半导体物理 .ppt
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少？若不考虑表面态的影响，它分别通Al、Au、Mo接 触时，形成阻挡层还是反阻挡层？硅的电子亲和能取
4.05eV。
解答：
Ws En Ec EF
EF
Ec
kT ln
ND Nc
Ec
0.026ln 1017 2.8 1019
Ec
0.1456eV
Ec EF 0.1456 eV
Ws 0.1456 4.05 0.1456 4.1965 eV
解答：
①
解法一： W h 0
红限的频率
0
W h
2.5eV 4.14 1015
6.04 1014 / s
红光
6500A ~ 7600A
红
c
3108 m / s 6500 1010 m
~
3108 m / s 7600 1010 m
4.61014 / s ~ 4.51014 / s
紫光
3800A ~ 4300A
J sT
A*T
2
exp
qns
kT
由表7－4得（111）面即<111>晶向的有效理查逊常数
A*
2.2 A
2.2
4qm0
h3
k
2
2.2 120 A
cm2
k2
JsT
A*T
2
exp
qns
kT
2.2 120
300
e2
0.78 0.026
2.223106 A cm2
返回
7－8
有一块施主浓度 N D 1016 cm3 的n型锗材料，在它的
金属
功函数 n型硅的
Ws
Al
4.13eV 4.1695 反阻挡层
eV
Au
5.06eV 4.1695 阻挡层
eV
Mo
4.29eV 4.1695 阻挡层
eV
返回
7－4
受主浓度 N A 1017 cm3 的p型锗，室温下的功函数是多
少？若不考虑表面态的影响，它分别同Al、Au、Pt接触 时，形成阻挡层还是反阻挡层？锗的电子亲和能取 4.13eV。
紫光 h 3.27 ~ 2.89eV 2.5eV ，释放出电子
解法三：
红光 7500A ，h 红 1.66eV 2.5eV ，不释放
出电子。
紫光 4000A ，h 紫 3.1eV 2.5eV，释放出电子。
②
1 2
mn*v2
h
Ws
4.14 1015
3 108 1850 1010
Vs
0
0.3V
，
V 5V
10 cm ,由图4－15知 N D 1.5 1014 cm3
1
1
d
2 r 0
Vs
0
qND
V
2
2168.851014 0.3 5 2
1.61019 1.51014
7.9104 cm
肖特基势垒
qns
qVs
0
qn
qVs
0
En
1
1
1
d
2
r 0 Vs
qN D
0
2
1
V 2
Vs
0
d0 1
V 2
Vs
0
当V=0时, d 1.88m
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当V=0.2V时, d 1.085m
原子半径 r 3a 1 3a 1.1756 A 88
晶格常数，硅为a 5.43A ，锗为 a 5.66A 硅原子间距 2r 2.35A ，锗原子间距 2r 2.45A
Al
4.13eV
4.694eV 阻挡层
Au
5.06eV
4.694eV 反阻挡层
Pt
5.30eV
4.694eV 反阻挡层
Mo
4.29eV
4.694eV 阻挡层 返回
7－5
某种功函数为2.5eV的金属表面受到光的照射。 ①这个面吸收红色光或紫色光时，能放出光电子吗？ ②用波长为185nm的紫外线照射时，从表面放出的光电 子的能量是多少eV?
0.4 kT ln
ND Nc
1016 0.4 0.026ln 1.041019
0.4 0.18 0.58eV
J
1.1120
300
2
e
0.58 0.026
e
0.3 0.026
1 249.9 A
cm 2
A* 1.1A 时，J 252 A cm2
返回
mn*v hk
k
mn*v h
1.03 9.11031 105 6.625 1034
1.483108
/m
1.483106 / m
6 109 m 6 107 cm
与能带中电子相对应的波矢数量级是原子间距的倒数
106 ~ 108 / cm
即
k
1 原子间距
，而 k
1
，故原子间距正比于
Vs
0
En q
ns
Ec
EF q
ns
kT q
ln
Nc ND
ns
0.29 0.3 0.01V
返回
7－7
在n型硅的(111)面上与金属接触形成肖特基势垒二极管。
若已知势垒高度 qns 0.78eV ，计算室温下的反向
饱和电流密度 JsT 。（热电子发射理论）
解答：
根据热电子发射理论，由7－39式
Au Cu
V21 5.06 4.87 0.19V
W Al
V21 4.55 4.13 0.42V
Cu Ag
V21 4.87 4.97 0.1V
Al Au Al Cu M 0 W Au Pt
V21 4.13 5.06 0.93V V21 4.13 4.87 0.74V V21 4.29 4.55 0.26V V21 5.06 5.3 0.24V
第七章
PowerPoint2003
半导体物理学习题 第七章
7－1
7－2
7－3
7－4
7－5
7－6
7－7
7－8
7－1
计算Al-Cu、Au-Cu、W-Al、Cu-Ag、Al-Au、Mo-W、 Au-Pt的接触电势差，并标出正负。
解答：
Al Cu
V2
V1
W1 W2 q
V21
V21 4.13 4.87 0.74V
解答：
E0
x
Ws
Ec
En=Eg-(EF-Ev)
EF
Ev
