華南理工大學2014年博士研究生招生半導體器件與物理考試大綱

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    第一部分: 半導體中的電子狀態(tài)
    一.理解下列基本概念
    能級,能級簡并化,共有化運動,能帶(導帶,價帶,滿帶,空帶),禁帶,有效質(zhì)量,縱向(橫向)有效質(zhì)量,k空間等能面,本征半導體,本征激發(fā),空穴(重空穴,輕空穴),載流子。
    二.分析掌握下列基本問題
    1.能帶的特點,能帶的雜化,能帶的描述。
    2.導體,半導體,絕緣體能帶結(jié)構(gòu)的區(qū)別。
    3.本征半導體的導電原理。
    4.Si,Ge,GaAs能帶結(jié)構(gòu)的異同點。
    第二部分: 半導體中雜質(zhì)和缺陷能級
    一.理解下列基本概念
    雜質(zhì),替位式雜質(zhì),間隙式雜質(zhì),雜質(zhì)能級
    施主雜質(zhì),施主能級,正電中心,施主電離,電離能,n型半導體
    受主雜質(zhì),受主能級,負電中心,受主電離,P型半導體
    淺能級雜質(zhì),深能級雜質(zhì),雜質(zhì)補償,中性雜質(zhì)
    二.分析掌握下列基本問題
    1.N型半導體和p型半導體的導電原理
    2.某些雜質(zhì)在半導體中產(chǎn)生若干個能級的原理
    3.雜質(zhì)的補償原理及其利弊
    4.位錯在Si(Ge)中起施主或受主作用的原理,及其對Eg的影響
    第三部分:半導體中載流子的統(tǒng)計分布
    一.理解下列基本概念
    熱平衡狀態(tài),熱平衡載流子,費米能級
    非簡化性系統(tǒng),非簡并半導體,簡并性系統(tǒng),簡并半導體
    有效狀態(tài)密度,狀態(tài)密度有效質(zhì)量,多數(shù)載流子,少數(shù)載流子
    二.分析掌握下列基本問題
    1.費米分布函數(shù)的性質(zhì)
    2.玻氏分布代替費米分布的條件
    3.導帶電子濃度和價帶空穴濃度表示式分析推導的思想方法
    4.雜質(zhì)半導體EF隨雜質(zhì)濃度變化關(guān)系,隨溫度的變化關(guān)系
    5.載流子濃度隨溫度的變化關(guān)系
    6.區(qū)分半導體載流子出現(xiàn)非簡并,弱簡并,簡并的標準
    5.各種熱平衡狀態(tài)下半導體電中性條件
    三.熟識公式并運用
    1.費米分布函數(shù)表示式
    2.玻氏分布函數(shù)表示式
    3.導帶電子濃度,價帶空穴濃度表示式
    4.本征載流子濃度表示式,本征費米能級表示式
    5.載流子濃度乘積表示式,及其與本征載流子濃度的關(guān)系
    6.飽和電離溫度區(qū)載流子濃度及EF的表示式(n型和p型半導體)
    7.過渡溫度區(qū)載流子濃度表示式(n-s 和 p-s)
    8.簡并半導體載流子濃度表示式
    9.已電離雜質(zhì)濃度表示式
    第四部分:半導體的導電性
    一.理解下列基本概念
    電流密度,漂移運動,平均漂移速度,遷移率
    自由時間,平均自由時間,電導有效質(zhì)量
    載流子散射,散射幾率,格波,聲子,彈性散射,非彈性散射
    熱載流子
    二.分析掌握下列基本問題
    1.遷移率概念的引進,遷移率簡單理論分析的思想方法
    2.電離雜質(zhì)散射機理
    3.遷移率與雜質(zhì)和溫度的關(guān)系
    4.電阻率與雜質(zhì)和溫度的關(guān)系
    5.波爾茲曼方程建立的思想方法
    6.統(tǒng)計理論分析與簡單理論分析得到半導體電導率結(jié)果比較
