(NEW)北京大学半导体物理历年考研真题汇编

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1、目录 2007年北京大学半导体物理考研真题 2008年北京大学半导体物理考研真题 2009年北京大学半导体物理考研真题 （回忆版） 2010年北京大学半导体物理考研真题 （回忆版） 2011年北京大学半导体物理考研真题 （回忆版） 2012年北京大学半导体物理考研真题 （回忆版） 2013年北京大学半导体物理考研真题 （回忆版） 2014年北京大学半导体物理考研真题 （回忆版） 2015年北京大学半导体物理考研真题 （回忆版） 2007年北京大学半导体物理考研真题 2008年北京大学半导体物理考研真题 一、名词解释（30分，每题5分） 1共价键 2有效质量 3过剩载流子 4迁移率 5PN结自建

2、势 6间接禁带半导体 二、简答题（30分，每题15分） （1）载流子产生和复合与过剩载流子的产生和复合有何不同？简述过 剩载流子的复合与载流子产生和复合间的关系。 （2）假设N型的掺杂浓度为，写出该半导体的电中性条件表达式。 在热平衡和完全电离条件下，分别写出电子和空穴浓度的表达式。 三、（30分）已知N型半导体和P型半导体均为非简并半导体，其掺杂 浓度分别是和。 （1）在完全电离条件下，写出平衡PN结的自建势表达式； （2）在突变结耗尽近似条件下，推导出PN结耗尽电容的C-V关系； （3）在正向偏置和稳定小注入条件下，求出电子浓度（n）和空穴浓度 （p）乘机np的表达式。 四、（30分）金属

3、M的功函数为，的禁带宽度为，亲和势为， 功函数为，其中，。 （1）画出理想的金属/半导体（M/S）接触的平衡能带图（要求标出各 物理量的位置和相互关系）； （2）指出该M/S接触多数载流子的类型并画出其电流-电压关系（I-V特 性）； （3）如果在M/S界面禁带距价带顶处存在无穷大界面态，画出该 情形下M/S结构的平衡能带图及其I-V特性曲线。 五、（30分）设Nmos（p- 衬底）结构的栅氧化层厚度为，氧化层的 介电常数为，金属栅和半导体功函数相同，即，的费米势 其中和分别为的费米能级和本征费米能级。 （1）画出该MOS结构的C-V曲线； （2）假设在与氧化层界面存在呈均匀分布分界面态（态密

4、度为 ），其中在本征费米能级以上为类受主界面态，以下为类施主界面 态，给出平带电压的表达式，示意画出平带时的能带图； （3）如果在与氧化层界面存在均匀分布分界面态的同时，在氧化层 中距界面处存在负的固定电荷，给出平带电压的表达式，并 示意画出高频C-V曲线，并与理想情形的C-V曲线比较。 2009年北京大学半导体物理考研真题（回忆版） 2010年北京大学半导体物理考研真题（回忆版） 说明：以下试题均来自网络的回忆版，仅供借鉴参考！ 一、名词解释 1有效质量近似 2E-K关系 3迁移率 4过剩载流子 5简并半导体 6异质结 二、有一非均匀掺杂的N型半导体，其掺杂浓度随距表面的深度满足关 系式为：

5、N(x)N0 x/L，其中L为半导体的厚度。试画出该半导体在平衡 状态下的能带图，并求该半导体的形成的自建势。 三、金属和p型半导体构成的M/S结构，金属和P型半导体的功能函数分 别为，且满足。 （1）试画出在平衡状态下的能带图； （2）假如在金属和半导体接触的界面处存在很高的界面密度，它使得 半导体一侧肖特基势垒高度被钉扎在值，试画出平衡状态下的能带 图； （3）在耗尽层近似的条件下，试求解在第（2）问中的肖特基势垒的厚 度W。 四、一半导体存在两种掺杂杂质，施主杂质浓度和受主杂质浓度分别为 ND，NA，并且NDNA，试求出在低温下和本征情形下费米能级在禁 带中的位置和随温度变化的趋势。 五

