华南理工大学2014年博士2268半导体器件与物理考试大纲

删除或更新信息，请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

华南理工大学免费考研网/2014-04-25

2268半导体器件与物理考试大纲

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．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，一维稳定扩散的分析思想方法
12．爱恩斯坦关系推证的思想方法
13．非平载流子既漂移又扩散时的非平子浓度分析
14．连续性方程的意义以及具体情况下的求解
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
6．连续性方程表示式

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，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．耗尽层近似下半导体表面空间电荷区泊松方程的建立及表面势的求解过程
3．表面势对功函数的影响
4．金属和半导体接触，接触电势差的形成及接触势垒的出现
5．接触势垒的特点，表面态对接触势垒的影响
6．金属和半导体接触能整流特性的定性说明
7．扩散理论和热电子发射理论条件，分析方法以及结果比较
8．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
9．欧姆接触两种基本结构及原理
三.熟识公式并运用
1．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
（a）整流理论
(b)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．电容表示式
2．耗尽层近似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
爱廷豪森效应，能斯脱效应，里纪-勒杜克效应
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