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华南理工大学06年硕士生半导体物理考试大纲

研究生院 免费考研网/2006-05-21

  第一部分:半导体中的电子状态

  一、理解下列基本概念

  能级,能级简并化,共有化运动,能带(导带,价带,满带,空带),禁带,有效质量,纵向(横向)有效质量,k空间等能面,本征半导体,本征激发,空穴(重空穴,轻空穴),载流子。

  二、分析掌握下列基本问题

  1.能带的特点,能带的杂化,能带的描述。

  2.导体,半导体,绝缘体能带结构的区别。

  3.本征半导体的导电原理。

  4.Si,Ge,GaAs能带结构的异同点。

  第二部分:半导体中杂质和缺陷能级

  一、理解下列基本概念

  杂质,替位式杂质,间隙式杂质,杂质能级

  施主杂质,施主能级,正电中心,施主电离,电离能,n型半导体

  受主杂质,受主能级,负电中心,受主电离,P型半导体

  浅能级杂质,深能级杂质,杂质补偿,中性杂质

  二、分析掌握下列基本问题

  1.N型半导体和p型半导体的导电原理

  2.某些杂质在半导体中产生若干个能级的原理

  3.杂质的补偿原理及其利弊

  4.位错在Si(Ge)中起施主或受主作用的原理,及其对Eg的影响

  第三部分:半导体中载流子的统计分布

  一、理解下列基本概念

  热平衡状态,热平衡载流子,费米能级

  非简化性系统,非简并半导体,简并性系统,简并半导体

  有效状态密度,状态密度有效质量,多数载流子,少数载流子

  二、分析掌握下列基本问题

  1.费米分布函数的性质

  2.玻氏分布代替费米分布的条件

  3.导带电子浓度和价带空穴浓度表示式分析推导的思想方法

  4.杂质半导体EF随杂质浓度变化关系,随温度的变化关系

  5.载流子浓度随温度的变化关系

  6.区分半导体载流子出现非简并,弱简并,简并的标准

  5.各种热平衡状态下半导体电中性条件

  三、熟识公式并运用

  1.费米分布函数表示式

  2.玻氏分布函数表示式

  3.导带电子浓度,价带空穴浓度表示式

  4.本征载流子浓度表示式,本征费米能级表示式

  5.载流子浓度乘积表示式,及其与本征载流子浓度的关系

  6.饱和电离温度区载流子浓度及EF的表示式(n型和p型半导体)

  7.过渡温度区载流子浓度表示式(n-s和p-s)

  8.简并半导体载流子浓度表示式

  9.已电离杂质浓度表示式

  第四部分:半导体的导电性

  一、理解下列基本概念

  电流密度,漂移运动,平均漂移速度,迁移率

  自由时间,平均自由时间,电导有效质量

  载流子散射,散射几率,格波,声子,弹性散射,非弹性散射

  热载流子

  二、分析掌握下列基本问题

  1.迁移率概念的引进,迁移率简单理论分析的思想方法

  2.电离杂质散射机理

  3.迁移率与杂质和温度的关系

  4.电阻率与杂质和温度的关系

  5.波尔兹曼方程建立的思想方法

  6.统计理论分析与简单理论分析得到半导体电导率结果比较

  7.强电场作用下半导体发生欧姆定律偏离的原因,热载流子产生

  三、熟识公式并运用

  1.欧姆定律的微分形式

  2.电导率表示式(混合型,n型,p型,本征型半导体)

  3.迁移率表示式

  4.电离杂质散射和晶格散射几率与温度关系

  5.电阻率表示式(混合型,n型,p型,本征型半导体)

  6.波尔兹曼方程表示式

  7.电导率统计理论的结果表示式

  第五部分:非平衡载流子

  一、理解下列基本概念

  载流子的产生率,复合率,净复合率

  电子—空穴对的复合几率,半导体非平衡态;非平衡载流子

  非平衡载流子的复合率,复合几率,积累率

  准费米能级,非平衡载流子寿命,有效寿命(表观寿命)

  直接复合,简介复合,表面复合,复合截面,复合中心,复合中心能级

  陷阱效应,陷阱,陷阱中心

  扩散系数,扩散长度,扩散速度,牵引长度

  二、分析掌握下列基本问题

  1.半导体热平衡态和非平衡态特点的比较

  2.非平衡载流子的注入与检验的方法的原理

  3.非平子随时间衰减规律,及其推证思想方法,寿命τ的物理意义

  4.准费米能级的特点

  5.复合过程的性质

  6.直接复合过程分析

  7.间接复合的特点,间接复合过程的分析

  8.金在Si中如何起复合中心作用

  9.表面复合存在的依据及解释

  10.结杂质在半导体中的作用,杂质能级在怎样情况下才有明显的陷阱效应作用,怎样分析最有效的陷阱

  11.一维稳定扩散的特点,一维稳定扩散效率的分析思想方法

  12.爱恩斯坦关系推证的思想方法

  13.非平子既漂移又扩散时的非平子浓度分析

  14.连续性方程的意义,具体情况下的求解

  三、熟识公式并运用

  1.非平衡载流子随时间衰减规律表示式

  2.非平衡载流子复合率与非平衡载流子浓度关系表示式

  3.非平衡导体电子浓度(价带空穴浓度)表示式

  4.直接复合机构决定的非平衡载流子寿命表示式(大,中,小信号)

