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2020年西安理工大學碩士研究生入學考試《半導體物理學》考試大綱
科目代碼：818
科目名稱：半導體物理學
本《半導體物理》考試大綱適用于2020年西安理工大學微電子學與固體電子學專業的碩士研究生入學考試。半導體物理學是現代微電子學與固體電子學的重要基礎理論課程，它的主要內容包括半導體的晶體結構和電子狀態；雜質和缺陷能級；載流子的統計分布；載流子的散射及電導問題；非平衡載流子的產生、復合及其運動規律；半導體的表面和界面─包括p－n結、金屬半導體接觸、半導體表面及MIS結構、異質結以及半導體的光、熱、磁、壓阻等物理現象。要求考生對其基本概念有較深入的了解，能夠系統地掌握書中基本定律的推導、證明和應用，并具有綜合運用所學知識分析問題和解決問題的能力。
一、考試形式
?。ㄒ唬╅]卷，筆試，考試時間180分鐘，試卷總分150分
（二）試卷結構
第一部分：名詞解釋，約30分
第二部分：簡答、作圖題，約40分
第三部分：計算題、證明題，約40分
第四部分：綜合應用，約40分
二、考試內容
（一）半導體的電子狀態：
半導體的晶體結構和結合性質，半導體中的電子狀態和能帶，半導體中的電子運動和有效質量，本征半導體的導電機構，空穴，回旋共振，硅和鍺的能帶結構，III－V族化合物半導體的能帶結構，II－VI族化合物半導體的能帶結構
（二）半導體中雜質和缺陷能級：
硅、鍺晶體中的雜質能級，III－V族化合物中雜質能級，缺陷能級
（三）半導體中載流子的統計分布
狀態密度，費米能級和載流子的統計分布，本征半導體的載流子濃度，雜質半導體的載流子濃度，一般情況下的載流子統計分布，簡并半導體
（四）半導體的導電性
載流子的漂移運動，遷移率，載流子的散射，遷移率與雜質濃度和溫度的關系，電阻率及其與雜質濃度和溫度的關系，強電場下的效應，熱載流子，多能谷散射，耿氏效應
（五）非平衡載流子
非平衡載流子的注入與復合，非平衡載流子的壽命，準費米能級，復合理論，陷阱效應，載流子的擴散運動，載流子的漂移運動，愛因斯坦關系式，連續性方程式
（六）pn結
pn結及其能帶圖，pn結電流電壓特性，pn結電容，pn結擊穿，pn結隧道效應
?。ㄆ撸┙饘俸桶雽w的接觸
金屬半導體接觸及其能級圖，金屬半導體接觸整流理論，少數載流子的注入和歐姆接觸
?。ò耍┌雽w表面與MIS結構
表面態，表面電場效應，MIS結構的電容－電壓特性，硅─二氧化硅系數的性質，表面電導及遷移率
?。ň牛┊愘|結
異質結及其能帶圖，異質結的電流輸運機構，異質結在器件中的應用，半導體超晶格
?。ㄊ┌雽w的光、熱、磁、壓阻等物理現象
半導體的光學常數，半導體的光吸收，半導體的光電導，半導體的光生伏特效應，半導體發光，半導體激光，熱電效應的一般描述，半導體的溫差電動勢率，半導體的玻爾帖效應，半導體的湯姆孫效應，半導體的熱導率，半導體熱電效應的應用，霍耳效應，磁阻效應，磁光效應，量子化霍耳效應，熱磁效應，光磁電效應，壓阻效應，聲波和載流子的相互作用
三、考試要求
?。ㄒ唬┌雽w的晶格結構和電子狀態
1．了解半導體的晶格結構和結合性質的基本概念。
2．理解半導體中的電子狀態和能帶的基本概念。
3．掌握半導體中的電子運動規律，理解有效質量的意義。
4．理解本征半導體的導電機構，理解空穴的概念。
5．理解硅和鍺的能帶結構，掌握有效質量的計算方法。
6．了解III－V族化合物半導體的能帶結構。
7．了解II－VI族化合物半導體的能帶結構。
?。ǘ┌雽w中雜質和缺陷能級
1．理解替位式雜質、間隙式雜質、施主雜質、施主能級、受主雜質、受主能級的概念。
2．簡單計算淺能級雜質電離能。
3．了解雜質的補償作用、深能級雜質的概念。
4．了解III－V族化合物中雜質能級的概念。
5．理解點缺陷、位錯的概念。
（三）半導體中載流子的統計分布
1．深入理解并熟練掌握狀態密度的概念和表示方法。
2．深入理解并熟練掌握費米能級和載流子的統計分布。
