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初试科目：半导体物理学 初试科目：半导体物理学 参考书：半导体物理学 顾祖毅 田立林 富力文 电子工业出版社 考试大纲： 第一章 半导体的晶格结构和缺陷 1 半导体的基本特性 2 常见半导体材料 3 主要半导体器件及其可选用的材料 4 常见半导体的结构类型 5 名词解释 化学键 共价键 离子键 分子键 金属键 晶格缺陷 间隙式杂质 代位式杂质 反晶格缺陷 层错 扩散系数 晶粒间界 第二章 半导体中的电子状态 1 在周期性势场中，电子薛定谔方程的解为布洛赫函数，即波函数： EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 布洛赫函数不是单色平面波。K为波矢，描述电子共有化运动。平面波因子eikr表明晶体中不再是局域化的，扩展到整个晶体之中，反映了电子的共有化运动。uk(r)反映了周期性势场对电子运动的影响，说明晶体中电子在原胞中不同位置上出现的几率不同。uk(r)的周期性说明晶体中不同原胞的各等价位置上出现的几率相同。 2 电子在周期场中运动的量子力学处理有几种近似的方法？试简述之。 （1）近自由电子近似 （2）紧束缚近似 3 由于共有化运动，晶体中电子可以看成是整个晶体共有的，因此孤立原子的能级形成能带，能带通常只对有序的晶态物质而言，是关于晶体中电子运动的一种量子理论，它说明了晶体中电子能量限定在某些“带”中。这种情况下，电子能量是按照电子的准动量hk和电子波矢k分类的，即电子的E(k)～k关系。 4 能带中电子可用波矢k描述其状态，即电子能量E和速度v都是k的函数，即： EMBED Equation.DSMT4 ； EMBED Equation.DSMT4 ； 晶体中电子的所有运动状态都可以由k空间一个有限的区域来描述，把k空间的这个区域称为布里渊区。 5 有效质量： EMBED Equation.DSMT4 在能量极小值附近， EMBED Equation.DSMT4 ；在能量极大值附近， EMBED Equation.DSMT4 。 利用有效能量的概念，不仅能象讨论自由电子一样讨论晶体电子的运动，而且由于 EMBED Equation.DSMT4 与能带结构有关，有助于对能带的理解。 6 有效能量可以通过那些回旋共振实验测得?并据此推导半导体能带结构 7 空穴具有正的有效能量，空穴导电实质就是价带中大量电子的导电； 8 何谓类氢模型? 由类氢模型给出基态电离能。 9 名词解释 布里渊区； 加速度； 有效能量； 空穴； 金属； 导体； 绝缘体； 半金属； k空间； 杂质或缺陷能级； 局域化电子态： 施主杂质： 受主杂质； 本征半导体； n型半导体； p型半导体； 重掺杂半导体。 第三章 平衡载流子浓度 1 何谓态密度? 试导出（1）球型等能面 （2）旋转椭球等能面 （3）价带顶简并三种情况下的态密度 2 晶体中电子的能量状态是量子化的，电子在各状态的分布遵循费米分布规律 3 费米能级EF是决定各个能级上电子和空穴统计分布的重要参数，它充分反映了半导体的掺杂情况。 4 热平衡下，简并半导体的电子和空穴浓度；非简并半导体的电子和空穴浓度 5 由载流子浓度的基本公式出发，可以确定费米能级的位置。 本征半导体的费米能级EF （1）杂质电离区 （a）低温弱电离区： （b）中等电离区： （c）强电离区： 6 何谓简并半导体?试讨论简并的具体条件。 第四章 弱场下的载流子运输 1 电子在热运动时，不断受到晶格振动和杂质的散射作用，因而不断地改变运动方向。半导体中的主要散射机构是电离杂质散射和晶格振动散射，而晶格震动散射主要以长纵光学波和长纵声学波为主，散射作用的强弱用散射几率P(或平均自由时间 EMBED Equation.DSMT4 =l／P)和平均自由程1来衡量。 2 当几种散射机构同时存在时，总的散射几率应为各种散射机构引起的散射几率之和， 即 EMBED Equation.DSMT4 用动量驰豫时间表示应为： EMBED Equation.DSMT4 迁移率为： EMBED Equation.DSMT4 3 电导率： EMBED Equation.DSMT4 EMBED Equation.DSMT4 欧姆定律： EMBED Equation.DSMT4 4 通电半导体垂直电流方向加磁场后，在垂