1、學院 姓名 學號 任課老師 選課號 密封線以內答題無效電子科技大學二零零 七 至二零零 八 學年第 一 學期期 末 考試一、選擇填空（22分）1、在硅和鍺的能帶結構中，在布里淵中心存在兩個極大值重合的價帶，外面的能帶（ B ），對應的有效質量（ C ），稱該能帶中的空穴為( E )。A. 曲率大； B. 曲率?。唬ǘA導數(shù)?。?C. 大；D. ?。?E. 重空穴；F. 輕空穴2、如果雜質既有施主的作用又有受主的作用，則這種雜質稱為（ F ）。 A. 施主 B. 受主 C.復合中心 D.陷阱 F. 兩性雜質3、在通常情況下，GaN呈（ A ）型結構，具有（ C ），它是（ F ）半導體材料。A.

2、 纖鋅礦型； B. 閃鋅礦型； C. 六方對稱性；D. 立方對稱性；E.間接帶隙； F. 直接帶隙。4、同一種施主雜質摻入甲、乙兩種半導體，如果甲的相對介電常數(shù)r是乙的3/4， mn*/m0值是乙的2倍，那么用類氫模型計算結果是（ D ）。A.甲的施主雜質電離能是乙的8/3，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的3/4B.甲的施主雜質電離能是乙的3/2，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的32/9C.甲的施主雜質電離能是乙的16/3，弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的8/3D.甲的施主雜質電離能是乙的32/9，的弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的3/85、.一塊半導體壽命=15µs，光照在材料中會產生非平衡載流子

3、，光照突然停止30µs后，其中非平衡載流子將衰減到原來的（ C ）。 A.1/4 ； B.1/e ； C.1/e2 ； D.1/26、對于同時存在一種施主雜質和一種受主雜質的均勻摻雜的非簡并半導體，在溫度足夠高、ni >> /ND-NA/ 時，半導體具有 （ B ） 半導體的導電特性。 A. 非本征 B.本征 7、在室溫下，非簡并Si中電子擴散系數(shù)D與有如下圖 （C ） 所示的最恰當?shù)囊蕾囮P系： 8、在純的半導體硅中摻入硼，在一定的溫度下，當摻入的濃度增加時，費米能級向（ A ）移動；當摻雜濃度一定時，溫度從室溫逐步增加，費米能級向( C )移動。A.Ev ； B.Ec

4、； C.Ei； D. EF9、把磷化鎵在氮氣氛中退火，會有氮取代部分的磷，這會在磷化鎵中出現(xiàn)（ D ）。A.改變禁帶寬度 ； B.產生復合中心 ； C.產生空穴陷阱 ； D.產生等電子陷阱。10、對于大注入下的直接復合，非平衡載流子的壽命不再是個常數(shù)，它與（ C ）。A.非平衡載流子濃度成正比 ； B.平衡載流子濃度成正比； C.非平衡載流子濃度成反比； D.平衡載流子濃度成反比。11、雜質半導體中的載流子輸運過程的散射機構中，當溫度升高時，電離雜質散射的概率和晶格振動聲子的散射概率的變化分別是（ B ）。 A.變大，變小 ； B.變小，變大； C.變小，變小； D.變大，變大。12、如在半導

5、體的禁帶中有一個深雜質能級位于禁帶中央，則它對電子的俘獲率（ B ）空穴的俘獲率，它是（ D ）。 A.大于 ； B.等于； C.小于； D.有效的復合中心； E. 有效陷阱。13、在磷摻雜濃度為2×1016cm-3的硅襯底（功函數(shù)約為4.25eV）上要做出歐姆接觸，下面四種金屬最適合的是（ A ）。A. In (Wm=3.8eV) ； B. Cr (Wm=4.6eV)； C. Au (Wm=4.8eV)； D. Al (Wm=4.2eV)。14、在硅基MOS器件中，硅襯底和SiO2界面處的固定電荷是（ B ），它的存在使得半導體表面的能帶（ C ）彎曲，在C-V曲線上造成平帶電壓（

6、 F ）偏移。 A.鈉離子 ； B.過剩的硅離子； C.向下； D.向上； E. 向正向電壓方向； F. 向負向電壓方向。二、簡答題：（5+4+6=15分）躍遷過程1 (0.5分)Ec (0.5分)Ec (0.5分)1、用能帶圖分別描述直接復合、間接復合過程。（4分）躍遷過程2 (0.5分)Ec (0.5分)Et（或：雜質或缺陷能級）(0.5分)Ec (0.5分)躍遷過程Ec (0.5分)2、對于摻雜的元素半導體Si、Ge中，一般情形下對載流子的主要散射機構是什么？寫出其主要散射機構所決定的散射幾率和溫度的關系。（4分）答：對摻雜的元素半導體材料Si、Ge，其主要的散射機構為長聲學波散射（1分

