2019年中國科學(xué)院大學(xué)804半導(dǎo)體物理考研初試大綱

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• 2025考研復(fù)試標(biāo)準(zhǔn)班
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• 中國科學(xué)院大學(xué)2025考研專業(yè)課復(fù)習(xí)資料「真題▪筆記▪講義▪題庫」

中國科學(xué)院大學(xué)碩士研究生入學(xué)考試

《半導(dǎo)體物理》考試大綱

本《半導(dǎo)體物理》考試大綱適用于中國科學(xué)院大學(xué)微電子學(xué)與固體電子學(xué)專業(yè)的碩士研究生入學(xué)考試。半導(dǎo)體物理學(xué)是現(xiàn)代微電子學(xué)與固體電子學(xué)的重要基礎(chǔ)理論課程，它的主要內(nèi)容包括半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài);雜質(zhì)和缺陷能級;載流子的統(tǒng)計(jì)分布;載流子的散射及電導(dǎo)問題;非平衡載流子的產(chǎn)生、復(fù)合及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律;半導(dǎo)體的表面和界面─包括p-n結(jié)、金屬半導(dǎo)體接觸、半導(dǎo)體表面及MIS結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié);半導(dǎo)體的光、熱、磁、壓阻等物理現(xiàn)象和非晶半導(dǎo)體部分。要求考生對其基本概念有較深入的了解，能夠系統(tǒng)地掌握書中基本定律的推導(dǎo)、證明和應(yīng)用，并具有綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。

一、考試形式

(一)閉卷，筆試，考試時(shí)間180分鐘，試卷總分150分

(二)試卷結(jié)構(gòu)

第一部分：名詞解釋， 約50分

第二部分：簡答題，約20分

第三部分：計(jì)算題、證明題，約80分

二、考試內(nèi)容

(一)半導(dǎo)體的電子狀態(tài)：

半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)，半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶，半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)和有效質(zhì)量，本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，空穴，回旋共振，硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu)，III-V族化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，II-VI族化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)

(二)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級：

硅、鍺晶體中的雜質(zhì)能級，III-V族化合物中雜質(zhì)能級，缺陷、位錯(cuò)能級

(三)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布

狀態(tài)密度，費(fèi)米能級和載流子的統(tǒng)計(jì)分布，本征半導(dǎo)體的載流子濃度，雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度，一般情況下的載流子統(tǒng)計(jì)分布，簡并半導(dǎo)體

(四)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性

載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，遷移率，載流子的散射，遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系，電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系，玻爾茲曼方程，電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)理論，強(qiáng)電場下的效應(yīng)，熱載流子，多能谷散射，耿氏效應(yīng)

(五)非平衡載流子

非平衡載流子的注入與復(fù)合，非平衡載流子的壽命，準(zhǔn)費(fèi)米能級，復(fù)合理論，陷阱效應(yīng)，載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，愛因斯坦關(guān)系式，連續(xù)性方程式

(六)p-n結(jié)

p-n結(jié)及其能帶圖，p-n結(jié)電流電壓特性，p-n結(jié)電容，p-n結(jié)擊穿，p-n結(jié)隧道效應(yīng)

(七)金屬和半導(dǎo)體的接觸

金屬半導(dǎo)體接觸及其能級圖，金屬半導(dǎo)體接觸整流理論，少數(shù)載流子的注入和歐姆接觸

(八)半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)

表面態(tài)，表面電場效應(yīng)，MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性，硅─二氧化硅系數(shù)的性質(zhì)，表面電導(dǎo)及遷移率，表面電場對p-n結(jié)特性的影響

(九)異質(zhì)結(jié)

異質(zhì)結(jié)及其能帶圖，異質(zhì)結(jié)的電流輸運(yùn)機(jī)構(gòu)，異質(zhì)結(jié)在器件中的應(yīng)用，半導(dǎo)體超晶格

