半導(dǎo)體物理學(xué)復(fù)習(xí)綱要

1、 考試安排考試安排: 采用采用閉卷筆試閉卷筆試的考核辦法。的考核辦法。 總評(píng)成績(jī)構(gòu)成比例為：平時(shí)成績(jī)總評(píng)成績(jī)構(gòu)成比例為：平時(shí)成績(jī)50%； 期期末考試末考試50%。 考試內(nèi)容：第考試內(nèi)容：第1章章-第第9章，第章，第12章章半導(dǎo)體物理學(xué)一一 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)二二 半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)三三 半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布四四 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性半導(dǎo)體的導(dǎo)電性五五 非平衡載流子非平衡載流子六六 pn結(jié)結(jié)七七 金屬和半導(dǎo)體的接觸金屬和半導(dǎo)體的接觸八八 半導(dǎo)體表面與半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)九九 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)十二。半導(dǎo)體磁效應(yīng)十二

2、。半導(dǎo)體磁效應(yīng)半導(dǎo)體物理學(xué)復(fù)習(xí)綱要第1章 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)要求1-7節(jié) 1.1 半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì) 1.2 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶1.3 半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng) 有效質(zhì)量1.4 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu) 空穴1.5 回旋共振1.6 硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu)1.7 -族化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)1.8 -族公合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)1.9 SI1-xGex合金的能帶1.10 寬禁帶半導(dǎo)體材料 第一章第一節(jié)半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)金剛石型結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵閃鋅礦型結(jié)構(gòu)和混合鍵纖鋅礦型結(jié)構(gòu)第二節(jié)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶原子的能級(jí)和晶體的能帶半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的能帶第一章第三節(jié) 半導(dǎo)體中電子

3、的運(yùn)動(dòng)和有效質(zhì)量半導(dǎo)體中E（k）與k的關(guān)系半導(dǎo)體中電子的平均速度半導(dǎo)體中電子的加速度有效質(zhì)量有效質(zhì)量的意義第四節(jié) 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu) 空穴空穴第五節(jié) 回旋共振k空間等能面回旋共振第六節(jié) 硅和鍺的導(dǎo)帶結(jié)構(gòu)間接帶隙半導(dǎo)體第七節(jié) 砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu)直接帶隙半導(dǎo)體練習(xí)練習(xí)11。寫出三種立方單胞的名稱，并分別計(jì)算。寫出三種立方單胞的名稱，并分別計(jì)算單胞中所含的原子數(shù)。單胞中所含的原子數(shù)。（簡(jiǎn)立方，體心立方，面心立方，（簡(jiǎn)立方，體心立方，面心立方，1，2，4）2. 計(jì)算金剛石型單胞中的原子數(shù)。計(jì)算金剛石型單胞中的原子數(shù)。（8）練習(xí)練習(xí)21、簡(jiǎn)化能帶圖，指出各符號(hào)意義。、簡(jiǎn)化能帶圖，指出各符號(hào)意義。2、什么

4、是、什么是載流子？金屬和半導(dǎo)體中載流子分別是載流子？金屬和半導(dǎo)體中載流子分別是什么？什么？材料中荷載電流的粒子，金屬中為電子，半導(dǎo)體中為電子和空穴第2章 半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)（2.3不要求） 2.1 硅、鍺晶體中的雜質(zhì)能級(jí)2.2 -族化合物中的雜質(zhì)能級(jí)2.3 氮化鎵、氮化鋁、碳化硅中的雜質(zhì)能級(jí)2.4 缺陷、位錯(cuò)能級(jí) 第二章第一節(jié) 硅、鍺晶體中的雜質(zhì)和缺陷能級(jí)替位式雜質(zhì) 間隙式雜質(zhì)施主雜質(zhì)、施主能級(jí)受主雜質(zhì)、受主能級(jí)淺能級(jí)雜質(zhì)電離能的簡(jiǎn)單計(jì)算雜質(zhì)的補(bǔ)償?shù)淖饔蒙钅芗?jí)雜質(zhì)第二節(jié) 族化合物中的雜質(zhì)能級(jí)第三節(jié) 缺陷、位錯(cuò)能級(jí)點(diǎn)缺陷位錯(cuò)練習(xí)練習(xí)31、族雜質(zhì)在族雜質(zhì)在Si、Ge晶體中為深能級(jí)雜質(zhì)。晶體中為