  5.间接复合理论分析得到的非平衡载流子寿命表示式

  第六部分:金属和半导体接触

  一、理解下列基本概念

  半导体表面,空间电荷区,表面势,表面势垒,表面势垒高度

  功函数,接触电势垒,接触势垒,高阻区(阻挡层),高电导区(反阻挡层)

  耗尽层,少子注入,良好欧姆接触,肖特基势垒

  二、分析掌握下列基本问题

  1.外电场作用下半导体表面空间电荷区的形成,表面层电场,电势,电势能的分布及能带图。

  2.表面势对功函数的影响

  3.金属和半导体接触,接触电势差的形成及接触势垒的出现

  4.接触势垒的特点,表面态对接触势垒的影响

  5.金属和半导体接触能整流特性的定性说明

  6.扩散理论和热电子发射理论条件,分析方法以及结果比较

  7.接触阻挡层整流特性试验与理论结果的比较,镜像力和隧道效应对整流特性的影响

  8.欧姆接触两种基本结构及原理

  三、熟识公式并运用

  1.接触电势差与功函数关系表示式

  2.完全接触电势高度表示式

  3.金属和n型半导体接触耗尽近似电势分布表示式

  4.耗尽近似接触势垒宽度与外加电压关系表示式(n-s)

  5.接触阻挡层电流与外加电压关系(理想情况)表示式

  (1)整流理论

  (2)热电子发射理论

  第七部分:半导体表面与MIS结构

  一、理解下列基本概念:

  表面态,表面能级,塔姆能级,悬挂键,堆积层,反型层

  平带电容,平带电压,C-V特性,B-T试验,表面电导,有效迁移率

  二、分析掌握下列基本问题

  1.表面态存在的理论依据

  2.各种表面状态下,电场,面电荷密度,表面微分电容分析及结果

  3.表面电荷密度随Vs的变化关系

  4.理想MIS结构C-V特性的分析,归一化电容与外加偏压的变化关系

  5.金属和半导体功函数差,绝缘层中电荷对MIS结构C-V特性的影响

  6.Si-SiO2系统中可动离子电荷,固定电荷,界面态,电离陷阱电荷这四种电荷的特征,成因及其对C-V特性影响

  三、熟识公式并运用

  1.平带电容表示式

  2.耗尽假设下,表面微分电容与耗尽宽度关系表示式

  3.强反型最大耗尽宽度表示式

  4.MIS结构归一化电容与绝缘层电容和表面层电容关系表示式

  5.归一化平带电容表示式

  第八部分:半导体的光电性质及光电效应

  一、理解下列基本概念

  吸收系数,反射系数,投射系数

  本征吸收,杂质吸收,晶格吸收,激子吸收,自由载流子吸收

  长波限,直接跃迁,间接跃迁

  光电导,光电导驰豫过程,光生伏特效应,辐射跃迁,受激辐射跃迁,本征跃迁

  粒子数反转,激光作用条件,激光阈值条件,光学共振腔

  直接带隙材料,间接带隙材料

  二、分析掌握下列主要问题

  1.半导体光吸收宏观规律的分析及结果

  2.本征吸收微观过程分析

  3.光电导的分析

  4.光生伏特效应的作用机理

  5.p-n结正向电注入发光机理

  6.分析产生激光的三个基本条件

  7.P-n结注入式半导体激光产生的机理

  三、熟识公式并应用

  1.光强随深入距离衰减的关系表示式

  2.本征吸收长波限表示式

  3.半导体光电导表示式

  4.半导体光电池

  (1)电压与电流关系表示式

  (2)开路电压表示式

  (3)短路电流表示式

  第九部分:半导体的热电、磁电和压阻效应,异质结

  一、理解下列基本概念

  热传导,热导率,温差电效应,温差电动势率,塞贝克效应

  温差电偶,帕尔贴效应,汤姆逊效应

  霍尔效应,霍尔系数,霍尔角,霍尔迁移率

  磁阻效应,物理磁阻效应,几何磁阻效应

  爱迁豪森效应,能斯脱效应,里纪-勒林克效应

  丹倍效应,光磁电效应,压阻效应,压阻系数

  异质结,同型异质,反型异质结

  二、分析掌握下列主要问题

  1.霍尔效应产生的物理过程

  2.物理磁阻效应和几何磁阻效应产生物理过程

  3.压阻效应的各向异性性质

  4.理想情况下异质结能带图

  三、熟识公式并应用

  1.霍尔电场表示式

  2.霍尔系数表示式

  (1)试验用国际单位计算公式

  (2)简单理论分析的公式(n型,p型)

  (3)统计理论分析的公式:混合型:

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