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2020年西安理工大学硕士研究生入学考试《半导体物理学》考试大纲
科目代码：818
科目名称：半导体物理学
本《半导体物理》考试大纲适用于2020年西安理工大学微电子学与固体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基础理论课程，它的主要内容包括半导体的晶体结构和电子状态；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；半导体的表面和界面─包括p－n结、金属半导体接触、半导体表面及MIS结构、异质结以及半导体的光、热、磁、压阻等物理现象。要求考生对其基本概念有较深入的了解，能够系统地掌握书中基本定律的推导、证明和应用，并具有综合运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
一、考试形式
（一）闭卷，笔试，考试时间180分钟，试卷总分150分
（二）试卷结构
第一部分：名词解释，约30分
第二部分：简答、作图题，约40分
第三部分：计算题、证明题，约40分
第四部分：综合应用，约40分
二、考试内容
（一）半导体的电子状态：
半导体的晶体结构和结合性质，半导体中的电子状态和能带，半导体中的电子运动和有效质量，本征半导体的导电机构，空穴，回旋共振，硅和锗的能带结构，III－V族化合物半导体的能带结构，II－VI族化合物半导体的能带结构
（二）半导体中杂质和缺陷能级：
硅、锗晶体中的杂质能级，III－V族化合物中杂质能级，缺陷能级
（三）半导体中载流子的统计分布
状态密度，费米能级和载流子的统计分布，本征半导体的载流子浓度，杂质半导体的载流子浓度，一般情况下的载流子统计分布，简并半导体
（四）半导体的导电性
载流子的漂移运动，迁移率，载流子的散射，迁移率与杂质浓度和温度的关系，电阻率及其与杂质浓度和温度的关系，强电场下的效应，热载流子，多能谷散射，耿氏效应
（五）非平衡载流子
非平衡载流子的注入与复合，非平衡载流子的寿命，准费米能级，复合理论，陷阱效应，载流子的扩散运动，载流子的漂移运动，爱因斯坦关系式，连续性方程式
（六）pn结
pn结及其能带图，pn结电流电压特性，pn结电容，pn结击穿，pn结隧道效应
（七）金属和半导体的接触
金属半导体接触及其能级图，金属半导体接触整流理论，少数载流子的注入和欧姆接触
（八）半导体表面与MIS结构
表面态，表面电场效应，MIS结构的电容－电压特性，硅─二氧化硅系数的性质，表面电导及迁移率
（九）异质结
异质结及其能带图，异质结的电流输运机构，异质结在器件中的应用，半导体超晶格
（十）半导体的光、热、磁、压阻等物理现象
半导体的光学常数，半导体的光吸收，半导体的光电导，半导体的光生伏特效应，半导体发光，半导体激光，热电效应的一般描述，半导体的温差电动势率，半导体的玻尔帖效应，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，霍耳效应，磁阻效应，磁光效应，量子化霍耳效应，热磁效应，光磁电效应，压阻效应，声波和载流子的相互作用
三、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基本概念。
2．理解半导体中的电子状态和能带的基本概念。
3．掌握半导体中的电子运动规律，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．理解硅和锗的能带结构，掌握有效质量的计算方法。
6．了解III－V族化合物半导体的能带结构。
7．了解II－VI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III－V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．了解强电场下的效应和热载流子的概念。
6．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、表面复合、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）pn结
1．深入理解并熟练掌握pn结及其能带图，包括公式、能带示意图。
2．深入理解并熟练掌握pn结电流电压特性，包括公式、能带示意图。
3．深入理解pn结电容的概念，熟练掌握pn结电容表达式、能带示意图。
4．深入理解雪崩击穿、隧道击穿和热击穿的概念。
5．了解pn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。了解表面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、热电子发射理论以及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）半导体表面与MIS结构
1．深入理解表面态的概念。
2．深入理解表面电场效应，空间电荷层、表面势及反型层的概念，包括能带示意图。深入理解并熟练掌握表面空间电荷层的电场、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．理解表面电导及迁移率的概念。
（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。了解半导体激光的基本原理和物理过程，理解自发辐射、受激辐射、分布反转的概念。
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。
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。
四、主要参考书目
1、陈治明，雷天民，马剑平：《半导体物理学简明教程》，机械工业出版社，2011
2、刘恩科，朱秉升，罗晋生：《半导体物理学》，电子工业出版社，2008。
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