半导体物理学考研大纲

杭州电子科技大学《半导体物理》考研大纲_杭电考研论坛

杭州电子科技大学《半导体物理》考研大纲一、物理基础1．晶体中原子的结合。

2．晶体结构与对称性。

3．常见晶体结构。

4．晶格振动与声子。

5．光学声子与声学声子。

二、半导体材料的能带结构1．能带的形成。

2．导带、价带、禁带及禁带宽度。

3．材料的导电性能与能带结构的关系。

4．直接带隙与间接带隙。

5．导带电子与价带空穴，载流子。

6．电子与空穴的有效质量。

7．施主与受主，类氢原子近似。

8．P型、N型和本征半导体材料的特点。

9．杂质对半导体导电性能的影响。

三、半导体材料的电学性能1．外场下半导体材料中载流子的运动形式。

2．半导体材料的迁移率与电导率。

3．半导体材料的电学性能随温度的变化。

4．半导体材料的电学性能随杂质浓度的变化。

5．半导体材料的光电导与非平衡载流子。

6．半导体材料的霍尔效应。

7．半导体材料的热电现象。

四、半导体器件1.PN结的结构与电学性能，I-V曲线。

2.MOS器件的结构、工作原理及电学性能特点。

3.双极型三极管的结构、工作原理及电学性能特点4.发光二极管的工作原理。

5.太阳能电池的工作原理。

6.半导体温度传感器的工作原理。

五、半导体材料分析测试技术1.半导体材料禁带宽度的测量方法。

2.半导体材料中杂质电离能的测量。

3.半导体材料载流子浓度的测量方法。

4.半导体材料电阻率的测量。

5.半导体材料中载流子迁移率的测量方法。

6.半导体材料中少数载流子寿命的测量方法。

参考书目：《半导体物理》(第1版)，季振国编，浙江大学出版社，2005.9文章来源：文彦考研。

半导体物理复习提纲

《半导体物理学》复习提纲第二章平衡状态下半导体体材的特性重点掌握描述每个量子态被电子占据的几率随能量E变化的分布函数；费米能级E F；本征半导体的载流子浓度；掺杂半导体的载流子浓度；第三章非平衡状态下半导体体材的特性重点掌握非平衡状态指的是什么；载流子的漂移输运现象；载流子的扩散输运现象；电导率方程；爱因斯坦关系；布尔兹曼关系；连续性-输运方程第四章平衡和偏置状态下的PN结特性重点掌握PN的能带图；接触势；PN结的偏置；耗尽区厚度与电压的关系；结电容第五章PN结的伏-安特性重点掌握肖克莱定律；正偏条件下的PN 结特性；反偏条件下的PN 结特性；PN 结的瞬态特性第六章半导体表面和MIS 结构重点掌握p 型和n 型半导体积累、耗尽、反型和强反型状态下的表面感生电荷层表面势；p 型和 n 型半导体在积累、耗尽、反型和强反型状态下的能带结构MIS 结构的 C-V 第七章金属-半导体接触和异质结重点掌握金属和掺杂半导体形成的接触；肖特基势垒；功函数；半导体的亲和能；例题：1，分别计算比E F 高2kT 、3 kT 和低2 kT 、3 kT 能级电子的占有几率（e = 2.7183）。

解：(1) 比E F 高2kT 的能级2FEE kT根据21110.1192117.38911FE E kTf Ee e(2) 比E F 高3kT 的能级3FEE kT根据31110.0474121.08591FE E kTf Eee(3) 比E F 低2kT 的能级2FE EkT根据21110.8807110.13531FE E kTf Eee(4) 比E F 高3kT 的能级3FE EkT根据31110.95251 1.04981FE E kTf Eee比E F 高2kT ，3 kT 和低2 kT ，3 kT 能级电子的占有几率分别是12%、5%、88% 和95%。

2，设晶格常数为a 的一维晶格，导带极小值附近的能量能量E c (k ) 为222213C k k k E kmm价带极大值附近的能量E v (k ) 为式中m 为电子质量，k 1 = π/a ，a = 3.14Å 试求：（1）该晶体的禁带宽度；（2）导带底电子的有效质量；（3）价带顶电子的有效质量。