6、、有一突变型PN结，结两边掺杂浓度为N0。 （1）在耗尽近似下，试求出在反向偏置电压VR下PN结势垒电容； （2）在正向电压V下求出PN结边界处的载流子浓度； （3）如果在PN结势垒区中存在很高的复合中心，试问在正向电压下会 对正向偏置电流有什么影响。 六、金属和p型半导体构成的MIS结构，其中金属和半导体的功能函数 分别为，且满足。在氧化层中存在陷阱，当外加栅压为 负或者由负变正时，陷阱能束缚一个电子而使得陷阱电荷为负值；否 则，氧化层中陷阱不带电荷。 （1）试画出MIS结构在平带，积累和强反型情性下的能带图； （2）试求出平带电压的表达式； （3）若在扫描时存在两种方式，即从负电压到正电压

7、扫描和从正电压 向负电压扫描，试比较在这两种情形下的C-V曲线图。 2011年北京大学半导体物理考研真题（回忆版） 说明：以下试题均来自网络的回忆版，仅供借鉴参考！ 一、名词解释 1半导体截流子 2爱因斯坦 3弛豫时间近似 4准费米能级 5齐纳击穿 6超晶格 二、给定非均匀掺杂的N型半导体，要求： （1）画出平衡时的能带图； （2）求当xX处的载流子浓度。 三、解释半导体的电阻率随温度的变化曲线关系（刘恩科版书上的那个 图）。 四、给出p-i-N结，写出泊松方程表达式等（主要是利用泊松方程求解相 关问题，一共四问）。 五、mos结构 （1）平带电压（包括功函数差，固定电荷，界面态电荷），求解平

8、带 电容。 （2）当平带电压Vfb0时，画出高频C-V特性曲线并与理想情形比 较，并说明变化原因。 （3）当掺杂由Na变成2Na时，高频C-V曲线与（2）情形做比较。 六、金半接触 （1）画出正向偏置与反向偏置时的能带图。 （2）利用泊松方程求解C-V关系，并说明掺杂浓度，金属功函数，禁 带宽度对电容的影响。 （3）当半导体禁带中央存在很大界面态时，求此情况的电流表达式。 2012年北京大学半导体物理考研真题（回忆版） 说明：以下试题均来自网络的回忆版，仅供借鉴参考！ 一、名词解释 1电导率 2扩散电流 3受主电离能 4间接复合 5平带电压 6pn结的扩散电容 二、给出E-K关系的表达式求：

9、（1）电子运动速度； （2）能带底的有效质量（原题）。 三、给出半导体掺杂浓度ND，引入能级ED（第三大题是这样的，这道 题不好答，结果比较开放，题目给的条件太少） （1）费米能级EF与温度的关系； （2）估算达到本征激发时的温度。 四、给出过剩载流子的寿命 ，描述了光导电产生的过程。（超纲） （1）写出光电导随时间的衰变规律； （2）掺杂浓度增加对电导率测量的影响。 五、给出NP结半导体，P型半导体掺杂浓度为Na，外加正向偏压 Va（常规题）。 （1）画出能带图； （2）求耗尽电容； （3）求在空间电荷区边界处，过剩载流子的浓度表达式。 六、金属M和P型半导体接触，金属功函数为半导体的功函数

10、为 半导体的亲和势为x，P型半导体的掺杂浓度为Na。（变了个形式考察 C-V特性） （1）画出能带图并分析影响因素； （2）设计一个实验测量肖特基势垒的大小，给出设计原理和方法； （3）想出影响测量精度的因素并提出方法使测量精度提高。 2013年北京大学半导体物理考研真题（回忆版） 说明：以下试题均来自网络的回忆版，仅供借鉴参考！ 一、名词解释 1空穴 2准费米能级 3有效质量 4齐纳（隧道）击穿 5欧姆接触 6异质结 二、固体通常是以化学键方式将原子（或离子）结合在一起的，简述Si 半导体化学键的特征，试讨论Si在单晶、多晶和非晶态时的化学键的结 构和差别。 三、已知在半导体Si同时渗入了浓

11、度分别为和的施主和受主杂质 （），写出该半导体的电中性条件，分别讨论低温弱电离和高温 本征电离情形的费米能级及其温度依赖关系。 四、假设在M/S结构中，金属的功函数为，半导体亲和势为X，N型 掺杂浓度为，相应的功函数为，其中。 （1）画出理想M/S结构在平衡与正向偏置时的能带图。 （2）假设金属/半导体界面存在界面态，所形成的电子肖特基势垒被钉 扎在，在耗尽近似条件下求解半导体内的电势分布表达式。（假设坐 标X的原点在M/S界面，半导体体内中性区为电势参考点） 五、已知在间接禁带半导体Si半导体中渗入了复合中心杂质A，该杂质 所引入的复合中心能级在禁带中本征费米能级以上（）。 （1）假设该半导