(十)半導(dǎo)體的光、熱、磁、壓阻等物理現(xiàn)象

半導(dǎo)體的光學(xué)常數(shù)，半導(dǎo)體的光吸收，半導(dǎo)體的光電導(dǎo)，半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)，半導(dǎo)體發(fā)光，半導(dǎo)體激光，熱電效應(yīng)的一般描述，半導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢率，半導(dǎo)體的玻爾帖效應(yīng)，半導(dǎo)體的湯姆孫效應(yīng)，半導(dǎo)體的熱導(dǎo)率，半導(dǎo)體熱電效應(yīng)的應(yīng)用，霍耳效應(yīng)，磁阻效應(yīng)，磁光效應(yīng)，量子化霍耳效應(yīng)，熱磁效應(yīng)，光磁電效應(yīng)，壓阻效應(yīng)，聲波和載流子的相互作用

三、考試要求

(一)半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài)

1.了解半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)的基本概念。

2.理解半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶的基本概念。

3.掌握半導(dǎo)體中的電子運(yùn)動(dòng)規(guī)律，理解有效質(zhì)量的意義。

4.理解本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)，理解空穴的概念。

5.熟練掌握空間等能面和回旋共振的相關(guān)公式推導(dǎo)、并能靈活運(yùn)用。

6.理解硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu)，掌握有效質(zhì)量的計(jì)算方法。

7.了解III-V族化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)。

8.了解II-VI族化合物半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)。

(二)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級

1.理解替位式雜質(zhì)、間隙式雜質(zhì)、施主雜質(zhì)、施主能級、受主雜質(zhì)、受主能級的概念。

2.簡單計(jì)算淺能級雜質(zhì)電離能。

3.了解雜質(zhì)的補(bǔ)償作用、深能級雜質(zhì)的概念。

4.了解III-V族化合物中雜質(zhì)能級的概念。

5.理解點(diǎn)缺陷、位錯(cuò)的概念。

(三)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布

1.深入理解并熟練掌握狀態(tài)密度的概念和表示方法。

2.深入理解并熟練掌握費(fèi)米能級和載流子的統(tǒng)計(jì)分布。

3.深入理解并熟練掌握本征半導(dǎo)體的載流子濃度的概念和表示方法。

4.深入理解并熟練掌握雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度的概念和表示方法。

5.理解并掌握一般情況下的載流子統(tǒng)計(jì)分布。

6.深入理解并熟練掌握簡并半導(dǎo)體的概念，簡并半導(dǎo)體的載流子濃度的表示方法，簡并化條件。了解低溫載流子凍析效應(yīng)、禁帶變窄效應(yīng)。

(四)半導(dǎo)體的導(dǎo)電性

1.深入理解遷移率的概念。并熟練掌握載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，包括公式。

2.深入理解載流子的散射的概念。

3.深入理解并熟練掌握遷移率與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系，包括公式。

4.深入理解并熟練掌握電阻率及其與雜質(zhì)濃度和溫度的關(guān)系，包括公式。

5.深入理解電導(dǎo)率的統(tǒng)計(jì)理論。并熟練掌握玻爾茲曼方程。

6.了解強(qiáng)電場下的效應(yīng)和熱載流子的概念。

7.了解多能谷散射概念和耿氏效應(yīng)。

(五)非平衡載流子

1.深入理解非平衡載流子的注入與復(fù)合的概念，包括表達(dá)式。

2.深入理解非平衡載流子的壽命的概念，包括表達(dá)式、能帶示意圖。

3.深入理解準(zhǔn)費(fèi)米能級的概念，包括表達(dá)式、能帶示意圖。

4.了解復(fù)合理論，理解直接復(fù)合、間接復(fù)合、表面復(fù)合、俄歇復(fù)合的概念，包括表達(dá)式、能帶示意圖。

5.了解陷阱效應(yīng)，包括表達(dá)式、能帶示意圖。

6.深入理解并熟練掌握載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，包括公式。

7.深入理解并熟練掌握載流子的漂移運(yùn)動(dòng)，愛因斯坦關(guān)系式。并能靈活運(yùn)用。

8.深入理解并熟練掌握連續(xù)性方程式。并能靈活運(yùn)用。

(六)p-n結(jié)

