2024年河北工業(yè)大學(xué)非全日制研究生招生考試《半導(dǎo)體物理學(xué)》考試大綱

　　一、考試要求

　　半導(dǎo)體物理學(xué)主要考察對(duì)于半導(dǎo)體物理學(xué)基本概念、半導(dǎo)體內(nèi)部載流子的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律、半導(dǎo)體物理特性的計(jì)算方法的掌握及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。

　　二、考試形式

　　試卷采用客觀題型和主觀題型相結(jié)合的形式，主要包括選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題、計(jì)算題、證明題、分析論述題等?？荚嚂r(shí)間為3 小時(shí)，總分為150 分。

　　三、考試內(nèi)容

　　(一)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)

　　1.常見半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)類型和結(jié)合性質(zhì)；

　　2.晶體中電子的運(yùn)動(dòng)，布洛赫定理、共有化運(yùn)動(dòng)和能帶的形成，電子能量E(k)與波矢k 的關(guān)系，半導(dǎo)體中的電子的速度和加速度，有效質(zhì)量概念和物理意義；

　　3.導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的能帶，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，空穴的概念；

　　4.回旋共振概念及其在能帶分析中的應(yīng)用，鍺、硅的能帶結(jié)構(gòu)，典型的Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)。

　　(二)半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷

　　1.晶體中雜質(zhì)的存在形式，替位式和間隙式雜質(zhì)的概念；

　　2.施主雜質(zhì)和施主能級(jí)的概念，受主雜質(zhì)和受主能級(jí)的概念，電離和電離能的概念；

　　3.淺能級(jí)雜質(zhì)的計(jì)算；

　　4.雜質(zhì)的補(bǔ)償作用，雙性雜質(zhì)的概念，深能級(jí)雜質(zhì)及其特點(diǎn)；

　　5.點(diǎn)缺陷的概念及缺陷能級(jí)，位錯(cuò)及位錯(cuò)能級(jí)。

　　(三)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布

　　1.k 空間中量子態(tài)的分布，狀態(tài)密度的概念，球形和橢球形等能面情況下狀態(tài)密度的計(jì)算；

　　2.費(fèi)米分布函數(shù)和玻爾茲曼分布函數(shù)，費(fèi)米能級(jí)的物理意義，波爾茲曼分布的適用條件；

　　3.導(dǎo)帶電子濃度和價(jià)帶空穴濃度的計(jì)算，導(dǎo)帶和價(jià)帶有效狀態(tài)密度的概念，非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體中熱平衡電子濃度和空穴濃度的計(jì)算公式，熱平衡載流子濃度的乘積，本征半導(dǎo)體的載流子濃度；

　　4.雜質(zhì)能級(jí)被電子和空穴占據(jù)概率的計(jì)算，只含一種施主雜質(zhì)的n 型半導(dǎo)體中載流子濃度的計(jì)算，只含一種受主雜質(zhì)的p 型半導(dǎo)體中載流子濃度的計(jì)算，n 型半導(dǎo)體中電子濃度溫度關(guān)系及其機(jī)理；

　　5.一般情況下半導(dǎo)體中載流子濃度的計(jì)算；

　　6.簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的概念，簡(jiǎn)并半導(dǎo)體載流子濃度的計(jì)算，簡(jiǎn)并化條件；

　　7.重?fù)诫s情況下載流子凍析效應(yīng)，雜質(zhì)能帶，禁帶變窄效應(yīng)。

　　(四)半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性

　　1.歐姆定律微分形式數(shù)學(xué)定義式，載流子漂移運(yùn)動(dòng)和遷移率的概念，電導(dǎo)率與遷移率的關(guān)系，漂移電流密度表達(dá)式；

　　2.載流子散射的概念，散射概率，電離雜質(zhì)散射的概念及其散射概率的溫度關(guān)系，晶格振動(dòng)散射的概念，聲學(xué)波和光學(xué)波，長(zhǎng)縱聲學(xué)波和光學(xué)波散射的機(jī)理，長(zhǎng)縱聲學(xué)波散射概率的溫度關(guān)系；

　　3.載流子平均自由時(shí)間的概念及其與散射概率的關(guān)系，遷移率與平均自由時(shí)間的關(guān)系；

　　4.電導(dǎo)率與平均自由時(shí)間的關(guān)系，電導(dǎo)遷移率和電導(dǎo)有效質(zhì)量的概念；

　　5.遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系；電阻率與雜質(zhì)濃度的關(guān)系，電阻率的溫度關(guān)系；

　　6.強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)，熱載流子，歐姆定律的偏離及其機(jī)理，平均漂移速度與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系，多能谷散射，體內(nèi)負(fù)微分電導(dǎo)，高場(chǎng)疇區(qū)及耿氏振蕩。

　　(五)非平衡載流子

　　1.非平衡載流子的概念，非平衡載流子的注入與復(fù)合，非平衡載流子的壽命；

　　2.準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)的概念，利用準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)計(jì)算非平衡情況下載流子濃度，多子準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)和少子準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí)相對(duì)熱平衡費(fèi)米能級(jí)的偏離情況；

　　3.非平衡載流子的復(fù)合的概念，直接復(fù)合理論，直接復(fù)合機(jī)制復(fù)合率和非平衡載流子壽命的推導(dǎo)，間接復(fù)合的概念，間接復(fù)合的4 個(gè)過(guò)程，間接復(fù)合機(jī)制復(fù)合率和非平衡載流子壽命的推導(dǎo)，復(fù)合中心的概念，雜質(zhì)或缺陷能級(jí)成為有效復(fù)合中心的條件，表面復(fù)合的概念，俄歇復(fù)合的概念；

　　4.陷阱的概念，陷阱效應(yīng)對(duì)非平衡載流子復(fù)合的影響，雜質(zhì)或缺陷能級(jí)成為有陷阱中心的條件；

　　5.載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的概念，擴(kuò)散流密度，擴(kuò)散定律，一維穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散方程及其解；

　　6.同時(shí)存在擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)和漂移運(yùn)動(dòng)情況下電流密度的表達(dá)式，載流子的愛因斯坦關(guān)系；

　　7.連續(xù)性方程及其解，利用連續(xù)性方程分析光激發(fā)載流子的衰減、少數(shù)載流子脈沖在電場(chǎng)中的漂移和穩(wěn)態(tài)情況下的表面復(fù)合。

　　四、參考書目

　　[1]《半導(dǎo)體物理學(xué)》，主編：劉恩科，朱秉升，羅晉生，電子工業(yè)出版社出版社(2011年版)