半导体材料期末复习(1)

合集下载

半导体物理复习与总结1答辩

no p0 Nc NV e
Ec EF kT
e
E E F v kT
Nc NV e

Eg kT
非简并半导体的统计分布规律
本征半导体
f ( E) f B ( E ) Ae
E k0T
杂质半导体
1 f D (E) 1 ED EF 1 exp( ) 2 k 0T 1 f A (E) 1 EF E A 1 exp( ) 2 k 0T
NA
1
pA N A pA

NA 1 2e

EF E A kT
非简并半导体中载流子浓度
2kTmdn 导带中电子浓度： no N / V 2 e 2 h
3/ 2 Ec EF kT 价带中空穴浓度po NV e
EF Ev kT
2kTmdp NV 2 h2

3/ 2
电子和空穴的乘积
nD N D f ( E D )
1 e 2
ED EF kT
ND
1
— 未电离的施主浓度
电离的施主浓度nD+为：
n N D nD 2e
D

ED EF kT
ND
1
没有电离的受主浓度pA为：
pA N A f p (EA )
电离的受主浓度pA-为：
1 e 2
E A EF kT
非简并半导体
服从费米统计规律电子：
1 f (E) E EF 1 exp( ) k0T 1 f p (E) 1 f (E) EF E 1 exp( ) k0T
注：只有重掺杂的半导体才有可能是简并半导体

《半导体物理》期末复习题目

《半导体物体复习资料》1、本征半导体是指（A ）的半导体。

A. 不含杂质和晶格缺陷B. 电阻率最高C. 电子密度和空穴密度相等D. 电子密度与本征载流子密度相等2、如果一半导体的导带中发现电子的几率为零，那么该半导体必定（D ）。

A. 不含施主杂质B. 不含受主杂质C. 不含任何杂质D. 处于绝对零度3、对于只含一种杂质的非简并n型半导体，费米能级E F随温度上升而（D ）。

A. 单调上升B. 单调下降C. 经过一个极小值趋近EiD. 经过一个极大值趋近Ei4、如某材料电阻率随温度上升而先下降后上升，该材料为（ C ）。

A. 金属B. 本征半导体C. 掺杂半导体D. 高纯化合物半导体5、公式中的是半导体载流子的（ C ）。

A. 迁移时间B. 寿命C. 平均自由时间D. 扩散时间6、下面情况下的材料中，室温时功函数最大的是（ A ）A. 含硼1×1015cm-3的硅B. 含磷1×1016cm-3的硅C. 含硼1×1015cm-3，磷1×1016cm-3的硅D. 纯净的硅7、室温下，如在半导体Si中，同时掺有1×1014cm-3的硼和1.1×1015cm-3的磷，则电子浓度约为（ B ），空穴浓度为（ D ），费米能级为（ G ）。

将该半导体由室温度升至570K，则多子浓度约为（ F ），少子浓度为（ F ），费米能级为（ I ）。

（已知：室温下，n i≈1.5×1010cm-3；570K时，n i≈2×1017cm-3）A、1×1014cm-3B、1×1015cm-3C、1.1×1015cm-3D、2.25×105cm-3E、1.2×1015cm-3F、2×1017cm-3G、高于Ei H、低于Ei I、等于Ei8、最有效的复合中心能级位置在（ D ）附近；最有利陷阱作用的能级位置在（ C ）附近，常见的是（ E ）陷阱。

(整理)九年级上物理期末复习：半导体.

2010九年级上物理期末复习：半导体三点提示重点：1.导体、绝缘体、半导体导电性能的差异；2.知道半导体二极管的单向导电性．难点：半导体的导电性能考点：1.导体、绝缘体、半导体导电性能2.半导体的应用基础在线1．根据导电性的不同，材料可分为__________、___________、___________三大类。

