《半导体物理》复习要点(2015年)

《半导体物理》复习要点

第一章半导体晶体结构

一、理解下列基本概念

空间点阵，晶格，布喇菲格子，复式格子，固体物理学原胞，结晶学原胞，晶列指数，晶面指数，缺陷，位错。

二、分析掌握下列基本问题

1．会标示常用晶体结构的晶列指数和晶面指数。

2．图示正格子与倒格子的相互转换，在倒格子点阵中画出布里渊区。

3．半导体中缺陷的种类及特点

第二章半导体能带

一、理解下列基本概念

单电子近似，共有化运动，能带（导带，价带，满带，空带），禁带，有效质量，本征半导体，杂质半导体，本征激发，载流子，空穴，间隙式杂质，替位式杂质，施主杂质，受主杂质，杂质电离，杂质补偿，浅能级杂质，深能级杂质，缺陷能级，n型半导体，p型半导体。

二、分析掌握下列基本问题

1．了解晶体能带的求解过程和处理方法，掌握能带图的描述。

2．从能带角度理解导体，半导体，绝缘体之间的导电性的差异。

3．本征半导体的导电原理。

4．S i，G e，G a A s能带结构的异同点。

5．N型半导体和P型半导体的形成机制及导电原理。

6．杂质的补偿原理及应用。

第三章半导体中载流子的统计分布

一、理解下列基本概念

热平衡状态，热平衡载流子，费米能级，非简并半导体，简并半导体，有效状态密度，多数载流子，少数载流子。

二、分析掌握下列基本问题

1．费米分布函数的性质

2．系统遵从玻耳兹曼分布和费米分布的前提条件

3．导带电子浓度和价带空穴浓度表示式推导方法

4．杂质半导体E F随杂质浓度变化关系，随温度的变化关系

5．载流子浓度随温度的变化关系

6．区分半导体载流子出现非简并，弱简并，简并的标准

7．各种热平衡状态下半导体电中性条件

三、熟识公式并运用

1．费米分布函数和玻耳兹曼分布的表示式

2．导带电子浓度，价带空穴浓度表示式

3．本征载流子浓度表示式，本征费米能级表示式

4．载流子浓度乘积表示式，及其与本征载流子浓度的关系

5．饱和电离温度区载流子浓度及E F的表示式（n型和p型半导体）

第四章半导体的导电性

一、理解下列基本概念

电流密度，漂移运动，平均漂移速度，迁移率，自由时间，平均自由时间，电导有效质量，载流子散射，散射几率，格波，声子

二、分析掌握下列基本问题

1．迁移率概念的引进，影响迁移率的主要因素

2．半导体中载流子散射的主要模式及其影响因素

3．电阻率(或电导率)与杂质和温度的关系。

三、熟识公式并运用

1．欧姆定律的微分形式

2．迁移率表示式

3．电导率和电导率的表示式（混合型，n型，p型，本征型半导体）

第五章非平衡载流子

一、理解下列基本概念

载流子的产生率，复合率，净复合率，半导体非平衡态，非平衡载流子，非平衡载流子的复合率，复合几率，准费米能级，非平衡载流子寿命，直接复合，间接复合，表面复合，复合中心，复合中心能级，陷阱效应，陷阱中心，陷阱能级，扩散系数，扩散长度，注入(电注入、光注入)

二、分析掌握下列基本问题

1．半导体热平衡态和非平衡态特点的比较。

2．非平衡载流子的注入与检验方法的原理。

3．非平衡载流子随时间衰减规律，及其推证方法，寿命τ的物理意义。

4．准费米能级的特点，准费米能级位置随注入强度的变化。

5．直接复合和间接复合异同点。

三、熟识公式并运用

1．非平衡载流子随时间衰减规律表示式

2．非平衡载流子复合率与非平衡载流子浓度关系表示式

3．非平衡导带电子浓度（价带空穴浓度）的表示式

4．连续性方程一般式及其在各种特殊情形下的灵活应用

5．爱因斯坦关系式及其应用。

第六章半导体表面及接触界面特性

一、理解下列基本概念

空间电荷区，表面势，功函数，接触势垒，高阻区（阻挡层），高电导区（反阻挡层），耗尽层，堆积层，弱反型层，强反型层，少子注入，欧姆接触，肖特基势垒，表面态，表面能级，表面电容，平带电容，平带电压，表面电导。

二、分析掌握下列基本问题

1．外电场作用下半导体表面空间电荷区的形成，表面层电场，电势，电势能的分布及能带图。

2．金属和半导体接触，接触电势差的形成及接触势垒的出现。

3．金属和半导体接触能整流特性的定性说明。

4．欧姆接触形成方法及原理。

5．理想MIS结构C-V特性的分析，归一化电容与外加偏压的变化关系；金属和半导体功函数差，绝缘层中电荷对MIS结构C-V特性的影响；Si-SiO2系统中可动离子电荷，固定荷，界面态，电离陷阱电荷这四种电荷的特征，成因及其对C-V特性影响。

三、熟识公式并运用

1．接触电势差与功函数关系表示式。

2．完全接触电势高度表示式。

3．金属和半导体接触耗尽近似电势分布表示式及势垒宽度与表面势之间的相互关系4．强反型条件的推导，强反型下最大耗尽宽度表示式。

5．MIS结构归一化电容与绝缘层电容和表面层电容关系表示式。

6．归一化平带电容表示式。

7．氧化层中电荷对平带电压的影响关系式

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第七章半导体的光电性质及光电效应

一、理解下列基本概念

本征吸收，杂质吸收，晶格吸收，激子，激子吸收，自由载流子吸收，长波限，直接跃迁，间接跃迁，光电导，光电导驰豫过程，光生伏特效应，辐射跃迁，受激辐射跃迁，本征跃迁。

二、分析掌握下列基本问题

1．半导体光吸收的主要微观过程。

2．光生伏特效应的产生机理。

3．p-n结正向电注入发光机理。

4．p-n结注入式半导体激光产生的机理及基本条件

三、熟识公式并应用

1．光强随深入距离衰减的关系表示式。

2．本征吸收长波限与半导体禁带宽度之间的关系式。

3．半导体光电导表示式。

4．半导体光电池I-V表示式（电压与电流关系，开路电压，短路电流）。

第八章半导体的热电、磁电及压阻效应

一、理解下列基本概念

温差电效应，塞贝克效应，帕尔贴效应，汤姆逊效应，霍尔效应，霍尔迁移率，磁阻效应，光磁电效应，压阻效应。