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中科院研究生院硕士研究生入学考试《半导体物理》考试大纲本《半导体物理》考试大纲适用于中国科学院研究生院微电子学与固体电子学专业的硕士研究生入学考试。半导体物理学是现代微电子学与固体电子学的重要基础理论课程它的主要内容包括半导体的晶格结构和电子状态;杂质和缺陷能级;载流子的统计分布;载流子的散射及电导问题;非平衡载流子的产生、复合及其运动规律;半导体的表面和界面─包括p-n结、金属半导体接触、半导体表面及MIS结构、异质结;半导体的光、热、磁、压阻等物理现象和非晶半导体部分。要求考生对其基本概念有较深入的了解能够系统地掌握书中基本定律的推导、证明和应用并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。一、考试内容(一)半导体的电子状态：半导体的晶格结构和结合性质半导体中的电子状态和能带半导体中的电子运动和有效质量本征半导体的导电机构空穴回旋共振硅和锗的能带结构III-V族化合物半导体的能带结构II-VI族化合物半导体的能带结构(二)半导体中杂质和缺陷能级：硅、锗晶体中的杂质能级III-V族化合物中杂质能级缺陷、位错能级(三)半导体中载流子的统计分布状态密度费米能级和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一般情况下的载流子统计分布简并半导体(四)半导体的导电性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及其与杂质浓度和温度的关系玻尔兹曼方程电导率的统计理论强电场下的效应热载流子多能谷散射耿氏效应(五)非平衡载流子非平衡载流子的注入与复合非平衡载流子的寿命准费米能级复合理论陷阱效应载流子的扩散运动载流子的漂移运动爱因斯坦关系式连续性方程式(六)p-n结p-n结及其能带图p-n结电流电压特性p-n结电容p-n结击穿p-n结隧道效应(七)金属和半导体的接触金属半导体接触及其能级图金属半导体接触整流理论少数载流子的注入和欧姆接触(八)半导体表面与MIS结构表面态表面电场效应MIS结构的电容-电压特性硅─二氧化硅系数的性质表面电导及迁移率表面电场对p-n结特性的影响(九)异质结异质结及其能带图异质结的电流输运机构异质结在器件中的应用半导体超晶格(十)半导体的光、热、磁、压阻等物理现象半导体的光学常数半导体的光吸收半导体的光电导半导体的光生伏特效应半导体发光半导体激光热电效应的一般描述半导体的温差电动势率半导体的玻尔帖效应半导体的汤姆孙效应半导体的热导率半导体热电效应的应用霍耳效应磁阻效应磁光效应量子化霍耳效应热磁效应光磁电效应压阻效应声波和载流子的相互作用二、考试要求(一)半导体的晶格结构和电子状态1.了解半导体的晶格结构和结合性质的基本概念。2.理解半导体中的电子状态和能带的基本概念。3.掌握半导体中的电子运动规律理解有效质量的意义。4.理解本征半导体的导电机构理解空穴的概念。5.熟练掌握空间等能面和回旋共振的相关公式推导、并能灵活运用。6.理解硅和锗的能带结构掌握有效质量的计算方法。7.了解III-V族化合物半导体的能带结构。8.了解II-VI族化合物半导体的能带结构。(二)半导体中杂质和缺陷能级1.理解替位式杂质、间隙式杂质、施主杂质、施主能级、受主杂质、受主能级的概念。2.简单计算浅能级杂质电离能。3.了解杂质的补偿作用、深能级杂质的概念。4.了解III-V族化合物中杂质能级的概念。5.理解点缺陷、位错的概念。(三)半导体中载流子的统计分布1.深入理解并熟练掌握状态密度的概念和表示方法。2.深入理解并熟练掌握费米能级和载流子的统计分布。3.深入理解并熟练掌握本征半导体的载流子浓度的概念和表示方法。4.深入理解并熟练掌握杂质半导体的载流子浓度的概念和表示方法。5.理解并掌握一般情况下的载流子统计分布。6.深入理解并熟练掌握简并半导体的概念简并半导体的载流子浓度的表示方法简并化条件。了解低温载流子冻析效应、禁带变窄效应。(四)半导体的导电性1.深入理解迁移率的概念。并熟练掌握载流子的漂移运动包括公式。2.深入理解载流子的散射的概念。3.深入理解并熟练掌握迁移率与杂质浓度和温度的关系包括公式。4.深入理解并熟练掌握电阻率及其与杂质浓度和温度的关系包括公式。5.深入理解电导率的统计理论。并熟练掌握玻尔兹曼方程。6.了解强电场下的效应和热载流子的概念。7.了解多能谷散射概念和耿氏效应。(五)非平衡载流子1.深入理解非平衡载流子的注入与复合的概念包括表达式。2.深入理解非平衡载流子的寿命的概念包括表达式、能带示意图。3.深入理解准费米能级的概念包括表达式、能带示意图。