5、深能級(jí)雜質(zhì)。 （ F ） 2、受主雜質(zhì)向價(jià)帶提供空穴成為正電中心。（、受主雜質(zhì)向價(jià)帶提供空穴成為正電中心。（ F ）3、硅晶體結(jié)構(gòu)是金剛石結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞中含、硅晶體結(jié)構(gòu)是金剛石結(jié)構(gòu)，每個(gè)晶胞中含8個(gè)原子個(gè)原子（ T ）。）。4、半導(dǎo)體工藝是控制摻雜的工藝。這句話的意思是說半導(dǎo)體、半導(dǎo)體工藝是控制摻雜的工藝。這句話的意思是說半導(dǎo)體中絕不能含有雜質(zhì)。中絕不能含有雜質(zhì)。 （ F ）第3章 半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布要求1-5 3.1 狀態(tài)密度3.2 費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布3.3 本征半導(dǎo)體的載流子濃度3.4 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度3.5 一般情況下的載流子分布3.6 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體3.7補(bǔ)充材料：電子

6、占據(jù)雜質(zhì)能級(jí)的概率 第三章第一節(jié) 狀態(tài)密度空間中量子態(tài)的分布狀態(tài)密度第二節(jié) 費(fèi)米能級(jí)和載流子的統(tǒng)計(jì)分布費(fèi)米分布函數(shù)玻耳茲曼分布函數(shù)導(dǎo)帶中的電子濃度和價(jià)帶中的空穴濃度載流子的濃度乘積 第三節(jié) 本征半導(dǎo)體的載流子濃度2inpn第三章第四節(jié) 雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度雜質(zhì)能級(jí)上的電子和空穴n型半導(dǎo)體的載流子濃度第五節(jié) 一般情況下的載流子統(tǒng)計(jì)分布練習(xí)4nn0、 pn0表示什么量？二者的關(guān)系如何？答：nn0表示n型半導(dǎo)體中的多數(shù)載流子電子濃度，而pn0表示n型半導(dǎo)體中少數(shù)載流子空穴濃度，no2inonnp練習(xí)51、T=0K時(shí)，電子占據(jù)費(fèi)米能級(jí)的概率是時(shí)，電子占據(jù)費(fèi)米能級(jí)的概率是（ 1/2 ）。）。2、能量為

7、、能量為E的一個(gè)量子態(tài)被電子占據(jù)的概率為的一個(gè)量子態(tài)被電子占據(jù)的概率為f(E),則它被一個(gè)空穴占據(jù)的概率為則它被一個(gè)空穴占據(jù)的概率為 （1-f(E) ）。）。 3、對(duì)于能帶極值在、對(duì)于能帶極值在k=0，等能面為球面的情況，則，等能面為球面的情況，則導(dǎo)帶底附近能量導(dǎo)帶底附近能量E(k)與波矢與波矢k的關(guān)系為（的關(guān)系為（ 公式公式3.2 ），導(dǎo)帶底附近狀態(tài)密度為（），導(dǎo)帶底附近狀態(tài)密度為（ 公式公式3.5 ）。）。4、計(jì)算狀態(tài)密度時(shí)，我們近似認(rèn)為能帶中的能級(jí)作、計(jì)算狀態(tài)密度時(shí)，我們近似認(rèn)為能帶中的能級(jí)作是（是（ 連續(xù)連續(xù) ）分布的。）分布的。5、根據(jù)波爾茲曼分布可以看出，電子主要分布在、根據(jù)波爾茲

