半導(dǎo)體物理考試new

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時(shí)間:2019-03-06

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1、隨便修改總結(jié)了點(diǎn),大家湊合著看看帶*號(hào)的概念是上幾年考過的,灰色背景的是我覺得有點(diǎn)重要的。后面簡(jiǎn)答多數(shù)是歷年考的,我挑會(huì)的做了幾個(gè),好多都忘記了,剩下大家再研究研究。答卷關(guān)鍵不要空著哈!雙證的和不考半導(dǎo)體物理的,還是在卷子上注明一下吧,至于老師為什么這樣做,我是不知道為什么了,難道他是先統(tǒng)計(jì)下“自己人”?想不明白,所以呢,呵呵,好好考總沒錯(cuò)了!總之,只要你不空著,我覺得至少不會(huì)有人掛的吧!郝丹1第一章半導(dǎo)體中的基本性質(zhì)(一)半導(dǎo)體材料特征固體類型:無定型(非晶)、多晶和單晶。用材料中的有序化區(qū)域大小進(jìn)行判定。長(zhǎng)程有序:原子的排

2、列在很長(zhǎng)的尺度下完全按規(guī)則排列,稱原子的長(zhǎng)程有序。*單晶:原子排列具有三維長(zhǎng)程有序,則構(gòu)成的固體為單晶。(最常用?)*多晶:如果構(gòu)成的固體原子在局域空間內(nèi)為有序排列,但在不同區(qū)域間又無序排列,則構(gòu)成的固體為多晶。*晶粒:多晶中類似單晶有序排列的部分稱為晶粒。晶界:多晶中不同晶粒之間的界面稱為晶界。晶格:晶體的具體排列或構(gòu)成形式可由一些基本的單元(原子、離子或分子)重復(fù)排列而成,這些基本單元的具體排列形式可抽象表示為晶格。晶胞:可以復(fù)制出整個(gè)晶體的一小部分晶體。原胞:可復(fù)制以得到整個(gè)晶格的最小單元。密勒指數(shù):用以描述晶面和晶向的

3、一組整數(shù)。(hkl)晶面,利用截距的倒數(shù);[]晶向;{}等價(jià)晶面;<>等價(jià)晶向。(二)半導(dǎo)體的結(jié)合性質(zhì)化學(xué)鍵:原子通過相互作用形成具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的固體時(shí),其相互作用必存在能量極小值。這種能形成勢(shì)能極小值的物理相互作用稱為化學(xué)鍵。包括:離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵和范德瓦爾斯鍵。離子鍵:靠正負(fù)離子間的庫侖相互作用結(jié)合在一起的化學(xué)鍵。離子鍵中,電子結(jié)合強(qiáng),原子間很緊密,晶體形成密排結(jié)構(gòu)。不容易導(dǎo)電,通常為絕緣體。共價(jià)鍵:靠共用電子之間的相互作用結(jié)合在一起的化學(xué)鍵。共價(jià)鍵強(qiáng)度弱于離子鍵,但仍然很強(qiáng),構(gòu)成晶體一部分為絕緣體,一部分為導(dǎo)體。共價(jià)

4、鍵具有飽和性和方向性。金屬鍵:在金屬晶體中,自由電子作穿梭運(yùn)動(dòng),它不專屬于某個(gè)金屬離子而為整個(gè)金屬晶體所共有。這些自由電子與全部金屬離子相互作用,從而形成某種結(jié)合,這種作用稱為金屬鍵。范德瓦爾斯鍵:主要由具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)之間一種瞬時(shí)的電偶極矩的感應(yīng)作用形成的化學(xué)鍵。金剛石結(jié)構(gòu):以四面體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)構(gòu)成。晶格可看作由兩個(gè)面心立方套構(gòu)而成。位于不同面心立方的Si原子并不等價(jià)。該結(jié)構(gòu)是基于軌道雜化、共價(jià)鍵飽和性和方向性共同作用的結(jié)果。(三)量子力學(xué)基礎(chǔ)量子:熱輻射的粒子狀態(tài)。光子:電磁能量的粒子狀態(tài)。不確定原理:我們無法精確確定成組的共軛

