半导体物理

1.空穴
价带附近的空状态,称为空穴。可以把它看成是一个携带电荷(+q)、以与空状态相对应的电子速度运动的粒子。空穴具有正的有效质量。
2.等电子陷阱
与晶格基质原子具有相同价电子的杂质称为等电子杂质,等电子杂质取代晶格上的同族原子后,因为与晶格与原子的共价半径与电负性的显著差别,能够在晶体中俘获某种载流子成为带电中心,这种带电中心叫等电子陷阱
3.准费米能级
当外界的影响破坏了热平衡,使半导体处于非平衡状态,费米能级就不再是统一的,分别就价带和导带的电子而言,可以认为它们各自处于平衡状态,而导带和价带之间处于不平衡状态,因而费米能级和统计分布函数对导带和价带个子仍然是适用的,分别引入导带费米能级和价带费米能级,它们都是局部费米能级,称为准费米能级。
4.激子
在半导体中,如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去,则在价带内产生一个空穴,而在导带内产生一个电子,从而形成一个电子-空穴对。空穴带正电,电子带负电,它们之间的库仑吸引互作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚在一起,这样形成的复合体称为激子。
5.二维电子气
调制掺杂异质结势阱中的电子在与结平行的,平面(x-y)内作*电子运动,实际就是在量子阱区内准二维运动,称为二维电子气。
6.复合中心的俘获截面

第五章
7.禁带变窄效应
重掺杂时,杂质能带进入导带或价带,形成新的简并能带,简并能带的尾部深入到禁带
中,称为带尾,从而导致禁带宽度变窄。
8.磁阻效应
由于磁场的存在引起电阻的增加,称这种效应为磁阻效应。
9.表面电场效应
在外加电场作用下,半导体表面层内发生的现象(空间电荷区,表面势,能带弯曲和载流子浓度的变化)。
10.隧道结
重掺杂 > 10的19次/cm3 ,这种强p型、强n型材料形成的p±n+结称为隧道结。

2.导体中杂质和缺陷有哪些类型?杂质能级为什么位于禁带中?说明半导体中浅能级杂质和深能级杂质的作用有何不同?
浅能级深能级,点缺陷,如空位、间隙原子等,线缺陷,如位错等,面缺陷,如层错、晶粒间界等。杂质出现在半导体中时,产生的附加势场使严格的周期性势场遭到破坏。杂质原子束缚的电子或空穴,既不是共价键上的电子或空穴,也没有进入到晶格空间里,所以此电子或空穴必定在禁带的范围里占据一个能级的位置。 图, 第二章。
浅能级半导体,施主能级非常靠近导带底,受主能级非常靠近价带顶,电离能很小,常温下杂质基本全部电离,作用是有效为导带提供电子或为价带提供空穴。深能级半导体施主能级距离导带底较远,受主能级距离价带顶较远,电离能很大,不能有效提供半导体电子或空穴,其作用主要是起复合中心作用或陷阱作用。
3.以n型半导体为例,分析其载流子浓度和杂质浓度及温度之间的关系。一般半导体材料的工作温度范围选在哪个温区?
强电离区P68
4.半导体中主要散射机构是什么?各种散射机构在什么情况下起主要作用?载流子迁移率和温度及杂质浓度的关系?
电离杂质的散射,晶格散射(格波散射)。低温时,主要是电离杂质的散射; 高温时,主要是晶格散射。
公式 第四章53页+P91,所以,低温时,主要是电离杂质的散射,T↑,μ↑;高温时,主要是晶格散射,T↑,μ↓。杂质浓度 Ni 的影响 :Ni<1017/cm3,μ与 Ni 无关; Ni>1017/cm3,μ随 Ni 的增加而下降。
5。什么是非子的间接复合?最有效的复合中心是什么?小注入时,非子的间接复合寿命是由什么决定的?
杂质和缺陷在禁带中形成复合中心,如果禁带中存在复合中心,电子与空穴的复合分为两步走:1.电子由导带进入复合中心;2,.电子由复合中心进入价带。这种非平衡载流子的复合类型叫间接复合。
当复合中心能级Et=Ei时,对非平衡载流子的复合率极大。位于禁带*的深能级是最有效的复合中心
小注入时非子的间接复合寿命决定于少子的寿命。
6.什么是pn结?其电容是怎样形成的?
半导体物理

p 型半导体和 n 型半导体结合在一起,在交界面处其杂质分布不均匀,形成 pn 结。
势垒区的空间电荷数量随外加电压而变化,和一个电容器的充放电作用相似,这种pn结的电容效应称为势垒电容。正偏时,由于少子的注入,在扩散区内, 都有一定的数量的少子的积累,且其浓度随正向偏压的变化而变化,形成了扩散电容。
7. 在MIS结构中,以n型半导体为例,说明半导体表面空间电荷层的四种状态。
第七章 38页
8.什么是镜像力?它如何影响金属-半导体接触整流器的伏安特性?
在金属–真空系统中,一个在金属外面的电子,要在金属表面感应出正电荷,同时电子要受到正电荷的吸引。若电子距金属表面的距离为x,则它与感应正电荷之间的吸引力,相当于该电子与位于(–x)处的等量正电荷之间的吸引力,这个吸引力称为镜像力。图 第八章46页
镜象力使势垒顶向内移动,并且引起势垒的降低,q D f 。当反向电压较高时,势垒的降低变得明显,镜象力的影响显得重要,第八章52页公式。
9.什么是半导体超晶格?其电子能态有什么特点?生长超晶格材料的主要技术及应用?
一种人造材料,由交替生长的两种半导体材料薄层组成的一维周期性结构,其薄层厚度的周期小于电子的平均*程。
光电物理基础P397图和文字。
MBE分子束外延, MOCVD金属有机化合物化学气相淀积
量子阱激光器、量子阱光电探测器、光学双稳态器件、调制掺杂场效应晶体管。