    7.強電場作用下半導體發(fā)生歐姆定律偏離的原因,熱載流子產(chǎn)生
    三.熟識公式并運用
    1.歐姆定律的微分形式
    2.電導率表示式(混合型,n型,p型,本征型半導體)
    3.遷移率表示式
    4.電離雜質(zhì)散射和晶格散射幾率與溫度關(guān)系
    5.電阻率表示式(混合型,n型,p型,本征型半導體)
    6.波爾茲曼方程表示式
    7.電導率統(tǒng)計理論的結(jié)果表示式
    第五部分:非平衡載流子
    一.理解下列基本概念
    載流子的產(chǎn)生率,復合率,凈復合率
    電子—空穴對的復合幾率,半導體非平衡態(tài);非平衡載流子
    非平衡載流子的復合率,復合幾率,積累率
    準費米能級,非平衡載流子壽命,有效壽命(表觀壽命)
    直接復合,簡介復合,表面復合,復合截面,復合中心,復合中心能級
    陷阱效應,陷阱,陷阱中心
    擴散系數(shù),擴散長度,擴散速度,牽引長度
    二.分析掌握下列基本問題
    1.半導體熱平衡態(tài)和非平衡態(tài)特點的比較
    2.非平衡載流子的注入與檢驗的方法的原理
    3.非平子隨時間衰減規(guī)律,及其推證思想方法,壽命τ的物理意義
    4.準費米能級的特點
    5.復合過程的性質(zhì)
    6.直接復合過程分析
    7.間接復合的特點,間接復合過程的分析
    8.金在Si中如何起復合中心作用
    9.表面復合存在的依據(jù)及解釋
    10.雜質(zhì)在半導體中的作用,雜質(zhì)能級在怎樣情況下才有明顯的陷阱效應作用,怎樣分析最有效的陷阱
    11.一維穩(wěn)定擴散的特點,一維穩(wěn)定擴散的分析思想方法
    12.愛恩斯坦關(guān)系推證的思想方法
    13.非平載流子既漂移又擴散時的非平子濃度分析
    14.連續(xù)性方程的意義以及具體情況下的求解
    三.熟識公式并運用
    1.非平衡載流子隨時間衰減規(guī)律表示式
    2.非平衡載流子復合率與非平衡載流子濃度關(guān)系表示式
    3.非平衡導體電子濃度(價帶空穴濃度)表示式
    4.直接復合機構(gòu)決定的非平衡載流子壽命表示式(大,中,小信號)
    5.間接復合理論分析得到的非平衡載流子壽命表示式
    6.連續(xù)性方程表示式
    第六部分:金屬和半導體接觸
    一.理解下列基本概念
    半導體表面,空間電荷區(qū),表面勢,表面勢壘,表面勢壘高度
    功函數(shù),接觸電勢壘,接觸勢壘,高阻區(qū)(阻擋層),高電導區(qū)(反阻擋層)
    耗盡層,少子注入,歐姆接觸,肖特基勢壘
    二.分析掌握下列基本問題
    1.外電場作用下半導體表面空間電荷區(qū)的形成,表面層電場,電勢,電勢能的分布及能帶圖。
    2.耗盡層近似下半導體表面空間電荷區(qū)泊松方程的建立及表面勢的求解過程
    3.表面勢對功函數(shù)的影響
    4.金屬和半導體接觸,接觸電勢差的形成及接觸勢壘的出現(xiàn)
    5.接觸勢壘的特點,表面態(tài)對接觸勢壘的影響
    6.金屬和半導體接觸能整流特性的定性說明
    7.擴散理論和熱電子發(fā)射理論條件,分析方法以及結(jié)果比較
    8.接觸阻擋層整流特性試驗與理論結(jié)果的比較,鏡像力和隧道效應對整流特性的影響
    9.歐姆接觸兩種基本結(jié)構(gòu)及原理
    三 .熟識公式并運用
    1.電勢差與功函數(shù)關(guān)系表示式
    2.完全接觸電勢高度表示式
    3.金屬和n型半導體接觸耗盡近似電勢分布表示式
    4.耗盡近似接觸勢壘寬度與外加電壓關(guān)系表示式(n-s)