材料的导电性能是由材料内部_______运动状况决定的。

2.条形码扫描器内有由______________、______________等元件构成的电路。

3．当光照到半导体时，半导体内将会产生电流，根据这个特点，人们制成了无污染电源: ____________________________。

4.有一种二极管在通电时发光，叫发光二极管，在电路图中的符号为“”。

如图1所示电路中，开关闭合后，发光二极管能发光的是图______________ (填"甲"或"乙")。

图15．你能说说生活中哪些地方用到了半导体材料吗？（请举两例）①______________________________________；②______________________________________；6．城市马路的十字路口都安装了红绿指示灯，其原理如图2，开关与______接触时，提示行人可行走；开关与_______接触时，提示行人停止行走．图27．关于半导体，以下说法错误的是( )A．半导体的导电性能受温度、光照等外界因素的影响远比导体、绝缘体大得多B．楼道自动开关中的光敏电阻就是半导体C．盐水的浓度对导电性能有很大的影响，调节盐水的浓度就可以使盐水成为半导体D．集成电路是用半导体材料制作的8．超市条形码识别仪的光敏二极管的主要材料是( )A．导体B．半导体C．超导体D．绝缘体9.对半导体导电性能大小的叙述正确的是( )A．半导体的电阻等于零B．半导体的电阻比导体要小C．一般来说，半导体的导电性能比绝缘体大得多，但比导体小得多D．半导体的电阻比绝缘体大10．半导体材料有着广泛的应用，下面物体不需要应用半导体材料的是( )A．机器人B．条形码扫描器C．电磁铁D．微处理器和收音机要点点击1．小刚拆开了家庭电路中常用的白炽灯泡和灯头，如图3所示，则以下灯泡和灯头上的各部件中全部属于绝缘体的是（）A．灯头后盖、螺旋B．玻璃泡、锡块C．螺旋、金属片D．灯头后盖、玻璃泡2．在通常情况下，下列物体中，不容易导电的是（）A ．金属B ．食盐水C ．橡胶D ．大地3．下列材料属于半导体材料的是（）A.铜B.石墨C.橡胶D.硅4.下列设备中，利用光照产生电流的是 ( )A.微处理器B.发光二极管C 、太阳电池 D.电铃5．下列是制成铅笔的几种材料，通常条件下属于绝缘体的是（）A ．木材、橡皮B ．石墨、金属C ．木材、金屑D ．石墨、橡皮6．以下物体中，不属于半导体材料的是（）A ．锗B ．硅C ．食盐水D ．砷化镓7.—般发光二极管正常工作电流约为10mA ，但电流达到3mA 就可以发光．但通过的电流过大会烧坏发光二极管，使用时常______一个电阻．如图4，设电源电压为3V ，发光二极管导电时的电阻约为250Ω，则限流电阻阻值约为______. 8.如图5所示，在常温下闭合开关，发现灯泡不亮，如图 (甲)，这说明常温下玻璃是______________体;当闭合电路，将玻璃珠加热到红炽状态时，发现灯泡发光，如图(乙)，这说明红炽状态下的玻璃是______________体。

半导体硅材料基础知识.1

微秒是10-6秒）。

所谓非平衡载流子是指当半导体中载流子的产生与复合处于平衡状态时，由于受某种外界条件的作用，如受到光线照射时而新增加的电子——空穴对，这部分新增加的载流子叫作非平衡载流子。

对于P型硅而言：新增加的电子叫作非平衡少数载流子；而新增加的空穴叫作非平衡多数载流子。

对于N型硅而言：新增加的空穴叫作非平衡少数载流子；而新增加的电子叫作非平衡多数载流子。

当光照停止后，这些非平衡载流子并不是立即全部消失，而是逐渐被复合而消失，它们存在的平均时间就叫作非平衡载流子的寿命。

非平衡载流子的寿命长短反映了半导体材料的内在质量，如晶体结构的完整性、所含杂质以及缺陷的多少，因为硅晶体的缺陷和杂质往往是非平衡载流子的复合中心。

少子寿命是一个重要的参数，用于高能粒子探测器的FZ硅的电阻率高达上万Ωcm，少子寿命上千微秒；用于IC工业的CZ硅的电阻率一般在5—30Ωcm范围内，少子寿命值多要求在100μs以上；用于晶体管的CZ硅的电阻率一般在30—100Ωcm，少子寿命也在100μs以上；而用于太阳能电池CZ硅片的电阻率在0.5—6Ωcm，少子寿命应≥10μs。

5. 氧化量：指硅材料中氧原子的浓度。

太阳能电池要求硅中氧含量＜5×1018原子个数/cm3。

6. 碳含量：指硅材料中碳原子的浓度。

太阳能电池要求硅中碳含量＜5×1017原子个数/cm3。

7、晶体缺陷另外：对于IC用硅片而言还要求检测：微缺陷种类及其均匀性；电阻率均匀性；氧、碳含量的均匀性；硅片的总厚度变化TTV；硅片的局部平整度LTV等等参数。

一、我公司在采购中常见的几种硅材料1.Cell：称为电池片，常常是电池片厂家外销的产品，它实际是一个单元电池。

2.Wafer：这通常指的是硅片，可能是圆片，也可能是方片。

圆片包括：硅切片，硅磨片、硅抛光片、图形片、污渍片、缺损片。

3.Ingot：常常指的是单晶硅锭，且是圆柱形的硅锭，也有用指多晶硅铸锭的。

半导体试卷(经典考题).

2.有一金属板与n型Si相距0.4μm,构成平行版电容器，其间的干燥空气的相对介电常数εra=1,当金属端加负电压时，半导体处于耗尽状态。如图所示。ND=1016cm-3。
(15分)
求耗尽层内电势的分布V(x)；(7分)
当Vs=0.4V时的耗尽层宽度Xd和最大耗尽宽度Xdm的表达式；(8分)
解：（1）根据耗尽层近似，空间电荷区的电荷密度为ρ(x)=qND,故泊松方程可写为: (1)
A.变大，变小； B.变小，变大； C.变小，变小； D.变大，变大。
12、如在半导体的禁带中有一个深杂质能级位于禁带中央，则它对电子的俘获率（ B ）空穴的俘获率，它是（ D ）。 A.大于； B.等于； C.小于； D.有效的复合中心； E. 有效陷阱。
13、在磷掺杂浓度为2×1016cm-3的硅衬底（功函数约为4.25eV）上要做出欧姆接触，下面四种金属最适合的是（A）。A. In (Wm=3.8eV) ； B. Cr (Wm=4.6eV)； C. Au (Wm=4.8eV)； D. Al (Wm=4.2eV)。
――由于扩散，单位时间、单位体积中空穴的积累数；（2分）
――由于漂移，单位时间、单位体积中空穴的积累数；（2分）
――由于复合，单位时间、单位体积中空穴的消失数；（2分）
――由于其他原因，单位时间、单位体积中空穴的产生数。（2分）
四、计算题（共30分，15＋15，共2题）
1、有一金属与n型Si单晶接触形成肖特基二极管，已知Wm=4.7eV，Xs=4.0eV，Nc=1×1019cm-3,ND=1×1015cm-3，半导体的相对介电常数εr=12。若忽略表面态的影响，试计算在室温下：（ε0=8.85×10-14，q=1.6×10-19C）
1.如金属和一p型半导体形成金属－半导体接触，请简述在什么条件下，形成的哪两种不同电学特性的接触，说明半导体表面的能带情况，并画出对应的I-V曲线。（忽略表面态的影响）（10分）