8、曼分布可以看出，電子主要分布在（ 導(dǎo)帶底導(dǎo)帶底 ）。）。Chap4 載流子的輸運(yùn)現(xiàn)象 （5-6不要求）4.1 載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，遷移率4.2 載流子的散射4.3 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系4.4 電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系4.5 玻爾茲曼方程 電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)理論4.6 強(qiáng)電場(chǎng)效應(yīng) 熱載流子4.7 耿氏效應(yīng) 多能谷散射第四章第一節(jié) 載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和遷移率歐姆定律漂移速度和遷移率半導(dǎo)體的電導(dǎo)率和遷移率第二節(jié) 載流子的散射載流子散射的概念半導(dǎo)體的主要散射機(jī)構(gòu)第三節(jié) 遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系平均自由時(shí)間和散射概率的關(guān)系電導(dǎo)率、遷移率與平均自由時(shí)間的關(guān)系遷移率與雜質(zhì)和溫度的關(guān)系第四章第四節(jié)

9、電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系電阻率和雜質(zhì)濃度的關(guān)系電阻率隨溫度的變化第六節(jié) 強(qiáng)電場(chǎng)下的效應(yīng)、熱載流子歐姆定律的偏移平均漂移速度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系第七節(jié) 多能谷散射 耿氏散射多能谷散射、 體內(nèi)負(fù)微分電導(dǎo)高場(chǎng)疇區(qū)及耿氏振蕩練習(xí)6 圖中圖中C是空穴電流方向，問是空穴電流方向，問A、B、D中哪中哪個(gè)是電子漂移方向？哪個(gè)是電子電流方向？個(gè)是電子漂移方向？哪個(gè)是電子電流方向？哪個(gè)是空穴漂移方向？哪個(gè)是空穴漂移方向？ 第五章 非平衡載流子（要求1-7） 5.1非平衡載流子的注入與復(fù)合5.2非平衡載流子的壽命5.3準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)5.4復(fù)合理論5.5陷阱效應(yīng)5.6載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)5.7載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，愛因斯坦關(guān)

10、系式5.8連續(xù)性方程式 第五章第一節(jié) 非平衡載流子的注入與復(fù)合第二節(jié) 非平衡載流子的壽命第三節(jié) 準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)第六節(jié) 載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)第七節(jié) 載流子的漂移運(yùn)動(dòng)、愛因斯坦關(guān)系式練習(xí)練習(xí)7FpEFnEFE1、判斷正誤：一般情況下，滿足小注入條件、判斷正誤：一般情況下，滿足小注入條件的非平衡載流子濃度比平衡載流子濃度小。的非平衡載流子濃度比平衡載流子濃度小。 （ ）2、填空：壽命標(biāo)志著非平衡載流子濃度減小、填空：壽命標(biāo)志著非平衡載流子濃度減小到原值的（到原值的（ ）所經(jīng)歷的時(shí)間。）所經(jīng)歷的時(shí)間。3、簡(jiǎn)述小注入條件、簡(jiǎn)述小注入條件4、處于非平衡態(tài)的、處于非平衡態(tài)的n型半導(dǎo)體中，型半導(dǎo)體中， 和和 哪哪個(gè)距

11、個(gè)距 近？為什么？近？為什么？pFFFnFEEE-E第6章 pn 結(jié) 6.1 pn結(jié)及其能帶圖 6.2 pn結(jié)電流電壓特性 6.3 pn結(jié)電容6.4 pn結(jié)擊穿6.5 pn結(jié)隧道效應(yīng)第六章第一節(jié) pn結(jié)及其能帶圖pn結(jié)的形成和雜質(zhì)分布空間電荷區(qū)pn結(jié)能帶圖pn結(jié)接觸電勢(shì)差pn結(jié)的載流子分布第二節(jié) pn結(jié)電流電壓特性非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)理想pn結(jié)模型及其電流電壓方程影響pn結(jié)電流電壓特性偏離理想方程的各種因素 第六章第三節(jié) pn結(jié)電容pn結(jié)電容的來源突變結(jié)的勢(shì)壘電容線性緩變結(jié)的勢(shì)壘電容擴(kuò)散電容第四節(jié) pn結(jié)擊穿雪崩擊穿隧道擊穿（齊納擊穿）熱電擊穿第五節(jié) pn結(jié)隧道效應(yīng)重?fù)诫s p+-n+結(jié)練習(xí)練習(xí)