    5.接觸阻擋層電流與外加電壓關(guān)系(理想情況)表示式
    (a)整流理論
    (b) 熱電子發(fā)射理論
    第七部分:半導體表面與MIS結(jié)構(gòu)
    一. 理解下列基本概念:
    表面態(tài),表面能級,塔姆能級,懸掛鍵,堆積層,反型層
    平帶電容,平帶電壓,C-V特性,B-T試驗,表面電導,有效遷移率
    二 .分析掌握下列基本問題
    1.表面態(tài)存在的理論依據(jù)
    2.各種表面狀態(tài)下,電場、面電荷密度、表面微分電容分析及結(jié)果
    3.表面電荷密度隨Vs的變化關(guān)系
    4.理想MIS結(jié)構(gòu)C-V特性的分析,歸一化電容與外加偏壓的變化關(guān)系
    5.金屬和半導體功函數(shù)差,絕緣層中電荷對MIS結(jié)構(gòu)C-V特性的影響
    6.Si-SiO2系統(tǒng)中可動離子電荷,固定電荷,界面態(tài),電離陷阱電荷這四種電荷的特征,成因及其對C-V特性影響
    三 .熟識公式并運用
    1.電容表示式
    2.耗盡層近似下表面微分電容與耗盡寬度關(guān)系表示式
    3.強反型最大耗盡寬度表示式
    4.MIS結(jié)構(gòu)歸一化電容與絕緣層電容和表面層電容關(guān)系表示式
    5.歸一化平帶電容表示式
    第八部分:半導體的光電性質(zhì)及光電效應
    一. 理解下列基本概念
    吸收系數(shù),反射系數(shù),投射系數(shù)
    本征吸收,雜質(zhì)吸收,晶格吸收,激子吸收,自由載流子吸收
    長波限,直接躍遷,間接躍遷
    光電導,光電導馳豫過程,光生伏特效應,輻射躍遷,受激輻射躍遷,本征躍遷
    粒子數(shù)反轉(zhuǎn),激光作用條件,激光閾值條件,光學共振腔
    直接帶隙材料,間接帶隙材料
    二. 分析掌握下列主要問題
    1.半導體光吸收宏觀規(guī)律的分析及結(jié)果
    2.本征吸收微觀過程分析
    3.光電導的分析
    4.光生伏特效應的作用機理
    5.p-n結(jié)正向電注入發(fā)光機理
    6.分析產(chǎn)生激光的三個基本條件
    7.p-n結(jié)注入式半導體激光產(chǎn)生的機理
    三. 熟識公式并應用
    1.光強隨深入距離衰減的關(guān)系表示式
    2.本征吸收長波限表示式
    3.半導體光電導表示式
    4.半導體光電池
    (1) 電壓與電流關(guān)系表示式
    (2) 開路電壓表示式
    (3) 短路電流表示式
    第九部分:半導體的熱電、磁電和壓阻效應,異質(zhì)結(jié)
    一.理解下列基本概念
    熱傳導,熱導率,溫差電效應,溫差電動勢率,塞貝克效應
    溫差電偶,帕爾貼效應,湯姆遜效應
    霍爾效應,霍爾系數(shù),霍爾角,霍爾遷移率
    磁阻效應,物理磁阻效應,幾何磁阻效應
    愛廷豪森效應,能斯脫效應,里紀-勒杜克效應
    光磁電效應,壓阻效應,壓阻系數(shù)
    異質(zhì)結(jié),同型異質(zhì),反型異質(zhì)結(jié)
    二.分析掌握下列主要問題
    1.霍爾效應產(chǎn)生的物理過程
    2.物理磁阻效應和幾何磁阻效應產(chǎn)生物理過程
    3.壓阻效應的各向異性性質(zhì)
    4.理想情況下異質(zhì)結(jié)能帶圖
    三. 熟識公式并應用
    1.霍爾電場表示式
    2.霍爾系數(shù)表示式
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