2022年山東建筑大學半導體物理碩士研究生考研大綱及參考書目 正文

本大綱適用于山東建筑大學凝聚態(tài)物理的碩士研究生入學考試。半導體物理學是現(xiàn)代微電子學與固體電子學的重要基礎(chǔ)理論課程，它的主要內(nèi)容包括半導體的晶格結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài)；雜質(zhì)和缺陷能級；載流子的統(tǒng)計分布；載流子的散射及電導問題；非平衡載流子的產(chǎn)生、復合及其運動規(guī)律；半導體的表面和界面─包括p－n結(jié)、金屬半導體接觸、半導體表面及MIS結(jié)構(gòu)、異質(zhì)結(jié)；半導體的光、熱、磁、壓阻等物理現(xiàn)象和非晶半導體部分。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、證明和應(yīng)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）半導體的晶格結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài)
1．了解半導體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)的基本概念。
2．理解半導體中的電子狀態(tài)和能帶的基本概念。
3．掌握半導體中的電子運動規(guī)律，理解有效質(zhì)量的意義。
4．理解本征半導體的導電機構(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、并能靈活運用。
6．理解硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu)，掌握有效質(zhì)量的計算方法。
7．了解III－V族化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu)。
8．了解II－VI族化合物半導體的能帶結(jié)構(gòu)。
（二）半導體中雜質(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．簡單計算淺能級雜質(zhì)電離能。
3．了解雜質(zhì)的補償作用、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．理解點缺陷、位錯的概念。
（三）半導體中載流子的統(tǒng)計分布
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米能級和載流子的統(tǒng)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(zhì)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(tǒng)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。
（四）半導體的導電性
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(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．深入理解電導率的統(tǒng)計理論。并熟練掌握玻爾茲曼方程。
6．了解強電場下的效應(yīng)和熱載流子的概念。
（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(yīng)，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(guān)系式，并能靈活運用。
8．深入理解并熟練掌握連續(xù)性方程式，并能靈活運用。
（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）金屬和半導體的接觸
1．了解金屬半導體接觸及其能帶圖。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．了解金屬半導體接觸整流理論。深入理解并熟練掌握擴散理論、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。并能靈活運用。
5．理解表面電導及遷移率的概念。
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)的電流輸運機構(gòu)。
3．了解異質(zhì)結(jié)在器件中的應(yīng)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(xiàn)象
1．了解半導體的光學常數(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；了解半導體的光電導的概念；理解并掌握半導體的光生伏特效應(yīng)，光電池的電流電壓特性的表達式；了解半導體發(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，半導體的溫差電動勢率，半導體的珀耳帖效應(yīng)，半導體的湯姆孫效應(yīng)，半導體的熱導率，半導體熱電效應(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。

主要參考書目：
[1] 劉恩科，朱秉升，羅晉生．《半導體物理學》，電子工業(yè)出版社，2008。
[2] 季振國，《半導體物理》，浙江大學出版社，2005。

山東建筑大學

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