2014年浙江师范大学半导体材料期末考试复习大纲-作者李泊位

第一章绪论1、掌握半导体的概念和分类半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。

2、掌握半导体材料的五大特性整流效应、光电导效应、负电阻温度效应、光生伏特效应和霍尔效应3、理解影响半导体材料发展的两大关键因素半导体材料的不纯，半导体物理理论的不完善4、了解摩尔定律、摩尔定律的极限、研发新器件的思路能带论、导电机理模型和扩散理论得到了半导体理论。

半导体材料工艺可概括为提纯、单晶制备和杂质控制。

化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯单晶制备一般可分大体积单晶(即体单晶)制备和薄膜单晶的制备。

悬浮区熔法－－生长高纯硅单晶水平区熔法－－生产锗单晶垂直定向结晶法－－生长碲化镉、砷化镓外延生长的优点1. 外延生长中，外延层中的杂质浓度可以方便地通过控制反应气流中的杂质含量加以调节，而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。

单晶生长需要进行杂质掺杂。

2. 外延生长可以选择性的进行生长，不同材料的外延生长，不同成分的外延生长，这对于器件的制备尤为重要。

3. 一些半导体材料目前只能用外延生长来制备，如GaN集成度指单块芯片上所容纳的原件数目。

集成电路的意义它标志着半导体器件由小型化开始进入集成化时期。

所谓集成电路指的是把二极管、三极管（晶体管）以及电阻、电容都制做在同一个硅芯片上，使一个片子所完成的不再是一个晶体管的放大或开关效应，而是具有一个电路的功能。

摩尔定律的极限1. 功耗的问题2. 掺杂原子均匀性的问题3. SiO2层量子遂穿漏电的问题4. 量子效应的问题改良的方法延长摩尔定律1. 氧化物绝缘层的击穿和漏电问题，可以改用介电常数大的介质，厚度就会增加。

即用新的介电材料来代替SiO2，就可以避免由于量子隧穿导致的漏电问题。

2. 把硅CMOS 器件的源或漏电极集成一个共振隧穿器件，在不增加功耗和器件尺寸情况下，就可以把器件的逻辑功能提高上百倍千倍！这种混合集成的办法虽不能彻底克服硅微电子技术遇到的挑战，可以用于延长摩尔定律的寿命。

复习题半导体物理学

复习题：半导体物理学引言：半导体物理学是研究半导体材料的电学和光学性质的科学学科。

半导体材料由于其特殊的能带结构，介于导体和绝缘体之间。

在半导体物理学中，我们研究电子行为、能带理论、掺杂效应和半导体器件等方面的内容。

本文将通过一系列复习题来回顾半导体物理学的相关知识。

一、电子行为：1. 什么是载流子？在半导体中有哪两种类型的载流子？在半导体中，带有电荷的粒子称为载流子。

一种是带负电荷的电子，另一种是带正电荷的空穴。

2. 什么是能带？能带理论是用来描述什么的？能带是指具有一定能量范围的电子能级分布。

能带理论用于描述电子在半导体中的分布和运动行为。

3. 什么是禁带宽度？它对半导体的导电性质有什么影响？禁带宽度是指能带中能量差最小的范围，该范围内的能级没有允许态。

禁带宽度决定了半导体的导电性能。

能带中存在禁带宽度时，半导体表现出绝缘体的性质；当禁带宽度足够小的时候，允许电子状态穿越禁带，半导体表现出导体的性质。

二、掺杂效应：1. 什么是掺杂？常见的掺杂元素有哪些？掺杂是指向纯净的半导体中引入少量杂质元素，以改变半导体的导电性质。

常见的掺杂元素有磷、锑、硼等。

2. 控制掺杂浓度的方法有哪些？掺杂浓度可以通过掺杂杂质元素的量来控制。

掺杂浓度越高，半导体的导电性越强。

3. P型和N型半导体有什么区别？P型半导体是指通过掺杂三价元素使半导体中存在过剩的空穴，空穴是主要的载流子。

N型半导体是指通过掺杂五价元素使半导体中存在过剩的电子，电子是主要的载流子。

三、半导体器件：1. 什么是PN结？它的主要作用是什么？PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构。

