扬 州 大 学
2014年硕士研究生招生考试初试试题（ A 卷）
科目代码： 824 科目名称： 半导体物理 满分： 150 分
注意： ①认真阅读答题纸上的注意事项；②所有答案必须写在答题纸上，写在本试题纸或草稿纸上
均无效；③本试题纸须随答题纸一起装入试题袋中交回！
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 半导体。 3. 晶体中缺陷一般可分为三类：点缺陷，如 ； 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 ，又能取代砷 而表现为 ，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 的作用。 10.从能带角度来看，锗、硅属于 半导体，而砷化稼 属于 半导体，后者有利于光子的吸收和发射。 11．除了 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 系统， 服从费米分布函数的电子系统称为 系统。 错误！使用“开始”选项卡将 zzg Char,bhh Char Char 应用于要在此处显示的文字。 第 1 页 共 3 页
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 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：2222m0?9.1?10hkh(k?k1)和E(k)??3hk?hk1，式中电子惯性质量EC(k)??Vm06m03m0m02222?31Kg，a?0.314nm, k1?1/2a。 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 。 p0?2.25?1016/cm33. 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, Eg?1.12eVni?1.5?1010/cm3已知室温下纯净单晶硅的禁带宽度, 本征载流子浓度， 室温的kT值为0.026eV。 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。 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。 错误！使用“开始”选项卡将 zzg Char,bhh Char Char 应用于要在此处显示的文字。 第 2 页 共 3 页
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?p1350cm2/?V?s?500cm2/?V?s?ni?1.5?1010/cm3和，本征载流子浓度。当掺入百万2850cm/?V?s?.，设杂质全部电离，忽略少子分之一的砷（As）后，电子迁移率降低为的贡献，计算其电导率?，并与本征电导率 223?i作比较。（硅的原子密度为5?10/cm）
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