12、体中存在过剩载流子，分析过剩载流子的复合过程。 （2）如果用光谱仪检测到该半导体的复合过程，可检测到发射光谱频 率分别是多少。 （3）如果在半导体为直接禁带半导体GaAs中渗入复合中心杂质B，该 杂质所引入的复合中心能级在GaAs本征费米能级以上，分析其发 射光谱特征。 六、设nMOS（p-Si衬底）结构的栅氧化层厚度为，氧化层的介电常 数为，金属栅和半导体功函数相同，即，Si的费米势 ，其中和分别为Si的费米能级和本征费米能级。Si与氧化层界面存 在界面态，假设界面态呈均匀分布，以下为类施主界面态。 （1）画出该MOS结构的准静态C-V特性曲线并与理想曲线进行比较。 （2）给出平带电压的表达

13、式，示意画出平带时的能带图。 （3）如果同时在氧化层中部，即处存在正的固定电荷，给出平带 电压的表达式，画出平带时的能带图。 2014年北京大学半导体物理考研真题（回忆版） 说明：以下试题均来自网络的回忆版，只含部分试题，仅供借鉴参考！ 一、名词解释（30分） 1半导体载流子 2超晶格 3爱因斯坦关系 4声子散射 5俄歇复合 6施主电离能 二、一块n 型半导体，掺杂浓度在体内是呈线性关系，在x0 处为掺杂 浓度为N(0)，载流子浓度分别为n，p，电势为0，距离X 处的电势为V。 （1）画出该半导体在平衡时的能带图； （2）求出X 处的载流子浓度。 三、一块p-i-n 的结，如图，p型半导体与n

14、型半导体之间隔着一块本征半 导体，设掺杂浓度分别为Na，Nd，在突变耗尽的条件下求： （1）列出泊松方程； （2）求出最大场强Em； （3）验证总的电压降 （4）求出总的耗尽层宽度。 四、异质结原题（2009年第四题） 五、Mos 原题（2009年第六题） 六、金半接触，金属功函数型半导体功函数，半导体亲和势 X，禁带宽度Eg。 （1）画出该接触的在正向偏压与反向偏压下的能带图； （2）分析C-V关系； （3）假设距离导带底部三分之一禁带宽度有一个界面态，界面态密度 很大，求此时该样品的接触电流。 2015年北京大学半导体物理考研真题（回忆版） 说明：以下试题均来自网络的回忆版，只含部分试题，

15、仅供借鉴参考！ 一、名词解释（30分） 1施主杂质及其电离能 2欧姆接触 3准平衡态 4平带电压 5半导体能带结构 6俄歇复合 二、简答题（30分，每题15分） （1）简要说明PN结击穿的两种主要机制，并讨论掺杂浓度和温度对击 穿电压的影响。 （2）已知金属M的功函数为，n-Si半导体的功函数为，其中 ，由于M/S界面态的钉扎效应，该M/S结构的肖特基势垒高度被 钉扎在值，画出平衡情形下该M/S结构的能带图；在耗尽近似条件 下，求M/S结构的电容随偏压V变化的表达式。 三、（30分） 有一束光照射在N型半导体表面，在半导体表面形成过剩载流子的注 入。假设该半导体的厚度远小于少子空穴的扩散长度，同时在半导体 的另一面存在极高的复合中心态密度。 （1）在稳定小注入条件下，画出相应的能带图并标出各物理量的空间 变化趋势； （2）假设注入的过剩载流子在半导体中的扩散满足扩散方程 其中是扩散系数， 是寿命。求解稳定小注入条件下，半导体中空穴 浓度的分布表达式； （3）求解在该稳定小注入条件下，光照引起的光电流的表达式。 四、（30分） 在半导体禁带中能级处存在一浓度为的复合中心。示意说明半导 体通过复合中心实现间接复合的四个基本过程满足的物理规律。