PN结的主要作用是将半导体材料的导电性质从P型区域传导到N型区域，形成电子流和空穴流。

2. 什么是二极管？它的特点是什么？二极管是PN结的一种常见应用。

它具有单向导电性，允许电流从P区域流向N区域，而阻止电流从N区域流向P区域。

3. 什么是晶体管？它的工作原理是怎样的？晶体管是由三个掺杂不同类型的半导体构成的器件。

期末复习半导体材料知识讲解

5
半导体材料的分类（按化学组成分类）
• 无机物半导体
– 元素半导体：（Ge, Si） – 化合物半导体
• 三、五族GaAs • 二、六族
• 有机物半导体
6
能带理论（区别三者导电性）
• 金属中，由于组成金属的原子中的价电子占据的能带是部分占满的，所以金属是良好的导体。
• 半导体由于禁带宽度比较小，在温度升高或有光照时，价带顶部的电子会得到能量激发到导带中去，这样在导带中就有自由电子，在价带中就相应的缺少电子，等效为带有正电子的空穴，电子和空穴同时参与导电，使得半导体具有一定的导电性能。
• 一般对于绝缘体，禁带宽度较大，在温度升高或有光照时，能够得到能量而跃迁到导带的电子很少，因此绝缘体的导电性能很差。
7
半导体结构类型
• 金刚石结构（Si/Ge):同种元素的两套面心立方格子沿对角线平移1/4套构而成
• 闪锌矿（三、五族化合物如GaAs)：两种元素的两套面心立方格子沿对角线平移1/4套构而成
效应
12
作业
• 1.什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？
• 2.写出BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响分凝系数的因素。
• 3.分别写出正常凝固过程、一次区熔过程锭条中杂质浓度Cs公式,并说明各个物理量的含义。
• 4.说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔区后几次用小熔区的工艺条件。
半导体材料
期末复习
2
考试题型
• 填空30分，每空一分 • 判断题10分，每题一分 • 名词解释20分，每题4分 • 问答题40分，6个题目 • AB卷
3
半导体材料概述
• 从电学性质上讲（主要指电阻率）
– 绝缘体1012—1022 Ω.cm – 半导体10-6—1012 Ω.cm – 良导体≤10-6Ω.cm – 正温度系数（对电导率而言） – 负温度系数（对电阻率而言） – 导体？？？？

半导体复习参考精彩试题

一、填空题1. 自由电子的能量与波数的关系式为（0222)(m k h k E =），孤立原子中的电子能量（大小为2220408n h q m E n ε-=的分立能级），晶体中的电子能量为（电子共有化运动）所形成的（准连续）的能带。

2. 温度一定时，对于一定的晶体，体积大的能带中的能级间隔（小），对于同一块晶体，当原子间距变大时，禁带宽度（变小）。

3. 玻尔兹曼分布适用于（非简并）半导体，对于能量为E 的一个量子态被电子占据的概率为（)ex p()ex p()(00T k E T k E E f F B -⋅=），费米分布适用于（简并）半导体，对于能量为E 的一个量子态被电子占据的概率为（)ex p(11)(0T k E E E f F -+=），当EF 满足（T k E E T k E E V F F C 0022≤-≤-或）时，必须考虑该分布。

4. 半导体材料中的（能带结构（直接复合））、（杂质和缺陷等复合中心（间接复合））、（样品形状和表面状态（表面复合））等会影响非平衡载流子的寿命，寿命值的大小反映了材料晶格的（完整性），是衡量材料的一个重要指标。

5. Si 属于（间接）带隙半导体。

导带极小值位于布里渊区的（<100>方向）上由布里渊区中心点Г到边界X 点的（0.85倍）处，导带极值附近的等能面是（长轴沿<100>方向的旋转椭球面），在简约布里渊区，共有（6）个这样的等能面。

6. Ge 属于（间接）带隙半导体。

导带极小值位于布里渊区的（<111>方向）上由布里渊区边界L 点处，导带极值附近的等能面是（长轴沿<111>方向的旋转椭球面），在简约布里渊区，共有（4）个这样的等能面。

7. GaAs 属于（直接）带隙半导体。

导带极小值位于布里渊区中心点Г处，极值附近的等能面是（球面），在简约布里渊区，共有（1）个这样的等能面。

在布里渊区的（<111>方向）边界L 点处，存在高于能谷值0.29eV 的次低能谷，简约布里渊区一共有（8）个这样的能谷。

半导体复习题(带答案)

半导体物理复习题一、选择题1.硅晶体结构是金刚石结构，每个晶胞中含原子个数为（D）P1A.1B.2C.4D.82．关于本征半导体，下列说法中错误的是（C）P65A.本征半导体的费米能级E F=E i基本位于禁带中线处B.本征半导体不含有任何杂质和缺陷C.本征半导体的费米能级与温度无关，只决定于材料本身D.本征半导体的电中性条件是qn0=qp03．非平衡载流子的复合率定义为单位时间单位体积净复合消失的电子-空穴对数。

下面表达式中不等于复合率的是（D）P130A. B. C. D.4．下面pn结中不属于突变结的是（D）P158、159A.合金结B.高表面浓度的浅扩散p+n结C.高表面浓度的浅扩散n+p结D.低表面浓度的深扩散结5.关于pn结，下列说法中不正确的是（C）P158、160A.pn结是结型半导体器件的心脏。