《半导体物理》考试大纲

《半导体物理》考试大纲一、考试内容(一)、晶格结构和结合性质§1.1晶体的结构晶格的周期性、金刚石结构、闪锌矿结构和钎锌矿结构§1.2半导体的结合性质共价结合和离子结合、共价四面体结构、混合键(二)、半导体中的电子状态§2.1 晶体中的能带原子能级和固体能带、晶体中的电子状态§2.2 晶体中电子的运动§2.3 导电电子和空穴§2.4 常见半导体的能带结构§2.5 杂质和缺陷能级施主能级和受主能级、n型半导体和p型半导体、类氢模型、深能级杂质、等电子杂质(三)、电子和空穴的平衡统计分布§3.1 费米分布函数§3.2 载流子浓度对费米能级的依赖关系态密度、载流子浓度§3.3 本征载流子浓度§3.4 非本征载流子浓度杂质能级的占用几率、单一杂质能级情形、补偿情形(四)、输运现象§4.1 电导和霍尔效应的分析§4.2 载流子的散射§4.3 电导的统计理论(五)、过剩载流子§5.1 过剩载流子及其产生和复合§5.2 过剩载流子的扩散一维稳定扩散、爱因斯坦关系§5.3 过剩载流子的漂移和扩散§5.7 直接复合§5.8 间接复合§5.9 陷阱效应(六)、pn结§6.1 pn结及其伏安特性§6.3 pn结的光生伏特效应§6.4 pn结中的隧道效应(七)、半导体表面层和MIS结构§7.1 表面感生电荷层§7.2 MIS电容理想MIS结构的C-V特性、实际MIS结构的C-V特性、Si-SiO2系统中电荷的实验研究(八)、金属半导体接触和异质结§8.1 金属－半导体接触§8.2 肖特基二极管的电流越过势垒的电流、两极管理论、扩散理论、隧穿电流和欧姆接触§8.4 异质结§8.6 半导体超晶格注：以上的考试大纲内容大约是参考书内容的一半，这是必须掌握的，也是考试的主要范围，其余部分可作进一步学习的参考。

天津大学微电子半导体物理考研大纲

天津大学硕士生入学考试业务课程大纲按一级学科设置自命题考试科目二级学科名称：微电子学与固体电子学课程编号：813初试考试科目名称：半导体物理与电介质物理本考试课程由两部分组成，请考生根据自己的具体情况任选一部分进行答题。

第一部分：半导体物理考试大纲（参加半导体物理考试的考生参考）：一、考试的总体要求本课程为本专业主干专业基础课，要求考生掌握半导体物理的基本概念、p-n结、MOS 结构、异质结、各种半导体效应（光、磁、热、压阻等）基本原理和应用。

二、考试的内容及比例：（一）考试内容要点：第一部分：（70%）1、半导体能带结构、半导体有效质量、空穴、杂质能级；2、热平衡状态下半导体载流子的统计分布，本征半导体和杂质半导体的载流子浓度，简并半导体和重掺杂效应；3、半导体的导电性：载流子的漂移运动、迁移率、散射、强电场效应、热载流子的概念,半导体电阻率与温度、杂质浓度的关系，体内负微分电导；4、非平衡载流子：非平衡载流子的产生、复合、寿命、扩散长度、准费米能级，爱因斯坦关系，一维稳定扩散，光激发载流子衰减；5、p-n结、MOS结构：平衡与非平衡p-n结特点及其能带图，p-n结理想和非理想I-V特性，p-n结电容概念与击穿机制，p-n结隧道效应、肖特基势垒二极管；6、MOS结构表面电场效应，理想与实际MOS结构C-V特性，MOS系统的性质（固定电荷、可动离子、界面态对C-V特性的影响），表面电场对p-n结特性的影响；第二部分：（30%）7、半导体异质结：异质结概念及理想突变反型异质结能带图，异质p-n结注入特性（高注入比与超注入概念），半导体应变异质结概念；8、半导体光学性质：半导体光吸收，半导体光电探测器, 半导体太阳电池，半导体发光概念与应用，半导体激光与应用；9、半导体霍尔效应、半导体压阻效应、半导体热电效应及其应用，非晶态半导体概念；（二）比例：考试内容前6个问题占70%，后3个问题占30%，计算与推导题基本覆盖在2至6个问题中。

820--《半导体物理》考试大纲

820--《半导体物理》考试大纲一、基本要求《半导体物理》硕士研究生入学考试内容主要包括半导体物理的基本概念、基础理论和基本计算；考试命题注重测试考生对相关的物理基本概念的理解、对基本问题的分析和应用，强调物理概念的清晰和对半导体物理问题的综合分析。