1.深入理解并熟練掌握p-n結(jié)及其能帶圖，包括公式、能帶示意圖。

2.深入理解并熟練掌握p-n結(jié)電流電壓特性，包括公式、能帶示意圖。

3.深入理解p-n結(jié)電容的概念，熟練掌握p-n結(jié)電容表達(dá)式、能帶示意圖。

4.深入理解雪崩擊穿、隧道擊穿熱擊穿的概念。

5.了解p-n結(jié)隧道效應(yīng)。

(七)金屬和半導(dǎo)體的接觸

1.了解金屬半導(dǎo)體接觸及其能帶圖。理解功函數(shù)、接觸電勢差的概念，包括公式、能帶示意圖。了解表面態(tài)對接觸勢壘的影響。

2.了解金屬半導(dǎo)體接觸整流理論。深入理解并熟練掌握擴(kuò)散理論、熱電子發(fā)射理論、鏡像力和隧道效應(yīng)的影響、肖特基勢壘二極管的概念。

3.了解少數(shù)載流子的注入和歐姆接觸的概念。

(八)半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)

1.深入理解表面態(tài)的概念。

2.深入理解表面電場效應(yīng)，空間電荷層及表面勢的概念，包括能帶示意圖。深入理解并熟練掌握表面空間電荷層的電場、電勢和電容的關(guān)系，包括公式、示意圖。并能靈活運(yùn)用。

3.深入理解并熟練掌握MIS結(jié)構(gòu)的電容-電壓特性，包括公式、示意圖。并能靈活運(yùn)用。

4.深入理解并熟練掌握硅─二氧化硅系數(shù)的性質(zhì)，包括公式、示意圖。并能靈活運(yùn)用。

5.理解表面電導(dǎo)及遷移率的概念。

6.了解表面電場對p-n結(jié)特性的影響。

(九)異質(zhì)結(jié)

1.理解異質(zhì)結(jié)及其能帶圖，并能畫出示意圖。

2.了解異質(zhì)結(jié)的電流輸運(yùn)機(jī)構(gòu)。

3.了解異質(zhì)結(jié)在器件中的應(yīng)用。

4.了解半導(dǎo)體超晶格的概念。

(十)半導(dǎo)體的光、熱、磁、壓阻等物理現(xiàn)象

1.了解半導(dǎo)體的光學(xué)常數(shù)，理解折射率、吸收系數(shù)、反射系數(shù)、透射系數(shù)的概念。了解半導(dǎo)體的光吸收現(xiàn)象，理解本征吸收、直接躍遷、間接躍遷的概念。了解半導(dǎo)體的光電導(dǎo)的概念。理解并掌握半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)，光電池的電流電壓特性的表達(dá)式。了解半導(dǎo)體發(fā)光現(xiàn)象，理解輻射躍遷、發(fā)光效率、電致發(fā)光的概念。了解半導(dǎo)體激光的基本原理和物理過程，理解自發(fā)輻射、受激輻射、分布反轉(zhuǎn)的概念。

2. 了解熱電效應(yīng)的一般描述，半導(dǎo)體的溫差電動(dòng)勢率，半導(dǎo)體的珀耳帖效應(yīng)，半導(dǎo)體的湯姆孫效應(yīng)，半導(dǎo)體的熱導(dǎo)率，半導(dǎo)體熱電效應(yīng)的應(yīng)用。

3. 理解并掌握霍耳效應(yīng)的概念和表示方法。理解磁阻效應(yīng)。了解磁光效應(yīng)，量子化霍耳效應(yīng)，熱磁效應(yīng)，光磁電效應(yīng)，壓阻效應(yīng)。了解聲波和載流子的相互作用。

三、主要參考書目

劉恩科，朱秉升，羅晉生.《半導(dǎo)體物理學(xué)》，電子工業(yè)出版社，2008。