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河北工業大學2021年碩士研究生招生考試自命題科目考試大綱

科目代碼：890

科目名稱：半導體物理學

適用專業：電子科學與技術

一、考試要求半導體物理學適用于河北工業大學電子信息工程學院電子科學與技術專業研究生招生專業課考試。主要考察對于半導體物理學基本概念、半導體內部載流子的基本運動規律、半導體物理特性的計算方法的掌握及運用所學知識分析問題和解決問題的能力。

二、考試形式試卷采用客觀題型和主觀題型相結合的形式，主要包括選擇題、填空題、簡答題、計算題、分析論述題等?？荚嚂r間為 3 小時，總分為 150 分。

三、考試內容

（一）半導體中的電子狀態 1. 常見半導體的晶格結構類型和結合性質； 2.晶體中電子的運動，布洛赫定理、共有化運動和能帶的形成，電子能量 E（k）與波矢 k 的關系，半導體中的電子的速度和加速度，有效質量概念和物理意義； 3.導體、半導體和絕緣體的能帶，本征半導體的導電機構，空穴的概念； 4.回旋共振概念及其在能帶分析中的應用，鍺、硅的能帶結構，典型的Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族半導體的能帶結構。

（二）半導體中的雜質和缺陷 1.晶體中雜質的存在形式，替位式和間隙式雜質的概念； 2.施主雜質和施主能級的概念，受主雜質和受主能級的概念，電離和電離能的概念； 3.淺能級雜質的計算； 4.雜質的補償作用，雙性雜質的概念，深能級雜質及其特點； 5.點缺陷的概念及缺陷能級，位錯及位錯能級。

（三）半導體中載流子的統計分布 1.k 空間中量子態的分布，狀態密度的概念，球形和橢球形等能面情況下狀態密度的計算； 2.費米分布函數和玻爾茲曼分布函數，費米能級的物理意義，波爾茲曼分布的適用條件； 3.導帶電子濃度和價帶空穴濃度的計算，導帶和價帶有效狀態密度的概念，非簡并半導體中熱平衡電子濃度和空穴濃度的計算公式，熱平衡載流子濃度的乘積，本征半導體的載流子濃度； 4.雜質能級被電子和空穴占據概率的計算，只含一種施主雜質的 n 型半導體中載流子濃度的計算，只含一種受主雜質的 p 型半導體中載流子濃度的計算，n 型半導體中電子濃度溫度關系及其機理； 5.一般情況下半導體中載流子濃度的計算； 6.簡并半導體的概念，簡并半導體載流子濃度的計算，簡并化條件； 7.重摻雜情況下載流子凍析效應，雜質能帶，禁帶變窄效應。

（四）半導體的導電特性 1.歐姆定律微分形式數學定義式，載流子漂移運動和遷移率的概念，電導率與遷移率的關系，漂移電流密度表達式； 2.載流子散射的概念，散射概率，電離雜質散射的概念及其散射概率的溫度關系，晶格振動散射的概念，聲學波和光學波，長縱聲學波和光學波散射的機理，長縱聲學波散射概率的溫度關系； 3．載流子平均自由時間的概念及其與散射概率的關系，遷移率與平均自由時間的關系； 4.電導率與平均自由時間的關系，電導遷移率和電導有效質量的概念； 5.遷移率與雜質濃度和溫度的關系；電阻率與雜質濃度的關系，電阻率的溫度關系； 6.強場效應，熱載流子，歐姆定律的偏離及其機理，平均漂移速度與電場強度的關系，多能谷散射，體內負微分電導，高場疇區及耿氏振蕩。

（五）非平衡載流子 1.非平衡載流子的概念，非平衡載流子的注入與復合，非平衡載流子的壽命； 2.準費米能級的概念，利用準費米能級計算非平衡情況下載流子濃度，多子準費米能級和少子準費米能級相對熱平衡費米能級的偏離情況； 3.非平衡載流子的復合的概念，直接復合理論，直接復合機制復合率和非平衡載流子壽命的推導，間接復合的概念，間接復合的 4 個過程，間接復合機制復合率和非平衡載流子壽命的推導，復合中心的概念，雜質或缺陷能級成為有效復合中心的條件，表面復合的概念，俄歇復合的概念； 4.陷阱的概念，陷阱效應對非平衡載流子復合的影響，雜質或缺陷能級成為有陷阱中心的條件； 5.載流子擴散運動的概念，擴散流密度，擴散定律，一維穩態擴散方程及其解； 6.同時存在擴散運動和漂移運動情況下電流密度的表達式，載流子的愛因斯坦關系； 7.連續性方程及其解，利用連續性方程分析光激發載流子的衰減、少數載流子脈沖在電場中的漂移和穩態情況下的表面復合。

四、參考書目 [1]《半導體物理學》，主編：劉恩科，朱秉升，羅晉生，電子工業出版社出版社（2011 年版）。其他注意事項：考生需要攜帶無編程無存儲無記憶功能的計算器。

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