5、變量值,從而描述粒子的狀態(tài),如動(dòng)量和坐標(biāo)、能量和時(shí)間。波粒二相性:在某些時(shí)候,電磁波的行為表現(xiàn)為粒子性,有時(shí)粒子表現(xiàn)出波動(dòng)性。泡利不相容原理:在任意給定系統(tǒng)(原子、分子或晶體)中,不可能有兩個(gè)電子處于同一個(gè)量子態(tài)。薛定諤方程:利用量子力學(xué)研究量子體系如原子、固體中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),主要使用薛定諤方程。首先寫出哈密頓量和哈密頓算符的表達(dá)式,然后求解薛定諤方程。波函數(shù)的物理意義:該函數(shù)的模的平方表示在單位空間中某時(shí)刻某位置發(fā)現(xiàn)粒子的概率。能級(jí):原子中的電子只能在一些特定的分離能級(jí)上運(yùn)動(dòng),這些特定能級(jí)稱為原子的能級(jí)。(四)半導(dǎo)體的能帶

6、能帶論:研究固體中電子運(yùn)動(dòng)的主要理論,是一個(gè)近似理論。理論中,具有周期性結(jié)構(gòu)的晶體的電子允許能級(jí)呈能帶2結(jié)構(gòu)。理論基礎(chǔ)包括單電子近似和布洛赫定理。能帶:原子聚集在一起形成晶體時(shí),電子的分立能量隨之分裂為能帶。K空間:k坐標(biāo)所在的空間稱為K空間,實(shí)際上與電子的動(dòng)量空間對(duì)應(yīng),該運(yùn)動(dòng)常量結(jié)合了晶體內(nèi)部的作用。E-K關(guān)系:能量E隨k變化的關(guān)系,是描述晶體中電子能態(tài)的基本關(guān)系,在其中電子的運(yùn)動(dòng)有如下特征:電子運(yùn)動(dòng)的共有化,其本征態(tài)有確定的動(dòng)量和能量。允帶:晶體中可以容納電子的一系列能級(jí)。禁帶:晶體中不可以容納電子的一系列能級(jí)。價(jià)帶:原子

7、中最外層的電子稱為價(jià)電子,與價(jià)電子能級(jí)相對(duì)應(yīng)的能帶稱為價(jià)帶,Ev。價(jià)帶能量最高稱為價(jià)帶頂。導(dǎo)帶:價(jià)帶以上能量最低的允許帶稱為導(dǎo)帶,Ec。導(dǎo)帶能量最低稱為導(dǎo)帶底。*直接禁帶半導(dǎo)體:導(dǎo)帶能量的最小值和價(jià)帶能量的最大值都處于k=0處;*間接禁帶半導(dǎo)體:導(dǎo)帶能量的最小值移置k≠0處。Si、Ge為間接禁帶半導(dǎo)體;GaAs、InP、InAs等為直接禁帶半導(dǎo)體。*簡(jiǎn)圖如下:(五)半導(dǎo)體中電子的輸運(yùn)及其導(dǎo)電機(jī)制有效質(zhì)量:有效質(zhì)量描述了粒子的質(zhì)量以及內(nèi)力的作用效果,將粒子在晶體中的運(yùn)動(dòng)與外加作用力聯(lián)系起來,包含了晶體中的內(nèi)力。*有效質(zhì)量:把晶體

8、的周期勢(shì)場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)的電子或空穴,等效看成一個(gè)自由運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)粒子,則該準(zhǔn)粒子具有的質(zhì)量稱為載流子有效質(zhì)量,有效質(zhì)量概括了晶體勢(shì)場(chǎng)及其他電子對(duì)導(dǎo)電電子的作用導(dǎo)電性:固體的導(dǎo)電主要是由于電子的定向運(yùn)動(dòng)。在滿帶和空帶中,由于無法形成電子定向運(yùn)動(dòng),因此不導(dǎo)電。只有非滿帶中的電子具有導(dǎo)電

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