1、成電半導(dǎo)體物理期末考試試卷A及參考答案選擇填空（22分）1、在硅和錯(cuò)的能帶結(jié)構(gòu)中，在布里淵中心存在兩個(gè)極大值重合的價(jià)帶，外面的能帶（對(duì)應(yīng)的有效質(zhì)量（C）,稱該能帶中的空穴為 （E）。4 / 7A.曲率大；B.曲率小；C.大；D.?。籈.重空穴；F.輕空穴2、如果雜質(zhì)既有施主的作用又有受主的作用，則這種雜質(zhì)稱為（F）。A.施主B.受主C.復(fù)合中心D.陷阱F.兩性雜質(zhì)3、在通常情況下，GaN呈（A）型結(jié)構(gòu)，具有（C），它是（F）半導(dǎo)體材料。A.纖鋅礦型；B.閃鋅礦型;C.六方對(duì)稱性；D.立方對(duì)稱性;E.間接帶隙;F.直接帶隙。4、同一種施主雜質(zhì)摻入甲、乙兩種半導(dǎo)體，如果甲的相對(duì)介電常數(shù)&是

2、乙的3/4,mn*/m。值是乙的2倍，那么用類氫模型計(jì)算結(jié)果是5、A.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的B.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的C.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的D.甲的施主雜質(zhì)電離能是乙的8/3,弱束純電子基態(tài)軌道半徑為乙的3/2,弱束純電子基態(tài)軌道半徑為乙的16/3,弱束純電子基態(tài)軌道半徑為乙的32/9,的弱束縛電子基態(tài)軌道半徑為乙的.一塊半導(dǎo)體壽命 二15的，光照在材料中會(huì)產(chǎn)生非平衡載流子，光照突然停止流子將衰減到原來(lái)的（A.1/4 ;B.1/e ;3/432/98/3C.1/e 2 ；3/830出后，其中非平衡載d.1/2/ND-NA/時(shí)，半導(dǎo)體具有（B ）半導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。A.非本征B.本征ni

3、 >>6、對(duì)于同時(shí)存在一種施主雜質(zhì)和一種受主雜質(zhì)的均勻摻雜的非簡(jiǎn)弁半導(dǎo)體，在溫度足夠高、7、在室溫下，非簡(jiǎn)弁Si中電子擴(kuò)散系數(shù)Dn與nd有如下圖（C）所示的最恰當(dāng)?shù)囊蕾囮P(guān)系：費(fèi)米能級(jí)向（8、在純的半導(dǎo)體硅中摻入硼，在一定的溫度下，當(dāng)摻入的濃度增加時(shí),雜濃度一定時(shí)，溫度從室溫逐步增加,費(fèi)米能級(jí)向（C）DnDNd移動(dòng)。A.Ev;B.Ec;C.Ei;D.A）移動(dòng)；當(dāng)摻Ef9、把磷化錢在氮?dú)夥罩型嘶?，?huì)有氮取代部分的磷，這會(huì)在磷化錢中出現(xiàn)（A.改變禁帶寬度；B.產(chǎn)生復(fù)合中心；C.產(chǎn)生空穴陷阱；D.產(chǎn)生等電子陷阱。10、對(duì)于大注入下的直接復(fù)合，非平衡載流子的壽命不再是個(gè)常數(shù)，它與（C）。A.

4、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(zhì)半導(dǎo)體中的載流子輸運(yùn)過(guò)程的散射機(jī)構(gòu)中，當(dāng)溫度升高時(shí)，電離雜質(zhì)散射的概率和晶格振動(dòng)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?。籇.變大，變大。12、如在半導(dǎo)體的禁帶中有一個(gè)深雜質(zhì)能級(jí)位于禁帶中央，則它對(duì)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(fù)合中心；E.有效陷阱。13、在磷摻雜濃度為2X1016cB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=3.8

5、eV）;B.Cr（Wn=4.6eV）;C.Au（Wn=4.8eV）;D.Al（Wm=4.2eV）o14、在硅基MOS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(dǎo)體表面的能帶（C）彎曲，在C-V曲線上造成平帶電壓（F）偏移。A.鈉離子；B.過(guò)剩的硅離子；C.向下;D.向上；E.向正向電壓方向；F.向負(fù)向電壓方向、簡(jiǎn)答題：（5+4+6=15分）1、用能帶圖分別描述直接復(fù)合、間接復(fù)合過(guò)（4分）Ec 95 分）（躍遷過(guò)程1 （0.5分）-彳Et （或：雜質(zhì)或缺陷能級(jí)）（0.5分）卜躍遷過(guò)程2 （0.5分）Ec （0.5 分）2、對(duì)于摻雜的元素半導(dǎo)體 Si、Ge中，一般情形下對(duì)載流子

6、的主要散射機(jī)構(gòu)是什么？寫出其主要散射機(jī)構(gòu)所決定的散射幾率和溫度的關(guān)系。（4分）答：對(duì)摻雜的元素半導(dǎo)體材料Si、Ge,其主要的散射機(jī)構(gòu)為長(zhǎng)聲學(xué)波散射（1分）和電離雜質(zhì)散射其散射幾率和溫度的關(guān)系為：聲學(xué)波散射：ps T 3/2 ,電離雜質(zhì)散射：pi3、如金屬和一 n型半導(dǎo)體形成金屬-半導(dǎo)體接觸, 接觸，說(shuō)明半導(dǎo)體表面的能帶情況，弁畫出對(duì)應(yīng)的答：在金屬和n型半導(dǎo)體接觸時(shí)，如金屬的功函數(shù)為3/2NT （根據(jù)題意，未含 Ni也請(qǐng)簡(jiǎn)述在什么條件下，形成的哪兩種不同電學(xué)特性的I-V曲線。（忽略表面態(tài)的影響）（6分）W半導(dǎo)體的功函數(shù)為W。當(dāng)wm>w時(shí)，在半導(dǎo)體表面形成阻擋層接觸，是個(gè)高阻區(qū)，能帶向上彎曲