B.pn结空间电荷区中的内建电场起着阻碍电子和空穴继续扩散的作用。

C.平衡时，pn结空间电荷区中正电荷区和负电荷区的宽度一定相等。

6.对于小注入下的N型半导体材料，下列说法中不正确的是（B）P128A. B. C. D.7.关于空穴，下列说法不正确的是（C）P15A.空穴带正电荷B．空穴具有正的有效质量C．空穴同电子一样都是物质世界中的实物粒子D．半导体中电子空穴共同参与导电8.关于公式，下列说法正确的是（D）P66、67A.此公式仅适用于本征半导体材料B.此公式仅适用于杂质半导体材料C.此公式不仅适用于本征半导体材料，也适用于杂质半导体材料D.对于非简并条件下的所有半导体材料，此公式都适用9.对于突变结中势垒区宽度，下面说法中错误的是（C）P177A.p+n结中B.n+p结中C.与势垒区上总电压成正比D.与势垒区上总电压的平方根成正比10.关于有效质量，下面说法错误的是（D）P13、14A.有效质量概括了半导体内部势场的作用B.原子中内层电子的有效质量大，外层电子的有效质量小C.有效质量可正可负D.电子有效质量就是电子的惯性质量。

半导体工艺及芯片制造复习资料简答题与答案

半导体工艺及芯片制造复习资料简答题与答案第一章、半导体产业介绍1 .什么叫集成电路？写出集成电路发展的五个时代及晶体管的数量？（15分）集成电路：将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。

集成电路芯片/元件数无集成1 小规模（SSI ）2到50 中规模（MSI ）50到5000 大规模（LSI ）5000到10万超大规模（VLSI ） 10万至U100万甚大规模（ULSI ）大于100万产业周期1960年前 20世纪60年代前期 20世纪60年代到70年代前期 20世纪70年代前期到后期 20世纪70年代后期到80年代后期 20世纪90年代后期到现在2 .写出IC 制造的5个步骤？（15分）Wafer preparation （硅片准备）Wafer fabrication （硅片制造）Wafer test/sort （硅片测试和拣选）Assembly and packaging （装配和封装）Final test （终测）3 .写出半导体产业发展方向？什么是摩尔定律？（15分）发展方向：提高芯片性能一提升速度（关键尺寸降低，集成度提高，研发采用新材料），降低功耗。

提高芯片可靠性一严格控制污染。

降低成本——线宽降低、晶片直径增加。

摩尔定律指：IC 的集成度将每隔一年翻一番。

1975年被修改为：IC 的集成度将每隔一年半翻一番。

4 .什么是特征尺寸CD ？（10分）最小特征尺寸，称为关键尺寸（Critical Dimension, CD ） CD 常用于衡量工艺难易的标志。

5.什么是 More moore 定律和 More than Moore 定律？（10 分）“More Moore”指的是芯片特征尺寸的不断缩小。

从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继续缩小。

与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能。

半导体复习提纲

第一章半导体中的电子(diànzǐ)状态1半导体的三种(sān zhǒnɡ)结构：金刚石型（硅和锗）闪锌矿型（Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料(cáiliào)以及部分Ⅱ-Ⅵ族化合物如GaAs, InP, AlAs ，纤矿型（Ⅱ-Ⅵ族二元化合物半导体ZnS、ZnSe、CdS、CdSe）.结晶学原胞是立方(lìfāng)对称的晶胞。

2电子(diànzǐ)共有化运动：当原子相互接近形成晶体时，不同原子的内外各电子壳层出现交叠，电子可由一个原子转移到相邻的原子，因此，电子可以在整个晶体中运动，称为电子的共有化运动。

由于内外壳层交叠程度很不相同，所以，只有最外层电子的共有化运动才显著。

3有效质量：将晶体中电子的加速度与外加的作用力联系起来，并且包含了晶体中的内力作用效果。

有效质量的物理意义：把晶体周期性势场的作用概括到电子的有效质量中去，使得在引入有效质量之后，就可把运动复杂的晶体电子看作为简单的自由电子。

有效质量的正负与位置有关。

大小由共有化运动的强弱有关。

引入有效质量的用处：使讨论晶体电子运动时，问题变得很简单，否则几乎不可能。

4回旋共振就是当半导体中的载流子在一定的恒定磁场和高频电场同时作用下会发生抗磁共振的现象。

该方法可直接测量出半导体中载流子的有效质量，并从而可求得能带极值附近的能带结构。

（母的）要样品纯度更高，在低温。

5直接带隙半导体材料：导带最小值(导带底)和满带最大值相应于相同的波矢k0间接带隙半导体材料：导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置 . 硅、锗与砷化镓的区别：硅锗为间接带隙半导体；砷化镓是直接带隙半导体。

砷化镓的禁带宽度大，E。

-1.43eV，宽于硅，更宽于锗，因此砷化镓半导体器件能在远高于硅半导体器件工作温度、更高于锗半导体器件工作温度的450℃下正常工作；其pn结的反向电压高，反向饱和电流低，适用于制作大功率半导体器件；能够引入深能级的杂质，制成体电阻率比锗和硅高出三个数量级以上的集成电路衬底。

