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1、精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -电 子 科 技 大 学 二 零九至 二 零一 零学 年 第一学 期 期末考 试半导体物理课程考试题B 卷（120 分钟）考试形式：闭卷考试日期2021 年元月18 日课程成绩构成：平时10分,期中5分,实验15分,期末70分一二三四五六七八九十合计复核人签名得分签名得分一.填空题 :（共 16 分,每空 1 分）1. 简并半导体一般为重掺杂半导体,这时电离杂质对载流子的散射作用不可忽略；2. 处在饱和电离区的N 型 Si 半导体在温度升高后,电子迁移率会下降/ 减小,电阻率会上升/ 增大；3. 电子陷阱存在于P/空穴型
2、半导体中；4. 随温度的增加, P 型半导体的 霍尔系数 的符号由正变为负；5. 在半导体中同时掺入施主杂质和受主杂质,它们具有杂质补偿的作用,在制造各种半导体器件时,往往利用这种作用改变半导体的导电性能；6. ZnO 为一种宽禁带半导体,真空制备过程中通常会导致材料缺氧形成氧空位,存在氧空位的ZnO 半导体为N/电子型半导体；7. 相对Si而言, InSb为制作霍尔器件 的较好材料,为因为其电子迁移率较高/大；8. 掺金 工艺 通 常用于制造高频器件；金掺入半导体Si 中 为 一种深能级杂质,通常起复合中心的作用,使得载流子寿命减小；9. 有效质量概括了晶体内部势场对载流子的作用,可通过回旋
3、共振实验来测量；10. 某 N 型 Si 半导体的功函数WS 为 4.3eV,金属 Al 的功函数 Wm 为 4.2 eV, 该半导体和金属接触时的界面将会形成反阻挡层接触 / 欧姆接触；11. 有效复合中心的能级位置靠近禁带中心能级 /本征费米能级 /E i；12. MIS结构中半导体表面处于临界强反型时,表面少子浓度等于内部多子浓度,表面反型少子的导电能力已经足够强,称此时金属板上所加电压为开启电压 /阈值第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -电压；13. 金属和 n 型半导体接触形成肖特基
4、势垒,若外加正向偏压于金属,就半导体表面电子势垒高度将降低,空间电荷区宽度将相应地（减少/ 变窄/ 变薄）；得分二.选择题（共15 分,每题 1 分）1. 如果对半导体进行重掺杂,会出现的现象为D；A. 禁带变宽B. 少子迁移率增大C. 多子浓度减小D. 简并化2. 已知室温下Si 的本征载流子浓度为ni1.51010 cm3 ；处于稳态的某掺杂Si 半导体中 电 子 浓度 n1.51015 cm3 , 空穴浓 度 为 p1.51012 cm3 , 就 该 半导 体A；A. 存在小注入的非平衡载流子B. 存在大注入的非平衡载流子C. 处于热平衡态D. 为简并半导体3. 下面说法错误的为D；A.
5、 若半导体导带中发现电子的几率为0,就该半导体必定处于绝对零度B. 计算简并半导体载流子浓度时不能用波尔兹曼统计代替费米统计C. 处于低温弱电离区的半导体,其迁移率和电导率都随温度升高而增大D. 半导体中,导带电子都处于导带底Ec 能级位置4. 下面说法正确的为D；A. 空穴为一种真实存在的微观粒子B. MIS 结构电容可等效为绝缘层电容与半导体表面电容的的并联C. 稳态和热平衡态的物理含义为一样的D. 同一种半导体材料中,电子迁移率比空穴迁移率高5. 空间实验室中失重状态下生长的GaAs 与地面生长的GaAs 相比,载流子迁移率要高,这为因为B；A. 无杂质污染B. 晶体生长更完整C. 化学
6、配比更合理D. 宇宙射线的照射作用6. 半导体中 少数载流子寿命 的大小主要决定于A；A. 复合机构B. 散射机构C. 禁带宽度第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -D. 晶体结构7. 若某材料电阻率随温度升高而单调下降,该材料为A；A. 本征半导体B. 杂质半导体C. 金属导体D. 简并半导体8. 对于只含一种杂质的非简并型半导体,费米能级随温度上升而D；A. 上升B. 下降C. 不变D. 经过一极值 后趋近 Ei9. GaAs 具有微分负电导现象,原因在于在强电场作用下,A；A. 载流子发生
7、能谷间散射B. 载流子迁移率增大C. 载流子寿命变大D. 载流子浓度变小10. 以下 4 种不同掺杂情况的N 型 Ge 半导体中,室温下电子迁移率 由大到小的顺序为C；a) 掺入浓度 1014 cm -3 的 P 原子；b) 掺入浓度 1015 cm -3 的 P 原子；c) 掺入浓度 21014 cm -3 的 P 原子,浓度为10 14 cm -3 的 B 原子；d) 掺入浓度 31015 cm -3 的 P 原子,浓度为21015 cm -3 的 B 原子；A. abcdB. bcdaC. acbdD. dcba11. 以下 4 种 Si 半导体,室温下功函数由大到小的顺序为C；16-3