3．深入理解并熟練掌握本征半導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半導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計分布。
6．深入理解并熟練掌握簡并半導體的概念，簡并半導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、禁帶變窄效應。
?。ㄋ模┌雽w的導電性
1．深入理解遷移率的概念。并熟練掌握載流子的漂移運動，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濃度和溫度的關系，包括公式。
4．深入理解并熟練掌握電阻率及其與雜質濃度和溫度的關系，包括公式。
5．了解強電場下的效應和熱載流子的概念。
6．了解多能谷散射概念和耿氏效應。
（五）非平衡載流子
1．深入理解非平衡載流子的注入與復合的概念，包括表達式。
2．深入理解非平衡載流子的壽命的概念，包括表達式、能帶示意圖。
3．深入理解準費米能級的概念，包括表達式、能帶示意圖。
4．了解復合理論，理解直接復合、間接復合、表面復合、俄歇復合的概念，包括表達式、能帶示意圖。
5．了解陷阱效應，包括表達式、能帶示意圖。
6．深入理解并熟練掌握載流子的擴散運動，包括公式。
7．深入理解并熟練掌握載流子的漂移運動，愛因斯坦關系式。并能靈活運用。
8．深入理解并熟練掌握連續性方程式。并能靈活運用。
（六）pn結
1．深入理解并熟練掌握pn結及其能帶圖，包括公式、能帶示意圖。
2．深入理解并熟練掌握pn結電流電壓特性，包括公式、能帶示意圖。
3．深入理解pn結電容的概念，熟練掌握pn結電容表達式、能帶示意圖。
4．深入理解雪崩擊穿、隧道擊穿和熱擊穿的概念。
5．了解pn結隧道效應。
?。ㄆ撸┙饘俸桶雽w的接觸
1．了解金屬半導體接觸及其能帶圖。理解功函數、接觸電勢差的概念，包括公式、能帶示意圖。了解表面態對接觸勢壘的影響。
2．了解金屬半導體接觸整流理論。深入理解并熟練掌握擴散理論、熱電子發射理論以及肖特基勢壘二極管的概念。
3．了解少數載流子的注入和歐姆接觸的概念。
?。ò耍┌雽w表面與MIS結構
1．深入理解表面態的概念。
2．深入理解表面電場效應，空間電荷層、表面勢及反型層的概念，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、電勢和電容的關系，包括公式、示意圖。并能靈活運用。
3．深入理解并熟練掌握MIS結構的電容－電壓特性，包括公式、示意圖。并能靈活運用。
4．深入理解并熟練掌握硅─二氧化硅系數的性質，包括公式、示意圖。并能靈活運用。
5．理解表面電導及遷移率的概念。
?。ň牛┊愘|結
1．理解異質結及其能帶圖，并能畫出示意圖。
2．了解異質結的電流輸運機構。
3．了解異質結在器件中的應用。
4．了解半導體超晶格的概念。
（十）半導體的光、熱、磁、壓阻等物理現象
1．了解半導體的光學常數，理解折射率、吸收系數、反射系數、透射系數的概念。了解半導體的光吸收現象，理解本征吸收、直接躍遷、間接躍遷的概念。了解半導體的光電導的概念。理解并掌握半導體的光生伏特效應，光電池的電流電壓特性的表達式。了解半導體發光現象，理解輻射躍遷、發光效率、電致發光的概念。了解半導體激光的基本原理和物理過程，理解自發輻射、受激輻射、分布反轉的概念。
了解熱電效應的一般描述，半導體的溫差電動勢率，半導體的珀耳帖效應，半導體的湯姆孫效應，半導體的熱導率，半導體熱電效應的應用。
理解并掌握霍耳效應的概念和表示方法。理解磁阻效應。了解磁光效應，量子化霍耳效應，熱磁效應，光磁電效應，壓阻效應。了解聲波和載流子的相互作用。
四、主要參考書目
1、陳治明，雷天民，馬劍平：《半導體物理學簡明教程》，機械工業出版社，2011
2、劉恩科，朱秉升，羅晉生：《半導體物理學》，電子工業出版社，2008。
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