半导体物理考试重点（1）剖析

半导体物理考试重点（1）剖析半导体物理考试重点题型：名词解释3*10=30分；简答题4*5=20分；证明题10*2=20分；计算题15*2=30分⼀．名词解释1、施主杂志：在半导体中电离时，能够释放电⼦⽽产⽣导电电⼦并形成正电中⼼的杂质称为施主杂质。

2、受主杂志：在半导体中电离时，能够释放空⽳⽽产⽣导电空⽳并形成负电中⼼的杂质称为受主杂质。

3、本征半导体：完全不含缺陷且⽆晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。

实际半导体不可能绝对地纯净，本征半导体⼀般是指导电主要由本征激发决定的纯净半导体。

4、多⼦、少⼦（1）少⼦：指少数载流⼦，是相对于多⼦⽽⾔的。

如在半导体材料中某种载流⼦占少数，在导电中起到次要作⽤，则称它为少⼦。

（2）多⼦：指多数载流⼦，是相对于少⼦⽽⾔的。

如在半导体材料中某种载流⼦占多数，在导电中起到主要作⽤，则称它为多⼦。

5、禁带、导带、价带（1）禁带：能带结构中能量密度为0的能量区间。

常⽤来表⽰导带与价带之间能量密度为0的能量区间。

（2）导带：对于被电⼦部分占满的能带，在外电场作⽤下，电⼦可以从外电场中吸收能量跃迁到未被电⼦占据的能级去，形成电流，起导电作⽤，常称这种能带为导带（3）价带：电⼦占据了⼀个能带中的所有的状态，称该能带为满带，最上⾯的⼀个满带称为价带6、杂质补偿施主杂质和受主杂质有互相抵消的作⽤，通常称为杂质的补偿作⽤。

7、电离能：使多余的价电⼦挣脱束缚成为导电电⼦所需要的能量称为电离能8、（1）费⽶能级:费⽶能级是绝对零度时电⼦的最⾼能级。

（2）受主能级：被受主杂质所束缚的空⽳的能量状态称为受主能级（3）施主能级：被施主杂质束缚的电⼦的能量状态称为施主能级9、功函数：功函数是指真空电⼦能级E0 与半导体的费⽶能级EF 之差。

10、电⼦亲和能：真空的⾃由电⼦能级与导带底能级之间的能量差，也就是把导带底的电⼦拿出到真空去⽽变成⾃由电⼦所需要的能量。

11、直/间接复合（1）直接复合：电⼦在导带和价带之间的直接跃迁，引起电⼦和空⽳的复合，称为直接复合。

半导体制造技术考试资料(1)

一．论述1、例出光刻的8个步骤，并对每一步做出简要解释。

（P316）第一步：气相成底膜处理，光刻的第一步是清洗、脱水和硅片表面成底膜处理，其目的是增强硅片和光刻胶之间的粘附性。

脱水烘干以去除吸附在硅片表面大部分水汽。

脱水烘干后硅片立即要用六甲基二硅胺烷（HMDS）进行成膜处理，起到粘附促进剂的作用。

第二步：旋转涂胶，成底膜处理后，硅片要立即采用旋转涂胶的方法涂上液相光刻胶材料。

将硅片被固定在真空载片台上，它是一个表面上有很多真空孔以便固定硅片的平的金属或聚四氯乙烯盘。

一定数量的液体光刻胶滴在硅片上，然后硅片旋转得到一层均匀的光刻胶图层第三步：软烘，去除光刻胶中的溶剂第四步：对准和曝光，把掩膜版图形转移到涂胶的硅片上第五步：曝光后烘培，将光刻胶在100到110的热板上进行曝光后烘培第六步：显影，在硅片表面光刻胶中产生图形。

光刻胶上的可溶解区域被化学显影剂溶解，将可见的岛或者窗口图形留在硅片表面。

最通常的显影方法是旋转、喷雾、浸润，然后显影，硅片用去离子水（DI）冲洗后甩干。

第七步：坚膜烘培，挥发掉存留的光刻胶溶剂，提高光刻胶对硅片表面的粘附性第八步：显影后检查，检查光刻胶图形的质量，找出有质量问题的硅片，描述光刻胶工艺性能以满足规范要求2.解释发生刻蚀反应的化学机理和物理机理。

（P412）干法刻蚀系统中，刻蚀作用是通过化学作用或物理作用，或者化学和物理的共同作用来实现的。

在纯化学机理中，等离子体产生的反应元素（自由基和反应原子）与硅片表面的物质发生反应。

物理机理的刻蚀中，等离子体产生的能带粒子（轰击的正离子）在强电场下朝硅片表面加速，这些离子通过溅射刻蚀作用去除未被保护的硅片表面材料。

3.描述CVD反应中的8个步骤。

(P247)1) 气体传输至淀积区域：反应气体从反应腔入口区域流动到硅片表面的淀积区域；2) 膜先驱物的形成：气相反应导致膜先驱物（将组成最初的原子和分子）和副产物的形成；3) 膜先驱物附着在硅片表面：大量膜先驱物输运到硅片表面；4)膜先驱物粘附：膜先驱物粘附在硅片表面；5) 膜先驱物扩散：膜先驱物向膜生长区域的表面扩散；6) 表面反应：表面化学反应导致膜淀积和副产物的生成；7) 副产物从表面移除：吸附（移除）表面反应的副产物8）副产物从反应腔移除：反应副产物从淀积区域随气体流动到反应腔出口并排出5.离子注入设备的5个主要子系统。

