14何谓异质结?异质结如何分类?试以锗和砷化镓为例,说明异质结的表示法。
15何谓突变异质结和缓变异质结?它们与同质的突变p–n结和缓变p–n结有何区别?
16以晶格常数为a的金刚石结构为例,计算(111),(110),(100)的悬挂键密度,并比较其大小。
17如何区分界面的原子面密度和悬挂键面密度,是否原子面密度大的悬挂键面密度一定大?
18比较异质结与同质结的不同。根据异质结的独特性质,说明异质结的应用。
19为什么异质结的电流输运机构比同质结复杂得多?
第十章半导体的光学性质和光电与发光现象
习题与思考:
1 什么是电导?说明复合效应和陷阱效应对光电导的影响? 2 区别直接跃迁和间接跃迁(竖直跃迁和非竖直跃迁)。 3 什么是声子?它对半导体吸收特性起什么作用?
4 使半导体材料硅、锗和砷化镓在光照下能够产生电子–空穴对的光最大波长为多少?
5 半导体对光的吸收有哪几种主要过程?哪些过程具有确定的长波吸收限?写出对应的波长表示式。哪些具有线状吸收光谱?哪些光吸收对光电导有贡献?
6 本征吸收中电子吸收光子时,可能出现哪几种跃迁方式?它们有何不同?各在什么样的半导体中容易发生?试举一、二例说明。 7 什么是半导体的自由载流子光吸收?分别用经典理论和量子理论说明,并简要讨论其结果。
(1)写出p–n结光电二极管的伏安特性方程并画出对应的特性曲线;
(2)p–n结光电二极管的电流相应于正偏臵还是反偏臵的二极管电流;
(3)对于不同能量的光照,其曲线如何变化? 8 要产生激光发射,为什么需要对半导体重掺杂? 9 解释p型半导体霍耳系数改变符号的原因。 10区别:电导迁移率、漂移迁移率和霍耳迁移率。
11何谓霍耳角?与磁感应强度和载流子迁移率的关系如何? 12为什么半导体的霍耳效应比金属大的多?
综合练习题一
一、选择填空(含多项选择)
1. 与半导体相比较,绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量() A. 比半导体的大 B. 比半导体的小 C. 与半导体的相等 2. 室温下,半导体Si掺硼的浓度为1014cm-3,同时掺有浓度为1.1×1015cm-3的磷,则电子浓度约为(),空穴浓度为(),费米能级
();将该半导体升温至570K,则多子浓度约为(),少子浓度为(),费米能级()。(已知:室温下,ni≈1.5×1010cm-3,570K时,ni≈2×1017cm-3)
A. 1014cm-3 B. 1015cm-3 C. 1.1×1015cm-3 D. 2.25×1015cm-3 E. 1.2×1015cm-3 F. 2×1017cm-3 G. 高于Ei H. 低于Ei I. 等于Ei
3. 施主杂质电离后向半导体提供(),受主杂质电离后向半导体提供(),本征激发后向半导体提供()。 A. 空穴 B. 电子
4. 对于一定的半导体材料,掺杂浓度降低将导致禁带宽度(),本征流子浓度(),功函数()。 A. 增加 B. 不变 C. 减少
5. 对于一定的n型半导体材料,温度一定时,较少掺杂浓度,将导致()靠近Ei。
A. Ec B. Ev C. Eg D. Ef
6. 热平衡时,半导体中电子浓度与空穴浓度之积为常数,它只与()有关,而与()无关。
A. 杂质浓度 B. 杂质类型 C. 禁带宽度 D. 温度 7. 表面态中性能级位于费米能级以上时,该表面态为()。 A. 施主态 B. 受主态 C. 电中性
8. 当施主能级Ed与费米能级Ef相等时,电离施主的浓度为施主浓度的()倍。
A. 1 B. 1/2 C. 1/3 D. 1/4
9. 最有效的复合中心能级位臵在()附近;最有利陷阱作用的能级位臵在()附近,常见的是()的陷阱
A. Ea B. Ed C. E D. Ei E. 少子 F. 多子
10. 载流子的扩散运动产生()电流,漂移运动长生()电流。 A. 漂移 B. 隧道 C. 扩散
11. MIS结构的表面发生强反型时,其表面的导电类型与体材料的(),若增加掺杂浓度,其开启电压将()。
A. 相同 B. 不同 C. 增加 D. 减少 二、思考题
1. 简述有效质量与能带结构的关系。
2. 为什么半导体满带中的少量空状态可以用带有正电荷和具有一定质量的空穴来描述?
3. 分析化合物半导体PbS中S的间隙原子是形成施主还是受主?S的缺陷呢?
4. 说明半导体中浅能级杂质、深能级杂质的作用有何不同? 5. 为什么Si半导体器件的工作温度比Ge半导体器件的工作温度高?你认为在高温条件下工作的半导体应满足什么条件工厂生产超纯Si的室温电阻率总是夏天低,冬天高。试解释其原因。