中国科学院大学
2020年-2021年招收攻读硕士学位研究生入学统一考试试题
科目名称：804半导体物理
考生须知：
1. 本试卷满分为 150 分，全部考试时间总计 180 分钟。
2. 所有答案必须写在答题纸上，写在试题纸上或草稿纸上一律无效。
3. 可以使用无字典存储和编程功能的电子计算器。
一、（共 50 分，每题 5 分）解释下列名词或概念
|
1. |
等同的能谷间散射 |
2. |
杂质电离能 |
|
3. |
理想 MIS 结构的平带状态 |
4. |
准费米能级 |
|
5. |
pn 结扩散电容 |
6. |
价带的有效状态密度 |
|
7. |
表面复合速度 |
8. |
自由载流子吸收 |
|
9. |
费米分布函数 |
10. |
半导体的汤姆逊效应 |
二、（共 20 分，每题 10 分）简答题
1. 简述理想 MIS 结构的高频 C-V 特性（以 p 型半导体为例）。
2. 1963 年，Gunn 发现，给 n 型 GaAs 两端电极加以电压使得 GaAs 内电场超过3´103V/cm 时，电流便会以很高的频率振荡，这个效应称为耿氏效应（Gunn effect）。1964 年 Koremer 指出，这与微分负阻理论一致。请结合 GaAs 的能带结构，简述 GaAs 在高场下出现负阻效应的原因。
三、（20 分）某正方结构二维晶体，晶格常数为 a。与原子能级ei 对应的能带具有色散关系：E(kx , ky ) = ei + J0 + 2J1 (cos kxa + cos kya) ，J0 和 J1 为小于零的常数。
(1) 该二维晶体的倒格子是什么结构？给出第一布里渊区 k 的取值范围。
(2) 画出第一布里渊区内沿[1,1]方向，电子有效质量随波矢 k 的变化关系曲线
me*(k)。
(3) 设该能带为满带，在能带底处去除一个电子，形成一个空穴，计算倒空间中沿[1,1]方向的空穴的有效质量和运动速度。
四、（20 分）掺硼的非简并 p 型硅中含有一定浓度的铟，在室温（300K）下，测得电阻率 ρ＝2.84Ω·cm。已知所掺硼浓度为 NA1＝1016cm-3，硼的电离能 ΔEA1＝ EA1－EV＝0.045eV，铟的电离能 ΔEA2＝EA2－EV＝0.16eV。求该半导体中铟的浓
－19
度NA2。（设 ���∗ = 0.59���0，空穴迁移率μp＝200cm2/V·s ，电子电量q=1.6×10 C，
电子静止质量 m0=9.1×10 -31kg，普朗克常数 h＝6.63×10 -34J∙s，波耳兹曼常数
k=1.38×10 -23J/K）
