中科院考博半导体物理固体物理知识点及习题总结

1、在晶体衍射中，为什么不能用可见光？

[解答]

晶体中原子间距的数量级为1010

-米，要使原子晶格成为光波的衍射光栅，光波的波长应小于1010-米. 但可见光的波长为7.6?4.0710-?米, 是晶体中原子

间距的1000倍. 因此, 在晶体衍射中，不能用可见光.

2、为什么许多金属为密积结构?

[解答]

金属结合中, 受到最小能量原理的约束, 要求原子实与共有电子电子云间的库仑能要尽可能的低(绝对值尽可能的大). 原子实越紧凑, 原子实与共有电子电子云靠得就越紧密, 库仑能就越低. 所以, 许多金属的结构为密积结构.

3、长光学支格波与长声学支格波本质上有何差别?

[解答]

长光学支格波的特征是每个原胞内的不同原子做相对振动, 振动频率较高, 它包含了晶格振动频率最高的振动模式. 长声学支格波的特征是原胞内的不同原子没有相对位移, 原胞做整体运动, 振动频率较低, 它包含了晶格振动频率最低的振动模式, 波速是一常数. 任何晶体都存在声学支格波, 但简单晶格(非复式格子)晶体不存在光学支格波

4、电子的有效质量*

m 变为∞的物理意义是什么?

[解答]

从能量的角度讨论之. 电子能量的变化

m E m E m E 晶格对电子作的功外场力对电子作的功外场力对电子作的功)d ()(d )(d *+= []电子对晶格作的功外场力对电子作的功)d ()(d 1E E m -=.

从上式可以看出，当电子从外场力获得的能量又都输送给了晶格时, 电子的有效质量*m 变为∞. 此时电子的加速度

01*==F a m , 即电子的平均速度是一常量. 或者说, 此时外场力与晶格作用力大小相等, 方向相反.

5、一维简单晶格中一个能级包含几个电子?

[解答]

设晶格是由N 个格点组成, 则一个能带有N 个不同的波矢状态, 能容纳2N 个电子. 由于电子的能带是波矢的偶函数, 所以能级有(N /2)个. 可见一个能级上包含4个电子.

1、对晶格常数为a 的SC 晶体,与正格矢R =a i +2a j +2a k 正交的倒格子晶面族的面

指数为( 122 ), 其面间距为( a 32π

)。

2、典型离子晶体的体积为V , 最近邻两离子的距离为R , 晶体的格波数目为(3

43R V ), 长光学波的( 纵 )波会引起离子晶体宏观上的极化。 3、金刚石晶体的结合类型是典型的(共价结合)晶体, 它有( 6 )支格波。

4、当电子遭受到某一晶面族的强烈反射时, 电子平行于晶面族的平均速度(不为 )零, 电子波矢的末端处在(布里渊区)边界上。

5、两种不同金属接触后, 费米能级高的带(正)电.对导电有贡献的是 (费米面附近)的电子.

2、共价结合, 两原子电子云交迭产生吸引, 而原子靠近时, 电子云交迭会产生巨大的排斥力, 如何解释?

[解答]

共价结合, 形成共价键的配对电子, 它们的自旋方向相反, 这两个电子的电子云交迭使得体系的能量降低, 结构稳定. 但当原子靠得很近时, 原子内部满壳层电子的电子云交迭, 量子态相同的电子产生巨大的排斥力, 使得系统的能量急剧增大.

3、什么叫简正振动模式？简正振动数目、格波数目或格波振动模式数目是否是一回事？

[解答]

为了使问题既简化又能抓住主要矛盾，在分析讨论晶格振动时，将原子间互作用力的泰勒级数中的非线形项忽略掉的近似称为简谐近似. 在简谐近似下, 由N 个原子构成的晶体的晶格振动, 可等效成3N 个独立的谐振子的振动. 每个谐振子的振动模式称为简正振动模式, 它对应着所有的原子都以该模式的频率做振动, 它是晶格振动模式中最简单最基本的振动方式. 原子的振动, 或者说格波振动通常是这3N 个简正振动模式的线形迭加.

