1、武汉科技学院硕士研究生入学考试半导体物理学考试大纲本半导体物理学考试大纲适用于武汉科技学院物理电子学专业的硕士研究生入学考试。半导体物理学是现代微电子学与固体电子学的重要根底理论课程，它的主要内容包括半导体的晶格结构和电子状态；杂质和缺陷能级；载流子的统计分布；载流子的散射及电导问题；非平衡载流子的产生、复合及其运动规律；半导体的外表和界面包括p-n结、金属半导体接触、半导体外表及MIS结构、异质结；半导体的光、热、磁、压阻等物理现象和非晶半导体局部。要求考生对其根本概念有较深入的了解，能够系统地掌握书中根本定律的应用，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。一、考试内容一半导体的电子
2、状态1半导体的晶格结构和结合性质2半导体中的电子状态和能带3半导体中的电子运动 有效质量4本征半导体的导电机构 空穴5盘旋共振6硅和锗的能带结构7IIIV族化合物半导体的能带结构8IIVI族化合物半导体的能带结构二半导体中杂质和缺陷能级1硅、锗晶体中的杂质能级2IIIV族化合物中杂质能级3缺陷、位错能级三半导体中载流子的统计分布1状态密度 2费米能级和载流子的统计分布3本征半导体的载流子浓度 4杂质半导体的载流子浓度5一般情况下的载流子统计分布 6简并半导体四半导体的导电性1载流子的漂移运动 迁移率 2载流子的散射 3迁移率与杂质浓度和温度的关系 4电阻率及其与杂质浓度和温度的关系 5玻尔兹曼
3、方程 电导率的统计理论6强电场下的效应 热载流子7多能谷散射 耿氏效应 五非平衡载流子1非平衡载流子的注入与复合2非平衡载流子的寿命3准费米能级4复合理论5陷阱效应 6载流子的扩散运动7载流子的漂移运动，爱因斯坦关系式8连续性方程式六p-n结1p-n结及其能带图2p-n结电流电压特性3p-n结电容4p-n结击穿 5p-n结隧道效应 七金属和半导体的接触1金属半导体接触及其能级图2金属半导体接触整流理论 3少数载流子的注入和欧姆接触八半导体外表与MIS结构1外表态2外表电场效应 3MIS结构的电容电压特性4硅二氧化硅系数的性质5外表电导及迁移率6外表电场对pn结特性的影响 九异质结1异质结及其能
4、带图2异质结的电流输运机构 3异质结在器件中的应用 4半导体超晶格 十半导体的光、热、磁、压阻等物理现象1半导体的光学常数 2半导体的光吸收 3半导体的光电导4半导体的光生伏特效应5半导体发光6半导体激光7热电效应的一般描述8半导体的温差电动势率9半导体的玻尔帖效应10半导体的汤姆孙效应11半导体的热导率12半导体热电效应的应用13霍耳效应14磁阻效应15磁光效应16量子化霍耳效应17热磁效应18光磁电效应19压阻效应20声波和载流子的相互作用二、考试要求一半导体的晶格结构和电子状态1了解半导体的晶格结构和结合性质的根本概念。2理解半导体中的电子状态和能带的根本概念。3掌握半导体中的电子运动规
5、律，理解有效质量的意义。4理解本征半导体的导电机构，理解空穴的概念。5熟练掌握空间等能面和盘旋共振的相关公式推导、并能灵活运用。6理解硅和锗的能带结构，掌握有效质量的计算方法。7了解IIIV族化合物半导体的能带结构。8了解IIVI族化合物半导体的能带结构。二半导体中杂质和缺陷能级1理解替位式杂质、间隙式杂质、施主杂质、施主能级、受主杂质、受主能级的概念。2简单计算浅能级杂质电离能。3了解杂质的补偿作用、深能级杂质的概念。4了解IIIV族化合物中杂质能级的概念。5理解点缺陷、位错的概念。三半导体中载流子的统计分布1深入理解并熟练掌握状态密度的概念和表示方法。2深入理解并熟练掌握费米能级和载流子的
