半导体物理习题与问题(4)

5 证明非平衡载流子的寿命满足理意义。

，并说明式中各项的物

6 导出非简并载流子满足的爱因斯坦关系。 7 间接复合效应与陷阱效应有何异同？

8 光均匀照射在6Ωcm的n型Si样品上，电子-空穴对的产生率为4×1021cm-3s-1，样品寿命为8μs。试计算光照前后样品的电导率。 9 证明非简并的非均匀半导体中的电子电流形式为

。

10假设Si中空穴浓度是线性分布，在4μm内的浓度差为2×1016cm-3，试计算空穴的扩散电流密度。

11试证明在小信号条件下，本征半导体的非平衡载流子的寿命最长。 12区别半导体平衡状态和非平衡状态有何不同？什么叫非平衡载流子？什么叫非平衡载流子的稳定分布？

13掺杂、改变温度和光照激发均能改变半导体的电导率，它们之间有何区别？试从物理模型上予以说明。

14在平衡情况下，载流子有没有复合这种运动形式？为什么着重讨论非平衡载流子的复合运动？

15为什么不能用费米能级作为非平衡载流子浓度的标准而要引入准费米能级？费米能级和准费米能级有何区别？

16在稳定不变的光照下，半导体中电子和空穴浓度也是保持恒定不变的，但为什么说半导体处于非平衡状态？ 17说明直接复合、间接复合的物理意义。

18区别：复合效应和陷阱效应，复合中心和陷阱中心，俘获和复合，俘获截面和俘获几率。

第六章 金属和半导体接触

例1.设p型硅（如图7－2），受主浓度 (1) 室温下费米能级

的位置和功函数

；

，试求：

EV

(2) 不计表面态的影响，该p型硅分别与铂和银接触后是否形成阻挡层？

若能形成阻挡层，求半导体一边势垒高度。 已知：硅电子亲合能

;

解：（1）室温下，可认为杂质全部电离，若忽略本征激发则

得：

，

功函数

（2）不计表面态的影响。对p型硅，当半导体，使得半导体表面势

时，金属中电子流向

，使得能带向下

，空穴附加能量

弯，形成空穴势垒。所以， p型硅和银接触后半导体表面形成空穴势垒，即空穴阻挡层。又因铂接触后不能形成阻挡层。

（3）银和p-Si接触形成的阻挡层其势垒高度：

，所以，p型硅和

例2.施主浓度的n型硅（如图），室温下功函数是多少？

若不考虑表面态的影响，它分别同Al、Au、Mo接触时，是形成阻挡层还是反阻挡层？硅的电子亲合能取4.05eV。设

，

。

，

解：设室温下杂质全部电离： 则

即

n-Si 的功函数为：

已知：

，

，，故二者接触形成反阻挡层。 显然，

故Au 与n-Si接触，Mo与n-Si接触均形成阻挡层。

习题与思考题：

1 什么是功函数？哪些因数影响了半导体的功函数？什么是接触势差？

2 什么是Schottky势垒？影响其势垒高度的因数有哪些？

3 什么是欧姆接触？形成欧姆接触的方法有几种？试根据能带图分别加以分析。

4 什么是镜像力？什么是隧道效应？它们对接触势垒的影响怎样的？

5 施主浓度为7.0×1016cm-3的n型Si与Al形成金属与半导体接触，Al的功函数为4.20eV，Si的电子亲和能为4.05eV，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的数值。 6 分别分析n型和p型半导体形成阻挡层和反阻挡层的条件。 7 试分别画出n型和p型半导体分别形成阻挡层和反阻挡层的能带图。

8 什么是少数载流子注入效应？

9 某Shottky二极管，其中半导体中施主浓度为2.5×1016cm-3，势垒高度为0.64eV，加上4V的正向电压时，试求势垒的宽度为多少？

10试根据能带图定性分析金属-n型半导体形成良好欧姆接触的原因。

11金属和半导体的功函数是如何定义的？半导体的功函数与哪些因素有关？

12说明金属–半导体接触在什么条件下能形成接触势垒（阻挡层）？分析n型和p型半导体形成阻挡层和反电阻率的条件？ 13分别画出n型和p型半导体与金属接触时的能带图？

14半导体表面态是怎样影响势垒高度的？分别讨论受主型表面态和施主型表面态的影响。

15什么叫欧姆接触？实现半导体–金属的欧姆接触有几种方法？简要说明其物理原理。

16应该怎样制作n型硅和金属铝接触才能实现（1）欧姆接触；（2）整数接触。

17试比较p–n结和肖特基结的主要异同点。指出肖特基二极管具有哪些重要特点。

18为什么金属–半导体二极管（肖特基二极管）消除了载流子注入后的存贮时间？

19为什么对轻掺杂的p型半导体不能用四探针方法测量其电阻率？对轻掺杂的n型半导体如何分析其物理过程。 20什么叫少数载流子注入效应？

21镜像力和隧道效应是如何影响金属–半导体接触势垒的？

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