简正振动数目、格波数目或格波振动模式数目是一回事, 这个数目等于晶体中所有原子的自由度数之和, 即等于3N .

1、重空穴是指（价带顶附近曲率较小的等能面上的空穴）

2、硅的晶格结构和能带结构分别是（金刚石型和间接禁带型 ）

3、电子在晶体中的共有化运动指的是电子在晶体各元胞对应点出现的几率相同

4、简并半导体是指（ (E C -E F )或(E F -E V )≤0）的半导体。

6、当Au 掺入Si 中时，它引入的杂质能级是（ 施主）能级，在半导体中起的是（ 深 ）的作用；当B 掺入Si 中时，它引入的杂质能级是（ 受主 ）能级，在半导体中起的是（ 浅 ）的作用。

9、以长声学波为主要散射机构时，电子的迁移率μn 与温度的（3/2次方成反比）

12、欧姆接触是指（阻值较小并且有对称而线性的伏－安特性）的金属－半导体接触

13、在MIS 结构的金属栅极和半导体上加一变化的电压，在栅极电压由负值增加到足够大的正值的的过程中，如半导体为P 型，则在半导体的接触面上依次出现

的状态为（多数载流子堆积状态，多数载流子耗尽状态，少数载流子反型状态）。

二、证明题：（8分）

试用一维非均匀掺杂（掺杂浓度随x 的增加而下降），非简并p 型半导体模型导出爱因斯坦关系式：

p

o p D k T q

μ= 证明：由于掺杂浓度不均匀，电离后空穴浓度也不均匀，形成扩散电流：

0p p dp j qD dx

=- 空穴向右扩散的结果，使得左边带负电，右边带正电，形成反x 方向的自建电场E, 产生漂移电流：

0p j q p E μ=漂

稳定时两者之和为零，即：

000p p dp qD q p E dx

μ-+= 而dV E dx

=-，有电场存在时，在各处产生附加势能－qV(x)，使得能带发生倾斜。 在x 处的价带顶为：E V (x)=E V -qV(x)，则x 处的空穴浓度为：

00()()exp()F V V E E qV x p x N k T

-+=- 则：000()exp()()F V V dp E E qV x q dV N dx k T k T dx

-+=-- 00()

q dV p x k T dx =- 故：0000p p q dV dV qD p q p k T dx dx

μ-= 0p

p D k T q

μ= 1、试说明浅能级杂质和深能级杂质的物理意义及特点？（4分）

答：物理意义：在纯净的半导体中，掺入少量的其它元素杂质，对半导体的性能影响很大。由于杂质的存在，使得该处的周期性势场受到扰乱，因而杂质的电子不能处于正常的导带或价带中，而是在禁带中引入分裂能级，即杂质能级。根据杂质能级在禁带中的位置不同，分为深能级杂质和浅能级杂质。又根据杂质电离

后施放的电子还是空穴，分为施主和受主两类。（2分）

特点：对于浅能级杂质，施主或受主能级离导带底或价带顶很近，电离能很小，在常温下，杂质基本全部电离，使得导带或价带增加电子或空穴，它的重要作用是改变半导体的导电类型和调节半导体的导电能力。对于深能级杂质，能级较深，电离能很大，对半导体的载流子浓度和导电类型没有显著的影响，但能提供有效的复合中心，可用于高速开关器件。（2分）

2、什么样的金半接触具有整流效应（考虑在n型和p型的情况）？(5分)

答：能形成阻挡层的金半接触才具有整流效应。（1分）

即金属和n型半导体接触时，若金属的功函数大于半导体的功函数，在半导体表面形成一个正的空间电荷区能带向上弯，是电子的势垒区，电子浓度比体内小得多，是个高阻区；（2分）

或者金属和p半导体接触时，若金属的功函数小半导体的功函数，在半导体表面形成负的空间电荷区，能带向下弯，是空穴的势垒区，空穴浓度比体内小得多，也是个高阻区。这样的接触具有整流效应。（2分）

3、什么是扩散长度、牵引长度？它们 …… 此处隐藏：11967字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……