江苏高校的半导体物理复习资料(整理后)

一、填充题

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．本征半导体的电阻率随温度增加而，杂质半导体的电阻率随温度增加，先下降然后，再单调下降。

10．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。

11. 硅的导带极小值位于k空间布里渊区的方向。

12. 受主杂质的能级一般位于。

13. 有效质量的意义在于它概括了半导体的作用。

14. 除了掺杂，也可改变半导体的导电类型。

15. 是测量半导体内载流子有效质量的重要技术手段。

16. PN结电容可分为和扩散电容两种。

17. PN结击穿的主要机制有、隧道击穿和热击穿。

18. PN结的空间电荷区变窄，是由于PN结加的是电压。

19.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。

20. 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。

21．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。

22. 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m

l 在短轴方向（横向）有效质量m

t

。

23.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。24．对于化学通式为MX的化合物半导体，负离子X空位一般表现为，负离子X为间隙原子时表现为。

25. 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）。

26．通常把服从的电子系统称为非简并性系统，服从

的电子系统称为简并性系统。

27．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。

28．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。

29．如取施主杂质能级简并度为2,当杂质能级与费米能级重合时施主杂质有电离，在费米能级之上2kT时有电离。

30. 由于半导体硅导带底附近的等能面是而非球面，因此在回

旋共振实验中，当磁场对晶轴具有非特殊的取向时，一般可观察到

吸收峰。

31．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。

32．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。

二、论述题

1. 简要说明载流子有效质量的定义和作用？

答：能带中电子或空穴的有效质量m 的定义式为：222

)

(dk k E d h m =*

有效质量m 与能量函数E(k)对于波矢k 的二次微商， 即能带在某处的曲率

成反比； 能带越窄，曲率越小，有效质量越大，能带越宽，曲率越大，有效质量越小；

在能带顶部，曲率小于零，则有效质量为负值，在能带底部，曲率大于零，

则有效质量为正值。

有效质量的意义在于它概括了内部势场的作用，使得在解决半导体中载流子

在外场作用下的运动规律时，可以不涉及内部内部势场的作用。

2. 简要说明费米能级的定义、作用和影响因素？

答：电子在不同能量量子态上的统计分布概率遵循费米分布函数：

⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+=kT E E E f F ex p 11)( 费米能级E F 是确定费米分布函数的一个重要物理参数，在绝对零度是，费

米能级E F 反映了未占和被占量子态的能量分界线，在某有限温度时的费米能级

E F 反映了量子态占据概率为二分之一时的能量位置。确定了一定温度下的费米能

级E F 位置，电子在各量子态上的统计分布就可完全确定。

费米能级E F 的物理意义是处于热平衡状态的电子系统的化学势，即在不对

外做功的情况下，系统中增加一个电子所引起的系统自由能的变化。

半导体中的费米能级E F 一般位于禁带内，具体位置和温度、导电类型及掺

杂浓度有关。只有确定了费米能级E F 就可以统计得到半导体导带中的电子浓度

和价带中的空穴浓度。

3. 说明pn 结空间电荷区如何形成？并导出pn 结接触电势差的计算公式。

4. 试定性分析Si 的电阻率与温度的变化关系。

答：

Si 的电阻率与温度的变化关系可以分为三个阶段：

（1） 温度很低时，电阻率随温度升高而降低。因为这时本征激发极弱，可以

忽略；载流子主要来源于杂质电离，随着温度升高，载流子浓度逐步增加，相应

地电离杂质散射也随之增加，从而使得迁移率随温度升高而增大，导致电阻率随

温度升高而降低。

（2） 温度进一步增加（含室温），电阻率随温度升高而升高。在这一温度范围

内，杂质已经全部电离，同时本征激发尚不明显，故载流子浓度基本没有变化。

对散射起主要作用的是晶格散射，迁移率随温度升高而降低，导致电阻率随温度