7、）和電離雜質散射其散射幾率和溫度的關系為：聲學波散射：，電離雜質散射：（根據(jù)題意，未含Ni也可）3、如金屬和一n型半導體形成金屬半導體接觸，請簡述在什么條件下，形成的哪兩種不同電學特性的接觸，說明半導體表面的能帶情況，并畫出對應的I-V曲線。（忽略表面態(tài)的影響）（6分）答：在金屬和n型半導體接觸時，如金屬的功函數(shù)為Wm, 半導體的功函數(shù)為Ws。當WmWs時，在半導體表面形成阻擋層接觸，是個高阻區(qū)，能帶向上彎曲；（2分）當WmWs時，在半導體表面形成反阻擋層接觸，是個高電導區(qū)，能帶向下彎曲；（2分）對應的 I-V曲線分別為：VI VI（1分） （1分）三、在時，某器件顯示出如下的能帶圖：（6+4

8、+4=14分） （）平衡條件成立嗎？試證明之。（6分）i答：成立。（4分）因為費米能級處處相等的半導體處于熱平衡態(tài)（即 ）（2分）或 EFn=EFp=EF （2分）或 np=ni2 （2分）或 J=0 （2分）（）在何處附近半導體是簡并的？（4分） 答：在靠近L附近 （4分）或 分為三個區(qū)域，每個區(qū)各為 2分或 2L/3<x<L（半對） 2分（）試推導流過x=x1處的電子的電流密度表達式？（4分）答： 四、一束恒定光源照在n型硅單晶樣品上，其平衡載流子濃度n0=1014cm-3，且每微秒產生電子空穴為1013cm-3。如n=p=2s，試求光照后少數(shù)載流子濃度。（已知本征載流子濃度n

9、i=9.65×109cm-3）(5分)解：在光照前：光照后：五、在一個均勻的n型半導體的表面的一點注入少數(shù)載流子空穴。在樣品上施加一個50V/cm的電場，在電場力的作用下這些少數(shù)載流子在100s的時間內移動了1cm，求少數(shù)載流子的漂移速率、遷移率和擴散系數(shù)。（kT=0.026eV）(6分)解：在電場下少子的漂移速率為：遷移率為： 擴散系數(shù)為： 六、 摻雜濃度為ND=1016cm-3的n型單晶硅材料和金屬Au接觸，忽略表面態(tài)的影響，已知：WAu=5.20eV, n=4.0eV, Nc=1019cm-3,ln103=6.9 在室溫下kT=0.026eV, 半導體介電常數(shù)r=12, 0=8

10、.854×10-12 F/m，q=1.6×10-19 庫，試計算：(4+4+4=12分) 半導體的功函數(shù)；（4分） 在零偏壓時，半導體表面的勢壘高度，并說明是哪種形式的金半接觸，半導體表面能帶的狀態(tài)； 半導體表面的勢壘寬度。（4分）解：由得： （1分） （1分） 在零偏壓下，半導體表面的勢壘高度為：對n型半導體，因為WmWs，所以此時的金半接觸是阻擋層（或整流）接觸（1分），半導體表面能帶向上彎曲（或：直接用能帶圖正確表示出能帶彎曲情況）（1分）。 勢壘的寬度為：（2分） 七、T=300 K下，理想MOS電容，其能帶圖如下圖所示。所施加的柵極偏壓使得能帶彎曲，在Si-SiO

11、2界面EF=Ei。Si的電子親合勢為4.0 eV ，Nc=1019cm-3。利用耗盡近似，回答下列問題：（5+5+5+5+6=26分）EFmEcEvx0.29eV0.59 eVEiEFs （1.5分） （1.5分）1. 半導體中達到了平衡嗎？為什么？（5分）答：達到了平衡。因為半導體中EF處處相等（或EFn=EFp=EF，或np=ni2， 或J=0 ）。2. 求出半導體Si-SiO2界面EF=Ei處的電子濃度？同時繪出與該能帶圖對應的定性電荷塊圖。(1分) (0.5分) (0.5分)或 電荷塊圖見上圖（評分標準在電荷塊圖下方）3. 求出ND？（5分）4. 寫出VG詳細表達式？（5分） 或 如果兩個n型半導體構成的MOS結構除了器件1是Al柵，器件2是Au柵，其它參數(shù)都相同，將導致這兩個MOS結構的高、低頻C-V特性曲線發(fā)生什么定性變化？試繪出定性高、低頻C-V特性曲線。已知WAl=4.25 eV，WAu=4.75 eV。（6分）（1）VFB(Al)<0, VFB(Au)>0 或：直接在C-V圖中VG坐標上明確標出VFB(Al)位于VG坐標軸負方向（1分），VFB(Au) 位于VG坐標軸正方向（1分