半导体基础知识(1)(1)

2021/3/6
3
2、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。外加电场时，带负电的自由电子和带正电的空穴均参与导电，且运动方向相反。由于载流子数目很少，故导电性很差。温度升高，热运动加剧，载流子浓度增大，导电性增强。热力学温度0K时不导电。
载流子
为什么要将半导体变成导电性很差的本征半导体？
传统机械按键结构层图：
按
PCBA
键
开关键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型，尽量选择平头类的按键，以防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议留0.05~0.1mm，以防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计算累积公差，以防按键手感不良。
三、PN结的形成及其单向导电性
2021/3/6
4
二、杂质半导体
1. N型半导体
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目
多了？少了？为什么？
5
杂质半导体主要靠多数载
流子导电。掺入杂质越多，
多子浓度越高，导电性越强，
实现导电性可控。
磷（P）
2021/3/6
5
在N型半导体中自由电子是多数载流子，它主要由杂质原子提供；空穴是少数载流子, 由热激发形成。
无杂质稳定的结构
2021/3/6
2
1、本征半导体的结构（价电子，除价电子外的正离子）
共价键
由于热运动，具有足够能量的价电子挣脱共价键的束缚
而成为自由电子
自由电子的产生使共价键中留有一个空位置，称为空穴
自由电子与空穴相碰同时消失，称为复合。
一定温度下，自由电子与空穴对的浓度一定；温度升高，热运动加剧，挣脱共价键的电子增多，自由电子与空穴对的浓度加大。

(完整word版)半导体物理器件期末考试试题(全)

半导体物理器件原理（期末试题大纲）指导老师：陈建萍一、简答题（共6题，每题4分）。

代表试卷已出的题目1、耗尽区：半导体内部净正电荷与净负电荷区域，因为它不存在任何可动的电荷,为耗尽区（空间电荷区的另一种称呼）。

2、势垒电容：由于耗尽区内的正负电荷在空间上分离而具有的电容充放电效应，即反偏Fpn结的电容。

3、Pn结击穿：在特定的反偏电压下,反偏电流迅速增大的现象。

、欧姆接触：金属半导体接触电阻很低,且在结两边都能形成电流的接触.5、饱和电压：栅结耗尽层在漏端刚好夹断时所加的漏源电压。

、阈值电压：达到阈值反型点所需的栅压。

、基区宽度调制效应：随C-E结电压或C-B结电压的变化，中性基区宽度的变化。

8、截止频率:共发射极电流增益的幅值为1时的频率。

9、厄利效应:基带宽度调制的另一种称呼(晶体管有效基区宽度随集电结偏置电压的变化而变化的一种现象）10、隧道效应：粒子穿透薄层势垒的量子力学现象。

11、爱因斯坦关系：扩散系数和迁移率的关系:12、扩散电容：正偏pn结内由于少子的存储效应而形成的电容.、空间电荷区:冶金结两侧由于n区内施主电离和p区内受主电离而形成的带净正电荷与净负电荷的区域.14、单边突变结:冶金结的一侧的掺杂浓度远大于另一侧的掺杂浓度的pn结。

15、界面态：氧化层—-半导体界面处禁带宽度中允许的电子能态。

16、平带电压:平带条件发生时所加的栅压,此时在氧化层下面的半导体中没有空间电荷区。

17、阈值反型点：反型电荷密度等于掺杂浓度时的情形.18、表面散射:当载流子在源极和源漏极漂移时,氧化层--半导体界面处载流子的电场吸引作用和库伦排斥作用.19、雪崩击穿：由雪崩倍增效应引起的反向电流的急剧增大，称为雪崩击穿.20、内建电场：n区和p区的净正电荷和负电荷在冶金结附近感生出的电场叫内建电场，方向由正电荷区指向负电荷区，就是由n区指向p区。

21、齐纳击穿：在重掺杂pn结内,反偏条件下结两侧的导带与价带离得非常近，以至于电子可以由p区的价带直接隧穿到n区的导带的现象。

半导体照明期末复习题

1.吉尔德实验选择的波长分别为630nm(红)、540nm(绿)、460nm(蓝)的光谱色为三原色。

2.显色性：特殊显色指数Ri为光源对某一种标准样品的显色指数，其表达式为Ri=100-4.6△Ei，一般来说，Ra在80到100之间，其显色效果最优；在50到80之间，其显色效果一般；Ra小于50，其显色效果为差。

