半导体物理学期末复习试题及复习资料三

/7TOC\o"1-5"\h\z衡载流子的寿命为T。若光照忽然停止，经过T时间后，非平衡载流子全部消失。（X）在一定温度下，光照在半导体材料中会产生非平衡载流子，光照稳定后，由于电子空穴对的产生率与复合率相等，所以称为热平衡状态，有统一的费米能级。（X）金属和半导体接触分为有整流特性的肖特基接触和非整流的欧姆接触。（V）三、分析题。1.对于室温下硅材料，假设载流子迁移率分别为卩二1350cm2/V•s，n卩=500cm2/V•s，且认为不随掺杂而变化。已知q二1.6x10-19C，本p征载流子浓度n二1010cm-3，硅的原子密度为5x1022cm-3，iN二N二1019cm-3，kT二0.026eV，ln200二5.3。cv0（1）试计算本征硅的电阻率。（2）当在本征硅中掺入百万分之一的砷（As）后，设杂质全部电离，试计算电子浓度和空穴浓度。（3）画出问题（2）中杂质半导体的能带图，并确定费米能级相对于E的位置。C（4）试计算问题（2）中杂质半导体的电阻率与本征硅的电阻率的比值。（12分）解：

（1）P二丄二—沁3.38X105（Q-cm）（2分）iQnqV+piinp（2）杂质浓度为N二5X1022cm-3X10-6二5x1016cm-3，由于杂质全部D电离，所以n沁电离，所以n沁N=5x1016cm-3，0Dp=-i-=2X103cm-3。0n0（.4分）3）0n0c=Nexp一E-E）—3）0n0c=Nexp一E-E）—CFkT丿0E=E-kTinN=E-0.1378eV，FC所以费米能级在E下方0.1378eV处。C（.2分）4）匕=）=P1nqV+p丿•■•iinpE_EcF（.2分）nC+p）in-=2.74X10-5np0n（.2分）光均匀照射Si2.室温下，n型硅样品中，掺杂浓度N=1016cm-3光均匀照射SiD样品上，电子-空穴对的产生率为1.25x1020cm-3s-1，样品寿命为8ps。计算无光照和有光照的电导率。其中，已知q=1.6X10-19Cp=1350cm2/V-s，p=500cm2/V-s0（8分）np解：室温下，杂质全部电离，nuN0D无光照：Qunqp0Qunqp00ncm-3）XC1.6X10-19350cm2/V-s）=2.16（Q-cmL.（3分）有光照：Ap二gT(Ap二gT(.25x1020cm-3s-i)xCx10-6s1x1015cm-3.（2分）350+500c=c+ApqC+y)350+500=2.16(Q1015cm)xC.6x10-19=2.16(Q-cm)-1+0.296(Q-cm)-1=2.456(Q-cm)-1.（3分）3.室温下，施主浓度为1.0x1016cm-3的n型硅Si与铝Al形成金属与半导体接触，Al的功函数为4.30eV，Si的电子亲和能为4.05eV。已知，N=1019cm-3，kT=0.026eV，ln1000=6.9。c0（1）计算硅Si的功函数。2）试画出理想情况下金属-半导体接触的能带图，并标明半导体表面势V的数值。S3）判断金属-半导体接触形成阻挡层还是反阻挡层。（123）解：1）室温下，杂质全部电离，n沁N1）室温下，杂质全部电离，n沁N。0D(E)=Nexp-―n-lkT丿'0zn0cN沁N，E=kTIn〜沁0.18eVDn0n0.（2分）2分）2分）2分）W=x+E=4.05eV+0.18eV=4.23eVsn(2)半导体表面势V=Ws-Wm=-0.07Vsq

2分）32分）如图所示，为P型半导体MIS结构形成的能带图。（1）