12、8 1.開關(guān)二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)蓍_關(guān)二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、變?nèi)荻O管分別利用了二極管分別利用了PN結(jié)的那個(gè)特性？結(jié)的那個(gè)特性？ 2.單邊突變單邊突變p+n結(jié)結(jié),空間電荷區(qū)（勢(shì)壘區(qū)）主要分空間電荷區(qū)（勢(shì)壘區(qū)）主要分布在布在p+區(qū)還是區(qū)還是n 區(qū)？區(qū)？ 3.PN結(jié)只有低頻下才有整流效應(yīng)，而高頻下沒有結(jié)只有低頻下才有整流效應(yīng)，而高頻下沒有整流效應(yīng)，為什么？（電容效應(yīng)造成）整流效應(yīng)，為什么？（電容效應(yīng)造成）第七章金屬和半導(dǎo)體的接觸金屬和半導(dǎo)體的接觸 7.1 金屬半導(dǎo)體接觸及其能級(jí)圖金屬半導(dǎo)體接觸及其能級(jí)圖金屬金屬-半導(dǎo)體接觸類型：肖特基接觸和歐姆接半導(dǎo)體接觸類型：肖特基接觸和

13、歐姆接觸觸肖特基接觸條件：半導(dǎo)體輕摻雜肖特基接觸條件：半導(dǎo)體輕摻雜歐姆接觸條件：半導(dǎo)體重?fù)诫s歐姆接觸條件：半導(dǎo)體重?fù)诫s 7.2 金屬半導(dǎo)體接觸整流理論金屬半導(dǎo)體接觸整流理論練習(xí)練習(xí)9回答下列問題：回答下列問題：1.金屬金屬-半導(dǎo)體接觸有哪兩種類型？半導(dǎo)體接觸有哪兩種類型？2.兩種接觸的伏安特性曲線是什么樣的？?jī)煞N接觸的伏安特性曲線是什么樣的？（畫出曲線的示意圖）（畫出曲線的示意圖）3.定量討論定量討論肖特基接觸肖特基接觸的的I-V特性特性,必須討論電必須討論電子是怎樣越過勢(shì)壘的子是怎樣越過勢(shì)壘的. 關(guān)于這一點(diǎn)有兩種近似關(guān)于這一點(diǎn)有兩種近似模型。這兩個(gè)模型分別是什么？模型。這兩個(gè)模型分別是什么？

14、4.肖特基勢(shì)壘二極管與肖特基勢(shì)壘二極管與PN結(jié)二極管比較有哪結(jié)二極管比較有哪些不同特點(diǎn)？些不同特點(diǎn)？5.歐姆接觸為什么可以獲得小的接觸電阻？歐姆接觸為什么可以獲得小的接觸電阻？223(1), 4 , SBeVkTsTekTsTjjeek mjA T eAh第8章 半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu) 8.1表面態(tài)8.2表面電場(chǎng)效應(yīng)8.3MIS結(jié)構(gòu)的電容一電壓特性結(jié)構(gòu)的電容一電壓特性8.4硅一二氧化硅系統(tǒng)的性質(zhì)8.5表面電導(dǎo)及遷移率8.6表面電場(chǎng)對(duì)pn結(jié)特性的影響 外加偏置外加偏置Flat Band第九章半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu) 基本概念同質(zhì)結(jié)、異質(zhì)結(jié)、反型異質(zhì)結(jié)、同型異質(zhì)結(jié)、量子阱、超晶格、 MOCVD、MBE練習(xí)練習(xí)10 根據(jù)右圖判斷正誤1.AlGaAs和GaAs形成的量子阱結(jié)構(gòu)中GaAs為阱材料2.AlGaAs和GaAs形成第