因此1013u1017cm?3?s ?6100?102. 用强光照射n型样品，假定光被均匀吸收，产生额外载流子，产生率为gp，空穴寿命为?，请①写出光照开始阶段额外载流子密度随时间变化所满足的方程；②求出光照下达到稳定状态时的额外载流子密度。

解：⑴光照下，额外载流子密度?n=?p，其值在光照的开始阶段随时间的变化决定于产生和复合两种过程，因此，额外载流子密度随时间变化所满足的方程由产生率gp和复合率u的代数和构成，即 d(?p)?p gp? dt?d(?p)0，于是由上式得⑵稳定时额外载流子密度不再随时间变化，即dtp?p?p0?gp?3. 有一块n型硅样品，额外载流子寿命是1?s，无光照时的电阻率是10??cm。

今用光照射该样品，光被半导体均匀吸收，电子-空穴对的产生率是1022/cm3?s，试计算光照下样品的电阻率，并求电导中少数载流子的贡献占多大比例？解：光照被均匀吸收后产生的稳定额外载流子密度p??n?gp??1022?10?6?1016 cm－3取?n?1350cm2/(v?s)，?p?500cm/(v?s)，则额外载流子对电导率的贡献2pq(?n??p)?1016?1.6?10?19?(1350?500)?2.96 s/cm无光照时?0?10.1s/cm，因而光照下的电导率02.96?0.1?3.06s/cm相应的电阻率 ??110.33??cm 3.06少数载流子对电导的贡献为：?p?pq?p??pq?p?gp?q?p代入数据：?p?(p0??p)q?p??pq?p?1016?1.6?10?19?500?0.8s/cm∴p?00.80.26?26﹪ 3.06即光电导中少数载流子的贡献为26﹪4.一块半导体样品的额外载流子寿命? =10?s，今用光照在其中产生非平衡载流子，问光照突然停止后的20?s时刻其额外载流子密度衰减到原来的百分之几？解：已知光照停止后额外载流子密度的衰减规律为p(t)??p0e?因此光照停止后任意时刻额外载流子密度与光照停止时的初始密度之比即为t??p(t)e? ?p0t当t?20?s?2?10?5s时20??p(20)e10?e?2?0.135?13.5﹪ ?p05. 光照在掺杂浓度为1016cm-3的n型硅中产生的额外载流子密度为?n=?p= 1016cm-3。

注：结合《半导体物理》季振国编著浙江大学出版社重点看第二章半导体材料的成分与结构第三章晶体中电子的能带第一章量子力学初步1、光电效应、康普顿散射证明电磁波除了具有波动性外，还具有性，即光具有。

2、受爱因斯坦光量子的启发，德布罗意提出实物粒子具有性，德布罗意波长公式为。

3、写出光子的能量与动量。

4、画出下列方势阱中的电子能级图。

（a）(b) （c）5、谐振子的能量本征值为。

6、什么是电子的隧道效应，并举实例说明此原理的应用。

7、什么是测不准原理，并举实例说明此原理的应用。

第二章半导体材料的成分与结构1、什么是半导体材料？常见的半导体材料有哪些？2、画出导体，半导体以及绝缘体的能带图。

3、常见半导体的晶体结构有哪些？晶体结构的测量方法有哪些？4、写出正空间与倒空间的基矢关系。

5、简述能带的形成。

答案第一章1、粒子性 波粒二象性2、波动性 h =p λ 3、E h p k ν==4、电子的基态能级分布5、1()2n E n ω=+6、粒子能够穿透比它能量更高势垒的现象，它是粒子具有波动性的表现。

例如场致发射、扫描隧道显微镜7、粒子的空间位置与动量不能同时确定，或者无法做到同时使空间位置与动量都非常精确。

例如现在大力发展蓝光光存储介质利用此原理。

第二章1、导电性介于导体和绝缘体之间，具有能带结构以及合适的禁带宽度且具有负温度系数的一类材料成为半导体材料。

例如Si 、Ge 、GaAs 、InSb 、GaN 、SiC 、ZnO2、3、半导体材料按结构分有单晶、多晶、非晶、纳米晶、团簇、超晶格等。

常见的晶体结构有金刚石结构、闪锌矿结构、纤锌矿结构。

晶体结构的测量方法有XRD （X 射线衍射）、电子衍射、激光衍射、中子衍射等。

4、 232111233121212312213123222222a a a a b a a a V a a a a b a a a V a a a a b a a a Vππππππ⨯⨯==⋅⨯⨯⨯==⋅⨯⨯⨯==⋅⨯ 5、N 个原子相接近形成晶体时发生原子轨道的交叠并产生能级分裂现象。