7、；（2分）當(dāng)wm<w時(shí)，在半導(dǎo)體表面形成反阻擋層接觸，是個(gè)高電導(dǎo)區(qū)，能帶向下彎曲；（2分）對(duì)應(yīng)的i-v曲線分別為：（1分）（1分）三、在300 K時(shí)，某Si器件顯示出如下的能帶圖（6+4+4=14 分）5 / 70xi L/3 X2 2L/3LX（1）平衡條件成立嗎？試證明之。（6分）答：成立。（4分）因?yàn)橘M(fèi)米能級(jí)處處相等的半導(dǎo)體處于熱平衡態(tài)（即dEF- 0 ）（2 分）dx或EFn=EFp=EF（2分）或np=ni2（2分）或J=0（2分）（2）在何處附近半導(dǎo)體是簡(jiǎn)弁的？（4分）答：在靠近*二L附近（4分）或分為三個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)各為2分或2L/3<x<L（半對(duì)）2分（3）試

8、推導(dǎo)流過(guò)x=Xi處的電子的電流密度表達(dá)式？（4分）依dndb0答：JnqnEqDndxdx四、一束恒定光源照在n型硅單晶樣品上，具平衡載流子濃度no=i014cm3,且每微秒產(chǎn)生電子一空穴為（5分）1013cm3。如伯二產(chǎn)2科s,試求光照后少數(shù)載流子濃度。（已知本征載流子濃度ni=9.65X109cm3）解：在光照前：光照后:五、在一個(gè)均勻的PopGpGno139.31 105 2 10 6101 10 6132 10 cmn型半導(dǎo)體的表面的一點(diǎn)注入少數(shù)載流子空穴。在樣品上施加一個(gè)50V/cm的電場(chǎng),在電場(chǎng)力的作用下這些少數(shù)載流子在100 ds的時(shí)間內(nèi)移動(dòng)了 1cm,求少數(shù)載流子的漂移速率、遷

9、移率和解：在電場(chǎng)下少子的漂移速率為:擴(kuò)散系數(shù)。（kT=0.026eV）（6分）v 產(chǎn)100 s104 cm/ s遷移率為:10 -cm2E 50/ V gs一一,_ kT擴(kuò)散系數(shù)為：Dp_2_20.026 200cm /s 5.2cm /s六、摻雜濃度為 N=1016cm3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,¥=4.0eV,Nc=1019cm3,ln103=6.9在室溫下kT=0.026eV,半導(dǎo)體介電常數(shù)卡12,0=8.854x10-12F/m,q=1.6X10-19庫(kù)，試計(jì)算：（4+4+4=12分）半導(dǎo)體的功函數(shù)；（4分）在零偏壓時(shí)，半導(dǎo)

10、體表面的勢(shì)壘高度，弁說(shuō)明是哪種形式的金半接觸，半導(dǎo)體表面能帶的狀態(tài);半導(dǎo)體表面的勢(shì)壘寬度。（4分）EcE斛：由NDn。Ncexp（）得：（1分）kTNc1019EcEfkTln0.026ln布0.18eVND1016（1分）Wss（EcEf）4.18eV在零偏壓下，半導(dǎo)體表面的勢(shì)壘高度為：qVDWmWs5.204.181.02eV對(duì)n型半導(dǎo)體，因?yàn)閃m>W撕以此時(shí)的金半接觸是阻擋層（或整流）接觸（1分），半導(dǎo)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）。12 / 7勢(shì)壘的寬度為：d（2roV）"2（2分）qND_14_2128.85101.021/2（y

11、r-"197716）1.610103.7105（cm）Si-SiO 2(5+5+5+5+6=26七、T=300K下，理想MOSfe容，其能帶圖如下圖所示。所施加的柵極偏壓使得能帶彎曲，在界面EF=E%Si的電子親合勢(shì)為4.0eV,Nc=1019cmi3。利用耗盡近似，回答下列問(wèn)題：（1.5分）（1.5分）1.半導(dǎo)體中達(dá)到了平衡嗎？為什么？（5分）答：達(dá)到了平衡。因?yàn)榘雽?dǎo)體中Ef處處相等（或EFn=EFp=EF,或np=ni2,或J=0）2.求出半導(dǎo)體Si-SiO2界面EE處的電子濃度？同時(shí)繪出與該能帶圖對(duì)應(yīng)的定性電荷塊圖0.59n Ne kT 1019e 0.0261.38 10 9

12、 cm 3（1分）（0.5分）（0.5分）QEfsE103nsni1.510cm電荷塊圖見上圖（評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)在電荷塊圖下方）3.求出ND?(5分)EcE3NDNCekTcNCeEg(EfsEv)kT1019e1.18(0.290.59)00269.681013cm34.寫出Vg詳細(xì)表達(dá)式?(5分)kTND或 VGVo VBVGVOVbVOln如果兩個(gè)n型半導(dǎo)體構(gòu)成的MOS吉構(gòu)除了器件1是Al柵，器件2是Au柵，其它參數(shù)都相同，將導(dǎo)致這兩個(gè)MOS吉構(gòu)的高、低頻C-V特性曲線發(fā)生什么定性變化？試?yán)L出定性高、低頻C-V特性曲線。已知WAi=4.25eV,W=4.75eV。(6分)(1)Vfb(A1)<0,Vfb(Au)>0或：直接在C-V圖中Vg坐標(biāo)上明確標(biāo)出Vfb