2014年江苏扬州大学半导体物理考研真题A卷.doc

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2014 年江苏扬州大学半导体物理考研真题 A 卷一、填充题（共 20 题，每题 2 分，每个空格 1 分，共 40 分） 1. 两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带电；达到热平衡后两者的费米能级。 2. 半导体硅的价带极大值位于 k 空间第一布里渊区的中央，其导带极小值位于方向上距布里渊区边界约 0.85 倍处，因此属于 3. 晶体中缺陷一般可分为三类：点缺陷，如半导体。；线缺陷，如；面缺陷，如层错和晶粒间界。 4. 间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为；。 5．杂质可显著改变载流子浓度；杂质可显著改变非平衡载流子的寿命，是有效的复合中心。 6. 硅在砷化镓中既能取代镓而表现为而表现为，又能取代砷，这种性质称为杂质的双性行为。 7．对于 ZnO 半导体，在真空中进行脱氧处理，可产生，从而可获得 ZnO 半导体材料。 8．在一定温度下，与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为。高于费米能级 2kT 能级处的占据概率为 9. 能带中载流子的有效质量反比于能量函数对于波矢 k 的，，引入有效质量的意义在于其反映了晶体材料的 10.从能带角度来看，锗、硅属于的作用。半导体，而砷化稼属于 11．除了半导体，后者有利于光子的吸收和发射。这一手段，通过引入也可在半导体禁带中引入能级，从而改变半导体的导电类型。 12. 半导体硅导带底附近的等能面是沿方向的旋转椭球面，载流子在长轴方向（纵向）有效质量 ml 在短轴方向（横向）有效质量 mt。 13. 对于化学通式为 MX 的化合物半导体，正离子 M 空位一般表现为，正离子 M 为间隙原子时表现为。 14. 半导体导带中的电子浓度取决于导带的（即量子态按能量如何分布）和（即电子在不同能量的量子态上如何分布）。 15．通常把服从玻尔兹曼分布函数的电子系统称为服从费米分布函数的电子系统称为 16．对于 N 型半导体，其费米能级一般位于禁带中线以上，随施主浓度增加，费米能级系统，系统。向移动，而导带中的电子浓度也随之 17．对于同一种半导体材料其电子浓度和空穴浓度的乘积与。有关，而对于不同的半导体材料其浓度积在一定的温度下将取决于的大小。 18．费米能级位置一般利用条件求得，确定了费米能级位置，就可求得一定温度下的电子及空穴。

19．半导体的电导率正比于载流子浓度和，而后者又正比于载流子的，反比于载流子的有效质量。 20. n 型半导体的费米能级在极低温（0K）时位于导带底和施主能级之间处，随温度升高，费米能级先上升至一极值，然后下降至。二、论述题（共 5 题，每题 10 分，共 50 分） 1. 简要说明载流子有效质量的定义和作用？ 2. 简要说明能带中载流子迁移率的物理意义和作用。 3. 简要说明费米能级的定义、作用和影响因素。 4. 简要说明 pn 结空间电荷区如何形成？ 5. 试定性分析 n 型半导体 Si 的电阻率与温度的变化关系。三、计算题（共 6 题，每题 10 分，共 60 分） 1.已知晶格常数为 a 的一维晶格，其导带和价带极小值附近能量可分别表示为： 2 1 ，式中电子惯性质量 m 0  1.9 31 10  Kg ， 2 kh 6 m 0 )( kEC  2 2 kh 3 m 0  2 ( kh  m 0 2 k 1 ) 和 )( kEV  2 2 3 kh m 0  a 314.0 nm , k 1  2/1 a 。试求: 1) 禁带宽度； 2) 导带底电子有效质量； 2.已知室温(300K)下硅的禁带宽度 Eg1.12 eV，价带顶空穴和导带底电子的有效质量之比 mp/mn0.55，导带的有效状态密度 NC2.81019/cm3, kT0.026 eV，。试计算： 1）室温(300K)下，纯净单晶硅的本征费米能级 Ei； 2）室温(300K)下，掺磷浓度为 1018/cm3 的 n 型单晶硅的费米能级 EF 。 3. 现有一掺杂半导体硅材料，已测得室温 (300K) 下的平衡空穴浓度为 p 0  16 10 25.2 / cm  10 / 5.1 10 ni   子浓度 026.0 室温的 kT 值为 1) 计算该材料的平衡电子浓度 n0； 2) 计算该材料的费米能级位置 EF。，。 3 3 , 已知室温下纯净单晶硅的禁带宽度 cm eV Eg 12.1 eV , 本征载流 4. 某掺施主杂质的非简并 Si 样品，试求 EF=（EC+ED）/2 时施主的浓度。 5. 设有一半导体锗组成的突变 pn 结，已知 n 区施主浓度 ND=1015/cm3, p 区受主浓度 NA=1017/cm3, 试求室温(300K)下该 pn 结的接触电势差 VD。 6. 试求本征硅在室温 (300K) 时的电导率 i 。设电子迁移率 n 和空穴迁移率 p 1350 cm 2  sV  / 500 cm 2  sV  / 和，本征载流子浓度 ni  5.1  10 10 / cm 3 。当掺入百

万分之一的砷（As）后，电子迁移率降低为 850 cm 2 /  sV .  ，设杂质全部电离，忽略少子的贡献，计算其电导率，并与本征电导率 i 作比较。（硅的原子密度为 5  10 22 / cm 3 ）

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