Ws En Ec EF
EF
Ev
kT ln
NA Nv
Ev
0.026ln
1017 6 1018
Ev
0.106eV
Ws Eg EF Ev 4.13 0.67 0.106 4.694 eV
金属
功函数
n型硅的 Ws
返回
7－2
两种金属A和B通过金属C相接触，若温度相等，证明其 两端的电势差同A，B直接接触的电势差一样。如果A是 Au,B是Ag,C是Cu或Al，则为多少伏？
解答：
Va
Vc
Vb
A
C
B
Va
Vb
AB
第一种结法时
VAC
WC
WA q
VCB
WB
WC q
VAB
VAC
VCB
WC
WA WB WC q
2.5
4.24eV 6.81019 J
即电子吸收光子能量克服逸出功2.5eV后而逸出金属时 的初动能4.24eV
返回
7－6
电阻率为 10 cm的n型锗和金属接触形成的肖特基势垒
高度为0.3eV。求加上5V反向电压时的空间电荷层厚度。
解答：
r 16 ， 0 8.85 1014 F cm ，
紫
c
3108 m / s 3800 1010 m
~
3108 m / s 4300 1010 m
7.91014 / s ~ 6.981014 / s
∵
红 0
∴红光照射时不释放出电子
∵ 紫 0
∴紫光照射时释放出电子
解法二：
光子能量 E h h c
h 4.141015 eV s
红光 h 1.9 ~ 1.86eV 2.5eV ，不释放出电子
WB WA q
VAB
第二种接法时
VAB
WB
WA q
若A为Au，则 WA 5.06eV ，B为Ag，则 WB 4.97eV
VAB
WB
WA q
4.97 5.06
0.09V
若A为Cu，则 WC 4.87eV，若为Al,则 WC 4.13eV
V AB 与C无关。
返回
7－3
施主浓度 N D 1017 cm3的n型硅，室温下的功函数是多
(111)面上与金属接触制成肖特基势垒二极管。已知
VD 0.4V ,求加上0.3V电压时的正向电流密度。
解答：
∵锗的迁移率 n 较大
∴采用发射理论
J sT
A*T 2 exp
qns
kT
e
qV kT
1
A* 1.1A 1.1120 A cm2 k 2
qns qVD En qVD Ec EF
4.05eV。
解答：
Ws En Ec EF
EF
Ec
kT ln
ND Nc
Ec
0.026ln 1017 2.8 1019
Ec
0.1456eV
Ec EF 0.1456 eV
Ws 0.1456 4.05 0.1456 4.1965 eV
解答：
①
解法一： W h 0
红限的频率
0
W h
2.5eV 4.14 1015
6.04 1014 / s
红光
6500A ~ 7600A
红
c
3108 m / s 6500 1010 m
~
3108 m / s 7600 1010 m
4.61014 / s ~ 4.51014 / s
紫光
3800A ~ 4300A
J sT
A*T
2
exp
qns
kT
由表7－4得（111）面即<111>晶向的有效理查逊常数
A*
2.2 A
2.2
4qm0
h3
k
2
2.2 120 A
cm2
k2
JsT
A*T
2
exp
qns
kT
2.2 120
300
e2
0.78 0.026
2.223106 A cm2
返回
7－8
有一块施主浓度 N D 1016 cm3 的n型锗材料，在它的
金属
功函数 n型硅的
Ws
Al
4.13eV 4.1695 反阻挡层
eV
Au
5.06eV 4.1695 阻挡层
eV
Mo
4.29eV 4.1695 阻挡层
eV
返回
7－4
受主浓度 N A 1017 cm3 的p型锗，室温下的功函数是多
少？若不考虑表面态的影响，它分别同Al、Au、Pt接触 时，形成阻挡层还是反阻挡层？锗的电子亲和能取 4.13eV。
紫光 h 3.27 ~ 2.89eV 2.5eV ，释放出电子
解法三：
红光 7500A ，h 红 1.66eV 2.5eV ，不释放
出电子。
紫光 4000A ，h 紫 3.1eV 2.5eV，释放出电子。
②
1 2
mn*v2
h
Ws
4.14 1015
3 108 1850 1010
Vs
0
0.3V
，
V 5V
10 cm ,由图4－15知 N D 1.5 1014 cm3
1
1
d
2 r 0
Vs
0
qND
V
2
2168.851014 0.3 5 2
1.61019 1.51014
7.9104 cm
肖特基势垒
qns
qVs
0
qn
qVs
0
En
1
1
1
d
2
r 0 Vs
qN D
0
2
1
V 2
Vs
0
d0 1
V 2
Vs
0
当V=0时, d 1.88m
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
当V=0.2V时, d 1.085m
原子半径 r 3a 1 3a 1.1756 A 88
晶格常数，硅为a 5.43A ，锗为 a 5.66A 硅原子间距 2r 2.35A ，锗原子间距 2r 2.45A
Al
4.13eV
4.694eV 阻挡层
Au
5.06eV
4.694eV 反阻挡层
Pt
5.30eV
4.694eV 反阻挡层
Mo
4.29eV
4.694eV 阻挡层 返回
7－5
某种功函数为2.5eV的金属表面受到光的照射。 ①这个面吸收红色光或紫色光时，能放出光电子吗？ ②用波长为185nm的紫外线照射时，从表面放出的光电 子的能量是多少eV?
