半导体材料09试题-名词解释.doc

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1、半导体材料2009级考试试题名词解释（每题3分，共15分）1、光伏效应“光生伏特效应”，简称“光伏效应"，英文名称：Photovoltaiceffecto指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路2、施主杂质在硅中掺入V族元素杂质（如磷P,碑As,铺Sb等）后，这些V族杂质替代了一部分硅原子的位置，但由于它们的外层有5个价电子，其中4个与周围硅原子

2、形成共价键，多余的一个价电子便成了可以导电的自由电子，这样一个V族杂质原子可以向半导体硅提供一个自由电子而本身成为带正电的离子，把这种杂质称为施主杂质。3、电子共有化运动原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原于转移到相邻的原子上去，因而，电子将可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。4、本征吸收本征吸收是指在价带和导带之间电子的跃迁产生与自由原子的线吸收谱相当的晶体吸收谱，它决定着半导体的光学性质。5、自发辐射处于激发态的原子中，电子在激发态能级上只能停留一段很短

3、的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出一个光子，这种辐射叫做自发辐射。简答题（共44分）1、半导体材料的基本特性是什么？（8）a.温度升高使半导体导电能力增强，电阻率下降b.微量杂质含量可以显著改变半导体的导电能力c.适当波长的光照可以改变半导体的导电能力d.有两种导电的载流子（电子和空穴）2、在非晶硅的各种能带模型屮，普遍接受的Mott-GFO模型的要点有哪些？请画图进行说明。（10）（教材P129）Mott-CFO模型：•短程有序一一基本能带•长程无序一一定域态带尾•悬挂键一一带隙中间形成隙态Ey晶体半导

4、体晶体半导体非晶半导体3、什么是SOI?SOI材料有什么特点？（10）SOI（Silicon-On-Insulator,绝缘衬底上的硅）技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。通过在绝缘体上形成半导体薄膜，SOI材料具有了体硅所无法比拟的优点：可以实现集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应；采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势，因此可以说SOI将有可能成为深亚微米的低压、低功耗集成电路的主流技术。此

5、外，SOI材料还被用来制造MEMS光开关,如利用体微机械加工技术。4、什么是费米一狄拉克统计分布？费米分布有什么特点。（8）根据Fcnni统计，能量为E的每个量子态被电子占据的几率为Fermi—Dirac分布函数Ef是费米能量或化学势,其物理意义是在体积不变的情况下，系统增加一个电子所需的自由能，k是玻耳兹曼常量。费米子是自旋为半整数（n+1/2）的粒子（如：电子、质子、中子等），全同和独立的费米子系统中粒子的最概然分布，简称费米分布。全同费米子系统中粒子不可分辨，费米子遵从泡利不相容原理，每一量子态容纳的粒子数不能

6、超过一个。5、什么是耿氏效应？（8）耿氏效应（Gunneffect）是1963年，由耿氏（J.B.Gunn）发现的一种效应。当高于临界值的恒定宜流电压加到一小块N型碑化探相对面的接触电极上时，便产生微波振荡。在N型碑化稼薄片的二端制作良好的欧姆接触电极，并加上宜流电压使产生的电场超过3kV/cm时，由于神化锈的特殊性质就会产生电流振荡，其频率可达10A9HZ,这就是耿氏二极管。这种在半导体本体内产生高频电流的现象称为耿氏效应。论述题（41分）1、什么是超晶格?画出第I型、第II型和第III型超晶格的能带图,并简述其特

7、点。（18）（教材P150）超晶格材料是两种（或两种以上）不同组元（或导电类型）以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。II型异质结（AEc和AEv的符号相同）分两种,・HA类趙晶格，材料1的导带和价带都比材料2的低，禁带是错开的.材料1是电子的势阱，材料2是空穴的势阱.电子和空穴分别约束在两材料中.超晶格具有间接带隙的特点，跃迁几率小，如GaAs/AIAs超品格TIB类超rtfi格当禁带错开更大时，窄带材料的导带底和价带顶祁位于宽带材料的价带中，有金属化现

8、如lnAs/（；aAs超晶格.•HI类超晶格有一种材料具有零带隙。组成超品格后，由于它的电子有效质最为负，将形成界面态.典型的例子是HgTe/CdTe超晶格.*I型异质结：窄带材料的禁带完全落在宽带材料的禁带中，AEC和AEv的符号相反.不论对电子还是空穴，窄带材料都是势阱，宽帯材料都是势垒.即电子和空穴被约束在同一材料中.载流子复合发生在窄带