3.直接带隙与间接带隙半导体：直接带隙半导体材料就是导带最小值(导带底)和价带最大值在k空间中同一位置。

电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴(形成半满能带)只需要吸收能量。

直接带隙半导体的重要性质:当价带电子往导带跃迁时，电子波矢不变，在能带图上是竖直地跃迁，这就意味着电子在跃迁过程中，动量可保持不变--满足动量守恒定律。

相反，如果导带电子下落到价带(即电子与空穴复合)时，也可以保持动量不变--直接复合，即电子与空穴只要一相遇就会发生复合(不需要声子来接受或提供动量)。

因此，直接带隙半导体中载流子的寿命必将很短;同时，这种直接复合可以把能量几乎全部以光的形式放出(因为没有声子参与，故也没有把能量交给晶体原子)一发光效率高(这也就是为什么发光器件多半采用直接带隙半导体来制作的根本原因)。

直接带隙半导体的例子:GaAs、InP半导体。

相反，Si、Ge 是间接带隙半导体。

间接带隙半导体材料(如Si、Ge)导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。

形成半满能带不只需要吸收能量，还要改变动量。

间接带隙半导体材料导带最小值(导带底)和满带最大值在k空间中不同位置。

k 不同，动量就不同，从一个状态到另一个必须改变动量。

与之相对的直接带隙半导体则是电子在跃迁至导带时不需要改变动量。

锗和硅的价带顶 Ev都位于布里渊区中心，而导带底Ec则分别位于<100>方向的简约布里渊区边界上和布里渊区中心到布里渊区边界的0.85 倍处，即导带底与价带顶对应的波矢不同。

这种半导体称为间接禁带半导体。

半导体物理总复习1

能面是球面，导带底电子有效质量为
0.067m0。在L和X点还各有一个极小值，电子的有效质量分别为0.55m0和0.85m0.
,L,X三个极小值与价带顶的能量差分别
为1.424eV,1.708eV,1.90eV。 2。有三个价带，重空穴的有效质量
0.45m0,轻空穴的有效质量0.082m0,
第三个能带的裂距0.34eV. 3、禁带宽度1.424eV,直接带隙半导体。
5。直接带隙半导体和间接带隙半导体
直接带隙半导体：导带低和价带顶对应的电子波矢相同
间接带隙半导体：导带低和价带顶对应的电子波矢不相同
1.6硅、锗的能带结构
Ge： Si：
[111]能谷为导带底
[100]能谷为导带底
禁带
硅：Eg=1.12eV, 间接带隙半导体锗：Eg=0.67eV, 间接带隙半导体 Eg随温度增加而减小
2。受主杂质，受主能级，受主杂质电离能
受主杂质：能够能够接受电子而在价带中产生空穴，并形
成负电中心的杂质，称为受主杂质，掺有受主杂质的半导
体叫P型半导体。受主能级：被受主杂质束缚的空穴的能量状态称为受主能级EA，受主能级位于离价带低很近的禁带中。受主杂质电离能：价带顶EV与受主能级EA的能量之差 EA=EV-EA就是受主杂质的电离能。受主杂质未电离时是中性的，电离后成为负电中心
* n
同于电子的惯性质量m0
因为导带底部E(k)有极小值，所以导带底电子的有效质
量为正值。
d 2E 0 2 dk d 2E 0 2 dk
因为价带顶顶部E(k)有极大值，所以价带顶电子的有效质量为负值
2 有效质量： m 2 与E(k)曲线的曲率半径成正比 d E dk 2 在半导体同一能带的不同位置（k不同），有效质量可能

半导体物理期末考复习材料解读

第一章半导体中的电子状态1.元素半导体硅和锗都是金刚石结构。

2.结构上，金刚石结构由两套面心立方格子沿其立方体对角线位移 1/4 的长度套构而成的，3.在四面体结构的共价晶体中，四个共价键是 sp3杂化。

4.第III 族元素铝、镓、铟和第V 族元素磷、砷、锑组成的 III-V 族化合物。

也是正四面体结构，四个共价键也是sp3杂化，但具有一定程度的离子性。

是闪锌矿结构。

5. ZnS 、GeS 、ZnSe 和GeSe 等 Ⅱ-Ⅵ族化合物都可以闪锌矿型和纤锌矿型两种方式结晶，也是以正四面体结构为基础构成的，四个混合共价键也是 sp3 杂化，也有一定程度的离子性。

6. Ge 、Si 的禁带宽度具有负温度系数。

禁带宽度E g 随温度增加而减小( 负温度系数特性 )7.半导体与导体的最大差别：半导体的电子和空穴均参与导电。

半导体与绝缘体的最大差别：在通常温度下，半导体已具有一定的导电能力。

8．有效质量的意义半导体中的电子在外场作用下运动时，外力并不是电子受力的总和，电子一方面受到外电场力的作用，另一方面还和内部的原子、电子相互作用着。

电子的加速度应该是半导体内部势场和外电场作用的综合效果。

为了简化问题，借助有效质量来描述电子加速时内部受到的阻力。

引入有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用。

使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及到半导体内部势场的作用。

有效质量可以通过实验直接测得。

有效质量的大小取决于晶体内电子与电子周围环境的作用。

电子有效质量的意义是什么？它与能带有什么关系？答：有效质量概括了晶体中电子的质量以及内部周期势场对电子的作用，引入有效质量后，晶体中电子的运动可用类似于自由电子运动来描述。

有效质量与电子所处的状态有关，与能带结构有关：（1）、有效质量反比于能谱曲线的曲率：（2）、有效质量是k 的函数，在能带底附近为正值，能带顶附近为负值。