河北工业大学2021年硕士研究生招生考试自命题科目考试大纲
科目代码：890
科目名称：半导体物理学
适用专业：电子科学与技术
一、考试要求 半导体物理学适用于河北工业大学电子信息工程学院电子科学与技 术专业研究生招生专业课考试。主要考察对于半导体物理学基本概念、半 导体内部载流子的基本运动规律、半导体物理特性的计算方法的掌握及运 用所学知识分析问题和解决问题的能力。
二、考试形式 试卷采用客观题型和主观题型相结合的形式，主要包括选择题、填空 题、简答题、计算题、分析论述题等。考试时间为 3 小时，总分为 150 分。
三、考试内容
（一）半导体中的电子状态 1. 常见半导体的晶格结构类型和结合性质； 2.晶体中电子的运动，布洛赫定理、共有化运动和能带的形成，电子 能量 E（k）与波矢 k 的关系，半导体中的电子的速度和加速度，有效质量 概念和物理意义； 3.导体、半导体和绝缘体的能带，本征半导体的导电机构，空穴的概 念； 4.回旋共振概念及其在能带分析中的应用，锗、硅的能带结构，典型 的Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族半导体的能带结构。
（二）半导体中的杂质和缺陷 1.晶体中杂质的存在形式，替位式和间隙式杂质的概念； 2.施主杂质和施主能级的概念，受主杂质和受主能级的概念，电离和 电离能的概念； 3.浅能级杂质的计算； 4.杂质的补偿作用，双性杂质的概念，深能级杂质及其特点； 5.点缺陷的概念及缺陷能级，位错及位错能级。
（三）半导体中载流子的统计分布 1.k 空间中量子态的分布，状态密度的概念，球形和椭球形等能面情 况下状态密度的计算； 2.费米分布函数和玻尔兹曼分布函数，费米能级的物理意义，波尔兹 曼分布的适用条件； 3.导带电子浓度和价带空穴浓度的计算，导带和价带有效状态密度的 概念，非简并半导体中热平衡电子浓度和空穴浓度的计算公式，热平衡载 流子浓度的乘积，本征半导体的载流子浓度； 4.杂质能级被电子和空穴占据概率的计算，只含一种施主杂质的 n 型 半导体中载流子浓度的计算，只含一种受主杂质的 p 型半导体中载流子浓 度的计算，n 型半导体中电子浓度温度关系及其机理； 5.一般情况下半导体中载流子浓度的计算； 6.简并半导体的概念，简并半导体载流子浓度的计算，简并化条件； 7.重掺杂情况下载流子冻析效应，杂质能带，禁带变窄效应。
（四）半导体的导电特性 1.欧姆定律微分形式数学定义式，载流子漂移运动和迁移率的概念， 电导率与迁移率的关系，漂移电流密度表达式； 2.载流子散射的概念，散射概率，电离杂质散射的概念及其散射概率 的温度关系，晶格振动散射的概念，声学波和光学波，长纵声学波和光学 波散射的机理，长纵声学波散射概率的温度关系； 3．载流子平均自由时间的概念及其与散射概率的关系，迁移率与平 均自由时间的关系； 4.电导率与平均自由时间的关系，电导迁移率和电导有效质量的概 念； 5.迁移率与杂质浓度和温度的关系；电阻率与杂质浓度的关系，电阻 率的温度关系； 6.强场效应，热载流子，欧姆定律的偏离及其机理，平均漂移速度与 电场强度的关系，多能谷散射，体内负微分电导，高场畴区及耿氏振荡。
（五）非平衡载流子 1.非平衡载流子的概念，非平衡载流子的注入与复合，非平衡载流子 的寿命； 2.准费米能级的概念，利用准费米能级计算非平衡情况下载流子浓 度，多子准费米能级和少子准费米能级相对热平衡费米能级的偏离情况； 3.非平衡载流子的复合的概念，直接复合理论，直接复合机制复合率 和非平衡载流子寿命的推导，间接复合的概念，间接复合的 4 个过程，间 接复合机制复合率和非平衡载流子寿命的推导，复合中心的概念，杂质或 缺陷能级成为有效复合中心的条件，表面复合的概念，俄歇复合的概念； 4.陷阱的概念，陷阱效应对非平衡载流子复合的影响，杂质或缺陷能 级成为有陷阱中心的条件； 5.载流子扩散运动的概念，扩散流密度，扩散定律，一维稳态扩散方 程及其解； 6.同时存在扩散运动和漂移运动情况下电流密度的表达式，载流子的 爱因斯坦关系； 7.连续性方程及其解，利用连续性方程分析光激发载流子的衰减、少 数载流子脉冲在电场中的漂移和稳态情况下的表面复合。
四、参考书目 [1]《半导体物理学》，主编：刘恩科，朱秉升，罗晋生，电子工 业出版社出版社（2011 年版）。 其他注意事项：考生需要携带无编程无存储无记忆功能的计算 器。
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