哈工大微电子半导体物理期中作业.doc

0721201班 1072120105 王诗博 第一章 1、设晶格常数为a的一维晶格，导带极小值附近能量和价带极大值附近能量分别为 和 为电子惯性质量,,a=0.314nm。试求： ①禁带宽度； ②导带底电子有效质量； ③价带顶电子有效质量； ④价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化。 解： ① 令 得 代入得 令 得 代入得 禁带宽度为 ② 因为 所以导带底电子有效质量为 ③ 因为 所以价带顶电子有效质量为 ④ 因为电子的准动量为hk，从价带顶跃迁到导带底时设k从变为所以准动量的变化为 。 2、晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加,的电场时，试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。 解： 设电场强度为E 所以 当时， 当时， 第二章 1、什么叫浅能级杂质？它们电离后有何特点？ 答：杂质的电离能都很小，受主能级很接近于价带顶，施主能级很接近于导带底，通常将这些杂质能级称为浅能级，将产生浅能级的杂质称为浅能级杂质。 特点是电离能很低，在常温下杂质基本全部电离，电离后使导带或价带增加电子或空穴。 2、什么叫受主？什么叫受主电离？受主电离前后有何特征？试举例说明之，并用能带图表征出p型半导体。 答：在半导体材料中能够接受电子而产生导电空穴，并形成负电中心的杂质称为受主杂质。 空穴挣脱受主杂质束缚的过程（或受主杂质释放空穴的过程）称为受主电离。 受主杂质未电离时是中性的，称为束缚态或中性态；电离后成为负电中心，称为受主离化态。 比如Ⅲ族元素在Ge、Si中电离后成为不可移动的带负电的受主离子，同时向价带提供空穴，使半导体成为空穴导电的p型半导体。 P型半导体能带图： 3、何谓杂质补偿？杂质补偿的意义何在？ 答： 半导体中同时掺入施主杂质与受主杂质，它们之间有相互抵消补偿作用，使载流子减少，这种作用通常称为杂质补偿，补偿的程度由施、受主杂质浓度来确定：（）0，成为含有受主的n型半导体；（）0,成为含有施主的p型半导体；两者近似相等时与本征半导体相似，但若两者的浓度均很高，会对半导体质量有严重影响。 利用杂质补偿作用，就能根据需要用扩散或离子注入方法来改变半导体中某一区域的导电类型或电阻率，以制成各种器件。