0.4 kT ln
ND Nc
1016 0.4 0.026ln 1.041019
0.4 0.18 0.58eV
J
1.1120
300
2
e
0.58 0.026
e
0.3 0.026
1 249.9 A
cm 2
A* 1.1A 时，J 252 A cm2
返回
mn*v hk
k
mn*v h
1.03 9.11031 105 6.625 1034
1.483108
/m
1.483106 / m
6 109 m 6 107 cm
与能带中电子相对应的波矢数量级是原子间距的倒数
106 ~ 108 / cm
即
k
1 原子间距
，而 k
1
，故原子间距正比于
Vs
0
En q
ns
Ec
EF q
ns
kT q
ln
Nc ND
ns
0.29 0.3 0.01V
返回
7－7
在n型硅的(111)面上与金属接触形成肖特基势垒二极管。
若已知势垒高度 qns 0.78eV ，计算室温下的反向
饱和电流密度 JsT 。（热电子发射理论）
解答：
根据热电子发射理论，由7－39式
Au Cu
V21 5.06 4.87 0.19V
W Al
V21 4.55 4.13 0.42V
Cu Ag
V21 4.87 4.97 0.1V
Al Au Al Cu M 0 W Au Pt
V21 4.13 5.06 0.93V V21 4.13 4.87 0.74V V21 4.29 4.55 0.26V V21 5.06 5.3 0.24V
第七章
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半导体物理学习题 第七章
7－1
7－2
7－3
7－4
7－5
7－6
7－7
7－8
7－1
计算Al-Cu、Au-Cu、W-Al、Cu-Ag、Al-Au、Mo-W、 Au-Pt的接触电势差，并标出正负。
解答：
Al Cu
V2
V1
W1 W2 q
V21
V21 4.13 4.87 0.74V
解答：
E0
x
Ws
Ec
En=Eg-(EF-Ev)
EF
Ev
Ws En Ec EF
EF
Ev
kT ln
NA Nv
Ev
0.026ln
1017 6 1018
Ev
0.106eV
Ws Eg EF Ev 4.13 0.67 0.106 4.694 eV
金属
功函数
n型硅的 Ws
返回
7－2
两种金属A和B通过金属C相接触，若温度相等，证明其 两端的电势差同A，B直接接触的电势差一样。如果A是 Au,B是Ag,C是Cu或Al，则为多少伏？
解答：
Va
Vc
Vb
A
C
B
Va
Vb
AB
第一种结法时
VAC
WC
WA q
VCB
WB
WC q
VAB
VAC
VCB
WC
WA WB WC q
2.5
4.24eV 6.81019 J
即电子吸收光子能量克服逸出功2.5eV后而逸出金属时 的初动能4.24eV
返回
7－6
电阻率为 10 cm的n型锗和金属接触形成的肖特基势垒
高度为0.3eV。求加上5V反向电压时的空间电荷层厚度。
解答：
r 16 ， 0 8.85 1014 F cm ，
紫
c
3108 m / s 3800 1010 m
~
3108 m / s 4300 1010 m
7.91014 / s ~ 6.981014 / s
∵
红 0
∴红光照射时不释放出电子
∵ 紫 0
∴紫光照射时释放出电子
解法二：
光子能量 E h h c
h 4.141015 eV s
红光 h 1.9 ~ 1.86eV 2.5eV ，不释放出电子
WB WA q
VAB
第二种接法时
VAB
WB
WA q
若A为Au，则 WA 5.06eV ，B为Ag，则 WB 4.97eV
VAB
WB
WA q
4.97 5.06
0.09V
若A为Cu，则 WC 4.87eV，若为Al,则 WC 4.13eV
V AB 与C无关。
返回
7－3
施主浓度 N D 1017 cm3的n型硅，室温下的功函数是多
(111)面上与金属接触制成肖特基势垒二极管。已知
VD 0.4V ,求加上0.3V电压时的正向电流密度。
解答：
∵锗的迁移率 n 较大
∴采用发射理论
J sT
A*T 2 exp
qns
kT
e
qV kT
1
A* 1.1A 1.1120 A cm2 k 2
qns qVD En qVD Ec EF