6、统计分布。3深入理解并熟练掌握本征半导体的载流子浓度的概念和表示方法。4深入理解并熟练掌握杂质半导体的载流子浓度的概念和表示方法。5理解并掌握一般情况下的载流子统计分布。6深入理解并熟练掌握简并半导体的概念，简并半导体的载流子浓度的表示方法，简并化条件。了解低温载流子冻析效应、禁带变窄效应。四半导体的导电性1深入理解迁移率的概念。并熟练掌握载流子的漂移运动，包括公式。2深入理解载流子的散射的概念。3深入理解并熟练掌握迁移率与杂质浓度和温度的关系，包括公式。4深入理解并熟练掌握电阻率及其与杂质浓度和温度的关系，包括公式。5深入理解电导率的统计理论。并熟练掌握玻尔兹曼方程。6了解强电场下的效应和热
7、载流子的概念。7了解多能谷散射概念和耿氏效应。五非平衡载流子1深入理解非平衡载流子的注入与复合的概念，包括表达式。2深入理解非平衡载流子的寿命的概念，包括表达式、能带示意图。3深入理解准费米能级的概念，包括表达式、能带示意图。4了解复合理论，理解直接复合、间接复合、外表复合、俄歇复合的概念，包括表达式、能带示意图。5了解陷阱效应，包括表达式、能带示意图。 6深入理解并熟练掌握载流子的扩散运动，包括公式。7深入理解并熟练掌握载流子的漂移运动，爱因斯坦关系式。并能灵活运用。8深入理解并熟练掌握连续性方程式。并能灵活运用。六p-n结1深入理解并熟练掌握p-n结及其能带图，包括公式、能带示意图。2深入
8、理解并熟练掌握p-n结电流电压特性，包括公式、能带示意图。3深入理解p-n结电容的概念，熟练掌握p-n结电容表达式、能带示意图。4深入理解雪崩击穿、隧道击穿热击穿的概念。 5了解p-n结隧道效应。七金属和半导体的接触1了解金属半导体接触及其能带图。理解功函数、接触电势差的概念，包括公式、能带示意图。了解外表态对接触势垒的影响。2了解金属半导体接触整流理论。深入理解并熟练掌握扩散理论、热电子发射理论、镜像力和隧道效应的影响、肖特基势垒二极管的概念。 3了解少数载流子的注入和欧姆接触的概念。八半导体外表与MIS结构1深入理解外表态的概念。2深入理解外表电场效应，空间电荷层及外表势的概念，包括能带示
9、意图。深入理解并熟练掌握外表空间电荷层的电场、电势和电容的关系，包括公式、示意图。并能灵活运用。3深入理解并熟练掌握MIS结构的电容电压特性，包括公式、示意图。并能灵活运用。4深入理解并熟练掌握硅二氧化硅系数的性质，包括公式、示意图。并能灵活运用。5理解外表电导及迁移率的概念。6了解外表电场对pn结特性的影响。九异质结1理解异质结及其能带图，并能画出示意图。2了解异质结的电流输运机构。3了解异质结在器件中的应用。4了解半导体超晶格的概念。十半导体的光、热、磁、压阻等物理现象1了解半导体的光学常数，理解折射率、吸收系数、反射系数、透射系数的概念。了解半导体的光吸收现象，理解本征吸收、直接跃迁、间
10、接跃迁的概念。了解半导体的光电导的概念。理解并掌握半导体的光生伏特效应，光电池的电流电压特性的表达式。了解半导体发光现象，理解辐射跃迁、发光效率、电致发光的概念。了解半导体激光的根本原理和物理过程，理解自发辐射、受激辐射、分布反转的概念。2了解热电效应的一般描述，半导体的温差电动势率，半导体的珀耳帖效应，半导体的汤姆孙效应，半导体的热导率，半导体热电效应的应用。3理解并掌握霍耳效应的概念和表示方法。理解磁阻效应。了解磁光效应，量子化霍耳效应，热磁效应，光磁电效应，压阻效应。了解声波和载流子的相互作用。三、主要参考书目刘恩科，朱秉升，罗晋生半导体物理学西安交通大学出版社，1998编制单位：武汉科技学院研究生处编制日期：2023年9月16日