8、a) 掺入浓度10cm的 B 原子；b) 掺入浓度1016 cm -3 的 P 原子；c) 掺入浓度1016 cm -3 的 P 原子,浓度为10 15 cm -3 的 B 原子；d) 纯净硅；A. abcdB. cdbaC. adcbD. dabc12. 以下 4 种不同掺杂情况的半导体, 热平衡时室温下少子浓度最高的为D；A. 掺入浓度1015 cm -3 P 原子的 Si 半导体；B. 掺入浓度1014 cm -3 B 原子的 Si 半导体；C. 掺入浓度1015 cm -3 P 原子 Ge 半导体；D. 掺入浓度1014 cm -3 B 原子 Ge 半导体；第 3 页,共 8 页 -
9、- - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -（已知室温时：Si的本征载流子浓度n i1.51010 cm3 , Ge的本征载流子浓度133ni2.410cm）13. 直接复合时,小注入的P 型半导体的非平衡载流子寿命d 决 定于B；A. 1rd n0B. 1rd p0C. 1rdpD. 其它14. 在金属-SiO 2-p 型Si构成的MIS结构中, SiO 2 中分布的可动正电荷不会影响C；A. 半导体表面势B. 平带电压C. 平带电容D. 器件的稳定性15. 不考虑表面态的影响,如需在n 型硅上做欧姆电极,以下四种金属中最适合
10、的为A；A. In (W m=3.8 eV)B. Cr (W m=4.6 eV)C. Au (W m=4.8 eV)D. Al (W m=4.2 eV)得分三.问答题（共31 分,共四题,6 分 10 分 10 分 5 分）1. 写出下面能带图代表的半导体类型,掺杂程度；（ 6 分）ECECEC EFEiEiEF EFEVEVEV(a) (b)(c)ECECECEFEiEiEiEFEFEVEVEV(d)(e)(f)第 4 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -答：(a)强 n 型(b) 弱 p 型(c)
11、 本征型或高度补偿型(d)简并. p 型(e) 弱 n 型(f) 强 p 型2. 型半导体衬底形成的MIS 结构,画出外加不同偏压下积累.平带.耗尽.反型四种状态的能带图；画出理想的低频和高频电容-电压曲线；解释平带电压；(10 分)答：图略（各2 分,共 8 分）平带电压： 功函数或者绝缘层电荷等因素引起半导体内能带发生弯曲,为了恢复平带状态所需加的外加栅偏压；或者使半导体内没有能带弯曲时所加的栅电压；（2 分）3. 写出至少两种测试载流子浓度的实验方法,并说明实验测试原理；（ 10 分）答：可以采用C-V测试以及霍耳效应 来测试载流子浓度； （2 分）方法：C-V 测试法： a)采用金半接
12、触结构,测试C-V 曲线,可以得到1V 曲线为C 2一条直线,斜率为2,因此可以求出掺杂浓度ND 或 NA； b)若采用 MIS 结构,q s N D ( N A )测试高频 C-V 曲线,由 C-V 曲线的最大值求出氧化层厚度d0,再结合最小值可以求出掺杂浓度；（ 4 分）方法：霍耳效应；霍耳实验中,根据Ix,Bz,d,测出霍耳电压VH,由霍耳电压正负判断导电类型, 因为RHVH d I x Bz,因此求出霍耳系数RH；再根据 RH11或 RH求出pqnq载流子浓度；（4 分）4. 在一维情况下,描写非平衡态半导体中载流子（空穴）运动规律的连续方程为：p2 ppEptD px2p Exp p
13、xg p ,请说明上述等式两边各个单项所代表的物理p意义；（ 5 分）答：p t在 x 处, t 时刻单位时间.单位体积中空穴的增加数；（1 分）2 pD p2x由于扩散,单位时间.单位体积中空穴的积累数；（ 1 分）EppE 由于漂移,单位时间.单位体积中空穴的积累数；（1 分）ppxxp由于复合,单位时间.单位体积中空穴的消失数；（1 分）pg p 由于其他原因,单位时间.单位体积中空穴的产生数；（ 1 分）第 5 页,共 8 页 - - - - - - - - - -精品word 可编辑资料 - - - - - - - - - - - - -得分四.计算题（共38 分,8101010,共 4 题）1. 有一块半导体硅材料,已知在室温下（300K）它的空穴浓度为p0=2.25 1016cm-3.室温
