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2012
半导体物理学期末试题
一、选择填空（
22
分）
< br>
1
、在硅和锗的能带结构中，在布里渊中心存在两个极
大值重合的价带，外面的能带（
B
）
，
对应的有效质量（
C
）
，称该能带中的空穴为
(
E
)
。
A.
曲率大；
B.
曲率小；
C.
大；
D.
小；
E.
重空穴；
F.
轻空穴
2
、
如果杂质既有施主的作用又有受主的作用，则这种杂质称为（
F
）
。
A.
施主
B.
受主
C.
复合中心
D.
陷阱
F.
两性杂质
3
、在通常情况下，
GaN
呈（
A
）型结构，具有（
C
）
，它是（
F
）半导体材料。
A.
纤锌矿型；
B.
闪锌矿型；
C.
六方对称性；
D.
立方对称性；
E.
间接带隙；
F.
直接带隙。
4
、同一种施主杂质掺入甲、乙两种半导体，如果甲的相对介电常数
ε
< br>r
是乙的
3
/
< br>4
，
m
n
*/m
0
值是乙的
2
倍，那么用类氢模型计算结果是（
D
）
。
<
/p>
A.
甲的施主杂质电离能是乙的
8
/
3
，弱束缚电子基态轨道半径为乙的
3
/
4
B.
甲的施主杂质电离能是乙的
3
/
2
，弱束缚电子基态轨道半径为乙的
32
/
9
C.
甲的施主杂质
电离能是乙的
16
/
3
，弱束缚电子基态轨道半径为乙的
8
/
3
D.
甲的施主杂质电离能是乙的
< br>32
/
9
，的弱束缚电子基态轨
道半径为乙的
3
/
8
5
、
.
一块半导体寿命
τ
=15?s
，光照在材料中会产生非平衡载
流子，光照突然停止
30?s
后，其中非平衡载
流子将衰减到原来的（
C
）
。
A.1
/
4
；
B.1
/e
；
C.1
/e
2
；
D.1
/
2
6
、
对于同时存在一种施主杂质和一种
受主杂质的均匀掺杂的非简并半导体，
在温度足够高、
n
i
>> /N<
/p>
D
-N
A
/
时，半导体具有
（
B
）
半导体的导电特性。
A.
非本征
B.
本征
7
、在室温下，非简并
Si
中电子扩散系数
D
ｎ
与Ｎ
Ｄ
有如下图
（
C
）
所示的最恰当的依赖关系：
Ｄ
ｎ
Ｄ
ｎ
Ｄ
ｎ
Ｄ
ｎ
Ｎ
Ｄ
Ｎ
Ｄ
Ｎ
Ｄ
Ｎ
Ｄ
Ａ
Ｂ
Ｃ
Ｄ
8
、在纯的半导体硅中掺入硼，在一定的温度下，当掺入的浓度增加
时，费米能级向（
A
）移动；当掺
杂浓度一定时，温度从室温逐步增加，费米能级向
( C
)
移动。
；
；
；
D.
E
F
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9
、把磷化镓在氮气氛中退火，会有氮取代部分的磷，这会在磷化镓中出现（
D
）
。
A.
改变禁带宽度
；
B.
产生复合中心
；
C.
产生空穴陷阱
；
D.
产生等电子陷阱。
10
、对于大注入下的直接复合，非平衡载流子的寿命不再是个常数，它与（
C
）
。
A.
非平衡载流子浓度成正比
；
B.
平衡载流子浓度成正比；
C.
非平衡载流子浓度成反比；
D.
平衡载流子浓度成反比。
11
、杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中，当温度升高时，
电离杂质散射的概率和晶格振动声
子的散射概率的变化分别是（
B
）
。
A.
变大，变小
；
B.
变小，变大；
C.
变小，变小；
D.
变大，变大。
< br>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。
< br>13
、在磷掺杂浓度为
2
×
10
cm
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
(W
m
=3.8eV)
；
B. Cr (W
m
=4.6eV)
；
C. Au (W
m
=4.8eV)<
/p>
；
D. Al (W
< br>m
=4.2eV)
。
14
、在硅基
MOS
器
件中，硅衬底和
SiO
2
界面处的固定
电荷是（
B
）
，它的存在使得半导体表面的能带
（
C
）弯
曲，在
C-V
曲线上造成平带电压（
F
）偏移。
A.
钠离子
；
B.
过剩的硅离子；
C.
向下；
D.
向上；
E.
向正向电压方向；
F.
向负向电压方向。
16
-3
二、简答题：
（
5
+4+6=15
分）
1
、用能带图分别描述直接复合、间接复合过程。
（
4
分）
Ec
(0.5
分
)
跃迁过程
Ec
(0.5
分
)
Ec
(0.5
分
)
Ec
(0.5
分
)
跃迁过程
1
(0.5
分
)
Et
（或：杂质或缺陷能级）
(0.5
分
)
跃迁过程
2
(0.5
分
)
Ec (0.5
分
)
2
、对于掺杂的元素半导体
Si
、
Ge
中，一般情形下对载流子的主要散射机构是什么？写出
其主要散射机
构所决定的散射几率和温度的关系。
（
4
分）
答：对掺杂的元
素半导体材料
Si
、
Ge
，其主要的散射机构为长声学波散射（
1
分）和电离
杂质散射
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其散射几率和温度的关系为：
3/<
/p>
2
?
3/
2
声学波散射：
p
s
?
T
，电离杂质散射：
p
i
?
N
i
< br>T
（根据题意，未含
Ni
也可）
3
、如金属和一
n
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<
/p>
曲线。
（忽略表面态的影响）
（
6
分）
答：在金属和
n
型半导体接触时，如金属的功函数为
W
m
,
半导体的功函数为
W
s
。
当
W
m
＞
W
s
时，在半导体表面形成阻挡层接触，是个高阻区，能带
向上弯曲；
（
2
分）
< br>
当
W
m
＜
W
s
时，在半导体表面形成反阻挡
层接触，是个高电导区，能带向下弯曲；
（
2
< br>分）
对应的
I-V
曲线分别为：
I
I
V
V
（
1
分）
（
1
分）
三、
在３
００Ｋ时，某Ｓｉ器件显示出如下的能带图：
（
6+4+4=1
4
分）
（１）平衡条件成立吗？试证
明之。
（
6
分）
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０
ｘ
１
Ｌ／３
ｘ
２
２Ｌ／３
Ｌ
ｘ
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