二、考试范围1、半导体中电子状态1.1 半导体的晶格结构和结合性质1.2 半导体中的电子状态和能带1.3 半导体中电子的运动有效质量1.4 本征半导体的导电机构空穴1.5 回旋共振1.6 硅，锗和砷化镓的能带结构2、半导体中杂质和缺陷能级2.1 硅、锗晶体中的杂质能级2.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物中的杂质能级2.3 缺陷、位错能级3、半导体中载流子的统计分布3.1 状态密度3.2 费米能级和载流子的统计分布3.3 本征半导体的载流子浓度3.4 杂质半导体的载流子浓度3.5 一般情况下的载流子统计分布3.6 简并半导体4、半导体的导电性4.1 载流子的漂移运动迁移率4.2 载流子的散射4.3 迁移率与杂质浓度和温度的关系4.4 电阻率及其与杂质浓度和温度的关系4.5 玻耳兹曼方程电导率的统计理论4.6 强电场下的效应热载流子5、非平衡载流子5.1 非平衡载流子的注入和复合5.2 非平衡载流子的寿命5.3 准费米能级5.4 复合理论5.5 陷阱效应5.6 载流子的扩散运动5.7 载流子的漂移运动,爱因斯坦关系式5.8 连续性方程6、 p-n结6.1 p-n结及其能带图6.2 p-n结电流电压特性6.3 p-n结电容6.4 p-n结击穿。

半导体物理学复习提纲(重点)

第一章半导体中的电子状态§1.1 锗和硅的晶体结构特征金刚石结构的基本特征§1.2 半导体中的电子状态和能带电子共有化运动概念绝缘体、半导体和导体的能带特征。

几种常用半导体的禁带宽度；本征激发的概念§1.3 半导体中电子的运动有效质量导带底和价带顶附近的E(k)~k 关系()()2*2nk E k E m 2h -0=；半导体中电子的平均速度dEv hdk=；有效质量的公式：222*11dk Ed h m n =。

§1.4本征半导体的导电机构空穴空穴的特征：带正电；p n m m **=-；n p E E =-；p n k k =-§1.5 回旋共振§1.6 硅和锗的能带结构导带底的位置、个数；重空穴带、轻空穴第二章半导体中杂质和缺陷能级§2.1 硅、锗晶体中的杂质能级基本概念：施主杂质，受主杂质，杂质的电离能，杂质的补偿作用。

§2.2 Ⅲ—Ⅴ族化合物中的杂质能级杂质的双性行为第三章半导体中载流子的统计分布热平衡载流子概念§3.1状态密度定义式：()/g E dz dE =；导带底附近的状态密度：()()3/2*1/232()4ncc m g E VE E h π=-；价带顶附近的状态密度：()()3/2*1/232()4p v Vm g E V E E hπ=-§3.2 费米能级和载流子的浓度统计分布 Fermi 分布函数：()01()1exp /F f E E E k T =+-⎡⎤⎣⎦；Fermi 能级的意义：它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关。

1）将半导体中大量的电子看成一个热力学系统，费米能级F E 是系统的化学势；2）F E 可看成量子态是否被电子占据的一个界限。

3）F E 的位置比较直观地标志了电子占据量子态的情况，通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。

半导体物理学复习提纲(重点)教学提纲

第一章半导体中的电子状态§1.1 锗和硅的晶体结构特征金刚石结构的基本特征§1.2 半导体中的电子状态和能带电子共有化运动概念绝缘体、半导体和导体的能带特征。

几种常用半导体的禁带宽度；本征激发的概念§1.3 半导体中电子的运动有效质量导带底和价带顶附近的E(k)~k 关系()()2*2nk E k E m 2h -0=；半导体中电子的平均速度dEv hdk=；有效质量的公式：222*11dk Ed h m n =。

§1.4本征半导体的导电机构空穴空穴的特征：带正电；p n m m **=-；n p E E =-；p n k k =-§1.5 回旋共振§1.6 硅和锗的能带结构导带底的位置、个数；重空穴带、轻空穴第二章半导体中杂质和缺陷能级§2.1 硅、锗晶体中的杂质能级基本概念：施主杂质，受主杂质，杂质的电离能，杂质的补偿作用。

§2.2 Ⅲ—Ⅴ族化合物中的杂质能级杂质的双性行为第三章半导体中载流子的统计分布热平衡载流子概念§3.1状态密度定义式：()/g E dz dE =；导带底附近的状态密度：()()3/2*1/232()4ncc m g E VE E h π=-；价带顶附近的状态密度：()()3/2*1/232()4p v Vm g E V E E hπ=-§3.2 费米能级和载流子的浓度统计分布 Fermi 分布函数：()01()1exp /F f E E E k T =+-⎡⎤⎣⎦；Fermi 能级的意义：它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关。

1）将半导体中大量的电子看成一个热力学系统，费米能级F E 是系统的化学势；2）F E 可看成量子态是否被电子占据的一个界限。

3）F E 的位置比较直观地标志了电子占据量子态的情况，通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。

801半导体物理西电西安电子科技大学 2022年硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲

801半导体物理考试大纲一、总体要求“半导体物理”要求学生熟练掌握半导体的相关基础理论，了解半导体性质以及受外界因素的影响及其变化规律。

重点掌握半导体的晶体结构、半导体中的电子状态和带、半导体中的杂质和缺陷能级、半导体中载流子的统计分布、半导体的导电性、半导体中的非平衡载流子等相关知识、基本概念及相关理论，掌握半导体中载流子浓度计算、电阻(导)率计算以及运用连续性方程解决载流子浓度随时间或位置的变化及其分布规律的计算等。

“801半导体物理”研究生招生考试是所学知识的总结性考试，考试水平应达到或超过本科专业相应的课程要求水平。

二、知识要点（一）半导体晶体结构和缺陷1.主要内容半导体的分类及其特点，半导体的性质及导电能力对外界因素的依赖性，半导体化学键的性质和半导体的晶体结构，金刚石与闪锌矿结构的特点及其各向异性。

2.具体要求固体的分类半导体性质化学键类型和晶体结构的规律性半导体晶体结构与半导体键的性质晶格、晶向与晶面半导体中常用的晶向与晶面金刚石结构和闪锌矿结构的特点及其各向异性砷化镓晶体的极性（二）半导体中的电子状态1.主要内容半导体中电子状态与能带，半导体中的电子运动与有效质量，空穴，回旋共振原理与作用，Si的回旋共振实验结果，常用元素半导体和典型化合物半导体的能带结构。

2.具体要求半导体中的电子状态、表征和能带半导体中电子的运动和有效质量，有效质量的意义本征半导体的导电机构，空穴的概念，空穴等效概念的作用与意义回旋共振原理、作用及其Si晶体的回旋共振实验结果Si、Ge和典型化合物半导体的能带结构（三）半导体中杂志和缺陷能级1.主要内容半导体中的杂质和缺陷，元素半导体中的杂质和缺陷能级，化合物半导体中的杂质能级、位错和缺陷能级。

2.具体要求Si和Ge晶体中的杂质和杂质能级杂质的补偿作用与应用深能级杂质Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体中的杂质能级等电子杂质与等电子陷阱半导体中的缺陷与位错能级（四）半导体中载流子的统计分布1.主要内容状态密度，分布函数、Fermi能级，载流子统计分布，本征和杂质半导体的载流子浓度，补偿半导体的载流子浓度，简并半导体2.具体要求状态密度的定义与计算分布函数费米能级、费米能级意义非简并半导体载流子的统计分布本征半导体的载流子浓度杂质半导体的载流子浓度杂质补偿半导体的载流子浓度简并半导体及载流子浓度、简并化判据、简并半导体的特点与杂质带导电载流子浓度的分析计算方法及其影响载流子浓度的因素（五）半导体的导电性1.主要内容载流子的漂移运动，迁移率，载流子的散射，迁移率与杂质浓度和温度的关系，电阻率与杂质浓度和温度的关系，强场效应与热载流子2.具体要求漂移的概念与规律载流子漂移运动迁移率定义及物理意义载流子散射概念半导体中的主要散射机制、特点及其影响因素半导体中其它因素引起的散射迁移率与杂质浓度和温度的关系电阻率及其与杂质浓度和温度的关系载流子在强电场下的效应高场畴区与Gunn效应；（六）非平衡载流子1.主要内容非平衡状态，非平衡载流子的产生与复合，非平衡载流子寿命，准费米能级，复合理论，陷阱效应，非平衡载流子载流子的扩散与漂移，爱因斯坦关系，连续性方程2.具体要求非平衡状态及其特点非平衡载流子的注入与复合准费米能级概念与意义非平衡载流子的寿命及其影响因素直接复合与间接复合理论表面复合陷阱效应扩散概念与规律半导体中载流子的扩散运动Einstein关系半导体中的电流构成连续性方程的建立及意义连续性方程的典型应用三、考试形式1、考试时间：180分钟。